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Les caroténoïdes, des nutriments antioxydants fortement protecteurs

01-04-2005

Les caroténoïdes sont d'abord connus pour la capacité de certains d'entre eux à être convertis en vitamine A, une vitamine essentielle, indispensable à la vision, à la préservation des tissus épithéliaux ou au système immunitaire. Près de 10 % des caroténoïdes et, parmi eux, l'alpha-carotène, la cryptoxanthine et le bêta-carotène sont des précurseurs de la vitamine A. Les caroténoïdes sont également de puissants antioxydants capables de protéger nos cellules contre les attaques des radicaux libres et d'exercer ainsi une action préventive contre un certain nombre de maladies dégénératives. Photoprotecteurs, ils protègent les cellules exposées à la lumière des dommages oxydatifs. Enfin, certaines études montrent que des caroténoïdes contribuent au renforcement des communications intercellulaires, ce qui pourrait expliquer qu'ils puissent ralentir le développement de tumeurs cancéreuses.

Carotène, caroténoïdes, sont des mots dérivés de Daucus carota, le nom latin de la carotte dont le bêta-carotène fut extrait et isolé, pour la première fois, en 1831. Le bêta-carotène est le représentant le plus connu, et un des plus répandus dans la nature et dans notre alimentation, d'une grande famille de nutriments appelés caroténoïdes. Plus de 600 membres de cette famille sont aujourd'hui connus1.

Les caroténoïdes sont des pigments naturels qui apportent une coloration variant du jaune-orangé au rouge-violet lorsqu'ils sont à l'état libre. Ils sont à l'origine de la coloration jaune et rouge de nombreux fruits et légumes, de champignons et d'algues. Dans les légumes vert sombre (brocolis ou épinards) et, d'une façon générale, dans les feuilles vertes des plantes, la couleur des caroténoïdes est souvent masquée par les chlorophylles. Elle apparaît lorsque les chlorophylles se dégradent ; c'est, par exemple, le cas des feuillages d'automne.

Les animaux, pas plus que l'homme, ne sont capables de synthétiser des caroténoïdes. La couleur de certains crustacés (homard, langouste), de poissons (saumon) ou d'oiseaux (flamant, cardinal) est due à des caroténoïdes présents dans leur alimentation. Lorsqu'un caroténoïde est associé à une protéine, la coloration peut être bleue ou verte. Le homard vivant est bleuté, il devient rouge lorsqu'il est cuit. La cuisson dissocie le caroténoïde de la protéine, provoquant ce changement de couleur.

Une cinquantaine dans l'alimentation humaine

Dans l'alimentation humaine, une cinquantaine de caroténoïdes est consommée de façon relativement fréquente, une dizaine d'entre eux de façon importante et les trois principaux (le bêta-carotène, la lutéine et le lycopène) constituent 80 % des apports en pigment. Les carottes sont la principale source de bêta-carotène, comme le sont les tomates pour le lycopène et les épinards pour la lutéine et la zéaxanthine.

Des antioxydants lipidiques puissants

Les études sur les potentialités antioxydantes des caroténoïdes ont commencé il y a une trentaine d'années. Elles ont montré (in vitro et sur animaux) que le bêta-carotène et certains autres caroténoïdes, et notamment le lycopène, l'alpha-carotène, la lutéine, la cantaxanthine ou encore l'astaxanthine, exercent des fonctions antioxydantes dans des conditions particulières de basse pression partielle d'oxygène.

Les caroténoïdes semblent capables de prévenir et d'interrompre les procédés de peroxydation en neutralisant l'oxygène singulet et les radicaux libres. Les caroténoïdes2 neutralisent l'oxygène singulet en captant son énergie d'activation sans modification chimique. Une molécule3 de bêta-carotène semble capable d'inactiver plusieurs centaines de molécules d'oxygène singulet.

Les capacités antioxydantes4 des caroténoïdes semblent différer selon leur structure moléculaire, la pression d'oxygène et la présence concomitante d'autres nutriments antioxydants (comme la vitamine E).

Caroténoïdes et communication intercellulaire

De nombreuses études épidémiologiques ont montré l'existence d'une association entre une augmentation de la consommation de caroténoïdes et la diminution du risque de cancer. Les effets biologiques des caroténoïdes sur la communication intercellulaire pourraient expliquer, en partie, cette association.

Des études cellulaires5, conduites par le Pr. John S. Bertram (Centre de recherche sur le cancer de l'université d'Hawaï), ont permis de montrer que les caroténoïdes activent un gène stimulant la communication entre les cellules. Dans de nombreuses tumeurs, la communication intercellulaire est déficiente. Lorsqu'on la restaure, la prolifération des cellules cancéreuses est ralentie.

Les jonctions communicantes
Les cellules échangent et partagent entre elles des nutriments et des signaux intracellulaires à travers d'innombrables petits canaux qui traversent les membranes de deux cellules en contact.
Ces petits canaux sont les «gap junction» ou jonctions communicantes. Ils sont constitués par deux paires de canaux membranaires, ou connexons, qui établissent un pont dans l'espace intercellulaire entre deux cellules adjacentes.

Les connexons résultent de l'association de six protéines, les connexines formant un pore en leur centre. Chaque connexine est codée par un gène différent et son expression fait l'objet de régulations spécifiques.

L'absence ou la rupture des communications intercellulaires médiées par les jonctions communicantes conduit à l'isolement des cellules qui peuvent alors échapper au contrôle des cellules environnantes avec pour résultats possibles de nombreux dysfonctionnements, le développement de pathologies et, en particulier, de cancers.

Les caroténoïdes stimulent la communication entre les cellules
Les cellules tumorales communiquent peu. Dans certains cas, l'absence d'expression du gène codant la connexine en est responsable.

Dans d'autres situations, malgré l'expression des gènes des connexines, les cellules tumorales sont incapables d'assurer la communication avec les cellules saines.
Quand des cellules tumorales sont mises en contact avec des cellules normales dont la croissance a été inhibée et si des «gap junctions» sont établis, alors la croissance des cellules tumorales s'arrête. À l'inverse, si des «gap junctions» ne se forment pas, les cellules tumorales peuvent se diviser et envahir les cellules saines. Cela signifie que des signaux régulateurs de croissance sont transportés à travers ces jonctions communicantes.

Une connexine6 sensible aux caroténoïdes
Près de 14 familles de connexines ont été identifiées. La connexine 43 est la connexine la plus largement exprimée. C'est également la seule connexine sen-sible aux caroténoïdes.

Des études cellulaires ont montré que, lorsque l'on expose la connexine 43 à des caroténoïdes, le nombre de jonctions communicantes entre les cellules est augmenté et les transformations malignes supprimées. Les caroténoïdes et, notamment, le lycopène activent l'expression du gène qui code la connexine 43 et, ainsi, stimulent la communication entre les cellules.

Les travaux du Pr. Bertram montrent qu'il est possible de réduire la prolifération des cellules initiées en stimulant, notamment avec des caroténoïdes, leur communication avec les cellules saines qui les entourent.

Le lycopène diminue le risque de certaines maladies chroniques

À des concentrations nutritionnelles, le lycopène peut inhiber la croissance de cellules cancéreuses humaines en interférant avec le facteur de croissance de progression cellulaire et c'est notamment le cas pour les cellules cancéreuses de prostate, sans qu'il y ait preuve d'effets toxiques ou d'apoptose cellulaire.

Une revue7 de la littérature a examiné la consommation de tomates ou de produits à base de tomates, les niveaux sanguins de lycopène et leur relation avec le risque de différents cancers. Parmi les 72 études identifiées, 57 rapportaient une relation inverse entre la consommation de tomates ou le niveau sanguin de lycopène et le risque de différents cancers.

Tout comme la lutéine est concentrée dans la macula, le lycopène est concentré dans certains organes et, en particulier, dans la prostate. Des études ont montré une incidence plus faible du cancer de la prostate chez des populations consommant de grandes quantités de tomates et de produits à base de tomates. Une étude 8 a évalué la consommation de différents caroténoïdes alimentaires chez 47 894 professionnels de santé n'ayant pas de cancer de la prostate et l'a comparée avec le risque de développer cette maladie. Le lycopène est le seul caroténoïde à avoir une incidence.

Des chercheurs de l'université de Berne rapportent que, in vitro, le lycopène, associé à de la vitamine E, inhibe la croissance de deux types différents de cellules cancéreuses de prostate. Seul, il n'a pas cet effet.

Des chercheurs de l'université de Berne rapportent que, in vitro, le lycopène, associé à de la vitamine E, inhibe la croissance de deux types différents de cellules cancéreuses de prostate. Seul, il n'a pas cet effet.

Une équipe de l'Institut Kamanos de recherche contre le cancer, à Détroit aux États-Unis, a évalué l'effet du lycopène sur des patients atteints d'un cancer de la prostate9. Trente hommes devant subir une prostatectomie ont été suivis pendant trois semaines avant d'être opérés. Ils ont reçu de façon aléatoire deux fois par jour 15 mg de lycopène sous forme d'extrait naturel de tomate ou un placebo. Après l'opération, les prostates ont été analysées pour déterminer s'il y avait une différence entre les deux groupes. Les chercheurs ont constaté que, dans le groupe supplémenté avec le lycopène, le volume des tumeurs avait diminué. Les niveaux de PSA, un marqueur biologique utilisé pour détecter le cancer de la prostate, avaient également été réduits.

Trente-deux hommes atteints d'un cancer de la prostate et sur le point de subir une prostatectomie ont entamé un régime avec des pâtes à la sauce tomate équivalent, à peu près, à 30 mg par jour de lycopène, trois semaines avant leur opération. Des chercheurs10 de l'université de l'Illinois ont analysé les niveaux d'antigène spécifique de prostate (PSA) quotidiennement avant et après le début de leur régime et ont déterminé les quantités de lésions oxydatives sur l'ADN des échantillons de prostate prélevés. L'ADN dans les tissus de prostate est particulièrement vulnérable face aux lésions oxydatives, un procédé initié par les radicaux libres. Chez les hommes suivant le régime riche en sauce tomate, les concentrations de lycopène dans la prostate ont très nettement augmenté, avec pour conséquence une réduction de près de 21 % des dommages oxydatifs sur l'ADN des leucocytes. De plus, les niveaux de PSA ont chuté de près de 17,5 %, passant de 10,9 ng/ml à 8,7 ng/ml.

Une protection contre l'athérosclérose
Des études épidémiologiques ont montré une relation inverse entre la consommation de tomates et de lycopène, les niveaux de lycopène dans le sang et les tissus adipeux et l'incidence des maladies cardio-vasculaires. Un certain nombre d'études in vitro ont indiqué que le cholestérol peut protéger les LDL natives de l'oxydation et ralentir la synthèse du cholestérol.

Dans un rapport provenant du congrès annuel de l'American College of Cardiology, les échantillons sanguins de près de 500 femmes participant à la Women's health study ont été analysés. Les femmes ayant les niveaux plasmatiques de lycopène les plus élevés avaient 33 % moins de risque de développer une maladie cardio-vasculaire que celles dont les niveaux étaient les plus bas.

Dans une étude croisée randomisée, dix-neuf adultes en bonne santé (10 hommes et 9 femmes) non-fumeurs et ne prenant ni médicament ni aucun autre supplément vitaminique ont consommé pendant une semaine des produits traditionnels à base de tomates ou des suppléments nutritionnels. Les doses de lycopène variaient de 20 à 150 mg quotidiens. La consommation de lycopène, quelle que soit la source, a augmenté les niveaux sériques de ce nutriment et abaissé les niveaux d'oxydation des lipides, des protéines et de l'ADN. L'oxydation du LDL cholestérol diminuait avec l'augmentation des niveaux sériques de lycopène.

L'oxydation des LDL jouant un rôle dans la formation des cellules spumeuses et le développement de l'athérosclérose, ces résultats laissent penser qu'une augmentation de la consommation de lycopène peut avoir une action protectrice dans la prévention des maladies cardio-vasculaires.

Lutéine, zéaxanthine et santé de l'œil

De nombreuses études indiquent que la lutéine et la zéaxanthine jouent un rôle important pour la santé de l'œil, notamment pour sa protection contre le risque de dégénérescence maculaire et de cataracte, deux grandes responsables de cécité et de mal vision chez les personnes âgées.

La zéaxanthine et la lutéine sont particulièrement concentrées dans la partie centrale de la rétine, appelée macula lutea. Ces deux mots latins qui signifient tache jaune lui sont donnés en raison de la couleur jaune de la zéaxanthine et de la lutéine. Elles forment le pigment maculaire, couche protectrice qui absorbe la lumière bleue.

Des études ont montré que le pigment maculaire exerce un effet protecteur contre le risque de DMLA. Elles ont également indiqué que son épaisseur peut être augmentée par une consommation accrue de zéaxanthine et de lutéine ou une supplémentation, réduisant ainsi les facteurs de risque de la maladie.

Une étude a confirmé leur présence dans les cellules photoréceptrices, dans les segments extérieurs des bâtonnets responsables de la détection des radiations lumineuses. Leur membrane extérieure étant riche en acides gras polyinsaturés, les bâtonnets sont particulièrement vulnérables aux attaques des radicaux libres et la lutéine et la zéaxanthine leur apportent ainsi une protection efficace11.

Une augmentation de la consommation de lutéine et de zéaxanthine, à partir d'aliments comme les épinards ou le maïs, est corrélée à une diminution du risque de dégénérescence maculaire liée à l'âge et du risque de cataracte.

L'oxydation des protéines du cristallin joue un rôle important dans la formation de la cataracte. Ainsi une étude a suivi pendant 8 ans plus de 36 000 médecins masculins âgés de 45 ans et plus avec un questionnaire de suivi de leur alimentation. Les sujets consommant 6,9 mg par jour de lutéine et de zéaxanthine avaient 19 % moins de risque de cataracte que ceux n'en absorbant que 1,3 mg. Ils avaient 30 à 50 % moins de risque d'être opérés de la cataracte en consommant des épinards au moins deux fois par semaine par rapport à une plus faible consommation (moins d'une fois par semaine)12.

Dans une autre étude, les habitudes alimentaires de plus de 77 000 infirmières ont été suivies pendant 12 ans. Celles qui ont consommé des épinards et d'autres légumes verts au moins cinq fois par semaine pendant les 8 années de suivi avaient un risque de cataracte 47 % plus faible que celles qui n'en consommaient qu'une fois par mois. Les infirmières consommant de fortes quantités de lutéine et de zéaxanthine (11,7 mg quotidiens) avaient 19 % moins de risque de subir une opération de la cataracte que celles qui n'en consommaient que 1,3 mg par jour13.

Augmenter l'épaisseur du pigment maculaire.
L'épaisseur du pigment maculaire est liée aux taux dans le sang et à la consommation de lutéine et de zéaxanthine. Une étude en deux parties, réalisée par des chercheurs de l'université internationale de Floride, aux États-Unis, a montré que la consommation de lutéine et de zéaxanthine avait pour résultat des concentrations sériques plus importantes et un pigment maculaire plus épais14.

Une concentration plus importante de lutéine et de zéaxanthine dans la macula lutea et, par conséquent, une épaisseur plus importante du pigment maculaire peuvent être obtenues en augmentant la consommation de lutéine et de zéaxanthine par l'alimentation ou par une supplémentation.

Dans un essai, 33 sujets ont absorbé 60 g d'épinard et 150 g de maïs ou 60 g d'épinard ou 150 g de maïs pendant 15 semaines. Parmi les sujets ayant inclus des épinards dans leur alimentation, 8 ont montré 33 % l'augmentation de la lutéine sérique et 19 % d'augmentation de l'épaisseur du pigment maculaire. Un a montré un taux de lutéine sérique 31 % plus élevé mais aucun changement dans la densité du pigment maculaire. Chez l'un d'entre eux, il n'y a eu aucun changement dans la concentration sérique de lutéine ni dans le pigment maculaire. Parmi les deux sujets prenant seulement du maïs, la concentration sérique de zéaxanthine a augmenté de 70 % et l'épaisseur du pigment maculaire de 25 % chez l'un d'eux15.

90 personnes atteintes d'une DMLA ont été assignées de façon aléatoire pour recevoir pendant douze mois un traitement quotidien avec 10 mg de lutéine, la même dose de lutéine associée à différents nutriments pouvant renforcer la santé de la rétine (comme des antioxydants, du zinc, de la myrtille, de la taurine, de la quercétine ou de la N-acétylcystéine), ou un placebo.
Le traitement par la lutéine, avec ou sans nutriments additionnels, a eu pour résultat une amélioration de la capacité à filtrer la lumière bleue toxique. De plus, dans les deux groupes recevant de la lutéine, une amélioration de l'acuité visuelle et de la sensibilité aux contrastes a été observée. Pour certaines mesures, le traitement combiné était quelque peu plus efficace que la seule lutéine, pour d'autres, c'était la lutéine seule. Les effets bénéfiques de la lutéine ont été observés sur des sujets avec une DMLA débutante mais aussi chez d'autres avec une maladie plus avancée.

Les résultats de cette étude montrent qu'une supplémentation avec de la lutéine ou manger des épinards et d'autres aliments contenant de fortes quantités de lutéine pourrait préserver et, même, renforcer la vision de personnes atteintes de DMLA16.

Une équipe du département d'optométrie et de neurosciences de l'université de Manchester au Royaume-Uni a évalué les effets d'un supplément nutritionnel d'ester de lutéine sur une période de 18 à 23 semaines chez sept patients avec une DMLA à son premier stade et chez six sujets témoins. Les sujets ont reçu une dose de 20 mg d'ester de lutéine d'origine naturelle correspondant à la consommation de 10 mg de lutéine libre.

La densité du pigment maculaire et le niveau plasmatique sanguin de lutéine ont augmenté de façon significative et similaire chez les témoins comme chez les patients souffrants de DMLA, apportant la preuve que la macula peut accumuler de la lutéine non seulement lorsque les yeux sont en bonne santé mais, aussi, lorsqu'ils sont atteints par la maladie à un stade premier17.

 


Références :

1 - Britton S. et al., Carotenoids today and challenges for the future, Carotenoids, vol 1A : Isolation and analysis, 1995, Birkhaüser Verlag Basel.
2 - Diplock A.T., Antioxidation and disease prevention.- Molec. Aspects, Med. vol. 15, 1994, p. 293-376.
3 - Urban Th. et al., Oxydants et antioxydants : effets biologiques et perspectives thérapeuthiques - Ann. Chir. 49, n° 5, 1995, 427-434.
4 - Krinsky N., Actions of carotenoids in biological systems, Annu. Rev. Nutr., 1993, 13 : 561-87.
5 - Bertram J.S., Carotenoids and gene regulation, Nutrition reviews, vol. 57, n°6.
6 - Banoub et al., Lack of growth inhibition or enhancement of gap junctional intercellular communication and connexine 43 expression y beta-carotene in murine lung epithelial cells in vitro, Cancer Lett., 1996, 108 :35-40.
7 - Giovannucci E. et al., Tomatoes, tomato-based products, lycopene and cancer reviews of the epidemiologic literature, J. Natl. Cancer Inst., 1999, 91 :317-31.
8 - Giovannucci E. et al., Intake of carotenoids and retinal in relation to risk of prostate cancer, J. Natl. Cancer Inst., 1995, Dec 6, 87(23):1767-76.
9 - Kucuk O. et al., Randomised clinical trial of lycopene supplementation before radical prostatectomy, Cancer epidemiology, biomarkers & prevention, August 2001, vol. 10, 861-868.
10 - Chen L. et al., Oxidative DNA damage in prostate cancer patients consuming tomato sauced-based entrees as a whole-food intervention, J. Natl. Cancer Inst., 2001, 93 (24):1872-9.
11 - Rapp L.M. et al, IOVS 41 (5) (2000) 1200-1209.
12 - Brown L., Rimm E.B., Seddon J.M. et al., Am. J. Clin. Nutr., 70, 1999, 517-524.
13 - Chasan-Traber et al., Am. J. Clin. Nutr., 70, 1999, 509-516.
14 - Bone R.A. et al., Experimental eye research, 71, 2000, 239-245.
15 - Hammond B.R. et al., Ophtalmol. Vis. Sci., 1997, 38 : 1795-1801.
16 - Optometry, 2004, 74 : 1-4.
17 - Experimental eye research, 2004 July, 79, p. 21-27.
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