Caroténoïdes et Xanthophylles

Les caroténoïdes sont des pigments liposolubles constitués d'une longue chaîne polyénique conjuguée, responsables de nombreuses couleurs jaunes, oranges et rouges dans les aliments végétaux. Ils se divisent en carotènes (hydrocarbures purs tels que le bêta-carotène et le lycopène) et en xanthophylles (caroténoïdes oxygénés tels que la lutéine et la zéaxanthine), et sont étudiés en tant que désactivateurs d'oxygène singulet, en tant que source alimentaire de provitamine A et en tant que pigments maculaires de l'œil.

Definition

Les caroténoïdes sont des pigments isopréniques en C40 dotés d'un système étendu de doubles liaisons conjuguées ; les xanthophylles sont la sous-classe oxygénée contenant des groupes hydroxyle, céto ou époxy, distinguée des carotènes purement hydrocarbonés.

Scope

Ce sujet aborde la structure et la classification des caroténoïdes et des xanthophylles, la chimie de leur chaîne polyénique absorbant la lumière et de leur comportement antioxydant, la conversion de la provitamine A, le rôle de la lutéine et de la zéaxanthine dans la rétine, et les enseignements tirés des essais cliniques à grande échelle sur la supplémentation en bêta-carotène. Il s'agit d'une référence en biochimie et nutrition, et non d'une directive clinique.

Core questions

• Comment les caroténoïdes et les xanthophylles sont-ils classifiés et qu'est-ce qui leur confère leur couleur ?
• Quelle est la base chimique de leur activité antioxydante et de désactivation de l'oxygène singulet ?
• Quels caroténoïdes sont des provitamines A et comment sont-ils convertis ?
• Pourquoi la lutéine et la zéaxanthine s'accumulent-elles dans l'œil, et qu'ont révélé les essais sur le bêta-carotène ?

Key concepts

• Carotènes versus xanthophylles
• Chromophore polyénique conjugué
• Désactivation de l'oxygène singulet
• Conversion de la provitamine A
• Lutéine et zéaxanthine comme pigment maculaire
• Absorption et biodisponibilité dépendantes des graisses

Key theories

Désactivation de l'oxygène singulet basée sur les polyènes

La chaîne polyénique conjuguée permet aux caroténoïdes d'absorber la lumière et de dissiper l'énergie de l'oxygène singulet et des radicaux peroxyle sous forme de chaleur, un mode antioxydant distinct du don d'hydrogène des composés phénoliques.

Comportement pro-oxydant dépendant du contexte

À des concentrations élevées ou sous forte tension d'oxygène, certains caroténoïdes peuvent agir comme pro-oxydants, un concept invoqué pour interpréter les effets néfastes inattendus observés dans les essais de supplémentation en bêta-carotène à forte dose.

Mechanisms

Le système étendu de doubles liaisons conjuguées des caroténoïdes absorbe la lumière visible, leur conférant ainsi leur couleur, et leur permet de désactiver physiquement l'oxygène singulet en acceptant son énergie d'excitation et en la libérant sous forme de chaleur, ainsi que de piéger les radicaux peroxyle. Les caroténoïdes provitamine A, tels que le bêta-carotène, sont clivés en rétinal et en rétinol, contribuant ainsi au statut en vitamine A. La lutéine et la zéaxanthine s'accumulent sélectivement dans la macula, où elles filtrent la lumière bleue et désactivent les espèces réactives. Étant donné que les caroténoïdes sont lipophiles, leur absorption dépend des graisses alimentaires et de la matrice alimentaire, et à forte concentration ou tension d'oxygène, leur comportement antioxydant peut s'inverser vers des effets pro-oxydants.

Clinical relevance

La biochimie des caroténoïdes sous-tend la contribution alimentaire au statut en vitamine A et l'étude du pigment maculaire dans la santé oculaire, et les essais de supplémentation en bêta-carotène constituent une référence pour comprendre pourquoi des antioxydants isolés à forte dose peuvent se comporter de manière inattendue. Cette entrée soutient la compréhension mécanistique et factuelle et ne constitue pas une base pour des décisions de supplémentation ou de traitement.

Epidemiology

Un apport plus élevé en aliments riches en caroténoïdes est associé, dans les études observationnelles, à divers résultats en matière de santé, pourtant, des essais randomisés de bêta-carotène à forte dose chez les fumeurs ont révélé une incidence accrue du cancer du poumon, un contraste central dans la manière dont le domaine interprète l'apport en caroténoïdes basé sur l'alimentation par rapport à celui basé sur les suppléments.

Evidence & guidelines

Les preuves vont de la chimie des pigments et de l'absorption aux études nutritionnelles observationnelles et aux grands essais randomisés de supplémentation ; les essais sur le bêta-carotène, en particulier, ont remodelé les points de vue sur la supplémentation en antioxydants isolés. Aucune directive clinique n'est émise ici.

History

La chimie des caroténoïdes a été établie grâce aux travaux du XXe siècle sur les pigments végétaux et sur la relation entre le carotène et la vitamine A. L'intérêt nutritionnel s'est intensifié avec la recherche sur la biodisponibilité et la bioconversion dans les années 1990 et 2000, tandis que l'essai Alpha-Tocopherol, Beta Carotene de 1994 et les études connexes ont provoqué une remise en question majeure de la supplémentation en caroténoïdes à forte dose.

Debates

Pourquoi les suppléments de bêta-carotène à forte dose ont-ils augmenté le risque de cancer du poumon chez les fumeurs ?

Des essais menés chez des fumeurs à haut risque ont montré que le bêta-carotène supplémentaire augmentait l'incidence du cancer du poumon, contrairement aux attentes observationnelles, ce qui a conduit à des hypothèses sur un comportement pro-oxydant à forte concentration et tension d'oxygène et sur la perte de la matrice alimentaire protectrice.

Key figures

• Norman Krinsky
• Robert M. Russell
• Clive E. West
• Richard A. Bone

Seminal works

• castenmiller-1998
• krinsky-2003
• atbc-1994

Frequently asked questions

Quelle est la différence entre un carotène et une xanthophylle ?

Les deux sont des caroténoïdes, mais les carotènes (tels que le bêta-carotène et le lycopène) sont des hydrocarbures purs, tandis que les xanthophylles (telles que la lutéine et la zéaxanthine) contiennent également des atomes d'oxygène dans leur structure.

Pourquoi les graisses alimentaires sont-elles importantes pour l'absorption des caroténoïdes ?

Les caroténoïdes sont liposolubles, ils sont donc absorbés avec les lipides alimentaires ; un repas très pauvre en graisses réduit la quantité de caroténoïdes absorbée.