Les caroténoïdes sont des pigments organiques classés à la fois comme oligo-éléments et comme composés phyto-chimiques, avec une activité provitamine A potentielle. Leur apport et leur concentration dans les tissus humains ont été associés à une incidence réduite de maladies chroniques telles que les maladies cardiovasculaires (MCV), le diabète et certains types de cancers.
Article original écrit en anglais par Joana Corte-Real, CRP-Lippmann
Traduction et adaptation: Anna Chioti, CIEC, CRP-Santé
Même si des données sont disponibles sur l’apport de caroténoïdes, on en sait beaucoup moins sur les facteurs influençant leur biodisponibilité, une condition préalable à leur bio-activité.
D’après des recherches antérieures ex vivo, nous avons constaté que certains minéraux et oligo-éléments tels que le calcium, peuvent nuire à la digestion et l’absorption des caroténoïdes, réduisant celle-ci jusqu’à 98%, selon le type de minéral et sa concentration. Nous avons supposé que la même chose se produirait au cours de la digestion humaine. Pour tester cette hypothèse, nous avons conçu un essai clinique où les effets de la supplémentation en calcium sur la concentration des caroténoïdes dans le sang seraient testés. C’est pour le groupe de nutrition au Centre de Recherche Public Gabriel Lippmann-(CRP-GL) l’occasion de nous présenter BIOCAR, un essai clinique sur l’impact de suppléments de calcium sur la biodisponibilité des caroténoides.
Le CRP-GL, fondé en 1987, est un établissement de recherche luxembourgeois dédié à la recherche scientifique appliquée et au développement technologique.
Il se compose de trois grands départements:
1) Informatique, Systèmes et Collaboration (ISC) 2) Science et Analyse des Matériaux (SAM) et 3) Environnement et Agro-biotechnologies (EVA ), dont fait partie notre groupe «Plantes, Alimentation et Nutrition». Le projet BIOCAR (BIOavailability of CARotenoids) cadre dans le domaine de recherche consacré à l’étude de la «biodisponibilité de composés végétaux bénéfiques» et est financé par le Fonds National de la Recherche (FNR). Dans le projet BIOCAR nous étudions l’influence des minéraux divalents tels que le calcium, sur l’absorption des caroténoïdes. Dans des études antérieures1, en utilisant des modèles gastro-intestinaux in vitro (GI) et des cultures cellulaires, nous avons observé que les minéraux et oligo-éléments bivalents avaient un impact négatif sur la solubilité des caroténoïdes, ainsi que sur leur absorption par les entérocytes.
Les concentrations nécessaires pour montrer un effet étaient relativement élevées, mais seraient réalisables par la consommation de suppléments tels que des comprimés de calcium. Toutefois, des données provenant d’études humaines ne sont pas disponibles.
Notre objectif est de révéler l’existence d’une interaction négative dans l’intestin lorsqu’un repas riche en caroténoïdes est pris avec un supplément de calcium. Si ceci est validé in vivo il pourrait y avoir un intérêt pour les consommateurs de suppléments, pour les sujets ayant un faible apport alimentaire en vitamine A et en caroténoïdes tels que ceux de certains pays en développement, et éventuellement pour l’industrie alimentaire/pharmaceutique. L’essai clinique BIOCAR est mené en collaboration avec l’équipe du Dr Anna Chioti du CIEC au CRP-Santé. Cette étude nutritionnelle sera la première du genre pour les deux centres de recherche mais aussi pour la recherche clinique luxembourgeoise.
Les caroténoïdes sont des pigments organiques composés de 40 atomes de carbone. Très répandus dans la nature, ils se retrouvent dans les différents organismes et sont produits par les plantes, champignons, algues et certaines bactéries. Les caroténoïdes sont responsables de la coloration jaune, orange et rouge de nombreux fruits et légumes. Ils sont également présents dans les tissus des animaux et des humains,
bien que ces derniers ne peuvent faire la biosynthèse des caroténoïdes. Pour les humains, les légumes
et les fruits colorés sont les principales sources alimentaires de caroténoïdes. Bien qu’il n’existe pas d’apports nutritionnels de référence établis pour les carotènes, les quantités quotidiennes susceptibles d’être ingérées sont entre 5 et 10 mg/jour2. Au Luxembourg, l’apport estimé des caroténoïdes totaux par personne et par jour est d’environ 14 mg3.
Les caroténoïdes peuvent être classés de différentes façons. La distinction la plus courante est basée sur leur capacité à agir ou non en tant que précurseurs de la vitamine A.
En 1930 Thomas Moore a démontré que le -carotène “se comportait in vivo comme un précurseur de vitamine A”4, établissant ainsi l’importance des caroténoïdes agissant comme précurseurs de provitamine A, à savoir le -carotène, l’-carotène et la -cryptoxanthine. Des plus de 700 caroténoïdes naturels connus, seuls
quelques-uns d’entre eux jouent un rôle dans l’alimentation humaine et agissent comme précurseurs de cette
vitamine5. Toutefois, les avantages de caroténoïdes pour la santé associés s’étendent bien au-delà de leur activité provitamine A.
De par leur structure, les caroténoïdes peuvent en outre agir en tant que piégeurs de radicaux libres6. Ainsi, leurs propriétés anti-oxydantes pourraient avoir un effet sur la prévention et l’amélioration des complications de maladies chroniques associées au stress oxydatif, y compris l’inflammation. En outre, certaines études ont suggéré que les caroténoïdes exercent des effets anti-inflammatoires par la régulation négative de l’expression de protéines impliquées dans les voies inflammatoires7, 8.
Certains caroténoïdes, en particulier la lutéine et la zéaxanthine, s’accumulent dans la rétine de l’oeil humain, en particulier la macula. Dans cet organe deux caroténoïdes sont censés protéger la rétine contre l’oxydation initiée par la lumière9, en absorbant l’excès de lumière bleue intense en agissant comme un filtre, ce qui diminuerait le risque d’apparition de cataracte et de dégénérescence maculaire liée à l’âge (DMLA)10.
Lors d’études sur le cancer, les caroténoïdes purs auraient contribué à prévenir ou ralentir la progression du
cancer, soit en agissant sur la régulation du cycle cellulaire tumoral (inhibition de la croissance et de la transformation maligne, la promotion de l’apoptose) ou par l’intermédiaire de leur activité anti-oxydante directe11.
Alors que les études d’observation indiquent que la consommation régulière de caroténoïdes diminue le
risque de développer plusieurs maladies chroniques, la relation n’est pas nécessairement causale et on ne sait
pas dans quelle mesure les effets observés sont uniquement dus aux caroténoïdes présents dans les aliments.
Certaines études testant l’effet des suppléments de caroténoïdes ont rapporté des effets positifs sur le système
immunitaire et les maladies oculaires des participants, l’augmentation du nombre de lymphocytes T et l’amélioration de leur fonction12,13 ainsi que la fonction visuelle14.
D’autre part, de nombreuses études et méta-analyses d’études d’intervention ont réussi à trouver des corrélations significatives entre vitamine A et caroténoïdes15, et un risque réduit de maladies chroniques, comme le cancer et le diabète. Cela a généré un débat sur l’interprétation des résultats des études épidémiologiques et la nécessité de mieux comprendre le métabolisme des caroténoïdes, y compris leur biodisponibilité.
De l’ingestion à l’atteinte de leurs tissus cibles, il y a plusieurs étapes que les caroténoïdes doivent surmonter:
la libération de la matrice des aliments, la dissolution dans des gouttelettes lipidiques, l’incorporation dans
les micelles mixtes constituées de lipides digérés, d’autres micro-constituants lipophiles et acides biliaires,
l’absorption intestinale dans les entérocytes, le transfert intracellulaire des caroténoïdes dans les chylomicrons, le transport vers le foie, la distribution dans l’organisme via les lipoprotéines, à savoir LDL et HDL.
Bien que les caroténoïdes soient présents dans le plasma sanguin de l’homme et les tissus, leur concentration
est faible par rapport à la matrice de l’aliment, car seule une faible fraction, environ 5 à 40% des caroténoïdes consommés, est disponible pour l’utilisation et le stockage chez l’homme. Pendant la digestion intestinale,
généralement moins de 10% des caroténoïdes alimentaires sont effectivement incorporés dans les micelles
mixtes, qui sont alors disponibles pour le transport passif (diffusion) ou actif dans les cellules intestinales16.
Les facteurs alimentaires tels que la teneur en fibres des repas, la quantité et le type de lipides ingérés, la matrice alimentaire, l’interaction avec d’autres constituants solubles dans les lipides, le pH du tractus gastro-intestinal, la composition de la bile et les concentrations enzymatiques, influencent tous la biodisponibilité des caroténoïdes 17. Par exemple, sans un minimum de lipides alimentaires, environ 5 g par repas, l’absorption des caroténoïdes est proche de zéro 18. Ainsi, les facteurs qui ont un impact sur la formation de micelles mixtes, en empêchant l’émulsification des caroténoïdes, limitent leur biodisponibilité.
Lors de la digestion, de grandes quantités de minéraux divalents tels que le calcium ou le magnésium, communément présents dans notre alimentation, peuvent former des complexes avec les acides biliaires, qui sont nécessaires pour l’émulsification des caroténoïdes. En outre, les ions divalents pourraient former des complexes insolubles avec des acides gras, ce qui diminuerait encore la capacité de former des micelles mixtes.
Jusqu’à présent, les résultats de nos recherches semblent indiquer que les minéraux et oligo-éléments bivalents, présents à des concentrations élevées, pourraient représenter un facteur important ayant un impact négatif sur la biodisponibilité des caroténoïdes. On pourrait même en déduire que cet effet serait observé pour d’autres nutriments et micronutriments lipophiles. Bien que les expériences in vitro représentent un bon point de départ pour émettre notre hypothèse de recherche, elles ne suffisent pas pour prédire ce qui se passerait in vivo. La validation par une étude humaine reste toujours la règle d’or dans les études nutritionnelles et de biodisponibilité.
Nous tenons à remercier:
• Dr Anna Chioti et son équipe du CIEC pour leur soutien et leur contribution à la préparation de cette étude et à son suivi qui aura lieu tout au long des prochains mois
• le FNR pour le soutien financier
• le Comité National d’Ethique de la Recherche (CNER) pour l’évaluation positive et l’autorisation de mener
l’étude.
Références:
1. Biehler, E.; Hoffmann, L.; Krause, E.; Bohn, T. The Journal of nutrition 2011, 1769–1776.
2. European Food Safety Authority(EFSA) EFSA Journal 2012, 10, 67.
3. Biehler, E.; Alkerwi, A.; Hoffmann, L.; Krause, E.; Guillaume, M.; Lair, M.-L.; Bohn, T. Journal of Food Composition and Analysis
2012, 25, 56–65.
4. Moore, T. Biochemical Journal 1930.
5. Borel, P.; Grolier, P.; Armand, M.; Partier, a; Lafont, H.; Lairon, D.; Azais-Braesco, V. Journal of lipid research 1996, 37, 250–61.
6. Stange, C.; Flores, C. In Advances in Photosynthesis - Fundamental Aspects; Najafpour, M., Ed.; 2010.
7. Kaulmann, A.; Serchi, T.; Renaut, J.; Hoffmann, L.; Bohn, T. The British journal of nutrition 2012, 108, 963–73.
8. Rafi, M. M.; Yadav, P. N.; Reyes, M. Journal of food science 2007, 72, S069–74.
9. Johnson, E. Nutrition reviews 2005, 63, 9–15.
10. Carotenoids Volume 5: Nutrition and Health; Britton, G.; Liaaen-Jensen, S.; Pfander, H., Eds.; Birkhäuser Verlag: Basel, Switzerland, 2009.
11. Tapiero, H.; Townsend, D. M.; Tew, K. D. Biomedicine & pharmacotherapy = Biomédecine & pharmacothérapie 2004, 58, 100–10.
12. Watson, R. R.; Prabhala, R. H.; Plezia, P. M.; Alberts, D. S. The American journal of clinical nutrition 1991, 53, 90–4.
13. Watzl, B.; Bub, a; Brandstetter, B. R.; Rechkemmer, G. The British journal of nutrition 1999, 82, 383–9.
14. Liew, S. H. M.; Gilbert, C. E.; Spector, T. D.; Mellerio, J.; Van Kuijk, F. J.; Beatty, S.; Fitzke, F.; Marshall, J.; Hammond, C. J. Experimental eye research 2006, 82, 915–20.
15. Bjelakovic, G.; Nikolova, D.; Simonetti, R. G.; Gluud, C. Alimentary Pharmacology & Therapeutics 2008, 28, 689–703.
16. Tyssandier, V.; Reboul, E.; Dumas, J.-F.; Bouteloup-Demange, C.; Armand, M.; Marcand, J.; Sallas, M.; Borel, P. American journal
of physiology. Gastrointestinal and liver physiology 2003, 284, G913–23.
17. Parker, R. The FASEB Journal 1996, 10, 542–551.
18. Bohn, T. Current Nutrition & Food Science 2008, 4, 240–258.
L’essai clinique BIOCAR est une étude d’intervention randomisée et contrôlée par placebo. Environ 30 participants recevront un repas test riche en caroténoïdes accompagné d’un supplément de calcium ou non (placebo). A la fin, nous nous intéressons à l’effet de différentes doses de calcium sur la concentration postprandiale des principaux caroténoïdes alimentaires associés à la fraction de sang riche en triglycérides, mesurée tout au long de la journée (environ 11h).
Bien que l’étude soit ouverte aux hommes sains, il y a toutefois certains critères d’exclusion: un indice de masse corporelle (IMC)> 30 kg/m2; le fait d’être végétarien, suivre un traitement médical; le tabagisme, la consommation fréquente d’alcool (> 2 verres par jour), ainsi que la prise régulière de suppléments alimentaires.
La participation à l’étude consiste à: une vérification des critères d’éligibilité; trois visites cliniques où les participants recevront un petit déjeuner riche en caroténoïdes avec (ou non) un supplément de calcium, et seront invités à donner du sang au cours d’un suivi de 11 heures; respecter un régime pauvre en caroténoïdes, en évitant les légumes et les fruits colorés sur une période de 4 semaines.
En compensation de leur collaboration et du temps investi, les participants recevront un check-up nutritionnel général et seront informés sur leur état de santé, ainsi que la somme de 350 € à la fin de l’étude.
Consultez également notre rubrique « études » : www.luxclin.lu/Studies/Details/?c=STP1227VVF
for articles/videos/studies
The articles can be sorted by therapeutic area or disease, but may also deal with more general topics not specifically related to a disease. These articles can be sorted as "other".
