Caroténoïdes

Les caroténoïdes sont des pigments tétraterpéniques synthétisés dans les chloroplastes des plantes et par certains organismes photosynthétiques comme les algues, quelques bactéries et des champignons. Plus de 600 caroténoïdes sont répertoriés, organisés en 2 grandes classes, les xanthophylles, oxygénés et les carotènes, hydrocarbures analogues au squalène (cf. Squalène).

Comme ils sont polyinsaturés et hautement conjugués, ils absorbent facilement la lumière, dans le bleu en général, d’où la coloration rouge orangé entourant la source chaude Grand Prismatic de Yellowstone, due à la présence de bactéries thermophiles. Ils servent de relais d’énergie lumineuse dans la photosynthèse, et protègent la chlorophylle (cf. Chlorophylle) d’éventuelles photodégradations.

Chez l’homme, on trouve quatre caroténoïdes (α, β et ϒ-carotènes, et β-cryptoxanthine) qui présentent des activités de type vitamine A, c’est-à-dire, qu’ils peuvent être transformés en rétinal. Dans l’œil, on trouve des xanthophylles, la lutéine et la zéaxanthine, dont le rôle est d’absorber la lumière du proche ultra-violet au bleu, ce qui risque d’abimer la macula.

Les produits de dégradation des caroténoïdes sont des composés bien connus des parfumeurs, comme les ionones, la damascone et la damascenone (responsables de la senteur de rose) (cf. Parfum, la chimie) ; les odeurs florales du thé noir, du raisin et de nombreux fruits résultent aussi pour l’essentiel de cette dégradation.

Le phytoène, C40H56, formé à partir de 8 unités isopréniques, est l’intermédiaire clé de la biosynthèse des caroténoïdes dans les plantes. Il est produit par le couplage de deux molécules de géranylgéranyl pyrophosphate (GGPP) par la phytoène synthétase ; c’est une molécule symétrique, absorbant dans l’ultra-violet à 286 nm. Le phytoène et le phytofluène, un isomère, tous deux incolores, se trouvent dans la majorité des fruits et des légumes. Ingérés, ils s’accumulent dans la peau et sont réputés avoir une action protectrice, car ils absorbent le rayonnement ultra-violet, sont d’efficaces antioxydants et de bons antiinflammatoires. Ils sont de ce fait utilisés dans diverses formulations cosmétiques. Le lycopène, C40H56, un isomère du phytoène strictement linéaire, se présente comme un solide rouge brique ; il est particulièrement abondant dans la nature, notamment chez l’homme.

Dans la grande famille des caroténoïdes, on trouve presque tous les types de fonctionnalisation : éther, alcool, ester, éther, aldéhyde, cétone, époxyde et même des glycosides. La lutéine, du latin luteus (jaune), se trouve dans le jaune d’œuf, les légumes jaunes (maïs, carotte) ou à feuilles vertes (épinards, oseille) et des fleurs comestibles telles que l’œillet d’Inde (Tagetes). Elle absorbe, comme son isomère la zéaxanthine, dans le bleu et apparaît donc entre jaune orangé et rouge orangé. Comme tous les composés hautement conjugués, elles sont réputées être des piège à radicaux libres. Longtemps utilisée en tant que colorant alimentaire (E 161b), comme son isomère (E 161h) (cf. Colorants alimentaires), la lutéine est souvent employée dans l’alimentation des poulets pour qu’ils acquièrent cette belle couleur jaune des volailles élevées au grain de maïs.

La lutéine est présente dans le corps jaune de la femme, au niveau des ovaires, lors de la phase dite lutéale (ou post-ovulatoire) du cycle menstruel. On la trouve aussi dans la zone de la rétine responsable de la vision centrale, la macula, peut-être comme agent protecteur naturel. La relation entre la consommation de lutéine et la pigmentation de l’œil diminuerait peut-être le risque de problèmes tels la dégénérescence maculaire liée à l’âge. Le seul effet secondaire connu lié à la surconsommation de lutéine est le même que celui observé pour le surdosage de β-carotène, c’est-à-dire une coloration de la peau (comme celle du poulet) appelée caroténodermia.

Un producteur de caroténoïde peu recommandable

La staphyloxanthine, C51H78O8, pigment jaune, est produite par certains Staphylococcus aureus. Certaines souches, celles à staphyloxanthine notamment, semblent davantage résister aux réactions immunitaires de l’hôte infecté que celles qui n’en produisent pas.

Le staphylocoque doré est l’espèce la plus pathogène du genre. Bien que commensale de l’homme, S. aureus est retrouvé chez 15 à 30 % des individus sains au niveau des fosses nasales et de la gorge. Il est également présent en faible quantité dans le tube digestif et souvent au niveau du périnée. À partir du rhinopharynx, la bactérie est disséminée sur la peau du visage et des mains par aérosols. S. aureus possède une grande capacité à donner des mutants résistants aux antibiotiques. De ce fait, il partage avec le bacille pyocyanique le premier rôle dans les infections nosocomiales en milieu hospitalier. Ses enzymes provoquent des lésions dans les tissus et montre en conséquence un grand pouvoir invasif, responsable de septicémie et il produit des entérotoxines virulentes (cf. E. coli).

Certaines souches multirésistantes sont devenues très problématiques, comme le SARM (S. aureus résistant à la méticilline), et plus récemment, le SARV (souche S. aureus résistant à la vancomycine). Une étude récente (2011) indique que la consommation de thé et/ou de café réduirait de moitié le portage nasal de S. aureus (SARM inclus) par rapport aux non consommateurs (cf. Caféine). En effet, la membrane de S. aureus (et de E. coli) deviendrait perméable au contact de l’huile essentielle du théier, riche en carvol et en thymol.

Une étude clinique publiée dans The Lancet confirme le caractère bactéricide de certaines huiles essentielles sur ces souches très virulentes.

Les carotènes, stars des caroténoïdes ?

La coloration du flamand rose est due à l’accumulation, dans son plumage, du carotène contenu dans son alimentation. Dimère de la vitamine A, c’est un pigment orange, découvert en 1881 par Wachenroder. Ils se présentent majoritairement sous les formes α et β-carotène et plus minoritairement sous les formes ε, γ, δ ou ζ-carotène. Le plus connu est le β-carotène que l’on trouve dans de nombreux fruits et végétaux, tels poivron, carotte, épinard, laitue, tomate, patate douce, brocoli, cantaloup, courge, abricot. Le taux record est détenu par la spiruline (Arthrospira platensis), puisque son contenu en β-carotène est dix à quinze fois supérieur à celui de la carotte.

Le carotène ne contribue pas activement à la photosynthèse mais absorbe le trop plein d’énergie de la chlorophylle afin d’éviter la formation d’espèces réactives oxygénées (superoxyde O2•–, oxygène singulet •O-O•, hydroxyle HO•) qui détruiraient la feuille. À l’automne, la chlorophylle contenue dans les feuilles des arbres est l’un des premiers éléments à se dégrader. Il ne reste alors que les carotènes et autres caroténoïdes, ce qui explique la couleur rouge des feuilles, phénomène particulièrement visible chez les érables et les chênes rouges d’Amérique. Le β-carotène est utilisé comme colorant alimentaire (E160a) et aussi, en supplément alimentaire, comme pro-vitamine A.

Une expertise collective sur le thème « nutrition et cancer » vient d’être publiée par l’Anses (mai 20011). Elle conclut que la relation entre consommation de compléments alimentaires contenant du β-carotène à dose élevée et augmentation du cancer du poumon chez les individus exposés à des facteurs de risque (tabac ou amiante notamment) est jugée convaincante. Elle serait due à l’augmentation de l’activation de pro-cancérogènes du tabac en molécules cancérogènes via des enzymes, dites de phase I du métabolisme des xénobiotiques, effet pro-oxydant lié à l’activation de ces enzymes associée à la production de radicaux libres. C’est-à-dire que cet antioxydant peut devenir pro-oxydant au contact de radicaux libres présents dans la fumée de cigarette (cf. Nicotine).

L’exposition, et les risques induits ne sont pas négligeables : il a été estimé qu’en France en 2006-2007, 21 % des adultes, majoritairement des femmes, ont consommé des compléments alimentaires. Un tiers d’entre eux a consommé un complément antioxydant, et un autre tiers en a consommé plusieurs. Sur les 218 compléments alimentaires antioxydants recensés, 16 % contiennent du β-carotène, pourtant parfaitement naturel.

Pensée du jour :
« Du jaune orangé du β-carotène au doré du staphylocoque, méfiez-vous des jolies couleurs ! »

Sources :

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