FR 2947173 A1 20101231 FR 0954354 A 20090625 COMPOSITION ALIMENTAIRE DESTINEE A LA PROTECTION SOLAIRE Domaine technique L'invention concerne une composition destinée à un usage cosmétique pour la protection de la peau contre les effets néfastes des rayonnements solaires ultraviolets. Etat de la technique Il est connu que les rayonnements solaires peuvent être nocifs pour l'être humain. En effet, une grande partie de l'énergie solaire est émise sous forme de rayonnements UV, qui pénètrent profondément dans l'épiderme. La peau, pour se défendre de ces rayonnements, synthétise de la mélanine qui est un pigment apte à absorber les UV et à limiter leur pénétration profonde dans le derme. Cependant, le taux de mélanine synthétisée varie d'un individu à un autre et la filtration n'est pas suffisante pour protéger de manière sûre contre les agressions solaires. Notamment, les UVB de longueurs d'onde comprises entre 280 et 320 nm provoquent érythèmes et brûlures sur les peaux sensibles ou fréquemment exposées au soleil. De même, les UVA de longueurs d'onde comprises entre 320 et 400 nm, s'ils permettent le bronzage, sont également connus pour accélérer le vieillissement de la peau et sont impliqués dans le développement de nombreux cancers cutanés. De nombreuses études ont été menées pour mettre au point des compositions, le plus souvent topiques, destinées à protéger la peau des agressions solaires lorsque celle-ci est exposée. Ces compositions comportent fréquemment des caroténoïdes connus pour être utilisés par les plantes pour se protéger des agressions du soleil. Les caroténoïdes sont des pigments plutôt oranges et jaunes répandus chez de très nombreux organismes vivants. Ils appartiennent à la famille chimique des isoprénoïdes et sont liposolubles. Ils sont synthétisés par les algues, les plantes vertes et par de nombreux champignons et bactéries (dont les cyanobactéries). Les animaux ne sont pas capables de les produire, mais ils les trouvent dans leur nourriture. Les caroténoïdes sont connus pour leur activité photoprotectrice, liée d'une part à leur absorption des rayons lumineux (rôle d'écran) et d'autre part à leurs propriétés antioxydantes, qui leur permettent de neutraliser efficacement les radicaux peroxyle et les molécules d'oxygène singulet (Sies et Stahl, 1995, 2004). Ils sont utlilisables par voie externe, mais également par voie interne, dans la mesure où une partie des caroténoïdes ingérés par les animaux se retrouve dans leur tégument. Des études de supplémentation avec le 13-carotène et lycopène, seuls ou en mélange avec d'autres caroténoïdes montrent une photoprotection systémique, mesurée par une diminution des érythèmes induits par les UV. Une étude clinique a montré qu'un mélange de caroténoïdes réduit le stress oxydatif. Cette étude clinique randomisée en double aveugle contre placebo décrit l'effet des caroténoïdes sur 32 individus non fumeurs et en bonne santé qui ont reçu quotidiennement et de façon croisée pendant des périodes de 3 semaines séparées par une pause de 12 semaines 4 capsules contenant chacune, soit 1 g d'huile de poisson, soit 1 g d'huile de poisson supplémentée avec un mélange de caroténoïdes (7,6 mg de caroténoïdes totaux dont 2,9 mg de bixine par capsule). Il a été observé que ce mélange de caroténoïdes réduit le stress oxydatif induit par la consommation de l'huile de poisson (très riche en acides gras polyinsaturés 20:5 et 20:6). Cela est illustré par une stabilité accrue des LDL dans un test d'oxydation ex vivo et la réduction de la concentration d'un marqueur de dégradation de l'ADN (la 8-hydroxy-2'-désoxyguanosine) au niveau des urines (Kiokias et Gordon, 2003). Une autre étude chez la souris a montré que l'administration orale de divers caroténoïdes, dont la bixine (200 micromoles = 80 mg par kg de masse corporelle) avant une irradiation y (1.5-3.0 Gy) réduit l'apparition de lésions chromosomiques, appréciée par le test des micronoyaux (Thresiamma et al., 1998). La bixine, administrée per os préalablement à une chimiothérapie, est capable d'en réduire les effets secondaires (Silva et al., 2001). L'activité antioxydante de la norbixine a aussi été étudiée sur de l'ADN plasmidique, en induisant des cassures radicalaires par le peroxyde d'hydrogène H2O2 en présence d'ions Sn2+ ou Fe2+ - réaction de Fenton : de faibles concentrations de norbixine (10 �M) protègent l'ADN mis en présence de 10 �M H2O2 (Kovary et al., 2001). Par ailleurs, la norbixine augmente d'un facteur 10 la survie de bactéries (E. col') soumises à des radiations UV, à du peroxyde d'hydrogène H2O2 ou des anions superoxyde 02'-. L'induction du système SOS par les UVC est réduite de 2,3 fois en présence de norbixine (Jûnior et al., 2005). Enfin, la norbixine possède une activité antimutagène, et réduit ainsi de 87% l'effet mutagène de H2O2 sur Salmonella typhimurium (Kovary et al., 2001). Plus globalement, il a été montré dans des systèmes acellulaires que les caroténoïdes peuvent neutraliser les anions superoxyde générés par le système xanthine / xanthine oxydase. Cette capacité de neutralisation dépend de la nature du caroténoïde et diminue dans l'ordre canthaxanthine > bixine > lutéine > I3-carotène (Corol et al., 2003). Pour ses effets antioxydants, il a ainsi été proposé d'ajouter de la bixine dans des aliments (Levy et Levy, 2003). Sur cette base, des compositions contenant des caroténoïdes liposolubles, destinées à être appliquées sur la peau avant et au moment de l'exposition au soleil ont été développées afin de protéger celle-ci des méfaits du soleil. Leurs propriétés pigmentantes permettent de colorer simultanément les cellules de l'épiderme en orangé, accentuant l'impression de bronzage. Notamment, une composition cosmétique filtrante photostable a été développée pour la protection de l'épiderme humain contre les radiations UV, comprenant une quantité faible (0,0025-0,009 % en poids) de bixine dans un extrait huileux (Grollier et al., 1991). Mais les caroténoïdes peuvent également être ingérés pour jouer leur rôle antioxydant au niveau notamment des cellules dermiques et épidermiques. Les composés ingérés sont en effet retrouvés dans le plasma puis dans divers tissus, dont la peau (Richelle et al., 2006). La peau humaine contient en moyenne de 0,2 à 0,6 ng/g de caroténoïdes totaux, avec de larges variations entre individus et entre zones du corps (Stahl et Sies, 2007). L'ingestion d'une nourriture supplémentée en caroténoïdes provoque une augmentation de la teneur du derme en caroténoïdes (Stahl et al., 1998) et, pour être efficaces, ces derniers doivent être utilisés de façon prolongée, pendant une période supérieure à 10 semaines (Stahl et al., 2000). Une telle approche a montré son efficacité avec par exemple un mélange (30 à 90 mg/jour pendant 24 semaines) de R- et a-carotène (Lee et al., 1999), avec un extrait de tomate apportant 16 mg/jour de lycopène pendant 12 semaines (Stahl et al., 2001 ; 2006) ou un extrait d'algue (Dunaniella satina) apportant 24 mg/jour de 13-carotène ou d'un mélange (1:1:1) de 13-carotène, lutéine et lycopène pendant 12 semaines (Heinrich et al., 2003). Les effets protecteurs ne se développent que progressivement, et l'administration d'une simple dose de 120 mg ou celle d'une dose quotidienne de 90 mg de 13-carotène pendant 23 jours s'avèrent inefficaces (Garmyn et al., 1995). Toutefois, Klàui et al. (1973), qui proposent d'ingérer des mélanges de caroténoïdes contenant éventuellement de la bixine pour protéger la peau contre les UV, indiquent qu'un traitement commençant 10 à 20 jours avant l'exposition au soleil est suffisant. Les caroténoïdes sont de façon générale des molécules pas ou peu toxiques (Agner et al., 2004), même à des doses chroniques de 3 g/kg chez l'animal (Trumbo, 2005). Exposé de l'invention L'urucum (Bixa orellana) appartient à la famille des bixacées. Cette plante se présente sous la forme d'un arbre de 5 à 10 mètres de hauteur, qui porte à l'extrémité de ses branches des fruits sous forme de cosses contenant des graines entourées d'une pulpe colorée en rouge orangé. L'urucum est utilisé pour la fabrication du colorant alimentaire, l'annatto (= E160b), qui est mélange de caroténoïdes contenant essentiellement de la bixine (C25H30O4), un peu de norbixine (C24H28O4), ainsi que plusieurs composés apparentés mineurs (Mercadante et al., 1997). La norbixine est un dérivé issu de l'hydrolyse alcaline de la bixine et est hydrosoluble. Diverses méthodes d'extraction du colorant à partir du péricarpe des graines d'urucum ont été décrites. Ces extraits sont dépourvus de toxicité (Hagiwara et al., 2003 ; Bautista et al., 2004). Les conclusions du JEFCA (Joint WHO/FAO Executive Committee on Food and Additives) tenu les 20-29 juin 2006 recommandent une dose journalière autorisée de 12 mg/kg de bixine pour un extrait titré à 92% de bixine et 0,6 mg/kg de norbixine pour un extrait titré à 91% de norbixine. Le E160b est utilisé par l'agroalimentaire pour colorer des matières grasses (beurre, huile, margarine), certains fromages, le riz, etc. Les formules chimiques de la bixine et de la norbixine sont décrites ci-dessous. Bx r : ~ïi_ ;wllr R (F )*':e R COOR Les inventeurs ont découvert que la culture d'expiants d'épiderme humain pendant une semaine en présence de bixine, norbixine ou extrait d'urucum (contenant ces deux molécules) entraîne une protection élevée à une irradiation UVB équivalent à environ 2 DEM.. Cette protection se traduit par la diminution très significative du nombre de cellules � coup de soleil � (sunburn cells ou SBC) observées 24 heures après l'irradiation (figure 1). Les inventeurs ont observé que la diminution du nombre de SBC était plus importante sous l'effet de la norbixine (-84,4 %) que de la bixine (-74,4%) ou de l'extrait d'urucum (-63,9%). Cet effet de la norbixine est observé pour une concentration de 15,5 ng.mL-' (et 4.10-8 M). Par ailleurs, une étude récente a montré un effet-dose de l'activité protectrice d'un extrait d'urucum enrichi en bixine à 166 ng.mL-' ; 330 ng.mL-' et 660 ng.mL-' vis à vis des altérations induites par une irradiation UV Cette étude montre une réduction respective de 15% à 166 ng.mL-1, de 42% 330 ng.mL-' et de 63% à 660 ng.mL-1. Il est connu que la bixine ingérée est transformée en norbixine, qui est le principal composé retrouvé dans le plasma après ingestion de bixine. Suite à l'ingestion d'une solution huileuse d'annatto contenant 16 mg de bixine, des concentrations plasmatiques de norbixine supérieures à 25 ng.mL-' sont observées pendant plus de 6 heures, alors que celles de bixine n'atteignent que 10 ng.mL-1, et ce pendant moins de 4 heures (Levy et al. 1997). L'invention a donc pour objet une utilisation d'une première molécule de formule (I) avec R=H pour prévenir les dommages susceptibles d'être causés par l'exposition aux rayonnements ultraviolets. 30 L'invention a aussi pour objet une utilisation d'une deuxième molécule de formule (I) avec R=CH3 pour prévenir les dommages susceptibles d'être causés par l'exposition aux rayonnements ultraviolets. Bi:R e @ i irie R :; (b xne RH(no,.ri:x#Ic") (I) 35 Bi:R e @ i irie R :; (b xne (I) La première molécule de formule (I) avec R=H est appelée norbixine. La deuxième molécule de formule (I) avec R=CH3 est appelée bixine. La quantité de bixine ou de norbixine recommandée par jour est de 35 mg (en 2 prises) pour obtenir un effet de protection contre les rayonnements solaires. Cette posologie est conseillée pour une personne pesant environ 70 Kg. Le pourcentage inférieur en poids de la norbixine ou de la bixine est déterminé en fonction d'une concentration minimale en norbixine ou en bixine. La concentration minimale en norbixine ou en bixine est une concentration en norbixine ou en bixine qui en dessous de laquelle la norbixine ou la bixine selon l'invention n'a pas d'effet biologique ou effet photoprotecteur. La norbixine ou la bixine peut être obtenue par extraction à partir de plantes contenant de la norbixine ou de la bixine. La plante qui est préférentiellement utilisée pour extraire la norbixine ou la bixine est l'urucum. L'invention a aussi pour objet une composition destinée à être administrée par voie orale, pour la protection de la peau des mammifères contre les rayonnements ultraviolets, caractérisée en ce qu'elle comprend, dans un support acceptable pour être ingéré, une première molécule de formule (I) avec R=H. (I) Bise RC-b R=H{i t.y.inea Par composition on entend produit alimentaire tel qu'une boisson, un produit laitier ou autre. La composition peut être une composition médicinale par exemple utilisée sous forme de pilules, de gélules ou de comprimés qui contiennent une dose bien précise de la première molécule de formule (I) avec R=H. Par composition médicinale, on entend une composition présentant des propriétés préventives vis-à-vis de rayonnements solaires sur la peau d'un mammifère. La composition contient entre 2% et 92% en poids de la première molécule ou de la deuxième molécule et préférentiellement au moins 6% en 35 poids de la première molécule ou de la deuxième molécule. L'invention a aussi pour objet une composition destinée à être administrée par voie orale, pour la protection de la peau des mammifères contre les rayonnements ultraviolets, caractérisée en ce qu'elle comprend, dans un support acceptable pour être ingéré, un extrait d'urucum enrichi en une première molécule de formule (I) dans laquelle R = H. (I) CO F Bmne ?4 1~117r 3i~'~; R = H r:cWb xÏ e Par enrichi on entend que l'extrait comporte la première molécule ou la deuxième molécule en quantité telle qu'obtenue selon les procédés de préparation de l'extrait décrits ci-après. La composition comprenant l'extrait enrichi selon l'invention présente en 15 outre les caractéristiques suivantes : - elle comporte également une deuxième molécule de formule (I) dans laquelle R = CH3. - elle contient entre 2 % et 92 % en poids de la première molécule, préférentiellement au moins 6% en poids de la première molécule et/ou elle 20 contient entre 2 % et 92 % en poids de la deuxième molécule, préférentiellement au moins 6% en poids de la deuxième molécule. La composition de gélules par exemple comprenant cet extrait enrichi est réalisée de sorte à ce qu'une gélule contienne 17,5 mg de bixine ou de norbixine. La fécule de manioc étant utilisée pour compléter la formule. Cela 25 peut être par exemple 250 mg d'un extrait d'urucum à 7% de bixine et de 263 mg de fécule de manioc. Le pourcentage en poids de la norbixine ou de la bixine présente dans l'extrait d'urucum est déterminé en fonction d'une concentration inférieure seuil en norbixine ou en bixine en-dessous de laquelle aucun effet (positif ou négatif) 30 n'est observé. Le pourcentage en poids de la norbixine ou de la bixine présente dans cet extrait est aussi déterminé en fonction d'une concentration supérieure seuil au-delà de laquelle des effets néfastes pour la santé ou pour l'organisme ingérant cet extrait peuvent apparaître (inhibition de l'effet photoprotecteur, effet toxique, ....). Comme précédemment mentionné, la composition s'entend par exemple d'un produit alimentaire tel qu'une boisson, un produit laitier ou autre. La composition peut être une composition médicinale par exemple utilisée sous forme de pilules, de gélules ou de comprimés qui contiennent une dose bien précise d'extrait enrichi en norbixine ou en bixine. Par composition médicinale, on entend une composition présentant des propriétés préventives vis-à-vis de rayonnements solaires sur la peau d'un mammifère. L'invention a également pour objet un extrait d'urucum enrichi en une première molécule de formule (I) avec R=H, lequel extrait contenant entre 2 et 92% en poids, et préférentiellement au moins 6% en poids de la première molécule. L'extrait enrichi peut comporter également une deuxième molécule de formule (I) avec R=CH3, lequel extrait contenant entre 2 % et 92% en poids, et préférentiellement au moins 6% en poids de la deuxième molécule. 20 L'invention a enfin pour objet une utilisation d'un extrait enrichi en une première molécule de formule (I) avec R=H et/ou en une deuxième molécule de formule (I) avec R=CH3 pour prévenir les dommages susceptibles d'être causés par l'exposition aux rayons ultraviolets. R H ~~ La préparation de l'extrait enrichi en norbixine se fait par saponification de l'extrait riche en bixine par agitation dans une solution aqueuse de NaOH (bixine :NaOH 1 :3 mol/mol) pendant plusieurs heures à 37°C. Les échantillons de la réaction de saponification peuvent être analysés par HPLC jusqu'à une conversion bixine /norbixine proche de 100%. Le séchage se fait par évaporation de l'eau à 50°C et la Norbixine ainsi cristallisée pouvant se garder à -20°C. (Kovary et aL, 2001) 3) Etude expérimentale de l'effet d'un extrait d'Urucum enrichi en bixine, de la bixine et de la norbixine (figure 1). Après traitement et irradiation UVB d'expiants de peau humaine ex vivo, la coloration au trichrome de Masson permet la visualisation et le comptage des SBC. 3.1 Produits testés: - P1 : Extrait d'urucum bio titré à 6 % en bixine (330 ng.mL-1) - P2 : Bixine pure (15,5 ng.mL-1) - P3 : Norbixine pure (15,5 ng.mL-1) 3.2 Préparation des expiants 27 expiants d'un diamètre d'environ 10 mm ont été préparés à partir d'une plastie abdominale. Les expiants ont été mis en survie en milieu de culture à 37°C en atmosphère humide, contenant 5 % de CO2. Ces expiants ont été répartis en 9 lots comme suit : Lot Nb expiants Traitement UV Prélèvement Témoin JO 3 Aucun - JO Témoin 3 Aucun - J8 Extrait Urucum 3 Urucum - J8 Bixine 3 Bixine - J8 Norbixine 3 Norbixine - J8 Témoin UV 3 Aucun + J8 Extrait Urucum UV 3 Extrait + J8 Urucum UV Bixine UV 3 Bixine UV + J8 Norbixine UV 3 Norbixine UV + J8 3.3 Traitement L'extrait d'urucum a été mis en solution dans du DMSO. Les trois produits ont été ajoutés dans le milieu de culture au premier jour (JO), de façon à atteindre les concentrations finales désirées. La quantité finale de DMSO dans le milieu est toujours restée inférieure à 1 %. Les expiants du lot T : témoin n'ont reçu aucun traitement. 3.4 Irradiation UV Au jour J7, les expiants ont été exposés aux UVB à la dose de 0,30 J/cm2 et en UVA à la dose de 9 J/cm2. Les lots non irradiés ont été placé à l'obscurité le temps des irradiations. Dès la fin de l'irradiation, les expiants ont été remis en survie en milieu de culture. 3.5 Prélèvements A JO, les 3 expiants du lot Témoin TO ont été prélevés et coupés en deux. Une partie a été fixée au Bouin ordinaire pour l'observation de la morphologie générale. L'autre a été congelée et conservée à -80°C. A J8, soit 24 heures après l'irradiation, les 3 expiants de chaque lot ont été prélevés et traités de la même façon. 3.6 Histologie Après 48 heures de fixation dans le Bouin ordinaire, les prélèvements ont été déshydratés et imprégnés en paraffine à l'aide d'un automate de déshydratation Leica 1020. Les observations microscopiques ont été réalisées en microscopie optique, à l'aide d'un microscope Leica type DMLB, à l'objectif x 40. Examen de la morphologie générale et cellules coup de soleil L'observation de la morphologie générale a été effectuée sur des coupes en paraffine après coloration au trichrome de Masson, variante de Goldner. Dénombrement des Sunburn Cells (SBC), figure 1 Les cellules coup de soleil (SBC) ont été dénombrées tout au long de chaque épiderme. La longueur de chaque épiderme a été mesurée à l'aide du module de mesure du logiciel Leica IM1000 et le nombre de SBC par cm d'épiderme a ensuite été calculé. Nombre de SBC par cm. Non irradié Irradié Moyenne Ecart type Moyenne Ecart type Témoin non traité 0,6 0,4 163,8 20,5 P1 (Extrait d'Urucum) 1,0 0,1 59,7 14,5 P2 (Bixine) 0,3 0,4 41,9 6,1 P3 (Norbixine) 0,3 0,4 25,5 8,7 Aucune SBC n'a été observée à T0. Après 7 jours de traitement et exposition aux rayonnements ultraviolets, le produit P1, le produit P2 et le produit P3 entraînent respectivement une diminution significative de 63,9%, de 74,4% et de 84,4% du nombre de SBC dans l'épiderme par rapport à l'épiderme témoin non traité et irradié. Références bibliographiques Programa conjunto FAO/OMS sobre normas alimentarias. 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Antioxidant and prooxidant properties of carotenoids. Arch. Biochem. Biophys. 385, 20-27. REVENDICATIONS1 - Utilisation d'une première molécule de formule (I) avec R= H pour prévenir les dommages susceptibles d'être causés par l'exposition aux rayons 5 ultraviolets. 10 (I) CO F Bmne ?4 I~lt7r j~`' R = H 2 û Utilisation d'une deuxième molécule de formule (I) avec R=CH3 pour prévenir les dommages susceptibles d'être causés par l'exposition aux rayons ultraviolets. 3 - Utilisation d'une première molécule de formule (I) avec R=H et d'une 20 deuxième molécule de formule (I) avec R=CH3 pour prévenir les dommages susceptibles d'être causés par l'exposition aux rayons ultraviolets. 4 û Composition destinée à être administrée par voie orale, pour la protection de la peau des mammifères contre les rayonnements UV, caractérisée en ce qu'elle comprend, dans un support acceptable pour être 30 ingéré, une première molécule de formule (I) avec R=H. CO F Bmne ?4 I~lt7r j~`' R = H CO F Bmne ?4 I~lt7r j~`' R = H t ~ w\r 4tiäR~1 f: r1 f• 0038 R (bEKEie) RH(cr`xfle Bue e h~T mfI 15 (I) 25 (I) (I) 355 - Composition destinée à être administrée par voie orale, pour la protection de la peau des mammifères contre les rayonnements UV, caractérisée en ce qu'elle comprend, dans un support acceptable pour être ingéré, un extrait d'urucum enrichi en une molécule de formule (I) avec R = H. 10 6 - Composition selon la revendication 5, caractérisée en ce que l'extrait comporte également une deuxième molécule de formule (I) avec R = CH3. 7 - Composition selon l'une des revendications 4 à 6, caractérisée en ce qu'elle contient entre 2 % et 92 % en poids de la première molécule ou de la 15 deuxième molécule, préférentiellement au moins 6% en poids de la première molécule ou de la deuxième molécule. 8 - Composition selon l'une des revendications 5 à 7, caractérisée en ce que l'extrait d'urucum comporte entre 2 % et 92 % en poids de la première molécule ou de la deuxième molécule, préférentiellement au moins 6% en poids 20 de la première molécule ou de la deuxième molécule. 9 - Extrait d'urucum enrichi en une première molécule de formule (I) avec R=H, lequel extrait contenant entre 2 % et 92% en poids, et préférentiellement au moins 6% en poids de la première molécule. B1 _ e R I.E t i R=H{i t.y.inea (I) 25 B Ix t e :H7 RH.n I-1iExnle (I) 30 10 û Extrait selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il comporte également une deuxième molécule de formule (I) avec R=CH3, lequel extrait contenant entre 2 % et 92% en poids, et préférentiellement au moins 6% en poids de la deuxième molécule.11 ù Extrait d'urucum enrichi en une deuxième molécule de formule (I) avec R=CH3, lequel extrait contenant entre 2 % et 92% en poids, et préférentiellement au moins 6% en poids de la deuxième molécule. 12 ù Utilisation de l'extrait selon l'une des revendications 9 à 11 pour prévenir les dommages susceptibles d'être causés par l'exposition aux rayons ultraviolets.