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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 connus .
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.
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 .
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, 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 capacités antioxydantes des caroténoïdes semblent différer selon leur structure moléculaire, la pression d'oxygène et la présence concomitante d'autres nutriments antioxydants (comme la vitamine E).
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 cellulaires, 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.
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 revue 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 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.
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 prostate . 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 chercheurs 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.
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-vasculaire
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 efficace. Une augmentation de la consommation de lutéine et de zéaxanthine, à partir d'aliments comme les épinards 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).
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 épais . 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.
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 DMLA .
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 premier.
Les caroténoides peuvent être dosés au niveau da sang .
Les anthocyanes sont des composants courants des fruits et des légumes et, en particulier, des baies, auxquelles ils donnent leur pigmentation et servent d'antioxydants naturels. Des preuves scientifiques de plus en plus nombreuses montrent que les baies riches en anthocyanes possèdent de nombreux effets bénéfiques potentiels pour la santé et exercent une action protectrice. Elles semblent notamment avoir des activités antioxydantes et antiangiogéniques. Les anthocyanes aident également à maintenir l'intégrité de l'ADN, servent d'agents anti-inflammatoire et antimutagénique, et apportent une protection cardio-vasculaire en maintenant la perméabilité vasculaire.
Les anthocyanines diffèrent des autres flavonoïdes naturels par l'éventail des couleurs qui peuvent en être dérivées. Ils ont également un puissant pouvoir antioxydant.
Des preuves expérimentales indiquent que certains anthocyanes ont des propriétés anti-inflammatoires ; des rapports suggèrent que l'administration d'anthocyanes par voie orale peut être bénéfique dans le traitement du diabète et des ulcères, et qu'ils pourraient exercer des activités antivirales et antibactériennes .
Des études épidémiologiques confirment que ceux qui consomment beaucoup de boissons et d'aliments riches en polyphénols ont un plus faible risque de cancer. Les baies peuvent agir individuellement ou en synergie pour prévenir la carcinogenèse.
On a montré que des composants de la canneberge inhibent la cancérogenèse sur des lignées cellulaires de cancer du sein ou de la prostate . On a également observé que des extraits d'airelle et d'aronia, in vitro, prévenaient la cancérogenèse du côlon tandis que des extraits de fraise et d'airelle inhibaient la mutagenèse sur des lignées cellulaires de cancer du sein ou du col de l'utérus .
Des baies ont montré leur capacité à cibler les infections. On a ainsi mis en évidence le fait que la canneberge affaiblit l'infection à Helicobacter pylori et inhibe l'adhésion du virus de la grippe. Dans une étude in vitro, on a également mis en lumière que la canneberge affecte des souches de bactérie Listeria et que la framboise et la mûre avaient une action sur l'inhibition de bactéries gram-positif et gram-négatif. Individuellement, plusieurs extraits de baies, framboise, fraise, canneberge, sureau, airelle et myrtille, ainsi que des mélanges d'extraits, ont montré leur capacité à inhiber de façon significative la croissance d'Helicobacter pylori associés ou non à de la clarithromycine. Le traitement classique de l'infection à Helicobacter pylori est constitué par l'association de certains antibiotiques et d'agents antiacides. L'une des principales raisons de l'échec de ce traitement conventionnel est la résistance croissante à des antibiotiques comme la clarithromycine.
La capacité des anthocyanines à protéger les gros et petits vaisseaux sanguins des lésions oxydatives dérive de tout un éventail d'effets allant jusqu'à l'atténuation des lésions provoquées par des niveaux élevés de sucre sanguin dans les microvaisseaux, responsables de complications chez les diabétiques.
La capacité des anthocyanines à contrer les oxydants en fait des combattants musclés contre l'athérosclérose. Avant tout, ils préviennent une étape clé de l'athérogenèse, celle de l'oxydation des LDL. Dans des études in vitro, des extraits de myrtille, mêmes en quantité très faible, protégeaient efficacement les LDL de l'oxydation. Des chercheurs américains ont constaté que l'extrait de myrtille était un antioxydant plus puissant que la vitamine C.
Ensuite, les anthocyanines protègent l'intégrité des cellules endothéliales qui tapissent les parois des vaisseaux sanguins. Une étude réalisée à la Tufts University, à Boston, a constaté que les anthocyanines de baies de sureau étaient rapidement intégrés dans les membranes des cellules endothéliales où ils prévenaient l'oxydation.
De plus, les anthocyanines détendent les vaisseaux sanguins. Des chercheurs français ont traité les aortes d'animaux avec de la norépinéphrine qui contracte les vaisseaux sanguins. La présence de delphinidine, un anthocyanidine, a détendu l'aorte de 89 %, alors qu'un autre anthocyanidine n'avait aucun effet.
On a montré que la capacité anti-inflammatoire des anthocyanines aidait à amenuiser les réactions allergiques. Dans une étude, des chercheurs bulgares ont donné à des animaux de l'histamine et de la sérotonine qui provoquaient des réactions allergiques et augmentaient la capillarité des vaisseaux sanguins. Les animaux ont été supplémentés avec différents flavonoïdes. Les anthocyanes ont montré l'effet anti-inflammatoire le plus puissant de tous les flavonoïdes testés.
Les lésions provoquées par des niveaux élevés de sucre sanguin sur les microvaisseaux sont responsables de la plupart des complications du diabète. Les protéines de collagènes deviennent alors liées à des sucres avec pour résultats des anomalies dans le collagène des vaisseaux sanguins. Dans une étude allemande, 12 patients diabétiques adultes ont pris quotidiennement pendant deux mois 600 mg d'anthocyanines. À la fin de l'étude, la production de collagène anormal avait significativement diminué.
Une des plus sérieuses complications du diabète est la rétinopathie, qui peut aboutir à la cécité. Elle se produit lorsque l'organisme essaie de réparer les capillaires endommagés poreux et qu'il le fait par une surproduction de protéines anormales. En premier lieu, les anthocyanines luttent contre la porosité des capillaires tout en prévenant la prolifération de protéines anormales. Dans une étude italienne, 30 des 40 sujets avec une rétinopathie ont montré des améliorations significatives après la prise quotidienne pendant plusieurs semaines de 120 mg d'anthocyanines. Aucune amélioration ne s'est manifestée chez les témoins.
Concernant le cerveau, une grande attention a été portée aux airelles dont on a montré l'effet préventif sur le déclin cérébral, des lésions induites par un accident vasculaire cérébral, et une action protectrice sur l'hippocampe contre des lésions cérébrales . Des chercheurs de l'université de Tufts ont constaté que l'administration d'airelles à des rats âgés stimulait le fonctionnement de leur mémoire et le ramenait au niveau de celui de jeunes animaux. Elle diminuait également les niveaux des marqueurs du stress oxydatif.