Des antioxydants alimentaires, pour quels effets ?

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Différentes théories ont été proposées pour expliquer le vieillissement (1). L'une de ces théories est liée à la production de radicaux libres dérivés de l'oxygène (reactive oxygen species ou ROS) ou de l'azone (reactive nitrogen species ou RNS) auxquels chaque cellule de l'organisme est constamment exposée...

« Des antioxydants alimentaires, pour quels effets ? » - Crédit photo : pedagogie.collegemv.qc.ca Ces radicaux libres réagissent avec de nombreux constituants cellulaires tels que lipides, protéines et acides nucléiques. Les produits d’oxydation formés s’accumulent s’ils ne sont pas éliminés. Des teneurs croissantes en ces produits d’oxydation ont fréquemment été associées au vieillissement (2). La comparaison de différences espèces animales a également montré des teneurs moins importantes en ces produits chez les animaux ayant l’espérance de vie la plus longue (3).

Chaque cellule est aussi protégée des dommages induits par ces radicaux libres par un certain nombre de molécules organiques (glutathion, coenzyme Q, acide urique, vitamine E, vitamine C) ou d’enzymes antioxydantes (superoxyde dismutase, catalase, glutathion peroxydase). La connaissance des ces mécanismes a permis d’apporter les preuves les plus convaincantes de l’implication du stress oxydant dans le vieillissement. Des mutants ou souches transgéniques d’animaux sous- ou sur-exprimant des enzymes participant à ces défenses voient leur espérance de vie réduite ou augmentée (4).

Ce stress oxydant peut aussi être modulé par l’apport d’antioxydants alimentaires. Deux définitions des antioxydants, chimique ou biologique, peuvent être distinguées et sont souvent à tort confondues :

  • Les antioxydants peuvent être des composés réducteurs capables de piéger ou neutraliser les radicaux libres. Les principaux antioxydants ainsi définis sont la vitamine E et la vitamine C, les caroténoïdes et les polyphénols. Ils sont principalement présents dans les aliments d’origine végétale, huiles (vitamine E, certains polyphénols lipophiles), fruits et légumes et jus de fruits (vitamine C, caroténoïdes, polyphénols), boissons telles que thé, café, vin (polyphénols). Leur rôle dans la protection d’aliments divers contre l’oxydation (par exemple prévention du rancissement des huiles) est bien établi et certains de ces antioxydants sont communément utilisés comme additifs alimentaires. Leur propriété chimique ne garantit pas néanmoins un effet antioxydant au sens biologique. Leurs concentrations dans les tissus ou plasma sont souvent très inférieures à celles des antioxydants endogènes.

  • Les antioxydants peuvent être des composés susceptibles de renforcer les défenses antioxydantes de l’organisme. Les antioxydants sont ici définis d’un point de vue biologique. Ces composés peuvent être les mêmes antioxydants que précédemment (réducteurs chimiques) aussi bien que d’autres molécules non nécessairement réductrices. Ces antioxydants peuvent être des co-facteurs d’enzymes antioxydantes (selenium, zinc) ou diverses molécules organiques susceptibles d’induire l’expression d’enzymes antioxydantes par des mécanismes génomiques.

Quelques études expérimentales ont montré que certains de ces antioxydants augmentaient la longévité d’animaux de laboratoire tels que le nématode Caenorhabditis elegans, la drosophile ou la souris. Ils peuvent augmenter la longévité moyenne sans effet sur la longévité maximale (5-8). De tels effets seraient alors liés à la diminution de la mortalité précoce et à la prévention des maladies associées. Certaines études montrent également une augmentation de la longévité maximale (9,10) suggérant que les antioxydants peuvent prévenir les mécanismes généraux du vieillissement.

Des approches génétiques ou pharmacologiques ont montré que ces effets sur la longévité pouvaient être liés à leurs propriétés antioxydantes donnant corps à la théorie selon laquelle le stress oxydant expliquerait le vieillissement (11). Cependant d’autres études ont montré le contraire et d’autres mécanismes d’action de ces molécules « antioxydantes » ont été proposés (5). Les polyphénols pourraient augmenter la longévité d’animaux expérimentaux en inhibant la voie de signalisation de l’insuline/IGF-1, un mécanisme essentiel dans la théorie neuro-hormonale du vieillissement (7,9,11). Cette théorie et celle du vieillissement radicalaire ne sont cependant pas sans liens. Un certain nombre d’interactions entre la voie de signalisation de l’insuline/IGF-1 et la protection antioxydante ont été décrites (12).

Les données sur les effets d’antioxydants sur la longévité de l’homme sont beaucoup moins nombreuses. On a régulièrement considéré que la longévité maximale chez l’homme était atteinte et que l’augmentation régulière de la longévité au cours du 20ème était principalement expliquée par une réduction de la morbidité et de la mortalité précoce (13). Les données plus récentes suggèrent qu’il n’en est rien et que la longévité maximale continue d’augmenter (14). Une explication possible serait une réduction de l’inflammation tout au long de la vie liée notamment à une moindre prévalence des maladies infectieuses (15). Une consommation régulière d’ antioxydants avec les aliments pourrait réduire une inflammation chronique à bas bruit et avoir une incidence sur l’espérance de vie maximale.

Les épidémiologistes ont recherché sur diverses cohortes les effets de divers antioxydants sur la mortalité générale. Les études d’observation ont souligné à de nombreuses reprises des associations inverses entre mortalité générale et consommation ou statut en antioxydants. Cependant les essais d’intervention n’ont pas toujours confirmé ces effets. Une méta-analyse récente a montré que la consommation de suppléments de ß-carotène, vitamine A ou vitamine E pouvait même augmenter la mortalité alors que les suppléments de vitamine C et sélénium n’avaient pas d’effet significatif (16). Cependant les doses utilisées dans ces essais d’intervention étaient le plus souvent supérieures voire très supérieures aux apports nutritionnels conseillés. Des effets protecteurs à de plus faibles doses ne sont pas exclus comme cela a été suggéré dans une autre méta-analyse portant sur les essais de supplémentation de vitamine E (17).

Quelques études d’observation ont aussi montré une association inverse entre la consommation de certains polyphénols et la mortalité générale ou le risque de maladies cardiovasculaires (18 ,19). Les seuls essais d’interventions réalisés à ce jour n’ont porté que sur des marqueurs du stress oxydant ou des marqueurs de substitution et facteurs de risque de pathologies et plus particulièrement des maladies cardiovasculaires (20). Une première méta- analyse portant sur ces essais cliniques vient d’être publiée (21). Elle montre une amélioration de certains facteurs de risque cardio-vasculaire après consommation d’aliments riches en polyphénols tels que le cacao, les protéines de soja ou le thé. Ces données sont cependant insuffisantes pour établir les effets protecteurs des polyphénols contre les maladies cardiovasculaires. Les effets de polyphénols isolés sur la morbidité et mortalité cardiovasculaires (et non seulement des marqueurs de substitution) devront être étudiés dans de nouveaux essais d’intervention.

Au total, il est encore difficile de définir des recommandations nutritionnelles pour les antioxydants. Des valeurs d’apports nutritionnels conseillés ont été définies pour les vitamines A, C, E et le sélénium pour assurer la couverture des besoins essentiels. Ces valeurs ne tiennent cependant pas compte de leur rôle éventuel dans la prévention des maladies chroniques. En France, les apports nutritionnels conseillés (ANC) en vitamine C ont été revus à la hausse (110 mg/jour) sur la base des résultats d’études épidémiologiques d’observation et d’essais cliniques suggérant des effets protecteurs contre maladies cardiovasculaires et cancers (22). 11 est probable que ces valeurs évolueront encore dans les années à venir à la lumière des données épidémiologiques les plus récentes.

Sources et références :

  1. Weinert, B. T. & Timiras, P. S. (2003) Thcories of aging. Journal of Applied Physiology 95: 1706-1716.
  2. Sell, D. R., Lane, M. A., Johnson, W. A., Masoro, E. J., Mock, O. B., Reiser, K. M., Fogarty, J. F., Cutter, R. G., Ingram, D. K., Roth, G. S. & Monnier, V. M. (1996) Longevity and the genetic determination of collagen glycoxidation kinctics in mammalian senescence. PNAS 93: 485-490.
  3. Sohal, R. S. & Weindruch, R. (1996) Oxidative Stress, Caloric Restriction, and Aging. Science 273: 59-63.
  4. Orr, W. C. & Sohal, R. S. (1994) Extension of life-span by overexpression of superoxide dismutase and catalase in Drosophila melanogaster. Science 263: 1128- 1130.
  5. Wilson, M. A., Shukitt-Hale, B., Kalt, W., Ingram, D. K., Joseph, J. A. & Wolkow, C. A. (2006) Blueberry polyphenols increase lifespan and thermotolerance in Caenorhabditis elegans. Aging Cell 5: 59-68.
  6. Li, Y. M., Chan, H. Y. E., Huang, Y. & Chen, Z. Y. (2007) Green tea catechins upregulate superoxide dismutase and catalase in fruit flics. Molecular Nutrition & Food Research 51: 546-554.
  7. Baur, J. A., Pearson, K. J., Price, N. L., Jamieson, H. A., Lerin, C., Kalra, A., Prabhu, V. V., Allard, J. S., Lopez-Lluch, G., Lewis, K., Pistell, P. J., Poosala, S., Becker, K. G., Boss, O., Gwinn, D., Wang, M., Ramaswamy, S., Fishbein, K. W., Spencer, R. G., Lakatta, E. G., Le Couteur, D., Shaw, R. J., Navas, P., Puigserver, P., Ingram, D. K., de Cabo, R. & Sinclair, D. A. (2006) Resveratrol improves health and survival of mice on a high-calorie diet. Nature 444: 337-342.
  8. Zou, S. G., Sinclair, J., Wilson, M. A., Carey, J. R., Liedo, P., Oropeza, A., Kalra, A., de Cabo, R., Ingram, D. K., Longo, D. L. & Wolkow, C. A. (2007) Comparative approaches to facilitate the discovery of prolongevity interventions: Effects of tocopherols on lifespan of three invertebrate species. Mechanisms of Ageing and Development 128: 222-226.
  9. Kampkotter, A., Nkwonkam, C. G., Zurawski, R. F., Timpel, C., Chovolou, Y., Watjen, W. & Kahl, R. (2007) Effects of the flavonoids kaempferol and fisetin on thermotolerance, oxidative stress and FoxO transcription factor DAF-16 in the model organism Caenorhabditis elegans. Archives of Toxicology 81: 849-858.
  10. Tomobe, K., Fujii, H., Sun, B., Nishioka, H. & Aruoma, O. I. (2007) Modulation of infection-induced inflammation and locomotive deficit and longevity in senescence accelerated mice-prone (SAMP8) model by the oligomerized polyphenol Oligonol. Biomedicine & Pharmacothcrapy 61: 427-434.
  11. Kampkotter, A., Timpel, C., Zurawski, R. F., Ruhl, S., Chovolou, Y., Proksch, P. & Watjen, W. (2008) Increase of stress resistance and lifespan of Caenorhabditis elegans by quercetin. Comparative Biochemistry and Physiology B-Biochemistry & Molecular Biology 149: 314-323.
  12. de Magalhaes, J. P. & Faragher, R. G. A. (2008) Cell divisions and mammalian aging: integrative biology insights from genes that regulate longevity. Bioessays 30: 567-578.
  13. Frics, J. F. (1980) Aging, natural death, and the compression of morbidity. Bulletin of the World Health Organization 80: 245-250.
  14. Oeppen, J. & Vaupel, J. W. (2002) Demography - Broken limits to life expectancy. Science 296: 1029-+.
  15. Finch, C. E. & Crimmins, E. M. (2004) Inflammatory exposure and historical changes in human life-spans. Science 305: 1736-1739.
  16. Bjelakovic, G., Nikolova, D., Gluud, L. L., Simonetti, R. G. & Gluud, C. (2007) Mortality in Randomized Trials of Antioxidant Supplements for Primary and Secondary Prevention: Systematic Review and Meta-analysis. JAMA 297: 842-857.
  17. Miller, E. R., III, Pastor-Barriuso, R. Dalal, D., Riemersma, R. A., Appel, L. J. & Guallar, E. (2004) Meta-Analysis : High-Dosage Vitamin E Supplementation May Increase All-Cause Mortality. Ann Intern Med: 0000605-200511040-200500110.
  18. Mink, P. J., Scrafford, C. G., Barraj, L. M., Harnack, L., Hong, C. P., Nettleton, J. A. & Jacobs, D. R. (2007) Flavonoid intake and cardiovascular disease mortality: a prospective study in postmenopausal women. American Journal of Clinical Nutrition 85: 895-909.
  19. Arts, I. C. & Hollman, P. C. (2005) Polyphenols and disease risk in epidemiologic studies. Am J Clin Nutr 81: 317S-325.
  20. Manach, C., Mazur, A. & Scalbert, A. (2005) Polyphenols and prevention of cardiovascular diseases. CUIT Opin Lipidol 16: 77-84.
  21. Hooper, L., Kroon, P. A., Rimm, E. B., Cohn, J. S., Harvey, I., Le Cornu, K. A., Ryder, J. J., Hall, W. L. & Cassidy, A. (2008) Flavonoids, flavonoid-rich foods, and cardiovascular risk: a meta-analysis of randomized controlled trials. American Journal of Clinical Nutrition 88: 38-50.
  22. Martin, A., cd. (2001) Apports nutritionnels conseillés pour la population française. Editions Tec & Doc, Paris.

(Augustin SCALBERT, Claudine MANACH, André MAZUR, Dragan MILENKOVIC, Christine MORAND UMR 1019, Unité de Nutrition Humaine, INRA, 63122 Saint-Genès-Champanelle, France - Université d’été de Nutrition 2008, Clermont-Ferrand, 17-19 septembre 2008)

SOURCE : Centre de Recherche en Nutrition Humaine Auvergne

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