Antioxidanter og Oxidanter
ANTIOXYDANTS ET OXYDANTS
Les antioxydants
Les antioxydants sont un vaste groupe de substances très diverses que l’on retrouve partout. Dans les environnements oxygénés, toute cellule – chez l’être humain, les poissons, les plantes ou même les organismes unicellulaires tel qu'une bactérie – contient des antioxydants. L’oxygène est vital pour la plupart des cellules sur terre tout en étant une substance très réactive qui peut former des oxydants, c’est-à-dire des substances qui en oxydent facilement d’autres et peuvent endommager leur fonction. Ce paradoxe est appelé le « paradoxe de la vie aérobie »1 . Au sein de chaque cellule, il existe donc un réseau antioxydant de substances capables de prévenir, d’inhiber et de réparer les dommages oxydatifs que l’oxygène peut causer aux composants cellulaires.
Les antioxydants sont définis par leur capacité (à des concentrations relativement faibles) à empêcher ou à réduire l’oxydation d’autres molécules. Cela peut se faire en empêchant la formation d’oxydants ou en neutralisant les oxydants et en les empêchant ainsi d’oxyder d’autres molécules. Une définition légèrement plus large des antioxydants inclut également les substances qui réparent les dommages causés par les oxydants – par exemple les enzymes de réparation de l’ADN – et certaines définitions incluent également d’autres substances qui contribuent à la défense antioxydante de manière plus indirecte – par exemple les métaux qui sont nécessaires à l’action de certains antioxydants, les substances qui lient certains métaux qui pourraient autrement contribuer à la formation d’oxydants et les substances qui peuvent augmenter l’activité des antioxydants. Nous nous concentrerons ici sur les substances qui relèvent de la première définition.
1L’aérobie désigne les processus biologiques qui nécessitent de l’oxygène. L’anaérobie désigne les processus biologiques qui ne nécessitent pas d’oxygène.
Produits avec antioxydants
L'équilibre entre les oxydants et les antioxydants
L’équilibre entre les oxydants et les antioxydants – appelé équilibre redox – est important pour la fonction cellulaire. Si la balance penche en faveur des oxydants, il se produit un stress oxydatif, qui a été associé à de nombreux troubles différents. L’équilibre peut aussi aller dans l’autre sens, mais cela n’a pas été beaucoup étudié. Comme beaucoup de choses dans la vie, il s’agit de trouver et de maintenir un équilibre, car les oxydants ne sont pas seulement problématiques, comme on le pensait au départ, mais aussi nécessaires à un certain nombre de processus vitaux ; et les antioxydants ne sont pas seulement bons, mais peuvent aussi avoir des effets négatifs en concentrations excessives.
De nombreuses études ont été menées sur les antioxydants afin de déterminer s’ils peuvent prévenir ou traiter des maladies par exemple. Jusqu’à présent, les grandes études cliniques menées sur l’être humain ont donné des résultats mitigés, de sorte qu’on ne sait toujours pas si les antioxydants sous forme de compléments peuvent avoir un effet bénéfique sur la santé. Il ne fait aucun doute que les aliments contenant des antioxydants sont bons pour la santé, mais il semble que ce ne soit pas les antioxydants seuls qui produisent ces effets bénéfiques.
L'utilisation d'antioxydants
Les antioxydants sont présents notamment dans la nourriture, ou y sont ajoutés, et de nombreux antioxydants sont également utilisés dans les cosmétiques, où ils sont censés lutter contre le vieillissement que les oxydants sont censés provoquer. PUCA PURE & CARE utilise dans ses produits de nombreux antioxydants différents, dont beaucoup sont sous forme d’extraits de plantes, par exemple du théier Camellia sinensis, de l’hamamélis et de l’aloe vera, et d’autres sous forme de substances isolées comme le coenzyme Q10 (ubiquinone) ou des dérivés de la vitamine C et E.
Oxydants et antioxydants – quelques mots sur une réaction chimique
Les oxydants sont un terme général désignant des substances capables d’en oxyder d'autres – on les appelle aussi pro-oxydants. Dans le contexte biologique, les radicaux libres, les ROS et les RNS, un peu moins connus, sont souvent mentionnés. ROS signifie Reactive Oxygen Species (espèces réactives de l’oxygène) et RNS signifie Reactive Nitrogen Species (espèces réactives de l’azote). Et les substances pertinentes en biologie contiennent aussi de l’oxygène. Ces trois désignations se recoupent dans une certaine mesure, de sorte que, par exemple, certains radicaux libres sont également des ROS et des RNS, mais il existe aussi des radicaux libres qui ne sont pas des ROS/RNS et des ROS et RNS qui ne sont pas des radicaux libres. Le terme « ROS » est souvent utilisé comme un terme générique pour désigner les oxydants pertinents en biologie.
Comment fonctionnent les oxydants ?
Pour expliquer l’action des oxydants, nous devons nous pencher d’un peu plus près sur la structure des atomes et sur les réactions d’oxydoréduction : Un atome contient généralement un certain nombre de protons et de neutrons, qui forment son noyau, et autour d’eux un certain nombre d’électrons, qui se déplacent sur des orbites spécifiques, disposées en couches, à différentes distances du noyau. Normalement, les électrons sont par paires, mais dans les radicaux libres, il y a un ou plusieurs électrons non appariés sur la couche la plus externe, ce qui rend le radical instable et réactif. Pour atteindre la stabilité, il faut généralement associer un électron à l’électron non apparié – et le radical le trouve généralement dans une molécule ou un atome voisin. Cette réaction où un électron est transféré d’une entité à une autre s’appelle une réaction d’oxydoréduction. Voir la figure 1. « Redox » est une contraction des mots « réduction » et « oxydation ». Le radical qui prend l’électron est réduit, tandis que la molécule ou l’atome voisin qui cède un électron est oxydé – et en même temps, si la molécule ou l’atome voisin n’était pas déjà un radical, il devient alors lui-même un radical. Ainsi, ce nouveau radical peut poursuivre la réaction et prendre un électron à une autre molécule, etc. C’est ce qu’on appelle une réaction en chaîne des radicaux, qui se poursuivra jusqu’à ce que deux radicaux soient impliqués dans la réaction d’oxydoréduction ou qu’un type d’antioxydant capable de perdre un électron sans devenir réactif soit impliqué dans la réaction. De même, les molécules ROS non radicalaires peuvent entrer dans des réactions d’oxydoréduction ou être converties en radicaux, qui entrent ensuite dans des réactions d’oxydoréduction.
Figure 1 Illustration d’une réaction d’oxydoréduction entre un radical (illustré par un atome brun), qui possède un électron non apparié, et une substance (en bleu), qui peut être, par exemple, une molécule aux propriétés antioxydantes qui peut perdre un électron sans devenir un radical réactif. La figure du bas (en vert) montre une substance voisine qui ne peut céder un électron sans devenir un radical instable et réactif.
Les antioxydants sont des molécules capables d’empêcher la formation d’un radical réactif à partir, par exemple, d’un ROS, mais capables aussi de participer, comme décrit ci-dessus, à des réactions d’oxydoréduction avec des ROS, y compris des radicaux – ils sont souvent appelés piégeurs de radicaux libres. Ils s’oxydent alors et agissent en tant qu’agents réducteurs (ils réduisent le radical). C’est ainsi que l’antioxydant peut devenir un pro-oxydant et ainsi oxyder d’autres substances au lieu de les réduire. L’organisme dispose d’un réseau complexe d’antioxydants qui s’entraident pour faire face aux ROS et maintenir ainsi l’équilibre redox. Dans les deux sections suivantes, les ROS et les antioxydants seront décrits plus en détail.
ROS
- Radicaux libres
Les espèces réactives de l’oxygène, ROS, sont généralement des molécules relativement petites qui veulent prendre un électron et ainsi oxyder une molécule ou un atome voisin, ce qui, comme nous l’avons vu, peut conduire à une réaction en chaîne. Les molécules et les atomes impliqués dans une telle réaction peuvent être altérés et ainsi perdre leur fonction. Les substances les plus souvent attaquées par les ROS sont les lipides insaturés2 (graisses), les protéines et les acides nucléiques (ADN et ARN). Les lipides et les protéines forment la plus grande partie de la membrane des cellules et leur oxydation peut donc avoir un impact majeur sur la fonction cellulaire. Les lipides constituent également une grande partie du sébum de la peau, par exemple, et l’oxydation de celui-ci peut affecter la peau et joue un rôle dans le développement de l'acné, par exemple. Les protéines remplissent un très large éventail de fonctions dans l’organisme. Toutes les enzymes de l’organisme, qui catalysent un très grand nombre de processus, et les anticorps du système immunitaire, par exemple, sont des protéines. Il existe des molécules structurelles qui sont des protéines, ainsi des protéines hormonales. Ainsi, l’oxydation des protéines peut avoir des effets très variés sur l’organisme. L’oxydation des acides nucléiques peut provoquer des mutations qui, si elles ne sont pas corrigées, peuvent contribuer au développement d’un cancer, par exemple. L’oxydation et d’autres formes d’attaque sur les molécules se produisent en permanence dans l’organisme, et le système y remédie en réparant les dommages ou en éliminant et remplaçant les molécules endommagées. Il s’agit évidemment d’une activité gourmande en ressources et d’un équilibre à maintenir pour que les molécules endommagées ne s’accumulent pas en trop grand nombre. Dans le cas du stress oxydatif, l’équilibre est rompu de sorte qu’il y a plus de ROS que les défenses antioxydantes ne peuvent en gérer, et donc plus de dommages aux molécules que le système de réparation et de nettoyage de l’organisme ne peut en supporter.
Quelles sont les fonctions des radicaux libres ?
Les ROS sont souvent décrits comme quelque chose à combattre et à éliminer, mais il est important de souligner que les ROS sont également nécessaires à l’organisme, car ils participent à divers processus vitaux. Par exemple, le système immunitaire utilise les ROS pour combattre les micro-organismes, et les ROS sont également des substances de signalisation cellulaire, par exemple, dans la contraction musculaire et la régulation de la pression sanguine. L’organisme a donc besoin d’un niveau équilibré de ROS3.
Les ROS sont produits naturellement par l’organisme (ROS endogènes), par exemple au cours du métabolisme, lors de l’utilisation de l’oxygène – en particulier dans les mitochondries des cellules, où la « monnaie » énergétique de l’organisme, l’ATP4, est produite via la chaîne de transport des électrons. Au cours de ce processus, les électrons sont déplacés entre différentes molécules, et c’est ainsi par exemple que l’anion superoxyde, molécule ROS, apparaît comme sous-produit si un électron s’échappe de la chaîne de transport d’électrons et réagit avec l’oxygène (O2). L’ATP et les ROS sont produits en permanence dans l’organisme – et encore davantage par exemple en cas d’infection, lorsque le système immunitaire produit aussi des ROS, ou pendant l’exercice physique, lorsque les cellules consomment davantage d’ATP. La formation de ROS peut également être induite par des influences extérieures (ROS exogènes) telles que la pollution et le rayonnement solaire.
La liste suivante contient certains des ROS les plus importants sur le plan biologique :
L’anion superoxyde (O2-) est un ROS et également un radical. Il est formé, par exemple, dans la chaîne de transport des électrons dans les mitochondries des cellules et par les rayons UV du soleil. Le radical superoxyde est le précurseur de la plupart des autres ROS.
Le peroxyde d’hydrogène (H2O2) est un ROS légèrement plus stable. Ils peuvent être formés à partir de l’anion superoxyde via les enzymes antioxydantes superoxyde dismutase pour lutter contre les ROS.
Le radical hydroxyle (-OH) est un ROS très réactif et également un radical libre qui réagit très rapidement et de manière non spécifique avec la plupart des molécules. Par exemple, le radical hydroxyle est formé à partir du peroxyde d’hydrogène dans une réaction d’oxydoréduction catalysée par un métal5, par laquelle le peroxyde d’hydrogène est converti en radical hydroxyle et en ion hydroxyde (OH-).
L’acide hypochloreux (HClO) est un ROS, qui est produit par les cellules immunitaires, par exemple pour combattre les micro-organismes.
Le monoxyde d’azote (NO) est un RNS radicalaire qui est à la fois hydrosoluble et liposoluble et peut donc se déplacer facilement dans l’organisme. Il s’agit d'une molécule de signalisation importante dans l’organisme, qui contrôle diverses fonctions physiologiques telles que la pression sanguine et la relaxation de certains muscles. Elle joue également un rôle important dans le système immunitaire en ce qui concerne l’inflammation. La production de monoxyde d’hydrogène est généralement étroitement régulée.
Le peroxynitrite (ONOO-) est un anion RNS très réactif, qui peut être formé, par exemple, à partir du peroxyde d’hydrogène et du nitrite et par la réaction de l’anion superoxyde avec l’oxyde nitrique.
Le radical peroxyle (ROO°-) est le nom donné à un type de radical, que les lipides peuvent notamment former lorsqu’ils réagissent avec un ROS et s’oxydent en une molécule radicalaire qui peut participer à une réaction en chaîne et ainsi oxyder d’autres molécules.
2Les lipides insaturés sont des graisses qui contiennent une ou plusieurs doubles liaisons desquelles les ROS peuvent prendre un électron. La peroxydation des lipides est le nom donné à ce processus par lequel la réaction en chaîne implique des lipides en les dégradant.
3Vous pouvez lire une revue historique et technique très complète de l'évolution des connaissances sur les oxydants dans l’article suivant : Evolution of the Knowledge of Free Radicals and Other Oxidants. Écrit par Di Meo, S. & Venditti, P. dans le journalOxidative medicine and cellular longevity'. 2020, Artikel ID 9829176.
4ATP signifie adénosine triphosphate.
5Les métaux utilisés dans ces réactions sont généralement le fer et le cuivre. Deux réactions très connues forment des radicaux hydroxyles – ce sont les réactions de Fenton et de Haber-Weiss.
Les antioxydants
- Les trois lignes de défense
Les antioxydants sont la réponse de l’organisme aux oxydants, les ROS. L’équilibre entre eux est important pour les fonctions de chaque cellule. Cette réponse peut être divisée en trois stratégies de « défense » : Il y a d’abord les antioxydants qui inhibent la formation d’oxydants : ce sont par exemple les antioxydants enzymatiques. Viennent ensuite les antioxydants qui empêchent les oxydants de réagir avec d’autres molécules et brisent ainsi la réaction en chaîne des radicaux – il s’agit, par exemple, de molécules plus petites qui peuvent donner un électron. La troisième catégorie regroupe les substances (pas toujours classées comme antioxydants) qui ont un effet plus indirect en réparant les dommages et en favorisant la formation et/ou l’activité des antioxydants. Il existe également plusieurs interactions différentes entre les différents antioxydants. Par exemple, certains antioxydants aident d’autres antioxydants à se régénérer et à retrouver leur forme réduite afin qu’ils soient à nouveau prêts à donner un électron à un oxydant6.
Les différentes propriétés des antioxydants
Les propriétés antioxydantes peuvent être mesurées de nombreuses façons7 , et chaque méthode de mesure a ses avantages et ses inconvénients. Les antioxydants ont des affinités différentes avec les différents oxydants, de sorte qu’un antioxydant ne peut pas s’occuper de tous les oxydants. Cela est également visible dans de nombreuses études, qui constatent que les antioxydants sont généralement plus efficaces lorsqu’ils sont utilisés en association. Les antioxydants peuvent être regroupés de plusieurs façons. Ils peuvent par exemple être solubles dans l'eau ou les solubles dans la graisse, ce qui détermine où ils pourront agir dans le corps, car les hydrosolubles se retrouvent généralement dans des zones contenant de l’eau, comme à l’intérieur de la cellule, tandis que les liposolubles se retrouvent par exemple dans la membrane cellulaire. On peut également différencier les antioxydants que le corps produit lui-même et les antioxydants qui doivent être apportés par l’alimentation. On peut aussi faire la différence entre les antioxydants qui sont des enzymes et ceux qui ne le sont pas, ou entre ceux qui sont produits chimiquement par l’être humain (synthétiques) et ceux que l’on trouve dans la nature (naturels). La grande majorité des antioxydants sont naturels, mais il en existe également qui ont été développés par l'être humain et qui sont utilisés dans les aliments et les cosmétiques par exemple.
6Vous pouvez en savoir plus sur l’interaction entre Vitamin E et C dans les descriptions de ces ingrédients.
7Pour en savoir plus à ce sujet, voir l’article suivant : Rasheed, A., et Azeez, R. F. A. A Review on Natural Antioxidants. Chapitre 5 de Traditional and Complementary Medicine, C. Mordeniz. IntechOpen. 2019.
La liste suivante contient des exemples d’antioxydants et de groupes d’antioxydants importants:
Les superoxydes dismutases (SOD)
Sont un groupe d’enzymes qui catalysent la conversion de l’anion superoxyde en oxygène et en peroxyde d’hydrogène, pour qu’ils puissent ensuite être traités par d’autres enzymes. La superoxyde dismutase est présente dans presque tous les organismes aérobies et dans des aliments tels que le chou et le blé. Le corps humain est capable de produire ces enzymes, qui sont réparties dans tout l’organisme, y compris dans la peau, où elle joue également un rôle important dans la formation des fibroblastes. Pour fonctionner, les différentes enzymes SOD ont besoin d’ions métalliques spécifiques comme cofacteurs. Les métaux utilisés sont le cuivre, le zinc, le fer, le manganèse ou le nickel ; les superoxydes dismutases sont donc des métalloenzymes.
La catalase (CAT)
Est un autre groupe d’enzymes que le corps humain peut produire lui-même et qui sont également des métalloenzymes dans la mesure où elles ont besoin de manganèse ou de fer comme cofacteurs. Les catalases prennent en charge le traitement du peroxyde d’hydrogène provenant de la superoxyde dismutase pour le transformer en eau et en oxygène. Ce processus est très rapide et efficace, de sorte qu’une enzyme catalase peut convertir environ 6 millions de molécules de peroxyde d’hydrogène en oxygène et en eau par minute – l’un des taux de conversion les plus élevés parmi les enzymes.
Les peroxirédoxines
Sont un groupe d’enzymes peroxydases qui peuvent également catalyser la dégradation du peroxyde d’hydrogène et du peroxynitrite. Ces enzymes ne dépendent pas d’un cofacteur ion métallique et sont produites par le corps humain.
La glutathion peroxydase (GPx)
Est un autre groupe d’enzymes produites par l’organisme et qui utilise le sélénium comme cofacteur. Comme la catalase, la glutathion peroxydase a une grande affinité pour le peroxyde d’hydrogène, qu’elle peut transformer en eau. En outre, ils peuvent également transformer les peroxydes lipidiques en alcools lipidiques. La glutathion peroxydase fait partie du système glutathion. Il agit avec le tripeptide glutathion, qui lui sert de coenzyme (auxiliaire), et le groupe d’enzymes glutathion réductase, qui réduit le glutathion à sa forme active réduite. Ce système est présent chez les humains, les animaux, les plantes et les micro-organismes.
La thiorédoxine réductase
Est un autre groupe d’enzymes qui, avec la protéine antioxydante thiorédoxine (Trx), font partie du système thiorédoxine, un système antioxydant clé présent dans de nombreux organismes. Ce système peut réduire les liaisons disulfures, par exemple dans les protéines oxydées. L’enzyme thiorédoxine réductase utilise le NADPH8 comme donneur d’électrons pour catalyser la réduction et donc l’activation de la thiorédoxine.
La coenzyme Q10
Qui sous forme réduite, partiellement oxydée et oxydée, est dénommée respectivement ubiquinol, semiquinone et ubiquinone. Ce groupe de coenzymes est produit chez les humains, les animaux et la plupart des bactéries et joue un rôle très important dans la chaîne de transport d'électrons qui assure la production de la monnaie énergétique du corps, l’ATP. Par rapport aux protéines, c’est une molécule très petite et liposoluble. Il agit comme un antioxydant en étant capable de céder deux électrons (il existe donc dans trois états redox).
Le glutathion (GSH)
Est un petit tripeptide hydrosoluble et soufré (composé de trois acides aminés) qui peut être oxydé et réduit de manière réversible, agissant ainsi comme un antioxydant redox-actif. Cette substance est probablement l’un des antioxydants les plus importants de l’organisme, produit par la plupart des organismes vivant grâce à l’oxygène. Il est lui-même un antioxydant et, comme mentionné, il fait partie du système du glutathion, agissant comme coenzyme pour la glutathion peroxydase, qui l’utilise pour réduire et donc neutraliser les oxydants. Dans cette réaction, le glutathion est oxydé et forme une liaison avec un autre glutathion oxydé par l’intermédiaire d’une liaison disulfure, qui peut ensuite redevenir du glutathion sous forme active. Cette réaction est catalysée par l’enzyme glutathion réductase, qui utilise la coenzyme NADPH pour donner des électrons.
L’acide urique
Est une petite substance hydrosoluble produite par l’organisme et présente en très forte concentration dans le sang, où elle agit comme un antioxydant contre le radical hydroxyle, le peroxynitrite et l’acide hypochloreux.
La mélatonine
Est une petite hormone naturelle qui contrôle notamment les rythmes circadiens et qui est produite par l’organisme. Elle agit à la fois comme un antioxydant direct en étant capable de libérer un électron (mais, contrairement à de nombreux autres antioxydants, il ne peut pas être réduit à nouveau et se trouve donc en bout de chaîne) et comme un antioxydant indirect en étant notamment capable de stimuler l’activité des enzymes antioxydantes.
La mélanine
Est un groupe de substances qui donne sa couleur à la peau et la protège contre les rayons du soleil, réduisant ainsi la formation d’oxydants dans la peau. La mélanine n’est donc pas un antioxydant classique.
Les vitamines C, E et A
Sont des groupes d’antioxydants très connus9. Les vitamines ne sont généralement pas produites par le corps, elles doivent donc être consommées. La vitamine C Vitamin C est un antioxydant redox-actif hydrosoluble qui peut, par exemple, réduire le peroxyde d’hydrogène et qui coopère également avec entre autres Vitamin E et le glutathion pour maintenir l’équilibre redox. Il a été observé que la concentration de Vitamin C est généralement plus élevée dans l’épiderme que dans le derme. Vitamin A et E sont liposolubles, et la vitamin E en particulier est connue pour protéger les lipides des membranes cellulaires en inhibant la peroxydation lipidique. Vitamin E peut retrouver sa forme active quand elle est associée au Vitamin E, Coenzym Q10 og beta-karoten.
Les caroténoïdes
sont un grand groupe de substances liposolubles, de couleur jaune-orange-rouge, que l’on retrouve notamment dans de nombreux légumes. Il existe plus de 700 caroténoïdes naturels, dont le lycopène, la lutéine, la zéaxanthine et, probablement le caroténoïde le plus étudié, le bêta-carotène. Six d’entre eux constituent plus de 95 % des caroténoïdes présents dans le sang de l’être humain,10 et on les retrouve également dans la peau. Les animaux ne produisent pas eux-mêmes de caroténoïdes. Environ 16 % du bêta-carotène consommé est converti dans le corps humain en rétinol, c’est-à-dire que le bêta-carotène est un précurseur du rétinol (un dérivé de la vitamine A). Avec la vitamine E, ils contribuent à inhiber la peroxydation des lipides. Et le bêta-carotène a également d’autres fonctions, notamment au sein du système immunitaire.
Les phénols
Les phénols constituent un groupe très large de substances très différentes, principalement produites par les plantes, et dont certaines ont des propriétés antioxydantes. Les phénols peuvent être divisés en quatre sous-groupes:
- Les acides phénoliques, comme l’acide caféique et l’acide salicylique.
- Les monoterpènes phénoliques, comme l’eugénol et le menthol. Ce sont des substances souvent volatiles que l’on trouve par exemple dans les huiles essentielles.
- Les diterpènes phénoliques, comme le carnosol.
Les polyphénols, qui peuvent à leur tour être divisés en quatre sous-groupes:
- Les flavonoïdes, qui constituent un groupe de plus de 5000 substances, comme la quercétine, la curcumine et la catéchine.
Il a été démontré que certains des flavonoïdes sont des antioxydants et que d’autres sont aussi des anti-inflammatoires, anti-viraux, anti-cancérigènes et fixateurs de métaux. - Les tanins, présents par exemple dans le vin et le thé.
- Les lignanes, présents par exemple dans les graines et les céréales complètes.
- Les stilbènes, comme, par exemple, le resvératrol, qui est un antioxydant connu, notamment présent dans le raisin.
Antioxydants synthétiques fabriqués
Les antioxydants synthétiques fabriqués par le corps humain tels que l’hydroxyanisole butylé (BHA) et l’hydroxytoluène butylé (BHT). Ceux-ci ont été et sont encore très utilisés, par exemple dans les aliments, mais ils sont progressivement remplacés par des antioxydants naturels, car certaines études suggèrent qu’ils pourraient être nocifs.
Les substances liant les métaux ne sont pas des antioxydants, mais peuvent agir dans le système antioxydant en liant des métaux tels que le fer et le cuivre, qui peuvent catalyser la formation de ROS. Des exemples de liants métalliques sont l’acide citrique, l’EDTA et l’acide phytique.
Le sélénium et le zinc sont parfois mentionnés comme des antioxydants minéraux. Ce ne sont pas des antioxydants au sens classique du terme, mais ils contribuent aux réactions antioxydantes en étant des cofacteurs pour les enzymes antioxydantes (par exemple, la glutathion réductase et la superoxyde dismutase).
8Le NADPH est la forme réduite de la substance Nicotinamide Adenine Dinucleotide Phosphate, qui est une coenzyme impliquée dans plus de 40 processus de réaction de réduction dans le corps.
9Pour en savoir plus sur ces vitamines, vous pouvez consulter nos descriptions sur ce site web.
10Ces six caroténoïdes sont le bêta-carotène, la bêta-cryptoxanthine, l’alpha-carotène, le lycopène, la lutéine et la zéaxanthine.
Stress oxydatif, santé et vieillissement
- Déséquilibre entre oxydants et antioxydants
On pense que le stress oxydatif est un facteur important dans de nombreuses maladies et pathologies, mais on ne sait pas toujours si le stress oxydatif participe au développement de la pathologie ou s’il en est la conséquence. Parmi les maladies et syndromes dans lesquels on estime que le stress oxydatif joue un rôle, citons la maladie d’Alzheimer, la maladie de Parkinson, la polyarthrite rhumatoïde, le diabète, l’asthme, certains cancers, les maladies oculaires et diverses maladies inflammatoires, ainsi que le vieillissement. Le stress oxydatif étant défini comme le déséquilibre entre les oxydants et les antioxydants, des recherches sont en cours pour déterminer si les antioxydants peuvent atténuer et/ou prévenir ces affections. De nombreuses études in vitro le suggèrent, mais cela n’a pas été clairement prouvé dans les études cliniques in vivo qui ont été réalisées sur des humains. Ils ont donné des résultats mitigés, et on ne sait toujours pas avec certitude si les antioxydants sous forme de compléments peuvent être bénéfiques pour la santé. Les études cliniques ont principalement été réalisées avec des vitamines antioxydantes, et elles ne montrent pas que celles-ci puissent, par exemple, réduire de manière significative le risque ou le développement de maladies cardiovasculaires. Au contraire, certaines études suggèrent que la supplémentation en certains antioxydants (vitamine A et bêta-carotène) peut augmenter légèrement la mortalité chez les personnes âgées et les groupes vulnérables, et que le bêta-carotène peut augmenter l’incidence du cancer du poumon chez les fumeurs. Dans l’ensemble, les études suggèrent qu’un mode de vie sain avec une alimentation équilibrée est important pour la santé et permet de prévenir certaines maladies, mais cela n’est pas seulement dû à la teneur en certains antioxydants : les causes sont plus complexes11.
Stress oxydatif et vieillissement de la peau
En ce qui concerne le vieillissement du corps, y compris de la peau, il existe ce que l’on appelle la « théorie radicalaire du vieillissement » : une théorie, élaborée au fil du temps et des nouvelles connaissances, et selon laquelle les oxydants et les dommages qu’ils causent sont un facteur clé du vieillissement. Ce n’est encore qu’une théorie, mais de nombreuses études vont dans ce sens et les scientifiques s’accordent globalement pour dire que les dommages cellulaires causés par les oxydants et le stress oxydatif contribuent au vieillissement. Elle est également cohérente avec les études indiquant que l’activité des antioxydants produits par l’organisme et formant la défense antioxydante endogène diminue avec l'âge et que, parallèlement, on observe davantage de dommages oxydatifs dans l’organisme. Il est donc plausible que les antioxydants puissent retarder le vieillissement.
Le vieillissement de la peau est le résultat de plusieurs mécanismes complexes, qui sont souvent divisés en mécanismes intrinsèques et extrinsèques. Le vieillissement intrinsèque ou chronologique est le vieillissement inévitable qui se produit en raison de facteurs physiologiques internes tels que les gènes et les hormones. On pense qu'il est responsable d’environ 5 % du vieillissement cutané : peau plus fine, plus sèche et apparition de ridules. Le vieillissement extrinsèque résulte de divers facteurs environnementaux tels que la pollution, l’alimentation et l’exposition aux rayons du soleil. On estime que les rayons UV sont responsables d’environ 80 % du vieillissement extrinsèque. On pense que le vieillissement extrinsèque est à l’origine des rides les plus profondes, d’une réduction de l’élasticité de la peau, d’une modification de la texture et du teint de la peau, et même peut-être de l’augmentation de l’épaisseur de l’épiderme (la couche la plus superficielle de la peau).
11Pour en savoir plus sur les antioxydants en lien avec les compléments alimentaires, l’alimentation et les maladies, consultez le site: https://www.hsph.harvard.edu/nutritionsource/antioxidants/
12L’usage topique désigne l’application d’un produit à la surface du corps ; ainsi, tous les cosmétiques sont utilisés par voie topique.
13Les filtres UV contenus dans les écrans solaires peuvent également contribuer à inhiber le vieillissement de la peau.
14Pour en savoir plus sur la structure de la peau, vous pouvez consulter notre description de la glycérine présente sur site web.
Facteurs contribuant au vieillissement cutané
Le stress oxydatif est un mécanisme, parmi d’autres, contribuant à la fois au vieillissement intrinsèque et au vieillissement extrinsèque. Parmi les autres mécanismes, on peut citer le phénomène de « inflamm-aging », qui est caractérisé par une inflammation de faible intensité mais qui se maintient dans le temps, et l’augmentation des AGE (Advanced Glycation End products), qui sont des protéines, des lipides ou des acides nucléiques auxquels une molécule de sucre est liée, ce qui inhibe ainsi la fonction de la molécule. Les principaux signes visibles du vieillissement de la peau sont les rides, une altération de l’élasticité/de la texture et un teint inégal. On pense que les ROS jouent un rôle dans l’apparition de tous ces signes. Et ainsi on pense que les antioxydants inhibent le vieillissement de la peau. Il est donc logique d’utiliser des antioxydants dans les produits cosmétiques destinés à être appliqués sur la peau, si l’on souhaite neutraliser certains des oxydants formés par celle-ci suite par exemple à une exposition aux UV. Certaines études suggèrent que l’utilisation topique12 de certains antioxydants peut réduire le processus de vieillissement causé par la lumière du soleil. La plupart des études sont des études in vitro qui ont porté sur des processus cellulaires spécifiques liés au processus de vieillissement. Il existe également des études in vivo portant sur la vitamine C, le resvératrol et l'extrait de thé vert (contenant des polyphénols), qui ont montré que ces substances pouvaient réduire les effets nocifs du soleil13. D’autres études ont montré qu’une telle amélioration se produit principalement si les antioxydants sont appliqués sur la peau avant l’exposition aux UV et que les antioxydants sont généralement plus efficaces lorsque plusieurs sont combinés. Des études in vivo chez l’être humain ont également montré que l’on obtient une plus grande efficacité lorsque les antioxydants sont utilisés simultanément par voie topique et orale, comparé à une utilisation exclusivement topique ou orale. Et il est plus facile de prévenir l’apparition des signes de vieillissement que d’atténuer ceux déjà présents. L’utilisation topique d'antioxydants a ses limites, par exemple en ce qui concerne les rides, qui se forment principalement à la suite de modifications du derme, que tous les antioxydants appliqués sur la peau n’atteignent pas facilement. Outre les antioxydants que l’on peut appliquer sur la peau, il existe également des antioxydants que le corps produit lui-même et les antioxydants que l’on consomme par voie orale. La peau dispose d’un réseau d'antioxydants, composé tant par ceux produits par l’organisme que par ceux obtenus par l’alimentation et distribués ensuite via la circulation sanguine. En général, la concentration d’antioxydants est plus élevée dans l'épiderme que dans le derme14. Et si l’on observe attentivement la couche la plus externe de l’épiderme, la couche cornée, on y trouve à la fois des antioxydants hydrosolubles et liposolubles, principalement non enzymatiques. Et leur concentration est la plus élevée dans les couches profondes de la couche cornée. Plus profond dans l’épiderme, on trouve des antioxydants enzymatiques et non enzymatiques.
Facteurs avec des signes positifs de vieillissement de la peau
Une étude intéressante a montré que les personnes de 50 ans ayant une concentration relativement élevée d’antioxydants dans la peau présentent moins de signes de vieillissement que celles en ayant une concentration relativement faible. Dans une autre étude d’observation, les personnes ont été réparties en deux groupes : ceux ayant moins de 45 ans au début de l’étude d’un côté, et ceux entre 45 ans et 55 ans de l’autre. On a examiné les corrélations entre la consommation d’aliments riches en antioxydants et le vieillissement de la peau causé par les rayons du soleil. Au cours des 15 années qu’a duré l’étude, une augmentation du vieillissement cutané induit par le soleil a été observée, passant dans l’ensemble de 42 % à 88 %. Les personnes de plus de 45 ans qui mangeaient des aliments riches en antioxydants présentaient, au bout de 15 ans, environ 10 % de moins de signes de vieillissement causés par les rayons du soleil que celles qui mangeaient des aliments pauvres en antioxydants. La même différence n’a pas été constatée pour les personnes de moins de 45 ans. Comme une grande partie du vieillissement de la peau est causée par les rayons du soleil, cette étude suggère que, pour la population mature, la consommation d’aliments riches en antioxydants peut avoir un effet positif sur le vieillissement de la peau.
L'utilisation des antioxydants aujourd'hui
Les antioxydants sont présents dans une variété d’aliments : à la fois de manière naturelle et comme complément dans les produits manufacturés. Les aliments peuvent contenir à la fois des antioxydants naturels et des compléments naturels et/ou synthétiques – par exemple, la vitamin E som findes i mange olier, men også kan være tilsat og benævnes da E306. Andre eksempler på naturligt indhold af antioxidanter i fødevare er vitamin C dans les oranges et les brocolis, les caroténoïdes bêta-carotène et lycopène dans les tomates, et la coenzyme Q10 dans la viande et les noix, par exemple. En plus des aliments, les antioxydants (qu’ils soient naturels ou synthétiques) sont également présents dans les boissons, dans les compléments alimentaires tels que les comprimés de vitamines, dans les produits pharmaceutiques, dans les aliments pour animaux et les cosmétiques. D’autres domaines probablement moins connus où on les utilise sont par exemple l’industrie du plastique, des carburants, des lubrifiants, du caoutchouc et du latex. Ils sont généralement ajoutés pour préserver la qualité du produit, qui sinon subirait l’oxydation : par exemple, dans le cas du rancissement des huiles.
Antioxydants naturels
Dans le domaine de l’alimentation et des cosmétiques en particulier, la tendance veut que l’on privilégie davantage les antioxydants naturels (qui peuvent être soit directement issus de la nature, sous la forme d’extraits de plantes par exemple, soit être des antioxydants synthétiques identiques aux naturels), probablement parce que des études suggèrent que certains des antioxydants synthétiques fabriqués par l’être humain peuvent être nocifs en cas de consommation trop élevée.
L'utilisation des antioxydants dans les cosmétiques
De nombreux antioxydants sont utilisés dans les cosmétiques, tant sous forme de matières premières contenant un antioxydant spécifique tel que la vitamin C ou la coenzyme Q10 que sous forme d’extraits complexes riches en antioxydants tels que les extraits de carotte, de café, de thé ou de bien d’autres plantes. Ils peuvent être ajoutés à la fois pour préserver la qualité du produit et pour leur effet sur la peau. Les antioxydants peuvent être difficiles à stabiliser et la biodisponibilité (absorption par la peau) peut varier en raison des propriétés physico-chimiques des antioxydants. Des solutions à ces problèmes sont progressivement mises au point grâce à diverses techniques qui permettent de stabiliser et de délivrer des antioxydants et d’autres actifs. L’utilisation normale d’antioxydants dans les produits cosmétiques est généralement sûre et de nombreuses études suggèrent que les antioxydants peuvent avoir un certain nombre d’effets bénéfiques sur la peau. Cependant, il n’existe pas encore de preuves cliniques claires qu’ils ont les effets que l’on peut supposer à partir de nos connaissances en matière d’oxydants et d’antioxydants. Les études à venir devront approfondir cette question.
Sources
Alkadi H. A Review on Free Radicals and Antioxidants. Infectious disorders drug targets. 2020 20(1), 16–26.
Allemann, I. B.; & Baumann, L. Antioxidants Used in Skin Care Formulations. Skin Therapy Letter. 2008 september, vol 13, 7.
Website:
https://www.skintherapyletter.com/aging-skin/antioxidants/
Lokaliseret 25. november 2022.
Birangane, R.S.; Chole, D.G.; Reddy, K.; & Khedkar, S. A Review of Antioxidants. Journal of Indian Academy of Oral Medicine and Radiology. 2011; 23. S351-S353.
Bowe, W. P.; & Logan, A. C. Clinical implications of lipid peroxidation in acne vulgaris: old wine in new bottles. Lipids in health and disease. 2010; 9, 141.
Chen, J.; Liu, Y.; Zhao, Z.; & Qiu, J. Oxidative stress in the skin: Impact and related protection. International journal of cosmetic science. 2021; 43(5), 495–509.
Di Meo, S.; & Venditti, P. Evolution of the Knowledge of Free Radicals and Other Oxidants. Oxidative medicine and cellular longevity. 2020, 9829176.
Garrido-Maraver, J.; Cordero, M. D.; Oropesa-Avila, M.; Vega, A. F.; de la Mata, M.; Pavon, A. D.; Alcocer-Gomez, E.; Calero, C. P.; Paz, M. V.; Alanis, M.; de Lavera, I.; Cotan, D.; & Sanchez-Alcazar, J. A. Clinical applications of coenzyme Q10. Frontiers in bioscience (Landmark edition). 2014, 19(4), 619–633.
Goodarzi, S.; Rafiei S.; Javadi M.; Khadem Haghighian H.; & Noroozi S. A Review on Antioxidants and Their Health Effects. Journal of NItritiun and Food Security. 2018; 3 (2): 106-112.
Hoang H.T.; Moon J.-Y.; & Lee Y.-C. Natural Antioxidants from Plant Extracts in Skincare Cosmetics: Recent Applications, Challenges and Perspectives. Cosmetics. 2021; 8(4):106.
Hoeven, H.; & Prade, H. Aging Better: Clinical Approaches to the Visible Signs of Skin Aging. SOFW Journal – Home & Personal Care Ingredients & Formulations. 2022, 06, 20-24.
Hughes, M. C. B.; Williams, G. M.; Pageon, H.; Fourtanier, A.; & Green, A. C. Dietary Antioxidant Capacity and Skin Photoaging: A 15-Year Longitudinal Study. The Journal of investigative dermatology. 2021; 141(4S), 1111–1118.e2.
Lademann, J. Modern Trends in Sunscreens. Fra A Selection from the Lecture Block of the Cosmetic Science Conference of the DKG e.V. SOFW Journal – Home & Personal Care Ingredients & Formulations. 2022, 1/2, 7.
Lobo, V.; Patil, A.; Phatak, A.; & Chandra, N. Free radicals, antioxidants and functional foods: Impact on human health. Pharmacognosy reviews. 2010; 4(8), 118–126.
Michalak M. Plant-Derived Antioxidants: Significance in Skin Health and the Ageing Process. International journal of molecular sciences. 2022; 23(2), 585.
Oresajo, C.; Pillai, S.; Yatskayer, M.;Puccetti, G.; & McDaniel, D. H. Antioxidants and Skin Aging: A review. Cosmetic Dermatology. 2009; 22 (11), 563-570.
Poljšak, B.; & Dahmane, R. Free radicals and extrinsic skin aging. Dermatology research and practice. 2012, 135206. Rasheed, A., & Azeez, R. F. A. A Review on Natural Antioxidants. Kapitel 5 i C. Mordeniz, Traditional and Complementary Medicine. IntechOpen. 2019.
Reiter, R. J.; Tan, D. X.; Mayo, J. C.; Sainz, R. M.; Leon, J.; & Czarnocki, Z. Melatonin as an antioxidant: biochemical mechanisms and pathophysiological implications in humans. Acta biochimica Polonica. 2003; 50(4), 1129–1146.
Saljoughian, M. An Overview go Antioxidants. U.S. Pharmacist. 2008, 33 (10) HS22-HS28.
Sindhi, V.; Gupta, V.; Sharma, K.; Bhatnagar, S.; Kumari, R.; & Dhaka, N. Potential applications of antioxidants – A review. Journal of Pharmacy Research. 2013; 7, 828-835.
Trüeb R. M. Oxidative stress and its impact on skin, scalp and hair. International journal of cosmetic science. 2021; 43 Suppl 1, S9–S13.
Website:
https://www.hsph.harvard.edu/nutritionsource/antioxidants/
Lokaliseret 25. november 2022.
Wikipedia websites:
https://en.wikipedia.org/wiki/Antioxidant
https://en.wikipedia.org/wiki/Radical_(chemistry)#History_and_nomenclature
https://en.wikipedia.org/wiki/Coenzyme_Q10#Interactions
https://en.wikipedia.org/wiki/Reactive_oxygen_species
https://en.wikipedia.org/wiki/Free-radical_theory_of_aging
Lokaliseret 27. november 2022.
Yadav, A.; Kumari, R.; Yadav, A.; Mishra, J.P.; Srivastava, S.; & Prabha, S. Antioxidants and its functions in human body - A Review. Research in Environment and Life Science. 2016; 9. 1328-1331.
Zhang, S.; & Duan, E. Fighting against Skin Aging: The Way from Bench to Bedside. Cell transplantation. 2018; 27(5), 729–738.