Caroténoïde

Définition

Un caroténoïde est un pigment rouge à jaune, dont le carotène qui donne sa couleur aux parties des plantes comme les tomates mûres et les feuilles d'automne. Ils sont présents dans les plantes à l'intérieur des chromoplastes.

Des êtres vivants avec caroténoïdes :

Les caroténoïdes provoquent une couleur jaune à orange, rose à rouge, non seulement chez les carottes. En tant que pigments liposolubles dans des fractions de fruits, de fleurs, de plumage ou de coquille de chitine situées près de la surface, ils façonnent l'apparence de divers végétaux et animaux. Les jaunes d'oeufs et des aliments tels que le fromage ou la margarine doivent également leur couleur caractéristique à la présence de caroténoïdes, parfois seulement après avoir été ajoutés en tant que colorant alimentaire. Le rouge des coccinelles ou des flamants roses et même le jaune d'une mésange voient leurs couleurs dues à des caroténoïdes.

Explications

Un caroténoïde est un isoprénoïde voisin des carotènes, avec des caractéristiques proches des xanthophylles. Le caroténoïde participe à la transformation de l'énergie lumineuse en énergie chimique dans les cellules des photosymbiotes, chloroplastes des algues vertes et thylakoïdes des cyanobactéries.

Les caroténoïdes sont tous les pigments liposolubles terpéniques formés par combinaison de 8 unités d'isoprène. La classe étendue de pigments liposolubles naturels, les lipochromes, est désignée chimiquement comme le squelette de base contenant un tétraterpène commun.

Les caroténoïdes forment un groupe comprenant les carotènes, les xanthophylles et la vitamine A. On les rencontre dans les chloroplastes, dans les chromoplastes (lycopène de la tomate, zéaxanthine du Maïs), chez certains champignons et certaines bactéries mais aussi chez des cyanobactéries sous forme de phycocyanine (allophycocyanine). Par exemple, la loroxanthine dodécéonate est un pigment caroténoïde.

Les caroténoïdes sont un groupe de pigments accessoires présents dans tous les organismes photosynthétiques. Ils contiennent environ 40 atomes de carbone, souvent sans atomes d'oxygène. Ils sont chimiquement différents de la chlorophylle et consistent en anneaux concaténés avec des atomes de carbone. Ils absorbent principalement la lumière entre 460 et 550 nm et sont soit jaunes, rouges ou oranges; ils réfléchissent la lumière dans leurs longueurs d'onde respectives.

Ils remplissent deux fonctions importantes : ils étendent le spectre d'absorption; protéger la plante des processus de oxydation">photo-oxydation.

✅ Chez les Trentepohlia, les chloroplastes sont couverts de nombreuses petites guttules remplies de pigments caroténoïdes d'où la couleur rouge ou orangée de ces algues vertes.

⭐ Le système de doubles liaisons conjuguées des caroténoïdes absorbe la lumière de courtes longueurs d'onde et, en fonction du nombre, de la position et de la chaîne latérale du caroténoïde, lui confère une teinte jaunâtre à rougeâtre.

Les plus de 800 caroténoïdes connus à l'heure actuelle sont divisés en carotènes et xanthophylles contenant de l'oxygène. Les caroténoïdes appartiennent aux isoprénoïdes.

Occurrences

Les caroténoïdes apparaissent d'abord chez les archées (halobactéries), des bactéries, les chromoplastes et les plastides de plantes et chez certains champignons. Ces organismes sont capables de synthétiser le tétraterpène de novo. En outre, ils existent chez divers animaux qui absorbent avec leur matériel végétal contenant un colorant alimentaire. Les caroténoïdes peuvent être trouvés dans les coquilles d'escargots, les coquilles de moules ainsi que dans les plumes et les jaunes d'oeufs des oiseaux ou chez l'homme dans la peau et la rétine.

À part quelques exceptions, comme certains types de pucerons et d'acariens, les organismes animaux ne possèdent pas de gènes pour la synthèse de caroténoïdes.

Certains caroténoïdes sont autorisés dans l'UE en tant qu'additifs alimentaires; ils portent les numéros E 160a à 160g et E 161a à 161h. Certains servent la conception de couleur des produits.

Modification de la structure

Les caroténoïdes typiques ont la structure de base des tétraterpènes, composés de huit unités d'isoprène, et contiennent donc 40 atomes de carbone. Les chaînes hydrocarbonées insaturées peuvent être cyclisées à une extrémité ou aux deux (cycles ionones) ou non, comme dans le cas du lycopène ayant la formule brute C₄₀H₅₆. Des variations existent en plus de la déshydrogénation et des divers types de produits d'oxydation. Les caroténoïdes sont divisés en deux groupes principaux :

• les carotènes composés exclusivement de carbone et d'hydrogène,
• les xanthophylles qui sont les dérivés oxygénés des carotènes.

Les maxima des spectres d'absorption des caroténoïdes sont généralement situés à des longueurs d'onde d'environ 400 à 500 nanomètres.

Les caroténoïdes sont des terpénoïdes dont la structure est de formule C₄₀H₅₆.

Fonctions botaniques

Le caroténoïde est n'importe laquelle des molécules de pigment, généralement jaune, rouge et orange, qui interagissent avec les chlorophylles à l'intérieur des chloroplastes lorsqu'elles absorbent la lumière principalement pour la photosynthèse et la protection contre les dommages d'excès lumineux, et se trouvent également dans les chromoplastes où elles sont produites et stockées.

Les autotrophes photosynthétiques ont des pigments qui absorbent l'énergie lumineuse pour synthétiser des matières organiques complexes à partir de sources inorganiques. Il existe trois types de base de pigments photosynthétiques : les chlorophylles, les caroténoïdes et les phycobilines. La chlorophylle est le principal pigment absorbant la lumière dans le chloroplaste des photoautotrophes, comme les plantes supérieures.

Il existe des photoautotrophes qui ont des pigments supplémentaires pour faciliter l'absorption de la lumière. Leurs pigments agissent comme un accessoire, d'où le nom de pigments accessoires, de manière à ce qu'ils ne transfèrent pas l'énergie lumineuse directement vers la voie photosynthétique mais vers le pigment primaire, la chlorophylle. Les caroténoïdes et les phycobilines sont des exemples de pigments accessoires.

Les caroténoïdes sont des pigments accessoires généralement jaunes, rouges et oranges. Ils sont insolubles dans l'eau contrairement aux phycobilines qui sont solubles dans l'eau. Ils existent dans les chloroplastes où ils contribuent à l'absorption de la lumière pour la photosynthèse. On les retrouve également dans les chromoplastes. Il existe divers caroténoïdes et ils sont regroupés en xanthophylles et en carotènes.

Des caroténoïdes produits par des animaux ont été observés chez les pucerons et les tétranyques. On pense que ces animaux ont acquis les gènes et la capacité des champignons.

Comme provitamine A

Les animaux et les humains ne sont pas capables de synthétiser de novo la vitamine A et doivent donc satisfaire leurs besoins nutritionnels. Alors que les carnivores consomment de la vitamine A principalement sous forme d'esters de rétinyle ou de rétinol, les herbivores utilisent certains caroténoïdes comme précurseurs.

Une cinquantaine de caroténoïdes ayant une activité connue de la provitamine A peuvent être convertis en vitamine A dans le corps biologique. Parmi ceux-ci, le β-carotène a la plus grande activité.

Physiologie chez l'Homme

Les humains peuvent utiliser du rétinol et des esters de rétinyle ainsi que de la provitamine A pour couvrir la demande de vitamine A. L'activité des caroténoïdes alimentaires en tant que provitamine A est exprimée au moyen d'équivalents dits rétinol, environ 6 mg de β-carotène et 12 mg de caroténoïdes mélangés correspondant à un équivalent rétinol.

Les caroténoïdes se voient également attribuer une importance importante pour la santé. Dans le corps humain, 6 caroténoïdes jouent un rôle essentiel : le β-carotène, l'α-carotène, le lycopène, la β-cryptoxanthine, la lutéine et la zéaxanthine. La plupart d'entre eux ont la fonction d'antioxydants. Cela devrait prévenir de nombreuses maladies telles que le cancer, l'athérosclérose, les rhumatismes, la maladie d'Alzheimer et la maladie de Parkinson, la cataracte ou le vieillissement de la peau.

Parmi tous les caroténoïdes alimentaires, le lycopène (par exemple dans les tomates) a le potentiel antioxydant le plus important et est considéré comme la protection la plus efficace contre l'oxygène singulet particulièrement réactif. Le lycopène inhibe également la croissance des cellules tumorales plus efficacement que l'a ou le β-carotène.

L'effet anticancéreux des caroténoïdes est également théoriquement dû à leur capacité à produire une communication efficace entre les cellules. En particulier, le β-carotène, la cryptoxanthine et la canthaxanthine stimulent les échanges entre les cellules en effectuant la synthèse de connexine. Ce composé joue un rôle clé dans la formation de jonctions lacunaires, dont le nombre est réduit dans les cellules cancéreuses.

Cependant, les caroténoïdes ne doivent être utilisés qu'en prévention, car ils n'ont aucun effet sur le traitement du cancer ou sur la prévention des rechutes. Surtout chez les patients déjà atteints d'un cancer, il faut prendre des préparations à forte dose.

Dans le foie, les yeux, la peau et les tissus adipeux, certains caroténoïdes se retrouvent à des concentrations nettement plus élevées que dans les autres tissus de l'organisme. Dans la rétine de l'oeil, dans ce que l'on appelle la tache jaune (macula), les caroténoïdes lutéine et zéaxanthine sont présents en grande quantité. On pense que ces caroténoïdes agissent comme des mécanismes de protection naturels, car la rétine, avec ses acides gras polyinsaturés très sensibles à l'oxydation, est particulièrement sensible aux attaques des radicaux libres.

Pour les caroténoïdes, comme pour les autres composés phytochimiques, ils ne devraient pas être pris sous forme de préparations isolées très concentrées, mais en association naturelle avec d'autres ingrédients diététiques. L'ingestion de préparations à forte dose présente même des dangers. Un véritable empoisonnement par les caroténoïdes n'est pas possible, mais les suppléments de β-carotène peuvent augmenter le risque de cancer.

Technique et synthèse

Parmi les quelque 700 caroténoïdes naturels connus, certains ont une plus grande importance industrielle et sont synthétisés à l'échelle industrielle : β-carotène, astaxanthine, canthaxanthine, 8'-apo-β-caroténate d'éthyle, 8'-apo-β-caroténaldéhyde, éthyle, citranaxanthine, lycopène et la zéaxanthine. La production technique de caroténoïdes identiques à la nature a été développée pour la première fois par Hoffmann-La Roche AG et BASF SE. Les méthodes sont complexes.

Étant donné que fréquemment des mélanges d'isomères (E, Z) sont formés, il s'ensuit souvent une isomérisation photochimique (transformation) de la forme (Z) la plus indésirable en la forme (E) souhaitée.

Production biotechnologique

Il est possible d'introduire des gènes pour la biosynthèse des caroténoïdes chez les champignons, les bactéries et les plantes ou d'augmenter la teneur en enzymes limitant la vitesse afin d'augmenter la production de caroténoïdes. Le champignon de levure Phaffia rhodozyma peut être génétiquement modifié afin de produire plus d'astaxanthine et également des caroténoïdes non spécifiques.

Il est également possible d'accroître considérablement l'accumulation de zéaxanthine dans les tubercules de pomme de terre. L'espèce de riz transgénique surnommée le riz doré a été mise au point pour lutter contre le déficit en vitamine A, en particulier pour les pays en développement.

Utilisation en colorant

Les caroténoïdes sont souvent ajoutés en tant qu'additif alimentaire pour affecter, par exemple, la couleur de la viande du saumon d'élevage, qui serait grise lorsqu'elle est nourrie avec des morceaux de farine de poisson en captivité sans additifs. Le saumon sauvage ramasse généralement le colorant en mangeant de petits crustacés. Ceux-ci aussi ne le produisent pas eux-mêmes, mais mangent de petites algues contenant l'astaxanthine de xanthophylle.

Pour des raisons similaires, les flamants du zoo sont également nourris avec des caroténoïdes, car ils ne peuvent pas y absorber d'écrevisses et d'algues contenant des caroténoïdes et perdent leur teint en plumage. De même, les colorants à base de jaune d'oeuf peuvent être affectés par des additifs dans l'alimentation des poulets, en particulier si les animaux trouvent à peine des herbes ou du maïs contenant des caroténoïdes naturels.

Par exemple, les aliments directement colorés avec des caroténoïdes incluent la margarine et les jus de fruits.

En rapport avec "caroténoïde"

• carotène

  

  Le carotène désigne un pigment terpénique, un xanthophylle rouge, orangé à jaune, notamment trouvé dans les carottes.

• carotte

  

  La carotte est une plante ombellifère de l'espèce Daucus carota. Les carottes sont des apiacées, connues pour la carotte potagère de la sous-espèce sativus...

• chromoplaste

  

  Un chromoplaste est un plaste coloré contenant des pigments caroténoïdes. Leur fonction principale est de colorer diverses parties des plantes, comme...

• tomate

  

  La tomate est le fruit rouge à pépins de la plante potagère Solanum lycopersicum (Solanacées).