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Caroténoïdes

Les caroténoïdes sont des pigments jaunes, oranges ou rouges, produits principalement par des plantes et des algues, ainsi que par quelques bactéries et levures. Au-delà de leur couleur, cette famille de molécules se caractérise par un fort pouvoir antioxydant, qui en fait un groupe d’actifs majeurs pour la nutraceutique.

Quels sont les caractéristiques des caroténoïdes ? Quel est leur rôle dans le monde du vivant ? Nutrixeal vous livre les infos clés sur ces super-antioxydants.

Carotenoides index nutraceutique

Les caroténoïdes, une très vaste famille de pigments

Caractéristiques des caroténoïdes

Les caroténoïdes sont des tétraterpénoïdes, qui partagent une même structure chimique : une longue chaîne polyénique avec en moyenne 11 doubles liaisons conjuguées.

On compte plus de 1100 molécules différentes identifiées à ce jour.

LE SAVIEZ-VOUS ?

Le nom de cette famille vient de Daucus carota, le nom latin de la carotte, dans laquelle fut identifié pour la première fois le bêta-carotène, caroténoïde emblématique.

Structure moléculaire de l'astaxanthine.
L’astaxanthine est un caroténoïde xanthophylle célèbre pour son haut pouvoir antioxydant.

Cette famille nombreuse comprend deux subdivisions principales :

structure des principaux caroténoides
Principaux caroténoïdes.

La variabilité de configuration des doubles liaisons induit la formation de plusieurs isomères cis / trans à partir d’un même caroténoïde.

Les caroténoïdes ont par ailleurs tendance à s’associer à d’autres lipides (triglycérides, acides gras, phospholipides) et à des structures hydrophobes comme les membranes biologiques. En fonction de leur taille et de leur configuration, ils prennent une orientation spécifique au cœur des bicouches lipidiques et modifient ainsi leurs propriétés.

De la couleur dans le monde végétal et animal

Les caroténoïdes confèrent leurs couleurs aux différentes variétés de carottes
La diversité des couleurs des carottes tient aux proportions des différents caroténoïdes qu’elles contiennent.

Les caroténoïdes donnent leur couleur caractéristique aux fruits et légumes tels que les potirons, les carottes, les tomates, les poivrons, etc. Mais ces pigments qui entrent évidemment dans la chaîne alimentaire sont également responsables de la couleur de nombreux animaux tels que les canaris, les flamants roses, les crevettes, les homards ou encore les saumons.

Le homard devient rouge après cuisson car l’astaxanthine (caroténoïde xanthophylle) devient visible.
La couleur des canaris est liée à la présence de caroténoïdes xanthophylles de couleur jaune et orangée dans leur plumage.

Les caroténoïdes sont également responsables des couleurs automnales des feuilles dans 15 à 30% des espèces d’arbres (mais beaucoup de teintes végétales sont également redevables à la présence de polyphénols).

Les caroténoïdes entrent dans la composition des pigments des feuilles d’automne.

POUR ALLER PLUS LOIN…

La couleur des pigments dépend des longueurs d’ondes absorbées

Les molécules qui présentent de fortes conjugaisons chimiques (présence de plusieurs doubles liaisons) ont des propriétés optiques particulières. Ce type de molécule va absorber la lumière à une longueur d’onde donnée et émettre alors de la lumière de la couleur opposée dans le cercle chromatique. Par exemple, une molécule qui absorbe dans le vert (à une longueur d’onde d’absorption de 530 nm) émettra une couleur magenta.

C’est le cas des caroténoïdes, ainsi classés dans la catégorie des pigments responsables de la couleur. Leur structure chimique particulière leur permet d’absorber la lumière dans des longueurs d’ondes assez faibles (violet-bleu), leur conférant ainsi un fort pouvoir colorant dans les tons jaune, orange et rouge.

cercle chromatique et longueur onde
Couleur du pigment en fonction de la longueur d’onde absorbée.

Prenons concrètement l’exemple de la carotte qui possède une grande variété de couleurs. Les caroténoïdes sont les principaux responsables de leur couleur :

  • Le bêta-carotène est responsable d’une couleur orange : ce carotène absorbe les longueurs d’ondes entre 400 et 500 nm, il émettra donc dans le jaune-orange.
  • Le lycopène et l’astaxanthine donne une couleur plutôt rouge : leur maximum d’absorption se situe entre 450 et 500 nm, ce qui leur permet de donner une couleur rouge aux aliments en contenant.

Ce sont les concentrations en carotènes et xanthophylles qui donneront une couleur plus ou moins rouge à l’aliment d’intérêt. Par exemple, plus on aura de lycopène, plus la carotte virera vers le rouge.

carottes orange carotenoides xanthophylles et carotenes couleur
carottes jaune carotenoides xanthophylles et carotenes couleur

Des composés très réactifs !

Les caroténoïdes sont sensibles à la lumière (surtout aux UV), au chauffage, à l’oxygène, à certains réactifs chimiques (acides et dans quelques cas des bases), et aux espèces oxydantes (métaux de transition, hydroxydes lipidiques). En effet, la chaîne polyénique (riche en électrons) est la cible d’attaque par des réactifs électrophiles ou des radicaux oxydants.

Tous ces facteurs peuvent induire l’isomérisation de certaines des doubles liaisons trans de la chaîne, mais aussi induire des réactions qui dégradent les caroténoïdes, libérant des produits de coupure, des dérivés d’oxydation, des peroxydes de caroténoïdes… Même sous forme cristalline, les caroténoïdes peuvent être dégradés rapidement dès qu’ils sont stockés en présence d’oxygène.

Rôles physiologiques des caroténoïdes

Rôles dans le monde végétal

Tout d’abord, les caroténoïdes jouent un rôle accessoire dans la photosynthèse, car ils collectent et transmettent à la chlorophylle la lumière qu’ils absorbent (400-550 nm).

D’autre part, les caroténoïdes jouent également un rôle de photoprotection, en filtrant l’excès de lumière et en interceptant les radicaux libres comme l’oxygène singulet, libérés par l’action des UV. L’astaxanthine constitue par exemple le meilleur intercepteur connu de l’oxygène singulet.

Rôles dans le règne animal

Les animaux ne synthétisent pas les caroténoïdes, mais consomment les pigments produits par les plantes et les algues, qui entrent dans la chaîne alimentaire, se stockent dans les graisses et s’accumulent chez les animaux carnivores tels que le saumon, par exemple.

Le flamant rose est un bel exemple de ce transfert de l’astaxanthine via la chaîne alimentaire. En effet, celui-ci se nourrit de petites crevettes, consommant elles-mêmes une micro-algue riche en astaxanthine. L’astaxanthine synthétisée par la micro-algue arrive ainsi jusqu’au flamant et lui confère son joli plumage de couleur rose.

Chaine alimentaire : astaxanthine et flamant rose.

Les scientifiques estiment que les caroténoïdes jouent un rôle nutritionnel très important dans le règne animal, et les effets physiologiques de molécules telles que le bêta-carotène, le lycopène, l’astaxanthine, la lutéine ou la zéaxanthine ont fait l’objet de multiples recherches et publications scientifiques et médicales.

Les caroténoïdes ont en commun un important pouvoir antioxydant, avec une capacité à intercepter les radicaux libres qui varie beaucoup suivant les molécules.

Par ailleurs, les carotènes ont en général la capacité d’être transformés par les organismes vivants en vitamine A (on parle d’eux comme des provitamines A).

En revanche, les xanthophylles comme la lutéine ou l’astaxanthine n’ont pas d’activité provitaminique A.

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Rédigé par
Equipe rédactionnelle de Nutrixeal Info

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