Propriétés antioxydantes de microconstituants : inhibition de la peroxydation lipidique initiée par des métalloprotéines

Antioxydant properties of dietary antioxidants. Inhibition of lipid peroxidation initiated by metalloproteins

• Auteur / Autrice : Emmanuelle Vulcain
• Direction : Olivier Dangles
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences et agronomie. Chimie bio-organique
• Date : Soutenance en 2005
• Etablissement(s) : Avignon

Mots clés

Mots clés contrôlés

Métalloprotéines

Vitamine E

Caroténoïdes

Polyphénols

Peroxydation

Lipides

Résumé

Les microconstituants à caractère antioxydant (principalement polyphénols et caroténoïdes) peuvent s'accumuler en concentrations importantes dans le tractus digestif à l'occasion d'un repas. En outre, en ce même site, les métalloprotéines présentes dans les aliments peuvent accélérer l'autoxydation des lipides polyinsaturés d'origine alimentaire en des hydroperoxydes et composés carbonylés potentiellement toxiques. L'inhibition de ce processus pourrait être l'un des mécanismes les plus significatifs d'action antioxydante in vivo pour les microconstituants. L'essentiel de ce travail est une modélisation physico-chimique de ce phénomène. Ainsi, la peroxydation lipidique induite par la metmyoglobine de cœur de cheval (fer héminique) et la lipoxygénase de soja (fer non héminique) est étudiée par spectroscopie UV-visible et CLHP dans des émulsions faiblement acides d'acide linoléique. Avec les deux métalloprotéines, la quercétine (polyphénol) et l'-tocophérol apparaissent comme de très bons inhibiteurs (IC50 < 1 M). Une étude plus détaillée de la peroxydation initiée par la metmyoglobine montre que la quercétine (antioxydant hydrophile) agit dans la phase aqueuse par réduction du fer hypervalent au sein de la cavité de l'hème alors que l'-tocophérol (antioxydant lipophile) inhibe le mécanisme radicalaire en chaîne dans la phase lipidique en réduisant les radicaux peroxyles lipidiques propagateurs qui diffusent hors de l'hème. De plus, quand la peroxydation est catalysée par la lipoxygénase de soja, la quercétine exerce une action double : liaison au site actif en compétition avec l'acide linoléique (KI = 0. 3 M) + action antioxydante par réduction de la forme catalytique de l'enzyme (FeIII). Le -carotène, probablement plus enfoui dans la phase lipidique, mais aussi beaucoup moins stable dans les émulsions, est un inhibiteur plus modeste. Une caractérisation partielle par CLHP-SM des produits d'oxydation des antioxydants est proposée. Enfin, dans une partie indépendante, une étude comparative des quatre tocophérols et tocotriénols par trois tests de pouvoir antioxydant (TEAC, ORAC, PCL) est rapportée

Dietary antioxydants (mainly polyphenols et carotenoids) can accumulate in important concentrations in the gastro-intestinal tract after a meal. Moreover, in this site, dietary metalloproteins can accelerate the autoxidation of polyunsaturated dietary lipids into potentially toxic hydroperoxides and carbonyl compounds. The inhibition of this process could be one of the most significant mechanisms of in vivo antioxidant activity for dietary antioxidants. This work is essentially aimed at modelling this phenomenon by a physico-chemical approach. Thus, lipid peroxidation induced by horse heart metmyoglobin (heme iron) or soy lipoxygenase (non heme iron) is investigated by UV-visible spectroscopy and HPLC in mildly acidic emulsions of linoleic acid. With both metalloproteins, quercetin (polyphenol) and -tocopherol appear as efficient inhibitors (IC50 < 1 M). A deeper investigation of the metmyoglobin-initiated peroxidation shows that quercetin (hydrophilic antioxidant) acts in the aqueous phase by quickly reducing hypervalent iron within the heme cavity whereas -tocopherol (lipophilic antioxidant) inhibits radical chain peroxidation in the lipid phase by reducing the propagating lipid peroxyl radicals that diffuse from the heme. Moreover, in lipid peroxidation catalyzed by lipoxygenase, quercetin exerts a double action : binding to the active site (competitively to linoleic acid, KI = 0. 3 M) + antioxidant action by reduction of the enzyme catalytic form (FeIII). -Carotene, probably deeply embedded into the lipid phase, and also much less stable into the emulsions, is only a modest peroxidation inhibitor. A partial characterization by HPLC-MS of the antioxidants' oxidation products is proposed. Finally, in an independent part, a comparative study of the four tocopherols and tocotrienols by three distinct tests of antioxidant activity (TEAC, ORAC, PCL) is reported