Caractérisation d’Antioxydants Phénoliques de Raisins et de Marcs : leur Absorption, Métabolisme et Effets Potentiels sur l’Hypertension dans un Modèle de Rats SHR (Spontanément Hypertendus)

Characterisation of Grape and Grape pomace Polyphenolics : their Absorption and Metabolism and Potential Effects on Hypertension in a SHR Rat Model

• Auteur / Autrice : Isabelle Ky
• Direction : Pierre-Louis Teissèdre, Alan Crozier
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences, technologie, santé. Oenologie
• Date : Soutenance le 13/12/2013
• Etablissement(s) : Bordeaux 2 en cotutelle avec University of Glasgow (Écosse, Royaume-Uni)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la vie et de la santé (Talence, Gironde ; 1993-....)
• Jury : Président / Présidente : Jean-Max Rouanet
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Pierre-Louis Teissèdre, Alan Crozier, Gérard Cros
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Jean-Max Rouanet, Jorge Ricardo Da silva

Mots clés

Mots clés contrôlés

Vérapamil

Antihypertenseurs

Polyphénols

Raisin

Mots clés libres

Polyphénols

Hypertension

Rats SHR

Verapamil

Biodisponibilité

Métabolismes phénoliques

HPLC-UV-Fluo-MSn

GC-MS

Polyphenols

Hypertension

SHR rats

Verapamil

Bioavailability

Phenolics metabolism

HPLC-UV-Fluo-MSn

GC-MS

Résumé

Cette étude examine les effets bénéfiques des marcs de raisins obtenus après vinification de différents cépages caractéristiques de la Vallée du Rhône, de leurs compositions phénoliques à leurs effets in vivo. Les raisins et leurs marcs respectifs des cépages Grenache (provenant de deux endroits différents [GRE1] et [GRE2]), Syrah (provenant de deux endroits différents [SYR1] et [SYR2]), Carignan (CAR), Mourvèdre (MOU), Counoise (COU) et Alicante (ALI) ont été étudiés. La comparaison des extraits de raisins et de leurs marcs respectifs montre que les marcs représentent une source importante d’antioxydants phénoliques malgré le processus de vinification. Les pépins et pellicules de marcs renferment des quantités appréciables de flavan-3-ols et anthocyanes. La distribution qualitative et quantitative des polyphenols dans les marcs de raisin présentent des différences significatives au travers des variétés et millésimes allant de 15% à 70% de polyphénols extraits. Les pépins de Grenache (GRE1), Syrah (SYR1) et les pellicules de Syrah (SYR1), Carignan et Alicante sont les fractions les plus intéressantes dues a la présence d’importantes quantités de flavan-3-ols (monomères, dimères et trimère) jusqu’à 8.7 mg/g MS et d’anthocyanes (glycosylées, acétylées et coumaroylées jusqu’à 17.40 mg/g MS, 1.57 mg/g MS et 2.38 mg/g MS respectivement). L’analyse des extraits aqueux (EAQ) et hydro-alcoolique 70% (EA70) indique que les pépins de Carignan et Syrah (SYR1) et les pellicules de Carignan et d’Alicante contiennent les plus fort taux en composés phénoliques et activités antioxydantes. L’efficacité in vivo sur l’hypertension de certains extraits a été évaluée utilisant un modèle de rat SHR. Les résultats des expériences in vivo démontrent que certains extraits administrés seuls ou en association avec le vérapamil possèdent un effet anti-hypertenseur. Cette capacité a été mise en évidence une fois que les extraits de pépins de marcs de GRE1 (EA70) et SYR1 (EA70) et de pellicules de marcs d’ALI (EA70) ont été administrés seuls ou lorsque les extraits de pépins de marcs GRE1 (EA70) et SYR1 (EAQ) et les pellicules de marcs d’ALI (EA70) et SYR2 (EAQ) ont été administrés en association avec le vérapamil. Cette étude met en évidence la biodisponibilité des extraits de pépins et de pellicules de marcs des rats SHR incluant à la fois le métabolisme de phase II et de la microflore intestinale. Les extraits de marcs administrés seuls et en association au vérapamil sont absorbés en tant que métabolites de phase II dérivant du métabolisme des monomères de flavan-3-ols. La détection de métabolites microbiens dérivés de flavan-3-ols, d’hydroxyphényl-γ-valérolactones sous leurs formes glucuronidés et sulfatés confirme l'absorption des métabolites dérivés des flavan-3-ols monomères et polymères et des conjugaisons supplémentaires dans le foie. De nombreux métabolites issus de la dégradation microbienne des hydroxyvalerolactones ont également été détectés. L’excrétion urinaire de ces métabolites représente une plus grande proportion de polyphénols ingérés comparé à ceux issus de métabolisme de phase II des monomères de flavan-3-ols, indiquant un rôle important des bactéries intestinales dans le métabolisme des molécules hautement polymérisées. Ces métabolites peuvent avoir exercé leurs effets biologiques lors de leur passage dans la circulation sanguine. Cette étude constitue une première étape de valorisation de marcs de raisins après vinification, en tant qu’activateur de vérapamil, un médicament couramment utilisé contre l’hypertension. Des quantités suffisantes de composés phénoliques subsistent dans les marcs, en particulier en terme de flavan-3-ols et d’anthocyanes, pour exercer des effets antihypertenseurs. En effet, selon le type et la composition des extraits, il est possible de moduler les effets antihypertenseurs en amplifiant ou en diminuant l’absorption des polyphénols et/ou du vérapamil.

This study investigated the beneficial potential effects of grape pomaces obtained after winemaking of different Mediterranean grape varieties from crude materials to their in vivo effectiveness. Grapes and their respective grape pomaces from six different V. vinifera L. cultivar were studied namely Grenache (from two different locations [GRE1 and GRE2]), Syrah (from two different locations [SYR1 and SYR2]), Carignan (CAR), Mourvèdre (MOU), Counoise (COU) and Alicante (ALI) grape varieties from the Rhône Valley. The comparison of several wine industry by-products with their respective grapes provided evidence that pomace remaining at the end of the winemaking process can be very rich sources of antioxidants. The quantitative and qualitative distribution of polyphenols by HPLC-PDA-Fluo-MS in grape pomaces showed significant differences through varieties and vintages varying from 15% to 70% of polyphenols extracted. Seeds from Grenache (GRE1), Syrah (SYR1) and skins from Syrah (SYR1), Carignan and Alicante were of particular interest because of their higher polyphenol contents in terms of flavan-3-ols (monomers, dimers and trimers) up to 8.7 mg/g DW and anthocyanins (glycosides, acetylated and coumaroylated derivatives up to 17.40, 1.57 and 2.38 mg/g DW, respectively). The investigation of aqueous and hydro-alcoholic 70% extracts of seeds from Carignan and Syrah (SYR1) and skins from Carignan and Alicante was carried out as they contained high levels of total phenols and antioxidant activity. Several extracts, were tested in order to evaluate their in vivo biological effects on hypertension using a spontaneously hypertensive rat (SHR) model. A series of different grape pomace extracts were tested in association with verapamil. All in vivo experiments demonstrated that some grape pomace extracts administrated with or without co-ingestion with verapamil possessed an anti-hypertensive activity. This was evident with GRE1 (EA70) seed pomace extract, SYR1 (EA70) seed pomace extract, ALI (EA70) skin pomace extract administrated alone and with GRE1 (EA70) seed pomace extract, SYR1 (EAQ) seed pomace extract, ALI (EA70) skin pomace extract and SYR2 (EAQ) skin pomace extract administrated in association with verapamil. Grape pomace extracts with or without co-ingestion with verapamil were absorb as phase II metabolites mainly including glucuronide, O-methyl glucuronide, sulfate, and O-methyl sulfate derivatives of (epi)catechin which arise from the metabolism of monomeric flavan-3-ols. The detection by HPLC-PDA-Fluo-MSn and GC-MS of microbial-derived metabolites of flavan-3-ols, hydroxyphenyl-γ-valerolactones in their glucuronide and sulfate forms confirmed the absorption of metabolites derived from both monomeric and polymeric flavan-3-ols from grape pomace extracts and subsequent post-absorption conjugation. Numerous metabolites derived from further microbial degradation of hydroxyvalerolactones were also detected. The urinary excretion of these metabolites accounted for a larger proportion of the total polyphenol ingested than phase II metabolites of monomeric flavan-3-ols, indicating the important role of intestinal bacteria in the metabolism of polymerized procyanidins. All these metabolites may have exerted biological effects during the period in which they circulated in the bloodstream. This study constitutes the first step of assessing grape pomace as an enhancer of the verapamil, an anti-hypertensive drug. Substantial levels of polyphenols, especially flavan-3-ols, procyanidins and anthocyanins, remain in pomace after the winemaking process in quantities sufficient to exert anti-hypertensive effects. In addition, according to the extract used and its composition, it is feasible to modulate anti-hypertensive effects by amplifying or decreasing polyphenols and/or verapamil absorption.