Soutenance mémoire
Digestion et absorption intestinales des esters de rétinol et caroténoïdes provitamines A
La vitamine A est une vitamine liposoluble et sa digestion, de même que son absorption sont donc étroitement associées à celui des lipides. Il en est de même des caroténoïdes provitamines A, lycopène, α- et ß-carotènes, qui sont des molécules extrêmement apolaires et donc hydrophobes (Borel et al., 2005).
Digestion gastrique
Le seul processus ayant lieu au niveau de l’estomac est la libération de la vitamine A (rétinol préformée et esters de rétinol) de sa matrice alimentaire, processus plus efficace pour les aliments d’origine animale que pour ceux d’origine végétale (FAO/WHO, 1998). Le rétinol, les esters de rétinol et une portion des caroténoïdes provitamines A libérés de leur matrice sont transférés vers la phase lipidique du bol alimentaire puis atteignent le duodénum.
Absorption luminale
L’absorption des rétinoïdes débute dans la partie supérieure de l’intestin grêle (duodénum) et implique des évènements métaboliques intervenant aussi bien au niveau de la lumière intestinale que dans les entérocytes. Après avoir dépassé le pylore, le bol alimentaire reçoit les sécrétions pancréatiques et biliaires. Les esters de rétinol sont émulsifiés dans la lumière de l’intestin grêle sous l’action des sels biliaires où ils sont ensuite hydrolysés en rétinol par des hydrolases pancréatiques dépendantes des sels biliaires, principalement la triglycéride lipase pancréatique (PTL) en synergie avec la protéine2-lipase pancréatique (PLRP2) appelée Pancreatic Lipase-Related Protein 2 (Figure I-3) (Harrison et Hussain, 2001 ; Blomhoff et Blomhoff, 2006 ; D’Ambrosio et al., 2011). Le rétinol directement présent dans les aliments et celui provenant de l’hydrolyse des esters de rétinol sont incorporés dans les micelles des sels biliaires, condition préalable à leur passage à travers la membrane lipidique des entérocytes (Rigtrup et al., 1994 ; Parker, 1996). La libération des caroténoïdes provitamines A de leur matrice alimentaire et leur transfert vers la phase lipidique du bol alimentaire se poursuit dans le duodénum. L’efficacité de ce transfert dépend probablement des caractéristiques de la matrice dans laquelle est incorporé le caroténoïde, de sa lipophilie, du pH du milieu et de la nature des lipides (longueur et degré d’insaturation des acides gras). La lipase pancréatique conditionne le transfert des carotènes vers les micelles, mais pas celui des xantophylles. Le transfert des carotènes est inhibé par les autres caroténoïdes alors que celui des xanthophylles ne l’est pas. La lutéine et la β-cryptoxanthine sont parfois présentes dans les aliments sous forme estérifiée et on suggère que la cholestérol-estérase humaine serait responsable de l’hydrolyse de ces esters de caroténoïdes provitamines A.
Absorption au niveau de la bordure en brosse
L’absorption au niveau de la bordure en brosse pourrait impliquer aussi bien des mécanismes de diffusion passive que des mécanismes de co-transport protéique selon que la concentration du rétinol est en dose pharmacologique ou physiologique (Harrison et Hussain, 2001). A des doses physiologiques, le rétinol des micelles pénètre à l’intérieur des entérocytes par un mécanisme saturable lié à un transporteur. Après l’ingestion d’une dose pharmacologique de rétinol ou d’ester de rétinol, un mécanisme de diffusion non saturable peut être mis en jeu (Blomhoff et Blomhoff, 2006). En plus des enzymes pancréatiques, la phospholipase B, à activité rétinyl ester hydrolase (REH), qui hydrolyse les esters de rétinol, a été identifiée au niveau de la bordure en brosse des entérocytes . Les caroténoïdes provitamines A sont absorbés intacts par les entérocytes (Gerster, 1997) et leur passage est facilité par la SR-B1 (Scavenger Receptor de classe B type 1) (D’Ambrosio et al., 2011). Le rétinol et certains caroténoïdes entrent dans les entérocytes par diffusion selon un gradient de concentration existant entre les micelles et la membrane plasmique des entérocytes .
Devenir de la vitamine A dans l’entérocyte
– Devenir du rétinol et des esters de rétinol
Une fois dans l’entérocyte, le rétinol se lie au récepteur cellulaire spécifique CRBP-I et II (Cellular Retinol-Binding Protein I et II) pour donner le rétinol-CRBPII (Figure I-3). Il sera ensuite ré-estérifié avec les acides gras à longue chaine tels que l’acide palmitique pour devenir principalement du palmitate de rétinol avant d’être incorporé dans les chylomicrons pour le transport lymphatique vers le foie (Gerster, 1997 ; Kelly, 2008). La CRBP-II a pour rôle de solubiliser le rétinol liposoluble, de le protéger de la dégradation mais surtout de le diriger vers la LRAT (lécithine rétinol acyl transférase) en vue de sa ré-estérification (Blomhoff et Blomhoff, 2006). Cette ré-estérification fait intervenir deux enzymes. La LRAT qui, en réponse à une dose physiologique de rétinol, catalyse environ 90% de la formation des esters de rétinol et la diacylglycérol-acyltransférase 1 (DGAT1) ou l’acyl-CoA acyltransférase (ARAT) catalyse les 10% restants (Figure I-3). L’ARAT estérifie le rétinol non lié à la CRBP-II (Harrison et Hussain, 2001 ; D’Ambrosio et al., 2011). Après cette ré-estérification une partie des esters de rétinol est stockée dans l’entérocyte tandis que l’autre est incorporée dans les chylomicrons naissantes (avec les lipides alimentaires, le cholestérol et l’apolipoprotéine E) (Figure I-3). Les chylomicrons sont ensuite libérés dans la circulation lymphatique (Harrison et Hussain, 2001).
Dans l’entérocyte une proportion du rétinol est oxydée en acide rétinoïque (Kelly, 2008). De petites quantités de rétinol non estérifié peuvent être absorbées directement par les chylomicrons ou sécrétées directement dans la circulation portale. Le rétinol est gardé à l’intérieur de la cellule sous la forme ré-estérifiée ou liée à des protéines spécifiques de liaison intracellulaires (FAO/WHO, 1998) tandis que les esters de rétinol et les caroténoïdes non convertis sont incorporés avec d’autres lipides dans les chylomicrons.
– Devenir des caroténoïdes provitamines A
Certains caroténoïdes provitamines A sont solubilisés dans les chylomicrons sans aucune modification tandis que d’autres (en l’occurrence le β-carotène) sont convertis en rétinol par clivage enzymatique (enzyme de clivage de la bordure en brosse) ou oxydatif (Parker, 1996). La conversion des caroténoïdes provitamines A en rétinol s’effectue principalement dans l’intestin grêle et dans le foie (Duszka et al., 1996 ; Borel et al., 2005). Parmi les caroténoïdes provitamines A (α-carotène, β-carotène et β-cryptoxanthine) qui subissent ce clivage, le β-carotène est celui dont le clivage a été le plus étudié in vivo. Ce clivage du β-carotène dépend de la teneur en vitamine A du repas et du statut en vitamine A du sujet (Blomstrand et Werner, 1967).
Il a été démontré chez beaucoup d’espèces que lorsque la quantité de caroténoides provitamines A alimentaires augmente l’efficacité de leur conversion en vitamine A est substanciellement réduite. Ce qui suggère qu’un ou des mécanismes régulateurs sont responsables de la limitation de l’absorption et/ou le transport et/ou la conversion de ces caroténoides provitamines A alimentaires lorsqu’ils sont importants et/ou lorsque le statut en vitamine A est adéquat (Erdman et al., 1993). Le béta-carotène non convertit en vitamine A passe dans les vaisseaux lymphatiques après avoir été incorporé dans les chylomicrons sous forme de béta-carotène intact ou de produit de clivage du béta-carotène n’ayant pas d’activité vitaminique A. Les doses élevées de béta-carotène ne sont pas toxiques ainsi Parvin et Sivakumar (2000), ont suggéré que cette absence de toxicité pourrait être due à la régulation de l’activité de la ß-carotène dioxygénase.
Le clivage du ß-carotène est réduit par une supplémentation en vitamine A (Biesalski et al., 2007) ; le ß-carotène ne se transformant en rétinol qu’en fonction des besoins du corps. En effet Brubacher et Weiser (1985) ont montré, chez le rat, que la conversion du ß-carotène en vitamine A est dose dépendante. Ce qui a été démontré plus tard, chez l’homme, par Tang et al. (2000) puis par Novotny et al. (2010). La carence en vitamine A entraine une augmentation du clivage du ß carotène (Villard and Bates, 1986 ; Parvin et Sivakumar, 2000). En effet Parvin et Sivakumar (2000), ont décrit une approche pour évaluer la conversion in vivo du ß-carotène en vitamine A chez les rats et les enfants et ont démontré que l’éfficacité de cette conversion est liée au statut en vitamine A.
Dans le clivage central enzymatique (Figure I-3), la ββ- carotène 15-15’ monooxygénase 1 (BCMO1) précédemment nommée β-carotène 15-15’ dioxygénase coupe la molécule de β-carotène au niveau de la double liaison 15-15’ en deux molécules de rétinal (Nagao et al., 1996 ; Biesalski et al., 2007). Le rétinal sera réduit soit en acide rétinoïque de façon irréversible (Borel et al., 2005), soit en rétinol de façon réversible. Le rétinol ainsi estérifié sera incorporé dans les chylomicrons et transporté vers le foie et les tissus périphériques (Gerster, 1997). Ces chylomicrons contiennent donc du rétinol, des esters de rétinol, des caroténoïdes, des lipides et des apo-lipoprotéines. Au niveau de l’intestin grêle le clivage est presqu’exclusivement central (Duszka et al., 1996 ; Nagao et al., 1996; Barua et Olson, 2000).
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Table des matières
INTRODUCTION GENERALE
1. DEFINITIONS
1.1. Définition de la Vitamine A
1.2. Définition des caroténoïdes provitamines A
1.3. Unités de conversion
2. DIGESTION ET ABSORPTION DE LA VITAMINE A ET DES CAROTENOÏDES PROVITAMINES A
2.1. Sources alimentaires
2.2. Digestion et absorption intestinales des esters de rétinol et caroténoïdes provitamines A
2.2.1. Digestion gastrique
2.2.2. Absorption luminale
2.2.3. Absorption au niveau de la bordure en brosse
2.2.4. Devenir de la vitamine A dans l’entérocyte
2.3. Transport, stockage et redistribution de la Vitamine A dans le sang et les autres organes
2.3.1. Circulation lymphatique et sanguine
2.3.2. Stockage hépatique de la vitamine A
2.3.3. Remobilisation de la vitamine A hépatique et passage dans le sang et les tissus extrahépatiques
2.3.4. Incorporation de la vitamine A dans le lait maternel
3. FACTEURS INFLUENÇANT LA BIODISPONIBILITE ET LA BIOCONVERSION DES CAROTENOÏDES PROVITAMINES A
3.1. Quelques définitions
3.2. Effet de la nature des caroténoïdes
3.3. Effet de l’estérification de certains caroténoïdes
3.4. Effet de la quantité de caroténoïdes consommés au cours d’un repas
3.5. Effet de la matrice dans laquelle les caroténoïdes sont incorporés
3.6. Effet des facteurs modifiant l’absorption
3.7. Effet de l’état nutritionnel de l’individu
3.8. Effet des facteurs génétiques
3.9. Effet des facteurs liés à l’hôte
3.10. Effet des interactions mathématiques
3.11. Les facteurs SHERRY
4. INTERACTION VITAMINE A ET AUTRES NUTRIMENTS
5. ELIMINATION DE LA VITAMINE A
6. BESOINS ET APPORTS EN VITAMINE A
6.1. Apports Nutritionnels de Référence (DRI)
6.1.1. Besoins Moyens Estimés (EAR)
6.1.2. Apports Nutritionnels Recommandés (RDA)
6.1.3. Apports Adéquats (AI)
6.1.4. Apports Maximum Tolérables (UL)
6.2. Apports Recommandés en Nutriments (RNI)
6.3. Apports recommandés en vitamine A
7. ROLES DE LA VITAMINE A
7.1. Rôle de la vitamine A dans le cycle visuel
7.2. Autres rôles de la vitamine A
7.2.1.Croissance et différenciation cellulaire et tissulaire
7.2.2.Vitamine A et système immunitaire
7.2.3. Vitamine A et métabolisme du fer
7.2.4. Vitamine A et reproduction
CONCLUSION
