Soutenance mémoire
RAPPEL HISTORIQUE, DÉFINITIONS ET GÉNÉRALITÉS SUR LA VITAMINE A
Rappel historique
Dès l’antiquité et dans plusieurs civilisations (égyptienne, grecque, assyrienne), la cécité nocturne fut traitée par une cure de foie, sans que l’on ait la moindre idée de l’existence de la vitamine A (Wolf, 1996). La caractérisation, l’identification et la synthèse de la vitamine A sont le fruit d’un long processus entamé au cours du 19ème siècle et qui s’est poursuivi sur une durée de près de 130 ans (Wolf, 1996 ; Semba, 2012). En 1816, le physiologiste français François Magendie (1783–1855) observe des ulcères de la cornée et une mortalité subséquente lors d’expériences sur des chiens qu’il nourrit de sucre et d’eau distillée. Des atteintes oculaires similaires sont également observées par le pédiatre Charles-Michel Billard (1800 1832) chez des enfants parisiens abandonnés, et en 1828, se pose la question à savoir si ces lésions pouvaient être dues à une alimentation défectueuse, en d’autres termes, à une carence nutritionnelle.
Par la suite, une série de travaux de recherche sur les propriétés nutritionnelles du lait menées sur un modèle d’expérimentation animale (souris et rats) suggère l’existence d’une substance liposoluble, présente en quantités étonnamment faibles dans le lait, essentielle à la croissance et à la vie et qui empêcherait la survenue de lésions oculaires. Parmi ces travaux on peut citer ceux de Nicolai Ivanovich Lunin (1853–1937), Wilhelm Stepp (1882-1964), Paul Knapp (1874–1954) et Frederick Gowland Hopkins (1861–1947) publiés respectivement en 1881, 1909, 1909-1911 et 1912. C’est en 1913 qu’Elmer McCollum (1879–1967) et son assistante Marguerite Davis (1887–1967) extraient ce facteur liposoluble à partir du beurre et du jaune d’œuf et confirment les observations de leurs prédécesseurs. C’est la découverte de ce qui fut appelé par la suite « facteur liposoluble A », puis vitamine A à la différence d’autres facteurs appelés « facteurs hydrosolubles B ». La même année, Thomas Osborne (1859–1929) et Lafayette Mendel (1872–1935), qui menaient déjà des travaux similaires, parviennent aux mêmes conclusions que McCollum et Davis.
En 1931, le chimiste suisse Paul Karrer (1889-1971) parvient à isoler la vitamine A et à en déterminer la structure chimique. Sa cristallisation est réussie par Harry Holmes (1879-1958) et Ruth Corbet en 1937 et c’est en 1946 que David Adriaan van Dorp (1915-1995) et Jozef Ferdinand Arens (1914-2001) parviennent à la synthétiser. La méthode de synthèse de la vitamine A adaptable à une production à grande échelle est mise au point en 1947 par Otto Isler (1920-1992) et ses collègues de Hoffmann-La Roche.
Définitions
Vitamine A
Par définition, la vitamine A désigne le rétinol tout-trans, un alcool à longue chaîne comportant un noyau β-ionone et une chaîne latérale possédant quatre doubles liaisons conjuguées. Sa formule chimique est C20H30O et sa masse molaire est de 286,5 g/mol. Cet isomère possède l’activité maximale (100%) de la vitamine A, mais il est fréquemment accompagné dans les denrées alimentaires de plus petites quantités de l’isomère rétinol 13-cis, qui a une activité relative à 75% (Ball, 2004). Dans l’usage courant, le terme générique vitamine A est utilisé pour désigner les métabolites naturels du rétinol tout-trans qui sont présents dans l’organisme et qui présentent qualitativement son activité biologique (IUPAC-IUB, 1983 ; Blaner, 2020). Il s’agit principalement des esters de rétinol (palmitate, oléate, stéarate et linoléate de rétinol), du rétinal et de l’acide rétinoïque (Figure 1). La majorité de ces métabolites est présente dans la configuration tout-trans, mais les quatre doubles liaisons de la chaîne latérale peuvent donner lieu à une isomérisation cis. Les changements de l’état moléculaire par oxydation et/ou isomérisation cis/trans sont d’une importance physiologique pour modifier l’activité biologique de la vitamine A.
Rétinoïdes
La vitamine A fait partie d’une classe de composés appelés rétinoïdes (IUPAC-IUB, 1983). Cette famille dont la dénomination a été proposée au milieu des années 1970, se rapporte aux composés naturels et synthétiques structurellement semblables au rétinol tout-trans et ayant ou non l’activité biologique de la vitamine A (Sporn et al., 1976). Ainsi, les rétinoïdes comprennent à la fois la vitamine A (rétinol tout-trans) et ses métabolites naturels, mais aussi les composés chimiques synthétiques utilisés dans certaines indications thérapeutiques (en dermatologie par exemple). Selon la commission conjointe IUPAC-IUB sur la nomenclature biochimique, il s’agit d’une classe de composés constitués de quatre (4) unités isoprénoïdes reliées de façon tête à queue. Initialement, la définition voulait que tous les rétinoïdes soient structurellement dérivés d’un composé parent monocyclique contenant cinq doubles liaisons carbone-carbone et un groupement fonctionnel à l’extrémité de la partie acyclique (IUPAC-IUB, 1983). Cependant, certains composés synthétiques qui ne correspondent pas aux définitions précitées ont été par la suite caractérisés comme ayant une meilleure activité biologique que le rétinol ou l’acide rétinoïque (Harrison & Curley, 2016). Il a été donc suggéré qu’un rétinoïde soit défini comme une substance capable de provoquer des réponses biologiques spécifiques en se liant et en activant un récepteur spécifique ou un ensemble de récepteurs (Sporn & Roberts, 1985). Par conséquent, la définition communément utilisée dans la pratique par la communauté scientifique est que les rétinoïdes incluent des composés analogues au rétinol (ayant ou non une activité biologique), de même que plusieurs substances qui ne se rapportent pas structurellement au rétinol tout-trans, mais qui possèdent l’activité biologique de la vitamine A.
Caroténoïdes
Les caroténoïdes sont un groupe de pigments organiques synthétisés par les végétaux et certains microorganismes comme les bactéries, les algues et les champignons. Ils sont très répandus dans la nature et sont responsables de la coloration jaune, orange, rouge et violette de nombreux fruits, fleurs, oiseaux, insectes et animaux marins (Harrison & Curley, 2016). À ce jour, plus de 1200 caroténoïdes ont été isolés à partir de sources naturelles et de nouveaux continuent d’être découverts ou synthétisés (Harrison & Curley, 2016 ; Yabuzaki, 2020). Parmi eux, une cinquantaine est présente dans l’alimentation humaine dont six (6) principaux, retrouvés en quantités significatives dans le plasma humain (β-carotène, α-carotène, lycopène, lutéine, zéaxanthine, β-cryptoxanthine) (von Lintig, 2012). Sur le plan chimique, il s’agit d’une famille de composés qui dérivent tous de la structure linéaire de base du lycopène contenant 40 atomes de carbone et un système de 13 doubles liaisons conjuguées. Les caroténoïdes dérivent de cette structure par cyclisation à une ou deux extrémités de la chaîne et par déshydrogénation et/ou oxydation (Harrison & Curley, 2016). Les caroténoïdes sont subdivisés en 2 classes, les carotènes et les xanthophylles. Les carotènes sont constitués uniquement d’atomes de carbone et d’hydrogène (β-carotène, α-carotène, lycopène) tandis que les xanthophylles (lutéine, zéaxanthine, β-cryptoxanthine) comportent des groupements oxygénés (hydroxyle par exemple) soit sur le cycle, soit dans la chaîne (Thomas & Johnson, 2018). Ces derniers sont par conséquent légèrement plus hydrophiles que les carotènes.
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Table des matières
INTRODUCTION
1. RAPPEL HISTORIQUE, DÉFINITIONS ET GÉNÉRALITÉS SUR LA VITAMINE A
1.1. RAPPEL HISTORIQUE
1.2. DEFINITIONS
1.2.1. Vitamine A
1.2.2. Rétinoïdes
1.2.3. Caroténoïdes
1.3. GENERALITES SUR LA VITAMINE A
1.3.1. Propriétés physico-chimiques de la vitamine A
1.3.2. Sources alimentaires de la vitamine A
1.3.3. Expression et facteurs de conversion
2. METABOLISME DE LA VITAMINE A
2.1. METABOLISME GASTRO-INTESTINAL
2.1.1. Digestion gastrique
2.1.2. Absorption intestinale
2.1.2.1. Métabolisme intraluminal
2.1.2.2. Mécanisme d’absorption au niveau de la bordure en brosse
2.1.2.3. Métabolisme intra-entérocytaire
2.2. METABOLISME DANS LA CIRCULATION POSTPRANDIALE
2.3. METABOLISME HEPATIQUE
2.3.1. Absorption et métabolisme hépatocytaire
2.3.2. Stockage dans les cellules stellaires hépatiques
2.3.3. Mobilisation et sécrétion dans la circulation sanguine
2.4. STOCKAGE EXTRAHEPATIQUE
2.5. TRANSPORT DANS LA CIRCULATION SANGUINE
2.6. PASSAGE ET BIOCONVERSION DANS LES TISSUS PERIPHERIQUES
2.7. CATABOLISME ET EXCRETION DE LA VITAMINE A
2.8. FACTEURS D’INFLUENCE DU METABOLISME DE LA VITAMINE A
2.8.1. Facteurs liés au métabolisme des caroténoïdes
2.8.1.1. Définitions de quelques concepts
2.8.1.2. Facteurs SLAMENGHI
2.8.1.2.1. La nature des caroténoïdes
2.8.1.2.2. L’estérification des caroténoïdes
2.8.1.2.3. La quantité de caroténoïdes ingérée dans un repas
2.8.1.2.4. La matrice alimentaire dans laquelle les caroténoïdes sont incorporés
2.8.1.2.5. Les effecteurs de l’absorption
2.8.1.2.6. Le statut nutritionnel de l’individu hôte
2.8.1.2.7. Les facteurs génétiques
2.8.1.2.8. Les facteurs liés à l’hôte
2.8.1.2.9. Les interactions mathématiques
2.8.1.3. Facteurs SHERRY
2.8.2. Interactions entre la vitamine A et les autres nutriments
2.8.2.1. Vitamine A et zinc
2.8.2.2. Vitamine A et fer
2.8.2.3. Vitamine A et iode
2.8.3. Vitamine A et inflammation
3. RÔLES PHYSIOLOGIQUES DE LA VITAMINE A
3.1. VISION
3.2. REGULATION DE LA TRANSCRIPTION DES GENES
3.2.1. Hématopoïèse
3.2.2. Développement embryonnaire
3.2.3. Reproduction
3.2.4. Immunité
4. BESOINS ET APPORTS NUTRITIONNELS RECOMMANDÉS EN VITAMINE A
4.1. VALEURS NUTRITIONNELLES DE REFERENCE (DIETARY REFERENCE INTAKES)
4.2. APPORTS RECOMMANDES EN NUTRIMENTS (RECOMMENDED NUTRIENT INTAKES)
CONCLUSION
