12.1.2 Fonctions biologiques

De nos jours, les anthocyanes présentent un grand intérêt nutritionnel en raison de leur contribution à la santé humaine. Il existe de nombreuses preuves dans la littérature des avantages pour la santé fournis par un régime riche en anthocyanes (Fang, 2015 ; Fernandes et al., 2017 ; Jamar et al., 2017 ; Kong et al., 2003 ; Lila et al., 2016 ; Pojer et al., 2013 ; Santos-Buelga et al., 2014). Les premiers rapports suggéraient que les effets bénéfiques pour la santé des anthocyanes étaient exclusivement le résultat de leurs propriétés antioxydantes. Cependant, des études récentes ont évalué que les anthocyanines jouent également des rôles sur les voies anti-inflammatoires, de signalisation cellulaire et d’expression génétique (Lila et al., 2016).

Les anthocyanines ont une forte capacité antioxydante, de sorte qu’elles pourraient potentiellement prévenir les blessures liées aux radicaux libres. Leur structure chimique est adéquate pour donner des hydrogènes ou des électrons aux radicaux libres, ainsi que pour les piéger et les déplacer à travers leur structure aromatique. Ils sont capables de piéger un large éventail d’espèces réactives de l’oxygène (ROO-, O2, O2–, OH-), de l’azote (NO-) et du chlore, ainsi que des radicaux libres alkyles et peroxyles générant un radical phénoxyle stable. La capacité antioxydante découle de la présence de groupes hydroxyle en positions 3′ et 4′ du cycle B, ce qui confère une stabilité au radical formé. De plus, les groupes hydroxyles libres en positions 3 (anneau C) et 5 (anneau A) agissent comme des donneurs d’électrons (Heim et al, 2002). Des études in vitro ont démontré que l’effet antioxydant des anthocyanines dépend de leur structure chimique, et que l’efficacité augmente lorsque le nombre de groupes hydroxyle dans l’anneau B augmente. Cependant, l’activité antioxydante de la cyanidine diminue avec la présence de groupes glycoside en position 3 de l’anneau C (Seeram et Nair, 2002). En outre, la fraction de catéchol dans l’anneau B, l’ion oxonium dans l’anneau C, ainsi que le modèle d’hydroxylation et de méthylation, l’acylation et la glycosylation, influencent la propriété antioxydante (Pojer et al…, 2013).

Diverses études ont évalué que l’activité oxydante des anthocyanes et des aglycones est équivalente à celle des antioxydants classiques comme les vitamines C et E ; de plus, ils semblent être de meilleurs antioxydants que l’α-tocophérol (Fukumoto et Mazza, 2000). De plus, Heinonen et al. (1998) ont démontré une corrélation linéaire entre la teneur en anthocyanes et l’effet antioxydant de certains fruits tels que les mûres, les framboises rouges, les framboises noires et les fraises. Des tests in vivo réalisés avec des volontaires sains ont montré que la prise quotidienne d’anthocyanines provenant de la pulpe et du jus d’açai produit une activité antioxydante dans le plasma et l’urine (Mertens-Talcott et al., 2008). Les volontaires avaient pris 7 mL/kg des produits à base de baies d’açai le matin après un jeûne nocturne et des échantillons de plasma et d’urine ont été analysés pendant 12 et 24 heures après la consommation, révélant l’augmentation de l’activité antioxydante.

L’inflammation est la réponse protectrice des tissus de l’organisme à des stimuli nocifs, tels que des agents pathogènes, des cellules endommagées ou des irritants. La stimulation de l’inflammation est due aux enzymes cyclooxygénase (COX) qui convertissent l’acide arachidonique en prostaglandines. L’expression de l’isoenzyme COX-1 est courante dans la plupart des tissus ; toutefois, la COX-2 est régulée à la hausse dans les cellules enflammées, et cette régulation est médiée par les cytokines (Bowen-Forbes et al., 2010). On a constaté que les extraits riches en cyanidine-3-glucoside ont un effet sur l’expression des gènes qui régulent les processus immunitaires, inflammatoires et apoptotiques ; cet effet a été observé lorsque la cyanidine affecte le NF-κB, un complexe protéique qui joue un rôle important dans l’activité transcriptionnelle se produisant dans le noyau (Pascual-Teresa, 2014). Cet effet a également été lié à une régulation négative de la COX-2 et de l’oxyde nitrique synthase (iNOS) responsables de la réponse anti-inflammatoire et immunitaire à différents inducteurs. Certaines études ont démontré l’effet inhibiteur des anthocyanes : Bowen-Forbes et al. (2010) ont observé que les extraits des Rubus spp. jamaïcains entraînaient une activité inhibitrice modérée de la COX (27,5 %-33,1 %) à des concentrations de 100 μg/mL dans l’hexane lors d’essais in vitro. Intuyod et al. (2014) ont fourni un extrait riche en anthocyanines (cyanidine et delphinidine) à des hamsters dans une expérience in vivo et ont constaté que les anthocyanines diminuaient l’accumulation de tissu fibreux et réduisaient les niveaux inflammatoires sans effet sur la fonction motrice. Il a été démontré que la delphinidine et la cyanidine inhibent l’expression de COX-2, tandis que la pélargonidine, la péonidine et la malvidine ne l’ont pas fait (Pojer et al., 2013).

La capacité antioxydante des anthocyanes est liée à leur fonction préventive dans différentes maladies, qui sont produites par la présence d’espèces oxydatives réactives causant des dommages cellulaires à divers sites tels que les membranes, le cytoplasme et le noyau. Compte tenu de leur activité anti-inflammatoire, les anthocyanines pourraient participer au traitement de maladies impliquant une inflammation tissulaire. Des bénéfices ont été observés dans la prévention ou le traitement de maladies chroniques non transmissibles telles que les altérations cardiovasculaires, neurologiques et cognitives, le cancer, l’obésité ou le diabète, ainsi que d’autres processus pathologiques tels que le vieillissement ou les altérations de la vision.

Un certain nombre d’études ont démontré que la consommation de polyphénols réduit l’incidence des maladies coronariennes, qui sont dues à l’agrégation plaquettaire, à l’hypertension, à un taux élevé de cholestérol plasmatique à lipoprotéines de basse densité (LDL) et au dysfonctionnement de l’endothélium vasculaire. L’effet cardioprotecteur des anthocyanes peut être associé à l’augmentation de la capacité antioxydante sérique, qui protège contre l’oxydation des LDL, et aux activités anti-inflammatoires et antiplaquettaires (Erlund et al., 2008 ; Thompson et al., 2017). Certains auteurs ont évalué l’effet de l’activité antioxydante des baies sur l’oxydation des LDL, obtenant que l’extrait d’airelle et de raisin diminue les niveaux de cholestérol total, de LDL et de triglycérides, tandis qu’il augmente le cholestérol des lipoprotéines de haute densité (HDL) (Kong et al., 2003 ; Valcheva-Kuzmanova et al., 2007), prévenant ainsi l’athérosclérose. Hassellund et al. (2013) ont observé une augmentation du cholestérol HDL et du sucre dans le plasma d’hommes préhypertensifs après la prise d’anthocyanes ainsi qu’une augmentation des polyphénols dans le plasma, bien qu’aucun autre effet bénéfique à court terme n’ait été observé. Thompson et al. (2017) ont évalué l’effet d’une supplémentation en anthocyanes (320 mg/jour) chez 26 personnes pro-thrombotiques en surpoids et obèses, observant la réduction de la formation d’agrégats plaquettaires de 29%.

Les propriétés antimutagènes et anticarcinogènes des anthocyanes ont été révélées dans un nombre élevé d’essais in vitro et in vivo. La prévention du développement du cancer est essentielle, et l’identification des composés qui peuvent inhiber la propagation des cellules tumorales peut être un processus crucial. Dans ce but, la production d’hydroperoxyde ou l’augmentation de la synthèse de l’ADN doivent être contrôlées. Il a été démontré que la capacité antioxydante des anthocyanines diminuait les niveaux d’hydroperoxyde dans des tests in vivo lorsque des rats étaient soumis à un régime pauvre en vitamine E pendant 12 semaines afin d’augmenter leur sensibilité aux dommages oxydatifs, et qu’ils recevaient ensuite des extraits d’anthocyanidines. La consommation d’anthocyanines a amélioré la capacité antioxydante du plasma et diminué les concentrations d’hydroperoxyde et de 8-oxo-deoxyguanosine dans le foie, qui sont des indicateurs de la peroxydation lipidique et des dommages à l’ADN, respectivement (Ramírez-Tortosa et al., 2001).

Différentes études ont évalué que certains extraits de baies et des anthocyanines isolées aident à prévenir les altérations neurologiques et cognitives. On a émis l’hypothèse que les anthocyanes pourraient exercer des effets protecteurs sur la cognition, y compris la mémoire et le traitement exécutif, soit par un effet direct sur la fonction cérébrale, soit indirectement en réduisant la pression artérielle (Kent et al., 2017). Les anthocyanes traversent la barrière hématoencéphalique et rejoignent la molécule d’ADN dans l’hippocampe et le cortex cérébral, la stabilisant ainsi contre les dommages oxydatifs (Passamonti et al., 2005). Shukitt-Hale et al. (2005) ont montré que le comportement cognitif et les fonctions neuronales peuvent être améliorés en complétant le régime alimentaire des rats avec des fraises et des myrtilles. Kent et al. (2017) ont démontré que la consommation quotidienne d’un jus de cerise riche en anthocyanes améliorait la fluidité verbale, ainsi que la mémoire à court et à long terme de 49 adultes âgés (+ 70 ans) atteints de démence légère à modérée.

Il a été suggéré que les anthocyanes ont la capacité d’améliorer la vision, suivant plusieurs voies : (i) améliorer la vision nocturne en augmentant les pigments rétiniens ; (ii) améliorer la circulation dans les capillaires de la rétine ; (iii) diminuer la dégénérescence et la rétinopathie diabétique ; (iv) prévenir le glaucome et d’autres maladies de la vision (Pojer et al., 2013). Ohgami et al. (2005) ont fourni des extraits riches en anthocyanes à des rats atteints de déficience oculaire, observant une réduction de l’inflammation et une augmentation de l’acuité visuelle. Récemment, Nakamura et al. (2014) ont évalué l’effet de la delphinidine 3,5-O-diglucoside, contenue dans la baie de maqui, pour la prévention de la maladie des yeux secs. Il a été constaté que l’anthocyanine supprimait la formation d’espèces réactives de l’oxygène à partir du tissu de la glande lacrymale et préservait la sécrétion lacrymale.

L’obésité est une maladie inflammatoire associée au déséquilibre entrée/sortie d’énergie et se caractérise par l’accumulation excessive de tissu adipeux ; l’hypertrophie du tissu adipeux entraîne des dysfonctionnements métaboliques par la production d’adipocytokines. Le diabète de type 2 est associé à une carence en insuline, qui entraîne des taux élevés de glucose dans le sang. Les anthocyanes interagissent avec l’adiponectine, qui est l’une des adipocytokines les plus importantes, atténuant le dysfonctionnement des adipocytes (Jamar et al., 2017 ; Gowd et al., 2017). Tsuda et ses collègues (2004, 2006) ont expérimenté avec des adipocytes isolés du tissu adipeux de rats et d’humains, observant que les anthocyanines augmentent la sécrétion d’adipocytokines (adiponectine et leptine), bien que le mécanisme doive être élucidé. D’autre part, il a été démontré qu’un grand nombre de polyphénols, dont la cyanidine, inhibent la synthèse de l’α-glucosidase, qui est l’une des principales enzymes responsables de la digestion des glucides alimentaires en glucose. Cette inhibition diminue la concentration de glucose dans le sang et, par conséquent, le risque de diabète (Tadera et al., 2006).

La capacité antioxydante des anthocyanes est responsable de leurs propriétés anti-vieillissement, car la théorie la plus acceptée pour le vieillissement est la détérioration de l’ADN, des protéines, des lipides et d’autres constituants cellulaires par les radicaux libres/le stress oxydatif (Soto et al., 2015). Plusieurs études ont démontré l’effet de la consommation d’anthocyanes dans la prévention du vieillissement de la peau et du cerveau (Rojo et al., 2013 ; Soto et al., 2015 ; Wei et al., 2017).