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Les caroténoïdes sont une famille de pigments naturels responsables des couleurs jaune, orange et rouge de nombreux fruits et légumes. Au-delà de leur rôle esthétique dans la nature, ces composés possèdent des propriétés biologiques remarquables, notamment antioxydantes, qui en font des nutriments d'intérêt en nutrition humaine. On recense plus de 700 caroténoïdes dans la nature, dont une quarantaine sont présents dans l'alimentation humaine courante et une vingtaine environ sont détectés dans le sang et les tissus.
Les caroténoïdes sont des pigments liposolubles (solubles dans les graisses) synthétisés principalement par les plantes, les algues et certaines bactéries. L'organisme humain est incapable de les produire et dépend entièrement de l'alimentation pour son approvisionnement. Sur le plan chimique, les caroténoïdes sont des terpénoïdes constitués d'une longue chaîne de doubles liaisons conjuguées, responsable à la fois de leur couleur et de leur capacité à neutraliser les radicaux libres.
Les caroténoïdes se divisent en deux grandes familles : les carotènes, qui sont des hydrocarbures purs (uniquement composés de carbone et d'hydrogène), comme le bêta-carotène, l'alpha-carotène et le lycopène, et les xanthophylles, qui contiennent en plus des atomes d'oxygène, comme la lutéine, la zéaxanthine, la bêta-cryptoxanthine et l'astaxanthine.
Le bêta-carotène est le caroténoïde le plus connu et le plus étudié. Il est le précurseur le plus efficace de la vitamine A (rétinol) : une molécule de bêta-carotène peut être clivée en deux molécules de rétinal, puis convertie en rétinol par l'organisme. C'est pourquoi le bêta-carotène est qualifié de provitamine A. À ce titre, l'allégation de santé européenne autorisée rappelle que « la vitamine A contribue au maintien d'une vision normale et d'une peau normale » (règlement UE n° 432/2012). Cette conversion est régulée par les besoins de l'organisme, ce qui évite en principe les risques de surdosage en vitamine A liés à l'apport en bêta-carotène alimentaire. Les sources les plus riches en bêta-carotène sont la carotte, la patate douce, le potiron, le melon et les légumes verts à feuilles (épinards, chou kale).
Le lycopène est le pigment responsable de la couleur rouge de la tomate, du pamplemousse rose, de la pastèque et de la goyave. Il se distingue par son pouvoir antioxydant élevé mesuré in vitro : il est considéré comme l'un des caroténoïdes les plus efficaces pour neutraliser l'oxygène singulet, une espèce réactive de l'oxygène particulièrement nocive. Contrairement au bêta-carotène, le lycopène ne possède pas d'activité provitamine A. Il est intéressant de noter que la biodisponibilité du lycopène est augmentée par la cuisson (la sauce tomate est plus riche en lycopène assimilable que la tomate crue) et par la présence de matières grasses.
La lutéine et la zéaxanthine sont deux xanthophylles qui se concentrent spécifiquement dans la macula, la zone centrale de la rétine responsable de la vision fine et de la perception des couleurs. Elles y forment le « pigment maculaire » qui agit comme un filtre naturel vis-à-vis de la lumière bleue et comme un antioxydant local au sein des cellules photosensibles de la rétine. Les sources alimentaires les plus riches sont les légumes verts à feuilles foncées (épinards, chou kale, brocoli), le maïs et le jaune d'œuf.
L'astaxanthine est une xanthophylle produite par des microalgues (Haematococcus pluvialis) et qui confère leur couleur rose-rouge aux saumons, crevettes, homards et flamants roses. Elle possède un pouvoir antioxydant particulièrement élevé in vitro, estimé à plusieurs dizaines de fois supérieur à celui du bêta-carotène dans certains modèles expérimentaux. Des recherches préliminaires explorent ses effets potentiels sur la sphère cardiovasculaire, la récupération musculaire et la photoprotection cutanée, mais les données cliniques chez l'humain restent encore limitées et ne permettent pas de conclure à un effet santé démontré.
Les caroténoïdes présentent une activité antioxydante bien documentée in vitro, qui s'exerce par plusieurs mécanismes [1]. Leur longue chaîne de doubles liaisons conjuguées leur permet de piéger physiquement l'oxygène singulet en absorbant son excès d'énergie, qui est ensuite dissipé sous forme de chaleur. Ce mécanisme est particulièrement efficace et n'entraîne pas la destruction du caroténoïde, qui peut neutraliser de nombreuses molécules d'oxygène singulet avant d'être lui-même dégradé.
Les caroténoïdes peuvent également réagir chimiquement avec les radicaux libres, notamment les radicaux peroxyle, en leur cédant un électron ou un atome d'hydrogène. Cette réaction limite la peroxydation lipidique des membranes au niveau cellulaire (mécanisme observé en laboratoire). Les caroténoïdes agissent en synergie avec d'autres antioxydants : à ce sujet, les allégations européennes autorisées indiquent que « la vitamine C » et « la vitamine E contribuent à protéger les cellules contre le stress oxydatif », la vitamine C participant par ailleurs à régénérer la vitamine E oxydée (règlement UE n° 432/2012). Ces allégations encadrent les communications autorisées ; elles ne valent pas indication thérapeutique.
Les caroténoïdes sont abondants dans les fruits et légumes colorés. Les légumes orange (carotte, patate douce, potiron, courge butternut) et les fruits orange (abricot, mangue, melon, papaye) sont riches en bêta-carotène et en alpha-carotène. Les tomates et produits à base de tomate (sauce, concentré, jus) sont la principale source de lycopène dans l'alimentation occidentale. Les légumes verts à feuilles (épinards, chou kale, roquette, persil) contiennent d'importantes quantités de lutéine, de zéaxanthine et de bêta-carotène, bien que leur couleur verte (chlorophylle) masque les pigments caroténoïdes.
La biodisponibilité des caroténoïdes dépend de plusieurs facteurs. Étant liposolubles, leur absorption est favorisée par la présence de matières grasses dans le repas (huile d'olive, avocat, noix). La cuisson et le broyage des aliments rompent les parois cellulaires végétales et libèrent les caroténoïdes de leur matrice, améliorant leur assimilation. Les caroténoïdes sont sensibles à l'oxydation et à la lumière : une conservation prolongée et une cuisson excessive peuvent réduire leur teneur dans les aliments.
La lutéine et la zéaxanthine sont les caroténoïdes les plus étudiés en lien avec la vision. Dans l'essai clinique de grande envergure AREDS2 (Age-Related Eye Disease Study 2), des analyses secondaires ont observé que la lutéine et la zéaxanthine (en remplacement du bêta-carotène) étaient associées à une réduction du risque de progression vers une forme avancée de dégénérescence maculaire liée à l'âge (DMLA) chez les personnes déjà à risque [2]. Des études observationnelles ont par ailleurs associé un apport alimentaire élevé en lutéine et zéaxanthine à un risque réduit de cataracte. Ces travaux décrivent des associations et des résultats d'essais ; ils ne constituent pas une promesse de prévention pour le lecteur.
Les caroténoïdes s'accumulent dans la peau, où ils participent à la photoprotection endogène vis-à-vis des rayonnements UV. Des études ont montré qu'une supplémentation en bêta-carotène, en lycopène ou en astaxanthine peut réduire modestement la sensibilité de la peau aux coups de soleil (érythème UV-induit) ; cet effet reste limité et ne remplace en aucun cas une protection solaire externe. Les caroténoïdes cutanés contribuent également à l'aspect du teint : une alimentation riche en caroténoïdes confère à la peau une légère coloration dorée souvent perçue comme un signe de bonne mine.
Des études épidémiologiques ont observé une association entre un apport alimentaire élevé en caroténoïdes (en particulier le lycopène et le bêta-carotène) et un risque réduit de maladies cardiovasculaires. Les mécanismes avancés incluent la protection des lipoprotéines LDL contre l'oxydation, une moindre inflammation vasculaire et une meilleure fonction endothéliale. Il faut toutefois rester prudent : les essais cliniques de supplémentation en bêta-carotène isolé n'ont pas confirmé ce bénéfice, ce qui suggère que les effets observés sont liés à l'ensemble des composés présents dans les fruits et légumes plutôt qu'à un seul caroténoïde pris isolément.
Il n'existe pas d'apports journaliers recommandés spécifiques pour les caroténoïdes en tant que tels, à l'exception du bêta-carotène en tant que source de vitamine A. L'EFSA (Autorité européenne de sécurité des aliments) retient un apport de référence en vitamine A de 750 µg d'équivalents rétinol par jour pour les hommes et 650 µg pour les femmes, qui peut être couvert en partie par les caroténoïdes provitamine A [5].
En lien avec la vision, les dosages utilisés dans l'étude AREDS2 étaient de 10 mg de lutéine et 2 mg de zéaxanthine par jour ; ils sont considérés comme bien tolérés par les autorités sanitaires. Pour le lycopène, les études observationnelles évoquent des apports de l'ordre de 6 à 15 mg par jour, facilement atteignables avec une alimentation riche en tomates et produits tomatés.
Les caroténoïdes alimentaires sont généralement considérés comme sûrs, même à des apports élevés. L'effet le plus courant d'une consommation très élevée de bêta-carotène est la caroténodermie, une coloration orange-jaune de la peau (surtout visible sur les paumes des mains et la plante des pieds), bénigne et réversible à l'arrêt de la surconsommation.
En revanche, la supplémentation en bêta-carotène à doses élevées (20-30 mg/jour) a été associée à une augmentation du risque de cancer du poumon chez les fumeurs et les personnes exposées à l'amiante, comme l'ont montré les essais ATBC [3] et CARET [4]. Ce risque ne concerne pas le bêta-carotène alimentaire, dont les apports sont bien inférieurs. Par mesure de précaution, il est déconseillé aux fumeurs et aux ex-fumeurs récents de prendre des compléments de bêta-carotène à fortes doses.
Les caroténoïdes peuvent par ailleurs interagir avec certains médicaments : les hypolipémiants (statines, cholestyramine) peuvent réduire leur absorption, tandis que l'orlistat (médicament anti-obésité) diminue nettement leur biodisponibilité en réduisant l'absorption des graisses. Les personnes sous traitement devraient demander l'avis de leur médecin avant de prendre des compléments de caroténoïdes.
Les caroténoïdes sont des pigments naturels aux propriétés antioxydantes documentées en laboratoire, dont les rôles en nutrition (vision, peau, sphère cardiovasculaire) font l'objet de recherches actives. Le bêta-carotène, le lycopène, la lutéine et la zéaxanthine sont les caroténoïdes les mieux étudiés. Une alimentation riche en fruits et légumes colorés constitue la meilleure source de caroténoïdes, dont la biodisponibilité est optimisée par la cuisson et la présence de matières grasses. La supplémentation en bêta-carotène à fortes doses est déconseillée chez les fumeurs. Pour la population générale, privilégier les apports alimentaires reste la stratégie la plus sûre et la plus efficace.
Pour approfondir le sujet, découvrez notre dossier sur les antioxydants les plus efficaces de l'alimentation, notre fiche complète sur le rôle de la vitamine A, ainsi que notre tour d'horizon des aliments les plus riches en micronutriments.
