Valorisation des polyphénols végétaux dans l

FIDELIS Thierry
Module de valorisation des ressources végétales
Valorisation
des
polyphénols végétaux
dans l’alimentation.

Sommaire
Introduction ……………………………………………………………………………….3
I. Présentation des polyphénols……………………………………………………..3
a) Structure…………………………………………………………………..3
1) Les flavonoïdes…………………………………………………3
2) Les tanins……………………………………………………….4
b) Biosynthèse……………………………………………………………….4
c) Localisation……………………………………………………………….5
d) Rôles……………………………………………………………………...6
II. Les goûts et les polyphénols……………………………………………………...6
III. Utilisation dans les boissons fermentées…………………………………………7
IV. Sources alimentaires et antioxydants……………………………………………..9
a) Sources alimentaires……………………………………………………...9
b) Propriétés antioxydantes………………………………………………...10
V. Effets sur la santé humaine……………………………………………………...10
VI. Législation, consommation et biodisponibilité………………………………….11
a) Législation……………………………………………………………….11
b) Consommation…………………………………………………………..12
c) Biodisponibilité………………………………………………………….13
Conclusion……………………………………………………………………………….14
Résumé…………………………………………………………………………………..15
Bibliographie…………………………………………………………………………….16

Introduction
Les polyphénols représentent une famille diversifiée, composée d’éléments importants
constituant les qualités sensorielles (couleur, astringence…) et nutritionnelles des végétaux
que consomme l’Homme. Cette famille est formée principalement des 4-oxo-flavonoides, des
anthocyanes et des tanins ; et peut également, selon la nature des composés, avoir un intérêt
pharmacologique.
Les principaux polyphénols d’intérêts technologiques dans la pomme, le raisin, l’orge ou le
thé sont les flavonols ou tanins condensés, et lorsqu’une couleur rouge est recherchée ; les
pigments anthocyaniques.
Les polyphénols végétaux ont d'abord été étudiés pour leurs effets protecteurs contre les
pathogènes, bactéries ou virus qui infectent la plante, ou le rayonnement UV. Souvent
présents en grande quantité dans les plantes consommées par les herbivores, ils limitent leur
appétence et digestibilité. Ils ont donc été pendant longtemps considérés comme des facteurs
antinutritionnels. C'est une attention tout à fait différente qu'on leurs porte aujourd'hui, après
la reconnaissance de leurs propriétés antioxydantes et de leurs effets présumés sur la santé.
Les recherches sur les effets santé des polyphénols ont cependant débuté beaucoup plus
tardivement que pour les autres antioxydants. Ceci est grandement expliqué par la très grande
diversité de leurs structures chimiques.
L’alimentation apporte une grande variété d’antioxydants : vitamine E et C, polyphénols,
pigments caroténoïdes. Les études épidémiologiques ont montré l’intérêt d’une alimentation
variée, riche en fruits et légumes. De ce fait, l’apport d’antioxydants dans les portions
alimentaires n’a plus que pour seul but de préserver les qualités sensorielles du produit, mais
également de renforcer sa valeur nutritionnelle. Les polyphénols suscitent depuis peu un
intérêt croissant de la part des chercheurs et des industriels de l’agroalimentaire. Un des
objectifs de la recherche est de parvenir à établir les preuves des effets de la consommation de
polyphénols sur la santé, et d’identifier parmi les centaines de polyphénols ceux qui
pourraient jouer les rôles protecteurs les plus importants, en vue de la mise en place d’une
nutrition préventive.
On tentera ici, de présenter et de définir les polyphénols ainsi que leurs utilisations
majeures en agroalimentaire et pharmacologie ; tout en abordant leurs effets observés ou
supposés, sur la santé humaine.
I. Présentation des polyphénols
a) Structure
Les composés phénoliques étudiés chez les végétaux ont tous en commun la présence dans
leur structure d’un ou de plusieurs cycles benzéniques portant des fonctions hydroxyles. De ce
fait, l’utilisation du terme « polyphénols » utilisé couramment n’est autre qu’un abus de
langage ; car en effet il ne devrait concerné que les molécules portant plusieurs hydroxyles
phénoliques. Cette famille est formée principalement des 4-oxo-flavonoides, des anthocyanes
et des tanins.
1) Les flavonoïdes.
Ce sont des composés de structure générale en C15 (C6-C3-C6), regroupés en plus de dix
classes dont les anthocyanes, les flavonols et les flavanes qui sont à l’origine des tanins
condensés, les flavanones, les flavones et les isoflavones. Les flavonoïdes sont des pigments
de couleur blanc ivoire à jaune vif.

En général, un ose est lié à la molécule phénolique par un liaison glycosidique C-O-C
dégradable par la chaleur ; mais dans certains cas plutôt rares, la liaison est de type C-C, et de
ce fait plus résistante. La nature des sucres se liant aux flavonoïdes est aussi très diversifiée.
Il se peut que l’on observe un degré encore plus élevé de complexité chez les molécules
de flavonoïdes.
2) Les tanins
Les tanins ont été défini comme étant des composés phénoliques solubles dans l’eau, de
masse moléculaire comprise entre 500 et 3000Da. Ils ont une grande importance
agroalimentaire et économique, en partie parce qu’ils sont responsables de l’astringence de
nombreux fruits et légumes et de leurs produits dérivés. Les tanins sont des poly phénols
capables de se lier aux protéines en solution et de les précipiter. Ainsi les premières
estimations quantitatives des tanins ont utilisé leur capacité d’interaction avec des protéines
telles que la gélatine.
On distingue deux grands groupes de tanins, différents à la fois par leur réactivité
chimique et par leur composition : les tanins hydrolysables (« galliques ») et les tanins
condensés (ou pro anthocyanidines ou tanins catéchiques).
Les proanthocyanidines (tanins condensés) donnent après chauffage en milieu acide une
coloration rouge due à la formation d’anthocyanes. Ce sont des polymères ou des oligomères
de flavanes-3-ols dérivés de la catéchine. Les plus courantes sont la (+) catéchine, la (-) épi
catéchine (cacao), la (+) gallo catéchine et la (-) épigallocatéchine (thé). Contrairement aux
tanins hydrolysables, ils sont résistants à l’hydrolyse.
Les tanins hydrolysables, eux, sont caractérisés par le fait qu’ils peuvent être dégradés par
hydrolyse chimique alcaline ou acide ; ou enzymatique. En se faisant, ils libèrent alors une
partie phénolique qui peut-être soit de l’acide gallique soit de l’acide ellagique et une partie
non phénolique. Les tanins hydrolysables sont abondants dans le bois de beaucoup d’arbres et
arbustes qui peuvent en être une source industrielle (tanins de chênes ou de châtaigniers par
exemple). Ils participent notamment à la synthèse de la lignine, mais n’ont pas un grand
intérêt agroalimentaire.
b) Biosynthèse
A l’origine de la plupart des molécules phénoliques chez les végétaux, deux acides
aminés aromatiques : la phénylalanine et la tyrosine. Par désamination, la phénylalanine
donne le précurseurs immédiats des phénols : l’acide cinnamique. Ensuite vient la séquence
des phénylpropanoïdes permettant la formation des principaux acides hydroxycinnamiques
présents dans les végétaux sous forme d’esters ou de glucosides. Les formes métaboliquement
actives des acides hydroxycinnamiques sont leurs esters avec le coenzyme A, ce qui donnera
par la suite les principales classes de composés phénoliques :
_voie des acides de la série benzoïque (acide gallique) par beta-oxydation. L’acide
gallique combiné à des sucres simples donnera des tanins hydrolysables.
_voie des esters chlorogéniques par estérification avec un acide alcool
_voie des coumarines, par cyclisation interne des molécules, suivie de modifications
complémentaires (glycosylation, prénylations…).
_voie des lignines par réduction, formation des monolignols puis polymérisation
oxydative initiée dans la paroi cellulaire par les peroxydases.
_voie des flavonoïdes avec un squelette moléculaire de base à double origine : 3
molécules d’acétyl CoA forme le premier cycle (A), une molécule de 4-coumaryl CoA forme
le deuxième cycle (B) et l’hétérocycle (C). Cette condensation chimique va donner naissance
à la chalcone.

La biosynthèse des différents groupes de flavonoïdes implique un ensemble complexe de
réactions comprenant, entre autres ; des hydroxylations, des méthylations, des glycosylations,
des oxydations (grandes lignes de la biosynthèse de quelques classes de flavonoïdes).
Ces réactions sont induites par des enzymes du métabolisme secondaire qui sont très peu
représentées parmi les protéines des organes végétaux. Elles sont en plus facilement inhibées
lors du broyage et de l’extraction, par les composés phénoliques eux-mêmes qui s’y fixent de
façon irréversible. Pour étudier ces enzymes, il est donc indispensable d’utiliser des tampons
d’extraction contenant des pièges à phénols et d’éviter les oxydations. Ces nombreuses
contraintes rendent les études enzymatiques particulièrement difficiles. On abordera, que deux
exemples d’enzyme clés.
Les Coenzymes A-Ligases permettent la mise en place des formes activées des acides
hydroxycinnamiques avec le CoA. Elles jouent un rôle essentiel dans la diversification des
composés phénoliques en intervenant dans la distribution des esters CoA vers différentes
voies.
La chalcone synthase (CHS) intervient aussi dans une étape clé du métabolisme, qui est
celle de l’entrée dans la voie des flavonoïdes. Elle est donc à l’origine de beaucoup de
molécules ayant une importance primordiale dans la vie de la plante (tels que les pigments
anthocyaniques des fleurs et des fruits) ; ou dans l’utilisation agroalimentaire des plantes :
tanins condensés, colorants naturels, antioxydants…la CHS est un dimère codé par une
famille multi génique, dont l’expression est régulée au cours du développement de la plante
par des éléments cis ou trans agissant sur le promoteur du gène.
Certaines enzymes du métabolisme phénolique ont été caractérisées chez les végétaux, et
parfois même les gènes ont été clonées. Nous pouvons citer les O-méthyltransférases, les
glycosyltrasnférases, les hydrolases qui interviennent dans la formation des tanins condensés
et des différents groupes de flavonoïdes.
Les enzymes sont souvent regroupées sous forme de complexes multi-enzymatiques
associés aux systèmes membranaires intracellulaires.
Notons que le métabolisme phénolique est aussi dépendant des facteurs externes.
Tout d’abord, la lumière ; agissant par l’intensité de son flux et par la nature des radiations
émises. Elle agit directement sur l’induction de la synthèse de plusieurs enzymes du
métabolisme phénoliques.
Les expériences ont montré que la température intervient aussi dans ce métabolisme. Un
abaissement de la température associé à un traitement lumineux adéquat induit fréquemment
une accumulation des anthocyanes chez de nombreux fruits. D’autre part, des perturbations du
métabolisme phénolique apparaissent suite à des traitements au froid conduisant à des
brunissements.
La contamination du végétal par des microorganismes pathogènes entraîne également
une augmentation des teneurs en composés phénoliques correspondant à la mise en place de
mécanisme de défense de la plante.
c) Localisation
Les polyphénols (anthocyanes, tanins, flavonoïdes) s’accumulent principalement dans les
vacuoles végétales. Certains flavonoïdes (quercétine, kaempférol) peuvent également être
présent au niveau du noyau et de la membrane plasmique mais toujours à de très faibles
concentrations. A l’échelle tissulaire, les anthocyanes et les pigments de types flavonols, sont
généralement présents dans les couches cellulaires externes des organes végétaux, en
particulier les épidermes des fruits et des feuilles. Mais certains d’entre ces organes montrent
cependant une accumulation des anthocyanes dans les tissus profonds (fraise, cassis). Chez les
raisin rouges, on observe deux types de situation selon les cépages : soit les anthocyanes sont