Différenciation des effets antioxydants in vivo et antiprolifératifs ex vivo du lycopène et de la tomate

par Delphine Gitenay

Thèse de doctorat en Nutrition

Sous la direction de Edmond Rock.

Soutenue en 2007

à Clermont-Ferrand 1 .


  • Résumé

    L'intérêt pour la tomate tient son origine d'études épidémiologiques qui ont mis en évidence une corrélation inverse entre l'ingestion de tomate et/ou de ses produits dérivés et le risque de survenue de maladies cardiovasculaires mais surtout du cancer de la prostate. La couleur rouge de la tomate provient d'un caroténoïde pigment, le lycopène. Ce dernier est un antioxydant puissant de par sa structure chimique faite de doubles liaisons conjuguées qui permettent de neutraliser les espèces oxygénées réactives (EOR). Les EOR peuvent créer des dommages très importants au niveau de l'organisme et notamment contribuer aux processus de cancérisation. Le lycopène possède aussi des effets anticancéreux. Il a été démontré sur différentes lignées cellulaires cancéreuses qu'il pouvait, à des doses supra-nutritionnelles, inhiber la prolifération cellulaire et augmenter l'apoptose. La part de lycopène circulant chez l'homme étant due à 85% à l'ingestion de tomate, l'assimilation de l'effet de la tomate à celui du lycopène paraît logique. Cependant les études d'intervention qui ont comparé les effets de la tomate rouge et du lycopène sur les processus de cancérisation chez le patient ou sur des modèles de carcinogenèse prostatique chez le rat, ont démontré un effet supérieur de la tomate. La tomate contient d'autres carotéloïdes, des vitamines, des polyphénols, des oligoéléments et des fibres qui peuvent avoir aussi des effets protecteurs. De plus, le lycopène donne des métabolites et des produits d'oxydations bioactifs. L'objectif de cette thèse était de différencier l'effet de la tomate et du lycopène sur le stress oxydant in vivo et sur la prolifération cellulaire ex vivo, en utilisant une variété de tomate dépourvue de lycopène, la tomate jaune. In vivo, sur un modèle animal de stress oxydant modéré induit par la voie nutritionnelle, l'impact de complémentations en tomate rouge (STR), tomate jaune (STJ) et lycopène (SL) a été étudié sur les biomarqueurs du stress oxydant. Après avoir validé le modèle de stress oxydant, les STR et STJ ont montré des effets préventifs similaires sur la peroxydation lipidique au niveau du tissu cardiaque. Les STR et STJ ont permis d'améliorer certains marqueurs du stress oxydant circulants comme l'oxyde nitrique et la capacité antioxydante globale du plasma. La SL n'a pas permis de prévenir la peroxydation au niveau du tissu cardiaque ni d'améliorer les biomarqueurs du stress oxydant. Ex vivo, les effets antiprolifératifs des séra issus de l'expérimentation animale précédente ont été étudiés sur des cellules cancéreuses prostatiques exprimant le récepteur aux androgènes (PC3AR). Pour cela les cellules ont été mises en culture dans un milieu contenant ces séra à 10% à la place du sérum de veau fœtal pendant 48 heures. Nos résultats montrent que les séra issus des STR et STJ ont pu permettre la sur-expression de la connexine 43 (Cx43), une protéine qui est sous-exprimée en cas de cancer et dont la régulation entraîne une restauration de la communication intercellulaire et permet une inhibition de la croissance cellulaire. Les effets du sérum issu de la SL n'étaient pas significatifs bien que la concentration en lycopène intracellulaire au bout de 48 heures était identique après traitement avec les séra issus des STR et SL. Par contre, de par les faibles concentrations en micronutriments apportés par les 10% de sérum, aucun effet significatif n'a pu être mis en évidence sur la prolifération cellulaire. Dans un 3ème temps, nous avons essayé d'identifier les métabolites générés par les STR, STJ et SL au niveau des urines des animaux par une analyse en spectrométrie de masse chez les rats sains et soumis à un stress oxydant. Le métabolome urinaire des animaux est modifié de la même manière par les STR et STJ que les animaux soient stressés ou non. De plus, les complémentations en tomate ont permis d'améliorer des métabolites biomarqueurs du stress oxydant. Le lycopène a eu un impact différent sur le métabolome et non bénéfique. En conclusion, la tomate qu'elle contienne ou non du lycopène peut avoir des effets antioxydants ou antiprolifératifs. Dans cette étude, les effets du lycopène sont nuls vis à vis du stress oxydant et moins importants que les STR et la STJ sur l'expression de la connexine 43. L'hypothèse est donc que les autres micronutriments de la tomate, hydrosolubles ou liposolubles, peuvent interagir ensemble pour améliorer les paramètres du stress oxydant, et donc apporter un effet bénéfique plus important que le lycopène seul.


  • Résumé

    The interest for tomato comes from an epidemiological study that pointed out inverse association between tomato and/or tomato processed products ingestion and cardiovascular disease and also prostate cancer risk. The red colour of tomato is given by lycopene, a pigment carotenoid. The latter is a powerful antioxidant molecule thanks to its conjugated double bounds that can quench reactive oxygen species (ROS). ROS can be responsible of oxidative damage and can thereby strongly contribute to carcinogenesis processes. Lycopene has also demonstrated properties against cancer. Indeed, lycopene at supra-physiological concentrations inhibit cellular proliferation and apoptosis on different cancer cell lines. As 85% of circulating lycopene is due to tomato ingestion, tomato effects were assimilated to those of lycopene. However intervention studies aiming at comparing tomato and lycopene effects on carcinogenesis processes in prostate cancer patients or rat models of carcinogenesis, revealed stronger beneficial effect of tomato. Tomato contains other phytomicronutrients such as carotenoids, vitamins, polyphénols, oligoelements and fibres that also may have effects. Furthermore lycopene can generate bioactive metabolites and oxidative products. The goal of this thesis was to differentiate tomato and lycopene effects on oxidative stress in vivo and on cell proliferation ex vivo, by using yellow tomato, a tomato cultivar devoid of lycopene. In vivo, in a rat model of mild nutritional oxidative stress, effects of supplementation with red tomato (SRT), yellow tomato (SYT) and lycopene (SL) were assessed on oxidative stress biomarkers. After oxidative stress model validation, SRT and SYT exhibited similar preventive effect on heart tissue lipid peroxidation. SRT and SYT improved some circulating oxidative stress biomarkers such as nitric oxide and total antioxidant capacity of plasma. The SL did not protect against cardiac lipid peroxydation and did not improve oxidative stress biomarkers. Ex vivo, antiproliferative effects of sera coming from the previous animal experiment were studied on a prostate cancer cell line expressing the androgen receptor (PC3AR). For that, the cells were incubated 48 hours with the rats' sera at 10% instead of foetal bovine serum. Our results showed that sera of SRT and SYT induced over-expression of connexin43 (Cx43), a protein that is down regulated in cancer. Up-regulation can restore cell-to-cell communication and thereby can inhibit cellular growth. The effect of serum of SL was not significant although lycopene intracellular concentration was similar after 48 hours of treatment with sera of SRT and SL. However, because of the small concentrations given with 10% of sera, none of the sera exhibited significant antiproliferative effects. An attempt of identifying metabolites generated in animal urines after SRT, SYT and SL was led by using mass spectrometry. Urinary metabolome of animals was similatly modified after SRT and SYT, and independently from a presence of oxidative stress. Tomato supplementation improved some metabolites previously characterised as biomarkers of oxidative stress. The SL had a different impact on urinary metabolome and did not have beneficial effects. In conclusion, tomato containing or not lycopene can have antioxidant and antiproliferative effects. In this study lycopene effects are null against oxidative and less relevant than those of SRT and SYT in Cx43 up-regulation. The hypothesis is that tomato contains other liposoluble or hydrosoluble micronutrients that can act synergistically in order to counteract oxidative stress, and thereby bring greater effects than lycopene alone.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (163 f.)
  • Annexes : Bibliogr. f. 134-163

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  • Bibliothèque : Bibliothèque interuniversitaire de santé (Paris). Pôle pharmacie, biologie et cosmétologie.
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  • Cote : MFTH 10316
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