L’astaxanthine, un antioxydant supérieur au bêta-carotène ?

Appartenant à la famille des caroténoïdes, l’astaxanthine est un pigment liposoluble dont la structure a été découverte pour la première fois par le professeur Basil WEEDON en 1975. Il détermine alors qu’à la différence des autres caroténoïdes, l’astaxanthine ne se transforme pas en vitamine A dans le corps, une particularité intéressante si l'on considère qu'un excès de vitamine A dans l'organisme peut être néfaste. L'astaxanthine est obtenue à partir d'algues unicellulaires, le plus souvent à partir de la micro-algue Haematococcus pluvialis. En cosmétique, son nom INCI est d'ailleurs Haematococcus Pluvialis Extract. Elle est également présente dans certains crustacés et poissons (crevettes, langoustes, crabes, homards, truites…) et est à l'origine de leur coloration rouge.

On retrouve aujourd'hui l'astaxanthine dans de nombreux produits cosmétiques où elle est intégrée pour ses excellentes propriétés antioxydantes. Ces dernières reposent sur la capacité de ce pigment à traverser la membrane cellulaire. En effet, la structure chimique de l'astaxanthine comprend des régions hydrophiles et lipophiles, ce qui lui permet de se combiner avec la membrane cellulaire, de l’intérieur comme de l’extérieur. Ainsi, ses groupements polaires chevauchent les régions polaires externes de la membrane cellulaire, tandis que la zone non polaire centrale de la molécule s'insère dans la région non-polaire interne de la membrane.

L'astaxanthine peut donc adopter un alignement transmembranaire dans les membranes biologiques, aidant à maintenir la structure membranaire et à réduire sa fluidité. Cela lui permet d'agir comme un bouclier cellulaire pour lutter contre la propagation des radicaux libres.

La capacité antioxydante particulièrement élevée de l'astaxanthine s'explique également par la présence de groupements fonctionnels spécifiques sur ses cycles ionone. Chaque extrémité de la molécule comporte en effet des groupements hydroxyle (–OH) et cétone (C=O), qui jouent un rôle central dans la neutralisation des radicaux libres. La fonction oxo (C=O), en particulier, peut stabiliser les radicaux carbonés par résonance, réduisant ainsi leur réactivité. De plus, contrairement à certains antioxydants, cette capacité de stabilisation de l'astaxanthine permet d'éviter toute activité pro-oxydante secondaire. Autrement dit, l’astaxanthine protège les cellules sans jamais induire de dommages oxydatifs en retour. L'astaxanthine est également efficace pour capturer et neutraliser l'oxygène singulet, une forme très réactive d’oxygène impliquée dans de nombreuses réactions de stress oxydatif dans les tissus cutanés.

L'astaxanthine agit via plusieurs mécanismes pour protéger les membranes cellulaires, les protéines et l'ADN du stress oxydatif.

L'astaxanthine est souvent comparée au bêta-carotène, avec qui elle partage une structure chimique polyénique linéaire proche, avec des doubles liaisons conjuguées, leur conférant une grande affinité pour les radicaux libres. Toutefois, la présence de groupements fonctionnels polaires aux extrémités de l'astaxanthine modifie profondément ses propriétés biologiques. Contrairement au bêta-carotène, l’astaxanthine peut intégrer de manière stable dans les membranes phospholipidiques, avec ses extrémités polaires interagissant avec les milieux aqueux intra- et extracellulaires, et sa chaîne centrale lipophile s’intégrant dans le cœur membranaire. Cette disposition confère à la molécule un rôle de bouclier antioxydant efficace et durable au sein même des membranes cellulaires, contrairement au bêta-carotène qui ne peut s'y insérer.

Par ailleurs, une étude comparative a mis en évidence la supériorité de l’astaxanthine par rapport au bêta-carotène dans l’inhibition de la peroxydation lipidique, un processus majeur à l’origine de la formation de radicaux libres au sein des membranes cellulaires. Les chercheurs ont observé que l’astaxanthine réduisait la production de peroxydes lipidiques avec une efficacité environ deux fois supérieure à celle du bêta-carotène. Comme expliqué précédemment, cette différence d’activité s’explique par la conformation tridimensionnelle de la molécule. Grâce à sa structure amphiphile, l’astaxanthine est capable de s’insérer transversalement à travers la bicouche lipidique des membranes, contrairement au bêta-carotène, exclusivement lipophile et intégrant uniquement le cœur de la membrane.

L'astaxanthine protège les membranes cellulaires de façon plus globale que le bêta-carotène.

D'autres études ont également été réalisées pour mesurer le pouvoir antioxydant de l'astaxanthine et le comparer à celui d'autres actifs fréquemment retrouvés en cosmétique. Les travaux ont porté à la fois sur l'action de l'astaxanthine sur l'oxygène singulet et sur sa capacité globale à piéger les radicaux libres. Les résultats de ces différents travaux scientifiques sont présentés dans le tableau ci-dessous.

• GOTO S. & al. Efficient radical trapping at the surface and inside the phospholipid membrane is responsible for highly potent antiperoxidative activity of the carotenoid astaxanthin. Biochimica et Biophysica Acta (2001).

• GARCIA-GONZALEZ M. & al. Outdoor cultivation of microalgae for carotenoid production: Current state and perspectives. Applied Microbiology and Biotechnology (2007).

• DHANKHAR J. & al. Astaxanthin : A potential carotenoid. International Journal of Pharmaceutical Sciences and Research (2012).

• EKPE V. & al. Antioxidant effects of astaxanthin in various diseases - a review. Journal of molecular pathophysiology (2018).

• NAME J. J. & al. Antioxidant and anti-inflammatory mechanisms of action of astaxanthin in cardiovascular diseases (review). International Journal of Molecular Medicine (2021).

• ELSHOPAKEY G. E. & al. Recent progress in practical applications of a potential carotenoid astaxanthin in aquaculture industry: a review. Fish Physiology and Biochemistry (2023).