Radicaux libres : comment les antioxydants peuvent-ils les combattre ?

Les radicaux libres sont des molécules instables produites naturellement par l’organisme au cours de processus physiologiques tels que la respiration cellulaire ou l’activité enzymatique. Ils possèdent un électron non apparié dans leur orbitale externe, ce qui les rend extrêmement réactifs. Pour retrouver leur stabilité, ces espèces chimiques cherchent à capter ou céder un électron, déclenchant une cascade de réactions d’oxydation susceptibles d’endommager les lipides membranaires, les protéines et l’ADN. Parmi les principales formes réactives de l’oxygène (ROS), une catégorie de radicaux libres, figurent le superoxyde (O2•-), le radical hydroxyle (•OH) et le peroxyde d’hydrogène (H2O2). D’autres dérivés réactifs de l’azote (RNS), comme l’oxyde nitrique (NO•) et le peroxynitrite (ONOO⁻), participent également au déséquilibre oxydatif.

En temps normal, la production de radicaux libres est régulée : elle joue même un rôle bénéfique dans certaines fonctions biologiques, comme la défense immunitaire ou la signalisation cellulaire. Cependant, lorsque leur formation dépasse les capacités antioxydantes de la peau, un déséquilibre s'installe : le stress oxydatif. Ce dernier favorise la peroxydation lipidique, altère les protéines structurales comme le collagène et l’élastine, et perturbe les mécanismes de réparation de l’ADN. Les conséquences du stress oxydatif sur la peau sont nombreuses, et se traduisent notamment par un teint terne, une perte de fermeté et une accélération du vieillissement cutané.

En plus du métabolisme, différents facteurs environnementaux participent à la génération de radicaux libres dans les cellules de la peau, tels que l'exposition aux UV, à la pollution ou au tabac.

Les antioxydants agissent comme un bouclier moléculaire en neutralisant les radicaux libres avant qu’ils ne puissent endommager les structures cellulaires. Leur principale stratégie repose sur le don d’un électron : ils compensent l’électron manquant du radical libre sans devenir eux-mêmes instables. Cette capacité tient à la structure chimique des antioxydants, souvent riche en doubles liaisons conjuguées ou en groupements phénoliques capables de délocaliser la charge électronique. Ainsi, la molécule antioxydante absorbe l’énergie réactive du radical, stabilisant ce dernier et interrompant la chaîne de réactions oxydatives. C’est le cas, par exemple, de la vitamine E ou de la vitamine C.

D’autres antioxydants, tels que l'acide férulique, fonctionnent selon des mécanismes de chélation, en capturant les métaux de transition comme le fer (Fe²⁺) ou le cuivre (Cu²⁺) qui catalysent la formation de radicaux hydroxyles particulièrement toxiques via la réaction de Fenton. Certains composés polyphénoliques, comme les flavonoïdes, agissent également en stabilisant les radicaux libres par résonance, dissipant leur énergie excédentaire sous forme de chaleur ou de lumière.

Enfin, une partie des antioxydants agit en renforçant les enzymes antioxydantes naturelles de la peau, telles que la superoxyde dismutase, la catalase ou le glutathion peroxydase, qui décomposent les radicaux en molécules inoffensives comme l’eau ou l’oxygène. On peut par exemple citer la niacinamide, qui augmente les niveaux de NADPH, un cofacteur essentiel pour la glutathion réductase, contribuant à la régénération du glutathion réduit (GSH), principal antioxydant intracellulaire.

Les antioxydants endogènes constituent la première ligne de défense de la peau contre les radicaux libres. Ils sont produits naturellement par l'organisme et permettent de détecter, neutraliser et réparer les dommages oxydatifs avant qu'ils n'altèrent les structures cellulaires. On distingue deux types d'antioxydants : les antioxydants enzymatiques et les antioxydants non-enzymatiques.

Les antioxydants enzymatiques, des catalyseurs contre le stress oxydatif.

Parmi les principaux antioxydants enzymatiques, on retrouve les superoxydes dismutases (SOD), la catalase, la glutathion peroxydase, la glutathion réductase, les peroxyrédoxines et la ferritine, chacun ayant un mode d’action précis et complémentaire. Ces enzymes sont notamment concentrées dans l'épiderme, la couche la plus externe de la peau. Les superoxydes dismutases agissent en convertissant le radical superoxyde (O2•-), produit notamment par la respiration mitochondriale, en peroxyde d’hydrogène (H2O2), moins réactif. Trois formes existent : SOD1, localisée dans le cytosol et le noyau, SOD2, située dans les mitochondries, et SOD3, présente dans l’espace extracellulaire. Ces enzymes empêchent la propagation des réactions en chaîne initiées par les radicaux superoxydes.

La catalase, localisée principalement dans les peroxysomes de la couche cornée, dégrade ensuite le peroxyde d’hydrogène formé par les SOD en eau et en oxygène. Sa concentration dans la peau dépasse celle des autres enzymes antioxydantes. Le glutathion (GSH) et ses enzymes associées, la glutathion peroxydase (GPx) et la glutathion réductase (GR), sont aussi importants. Le GSH neutralise directement les radicaux libres grâce à son groupement thiol et régénère d’autres antioxydants, comme la vitamine E. Lorsqu’il est oxydé, il forme un dimère (GSSG), que la glutathion réductase reconvertit en GSH à l’aide du NADPH. La glutathion peroxydase, dépendante du sélénium, réduit quant à elle le H2O2 et stoppe la peroxydation lipidique, évitant la destruction des membranes cellulaires.

Avec l'âge, les défenses antioxydantes de la peau ont tendance à diminuer.

Remarque : D’autres enzymes complètent cette barrière antioxydante, telles que la ferritine, une protéine de stockage du fer, et les peroxyrédoxines (PRDX), qui neutralisent les peroxydes.

Les antioxydants non-enzymatiques, des alliés moléculaires pour la peau.

Outre les enzymes, la peau dispose d'autres antioxydants, qui sont non enzymatiques. Ces composés, souvent apportés par l’alimentation, complètent l’action des défenses enzymatiques. Les plus importants sont les vitamines C et E, le bêta-carotène, l’acide urique et la coenzyme Q10.

• La vitamine C : Il s'agit de l’antioxydant hydrosoluble le plus abondant de la peau. Incapable d’être synthétisée par l’organisme humain, elle doit être apportée par l’alimentation. Son mécanisme repose sur un don direct d’électrons aux radicaux libres, les transformant en formes stables et non réactives. Présente surtout dans le derme, la vitamine C joue aussi un rôle de cofacteur enzymatique dans la synthèse du collagène, participant à la stabilité de la matrice extracellulaire.

• La vitamine E : Liposoluble, elle s’intègre dans les membranes cellulaires et le sébum, où elle protège les lipides de la peroxydation. Elle intercepte les radicaux peroxyles avant qu’ils ne propagent la réaction oxydative. Le radical tocophéroxyle formé est ensuite régénéré par la vitamine C ou le glutathion, illustrant la synergie entre les antioxydants hydrosolubles et lipophiles. Au-delà de son rôle de piégeur de radicaux, la vitamine E influence certaines voies de signalisation intracellulaire, notamment la protéine kinase C, contribuant à la modulation de la réponse inflammatoire et photo-induite.

• Le bêta-carotène : Précurseur de la vitamine A, le bêta-carotène complète les défenses antioxydantes de la peau en interceptant les radicaux peroxyles et en inhibant les lipoxygénases productrices d’espèces réactives. Sa structure riche en doubles liaisons lui permet d’absorber l’énergie excédentaire et de stabiliser les radicaux via la formation d’époxydes transitoires.

• L’acide urique : Il est capable de neutraliser les radicaux hydroxyles, l’oxygène singulet et certains oxydants métalliques. Dans la peau, son rôle reste limité en raison de la faible vascularisation tissulaire, mais il contribue de manière notable à la protection systémique contre l’oxydation.

• La coenzyme Q10 : Également appelée ubiquinone, la coenzyme Q10 est une molécule liposoluble localisée dans les membranes mitochondriales. Elle joue un double rôle : cofacteur de la chaîne respiratoire et piégeur de radicaux lipidiques. Sous sa forme réduite (ubiquinol), elle interrompt la propagation des réactions de peroxydation, tout en protégeant les autres antioxydants lipidiques, tels que la vitamine E.

Le système régulateur NRF2, un complément de la défense antioxydante cutanée.

Au-delà des antioxydants enzymatiques et non enzymatiques, la peau dispose de systèmes de régulation transcriptionnelle capables d’ajuster sa réponse au stress oxydatif. Parmi eux, la voie du facteur de transcription NRF2 (nuclear factor erythroid 2–related factor 2) occupe une place centrale. En effet, NRF2 contrôle l’expression d’un grand nombre de gènes impliqués dans la neutralisation des radicaux libres et la restauration de l’équilibre redox.

En conditions normales, NRF2 reste inactif dans le cytoplasme, lié à la protéine KEAP1 et à la culine 3, qui favorisent sa dégradation par ubiquitination. Néanmoins, lorsque le stress oxydatif augmente, les résidus cystéines de KEAP1 s’oxydent, modifiant sa conformation et libérant NRF2. Ce dernier migre alors vers le noyau où il se fixe sur des éléments de réponse antioxydante ARE, initiant la transcription d’enzymes protectrices telles que la catalase, la superoxyde dismutase, ou encore la glutathion réductase. NRF2 régule également la production de protéines non enzymatiques à potentiel antioxydant, comme la ferritine.

Si la peau possède ses propres systèmes de défense antioxydante, ces mécanismes s’affaiblissent avec le temps et les expositions répétées aux agressions environnementales, comme les UV. Il est donc important de les soutenir par un apport externe d'antioxydants, qu'il soit alimentaire ou cosmétique.

L’alimentation, un levier interne pour renforcer la défense antioxydante.

La première façon de soutenir les défenses antioxydantes de sa peau, et plus globalement de son corps, est d'avoir une alimentation équilibrée riche en antioxydants. Les aliments comme les fruits, les légumes, les huiles végétales, les noix et les poissons gras fournissent un large spectre de molécules protectrices, comme les vitamines A, C et E et les polyphénols. Ces composés, une fois absorbés, se distribuent dans l'ensemble de l'organisme via la circulation sanguine et participent à la neutralisation des radicaux libres. Les caroténoïdes, par exemple, s’intègrent dans la structure des membranes cellulaires, tandis que la vitamine C, hydrosoluble, agit dans les milieux aqueux intracellulaires.

Une étude randomisée et en double aveugle a évalué l’efficacité d’un complément alimentaire enrichi en polyphénols (concentration non précisée) sur 100 travailleurs exposés à la pollution urbaine. Composé de quatre extraits standardisés de plantes (Olea europaea, Lippia citriodora, Rosmarinus officinalis et Sophora japonica), le complément a été administré pour observer son impact sur le stress oxydatif cutané de la peau. Ce dernier a été évalué par la mesure du contenu en lipoperoxydes (LPO), représentés par le malondialdéhyde (MDA), dans la couche cornée.

Les résultats ont montré une diminution statistiquement significative du contenu en MDA dans la couche cornée des sujets ayant pris le complément alimentaire, dès 4 semaines, avec une progression à 8 semaines et 12 semaines. Aucun changement n’a été observé dans le groupe placebo, ce qui semble confirmer l’effet du complément sur le stress oxydatif cutané. Parallèlement, l’élasticité, la fermeté et l’hydratation de la peau se sont améliorées, la perte d’eau transépidermique a diminué et la pigmentation des taches sombres a été réduite, tandis que le placebo n'a montré aucun effet. L’étude confirme ainsi l’intérêt d’un apport oral en antioxydants pour limiter le stress oxydatif induit par la pollution et soutenir les défenses antioxydantes de la peau.

Les soins topiques antioxydants, une barrière contre le stress oxydatif.

L’application topique d’antioxydants permet de cibler directement la peau. Contrairement à l’apport oral, qui dépend de la biodisponibilité systémique, les formules cosmétiques offrent une action localisée. Les actifs les plus utilisés incluent la vitamine C, la vitamine E, le resvératrol, l’acide férulique, ou encore les extraits de thé vert, riches en polyphénols. Combinés à une protection solaire systématique, les antioxydants topiques constituent aujourd’hui un pilier dans la stratégie de photoprotection et de prévention du vieillissement cutané, en complétant les défenses antioxydantes endogènes de la peau.

Plusieurs travaux ont évalué les effets des antioxydants topiques sur la peau, dont l'une menée par ROSSI et son équipe. Les chercheurs ont évalué l’activité antioxydante in situ d’un produit contenant trois antioxydants : un précurseur de la vitamine E, du rétinaldéhyde et de l'oléamide de glycylglycine. 20 volontaires ont appliqué quotidiennement cette formulation ou son véhicule pendant 30 jours sur des zones de peau soumises à une dose contrôlée d'UVA (5 J/cm2 pendant 2 minutes) et le stress oxydatif de la peau a été évalué 4 et 24 heures après l’exposition, au jour 0, puis après 15 et 30 jours d’application en mesurant la peroxydation lipidique (LPO) dans la couche cornée. Les résultats, présentés ci-dessous, montrent que la formulation antioxydante a augmenté significativement la capacité antioxydante de la peau et confirment l'intérêt de l'application topique d'antioxydants pour prévenir les dommages oxydatifs induits par les UV.

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