vignette|300px|Modèle spatial de la molécule du glutathion. La sphère jaune représente l'atome réducteur de soufre qui apporte la fonction antioxydante. Les sphères rouges, bleues, blanches et grises représentent respectivement les atomes d'oxygène, d'azote, d'hydrogène et de carbone.
Un antioxydant (AOX) est une molécule qui ralentit ou empêche l'oxydation d'autres substances chimiques à leur contact.
L'oxydation fait partie d'une réaction d'oxydoréduction qui transfère des électrons d'une substance vers un agent oxydant. Cette réaction peut produire des radicaux qui entraînent des réactions en chaîne destructrices. Les antioxydants sont capables d'arrêter ces réactions en chaîne en se réduisant avec les radicaux et annihilant ainsi leur action. Ces propriétés se trouvent beaucoup dans les familles des thiols et des phénols.
La plupart des êtres vivants ont besoin de dioxygène pour assurer leur existence, mais l'oxygène peut produire des radicaux libres (aussi appelés (ROS, pour ) qui sont toxiques pour l'intégrité des cellules., notamment au niveau des mitochondries. Les organismes possèdent cependant un système d'antioxydants et d'enzymes qui agissent ensemble pour protéger les composants des cellules comme l'ADN, les lipides et les protéines.
Dans les années 1990, d'importantes études scientifiques sur les antioxydants ont donné des résultats encourageants. Il s'est ensuivi une promotion médiatique effrénée des aliments contenant des antioxydants, et l'explosion des ventes d'antioxydants en complément alimentaire. Les résultats des études suivantes, portant notamment sur des compléments alimentaires, ont été plus contrastés. En 2017, la consommation de fruits et légumes est recommandée, mais celle de compléments alimentaires ne l'est pas..
Les antioxydants sont largement utilisés par l'industrie comme conservateurs pour les aliments, les cosmétiques, ou encore pour préserver le caoutchouc ou l'essence.
Histoire Le terme « antioxydant » (on dit parfois antioxygène) était à l'origine utilisé pour désigner les substances chimiques qui empêchent les réactions avec l'oxygène. À la fin du et au début du , les propriétés des antioxydants ont été largement étudiées pour leur utilisation dans les procédés industriels, notamment la vulcanisation du caoutchouc et la polymérisation des carburants dans les moteurs à explosion, ainsi que pour réduire par exemple la corrosion des métaux.
Biologie Bien que les réactions d'oxydation soient nécessaires à la vie, elles peuvent aussi être destructrices : les plantes et les animaux utilisent et produisent de nombreux antioxydants pour se protéger, tels le glutathion, la vitamine C et la vitamine E, ou des enzymes telles la catalase, la superoxyde dismutase et certaines peroxydases. Une déficience ou une absence de production d'enzymes antioxydantes entraîne un stress oxydatif pouvant endommager ou détruire les cellules. De même, notre organisme est capable de produire, à partir de l'acide aminé cystéine, un antioxydant puissant, l'acide α-lipoïque, encore appelé lipoate.
Les premières recherches biologiques sur les antioxydants concernèrent la diminution de l'oxydation des acides gras insaturés, cause du rancissement. L'activité antioxydante était facilement mesurée en enfermant des corps gras dans des récipients hermétiques avec de l'oxygène, puis en vérifiant le taux d'absorption de ce dernier. Cependant, ce n'est qu'avec l'identification des vitamines A, C et E qu'est apparue l'importance des antioxydants dans la biochimie des organismes vivants.
Le stress oxydatif correspond à un déséquilibre entre les défenses oxydantes de l'organisme et les espèces pro-oxydantes en faveur de ces derniers. ; le stress oxydatif été mis en cause dans la pathogénèse de nombreuses maladies humaines, l'utilisation des antioxydants en pharmacologie est donc beaucoup étudiée pour traiter notamment les accidents vasculaires cérébraux et les maladies neurodégénératives. Toutefois, on ne sait pas encore si le stress oxydatif est la cause ou la conséquence de ces maladies. Des études suggèrent que les compléments d'antioxydants sont bénéfiques à la santé., mais de larges études cliniques ne leur ont pas trouvé d'avantages particuliers et ont même retrouvé qu'un excès de suppléments (ou compléments) en antioxydants pouvait parfois avoir des effets négatifs.
Les mécanismes possibles des antioxydants ont été étudiés à partir du moment où l'on a compris qu'une substance antioxydante devait être elle-même facilement oxydable. Les recherches sur l'action de la dans la limitation de l'oxydation des lipides ont démontré son rôle dans l'élimination des molécules contenant un atome d'oxygène actif .
Usages Les antioxydants sont utilisés : dans la recherche médicale, neurosciences et biotechnologies, l'étude du cerveau. dans l'industrie agroalimentaire — par exemple pour éviter le rancissement des corps gras ; dans l'industrie chimique — par exemple pour éviter le durcissement du caoutchouc — ou en métallurgie, pour protéger les métaux de l'oxydation ; en teinturerie — par exemple pour éviter l'oxydation des colorants au soufre ou des colorants de cuve lors de la teinture.
Antioxydants et santé De nombreuses études ont tenté d'étudier l'impact de la prise de suppléments alimentaires d'antioxydants dans la prévention de différentes maladies. Les résultats de ces études semblaient discordants. Des études épidémiologiques montrent que les apports alimentaires et les concentrations circulantes plus élevées d'antioxydants sont associés à un risque plus faible de mortalité toutes causes confondues., mais au delà d'un certain seuil, ou dans certaines conditions (par exemple en présence d'un taux élevé de fer, de métaux de transition sous forme ionique, ou quand le taux d'oxygène est élevé dans la cellule), les antioxydants peuvent au contraire augmenter le risque de cancer ou de mortalité.
Étude SU.VI.MAX Dès les années 1980, on envisagea une relation entre la consommation de fruits et légumes et un effet protecteur contre la cancérogenèse. Cette hypothèse, inspirée notamment par les effets bénéfiques du régime méditerranéen (plus précisément du régime crétois), ayant été confirmée par une vingtaine d'études, on supposa que l'effet antioxydant de certains aliments en était à l'origine.
Commencée en , l'étude française SU.VI.MAX Hercberg S., Preziosi P., Briançon S., Galan P., Triol I., Denis Malvy, Roussel A.M. et Favier A., A primary prevention trial using nutritional doses of antioxidant vitamins and minerals in cardiovascular diseases and cancers in a general population: the SU.VI.MAX study - design, methods, and participant characteristics, Control Clin. Trials, août 1998, 19(4):336-51. . Hercberg S., Galan P., Preziosi P., Bertrais S., Mennen L., Denis Malvy, Roussel A.M., Favier A., Briancon S., The SU.VI.MAX Study: a randomized, placebo-controlled trial of the health effects of antioxidant vitamins and minerals, Institut national de la santé et de la recherche médicale, Unité de recherche médicale (INSERM)/Institut national de la recherche agronomique/Conservatoire national des arts et métiers (CNAM), Paris, France. Arch. Intern. Med., 22 novembre 2004, 164(21):2335-42 (pour suppléments en vitamines et minéraux antioxydants) a suivi pendant huit ans près de âgés de 35 à afin de déterminer l'efficacité d'une supplémentation journalière en vitamines antioxydantes (, , , , et β-carotène, ) et en minéraux (sélénium, , et zinc, ) à doses nutritionnelles, dans la réduction des principales causes de mortalité précoce (cancers et maladies cardiovasculaires). Ses résultats montrent que l'apport d'antioxydants, à des doses comparables à celles d'une alimentation saine, font baisser de plus de 30 % le risque de cancer et la mortalité des hommes. En revanche, aucune différence n'a pu être mise en évidence chez les femmes, peut-être parce qu'elles consomment plus de fruits et légumes que les hommes ou qu'elles fument moins. Ces résultats incitent à manger beaucoup de fruits et légumes, sources d'antioxydants mais aussi de sels minéraux et de vitamines. On a estimé que 9 % des cancers pourraient être évités en France grâce à une consommation quotidienne de cinq portions de fruits et légumes, une portion correspondant à un gros fruit, de crudités ou de légumes cuits.
Méta-analyse JAMA 2007 Une équipe serbo-danoise a publié en une méta-analyse Bjelakovic G., Nikolova D., Gluud L.L., Simonetti R.G. et Gluud C., Mortality in randomized trials of antioxidant supplements for primary and secondary prevention: systematic review and meta-analysis, The Cochrane Hepato-Biliary Group, Copenhagen Trial Unit, Center for Clinical Intervention Research, Copenhagen University Hospital, Rigshospitalet, Copenhague, Danemark, [email protected], JAMA, 28 février 2007 ; 297(8):842-57, réactualisée en 2008 Bjelakovic G., Nikolova D., Gluud L.L., Simonetti R.G. et Gluud C., Antioxidant supplements for prevention of mortality in healthy participants and patients with various diseases, Cochrane Database of Systematic Reviews, 2008, 2, ., de tous les essais randomisés utilisant des antioxydants en prévention primaire et secondaire. Toutes les études randomisées chez les adultes comparant le β-carotène, la vitamine A, la , la ou le sélénium, soit de manière isolée ou combinée à un placebo ou à l'absence d'intervention ont été incluses dans cette analyse ce qui représente soixante-treize études randomisées portant sur . Les résultats de cette méta-analyse ne montrent pas d'effet significatif des suppléments antioxydants sur la mortalité (risque relatif RR = 1,02, IC de 95 % = 0,98-1,06). Les analyses en méta-régression multivariée ont montré que les études ayant de faibles biais et le sélénium (RR = 0,998, IC 95 % = 0,997-0,9995) étaient significativement associées à la mortalité. Dans quarante-sept des études à faible biais portant sur , les suppléments par antioxydants augmentaient de façon significative la mortalité (RR = 1,05, IC 95 % = 1,02-1,08). Après exclusion des essais portant sur le sélénium, le β-carotène au-dessus de (RR = 1,07, IC = 1,02-1,11), la au-dessus de (RR = 1,16, IC = 1,10-1,24) et la au-dessus de (RR = 1,04, IC = 1,01-1,07) de façon isolée ou combinée augmentaient de façon significative la mortalité.. Les auteurs concluent donc que les suppléments en antioxydants n'avaient généralement pas d'effet significatif sur la mortalité, voire un effet négatif, dans les cas suivants ; une supplémentation avec le β-carotène, la vitamine A et la vitamine E synthétique augmentait la mortalité ; les effets de la vitamine C et du sélénium sur la mortalité ne pouvaient être déterminés par l'étude et nécessitaient des investigations complémentaires.
Résultats apparemment discordants Certains résultats a priori discordants, et certains effets négatifs (contre-intuitifs et paradoxaux) ont été mis en évidence. Ils ont plusieurs explications (ci-dessous décrites) :
la forme de l'antioxydant pourrait être importante : les formes chimiques naturelles, qui existent dans la nature (aliments contenant par exemple curcumine, polyphénols, vitamines, caroténoïdes, flavonoïdes), seraient les seules efficaces. Des enzymes spécialisées contribuent aussi au nettoyage intracellulaire, comme la superoxyde dismutase (SOD), qui transforme les radicaux les plus dangereux en molécules moins toxiques, ou la catalase. Un excès d'antioxydants, notamment synthétiques, pourrait être nocif. Par exemple, la , est souvent proposées dans les suppléments sous la forme d'α-tocophérol, alors que dans la nature, elle est plus souvent sous la forme de β-tocotriénol ; d'où de possibles biais dans les études ;