Vitamine C

Présentation générale

La vitamine C (ou acide ascorbique) est un composé organique hydrosoluble essentiel à l’organisme. Elle fût découverte pour la première fois au 18e siècle, lors d’un voyage maritime, où les matelots, qui ne consommaient que très peu de fruits et de légumes, furent touchés par une maladie très grave, le scorbut. Cette pathologie, qui donna son nom à l’acide ascorbique, est caractérisée par l’apparition de douleurs osseuses, de gingivorragie et une forte anémie. Un médecin de la marine anglaise, James Lind démontra l’efficacité de quelques gouttes de jus de citron ou d’orange dans le traitement préventif et curatif du scorbut. Cette maladie est en effet dû à une carence prolongée en vitamine C. En 1928, la vitamine C fût isolée du jus de citron, par le biochimiste hongrois, Albert Szent Györgyi qui reçut un prix Nobel pour sa découverte. Celle-ci intervient dans de nombreuses fonctions comme la défense contre les infections virales et bactériennes, la protection de la paroi des vaisseaux sanguins, l’assimilation du fer ou la cicatrisation.

La vitamine C n’est pas synthétisée ni stockée par l’organisme. C’est pourquoi il faut un apport alimentaire suffisant en cette dernière afin d’éviter les carences. Or, il s’agit de la vitamine la plus sensible, ainsi celle-ci est facilement dégradée par la chaleur, la lumière ou encore l’eau. Elle est ainsi très rapidement perdue dans l’alimentation, si les aliments sont cuits à trop forte température (au dela de 60°C, la vitamine est dégradée) ou bien exposés au soleil par exemple. (3) Il est ainsi conseillé de faire cuire les aliments riches en vitamine C à basse température ou à la vapeur si l’on veut conserver cette dernière. (36)

On retrouve cette vitamine dans tous les végétaux, cependant ce sont principalement les fruits et notamment les agrumes qui sont réputés pour leur forte teneur en vitamine C. (1) Ces derniers la synthétisent à partir du glucose ou du galactose. Aussi, la plupart des animaux contrairement aux Hommes peuvent synthétiser cette vitamine à partir du foie également à partir du glucose. (3) 

Principales actions dans l’organisme

La vitamine C de formule brute C6H8O6 a la possibilité de s’impliquer dans de nombreuses réactions. En effet il s’agit d’un diacide, qui est un donneur d’hydrogène, et d’un réducteur. Il intervient ainsi dans de nombreuses réactions métaboliques dans l’organisme, qui expliquent ses nombreuses propriétés.

Réactions d’hydroxylations

(a) La synthèse du collagène : le collagène est la principale protéine permettant la constitution des fibres de collagène, participant à la formation mais aussi à la réparation des structures riches en tissu conjonctif comme les os, le cartilage, les ligaments ou les parois des vaisseaux sanguins. 

En effet, l’acide ascorbique est un cofacteur permettant l’hydroxylation d’acides aminés, comme la proline qui s’hydroxyle en 4-hydroxyproline et de la lysine en 5-hydroxylysine, qui représentent jusqu’à 25% de la structure du collagène. (3) 

(b) La synthèse des catécholamines : les catécholamines sont des neurotransmetteurs essentiels à l’activité du cerveau et au bon fonctionnement biologique. Ils sont représentés notamment par la dopamine, l’adrénaline et la noradrénaline. Ici, la vitamine C va participer à l’hydrolyse de la tyrosine, acide aminé essentiel à la synthèse des catécholamines. (3) 

(c) La synthèse de la carnitine : la carnitine est une molécule jouant un rôle majeur dans la contraction musculaire au cours d’efforts longs et intenses. Au niveau des cellules musculaires, elle permet de transporter les acides gras au niveau des mitochondries afin que ces derniers soient dégradés dans le métabolisme énergétique. (5) En effet, cette synthèse nécessite une hydroxylation de la lysine, où la vitamine C joue un rôle de cofacteur enzymatique à deux fois.

Propriétés antioxydantes

Les cellules de notre corps doivent faire face à un stress oxydatif par de nombreux mécanismes. La vitamine C fait partie des quatre antioxydants les plus souvent retrouvés dans l’alimentation avec la vitamine E, le bêtacarotène et le sélénium. (2) Un antioxydant est défini comme « une substance qui, à faible concentration par rapport à son substrat oxydable (par exemple les protéines, les lipides, les acides nucléiques), prévient ou réduit l’oxydation de ce substrat ». (6)

(a) Lutte contre le stress oxydatif : la vitamine C est donc capable d’éliminer les espèces réactives de l’oxygène et de l’azote telles que les radicaux superoxyde et hydroperoxyle, l’oxygène singulet, l’ozone, le peroxynitrite, les radicaux nitroxyde, l’acide hypochloreux ou le dioxyde d’azote. Ce sont des molécules instables auxquelles il manque un électron, qui vont essayer d’arracher ce dernier aux constituants cellulaires. Des excès de tels produits sont associés à l’oxydation de composés essentiels comme l’ADN, les protéines ou les lipides. (4)

L’acide ascorbique est un réducteur très puissant, ce qui lui confère son pouvoir antioxydant. On peut ainsi le retrouver sous trois degrés d’oxydoréduction différents (7) : 

La forme réduite correspond à l’acide ascorbique, retrouvée dans la nature et l’alimentation et qui possède le pouvoir anti-oxydant recherché. Il y a également une forme mono-oxydée, appelée acide mono-déhydro-ascorbique et enfin la forme oxydée ou acide déhydro-ascorbique. La forme intermédiaire est un radical anion inerte et peu réactif, qui est un intermédiaire entre la forme oxydée et réduite. Ainsi, via sa forme réduite, l’acide ascorbique va prendre en charge les composés réactifs générant du stress oxydatif en leur fournissant un électron, ce qui va les rendre inertes et non toxiques. (4) 

(b) Réduction de la méthémoglobine et hémoglobine : l’atome de fer retrouvé au niveau de l’hémoglobine (Fe2+) est exposé en permanence à de fortes concentrations d’oxygène qui l’oxydent au cours du temps. Lorsque le fer de l’hémoglobine s’oxyde, l’érythrocyte devient alors incapable de transporter l’oxygène car l’hémoglobine se transforme en méthémoglobine (avec un atome de fer Fe3+), incapable de fixer l’O2. (10) Un taux trop élevé de méthémoglobine peut causer une méthémoglobinémie, très dangereuse pouvant entrainer des troubles respiratoires et une hypoxie des organes (8).

L’acide ascorbique étant un puissant anti-oxydant, il permet de participer au ralentissement de cette oxydation de l’hémoglobine afin de conserver un taux minimal de méthémoglobine dans le sang circulant et de conserver une bonne oxygénation des organes.

Inhibition de la formation des nitrosamines

On appelle nitrosamines, ou N-nitrosamines, les molécules qui contiennent le groupement fonctionnel N-nitroso. Ces substances font partie de la « cohorte préoccupante », un groupe de substances mutagènes que le Centre international de Recherche sur le Cancer de l’Organisation mondiale de la Santé a classé comme probablement cancérogènes pour l’homme. (11) Les nitrosamines se forment à partir des nitrites alimentaires retrouvées dans certains aliments (viande fumée, légumes macérés au vinaigre par exemple) ou produits par certaines bactéries. La vitamine C a la capacité d’inhiber cette transformation qui se fait au niveau de l’estomac, à pH acide. (14)

Figure 6 : formation des nitrosamines à partir des nitrites

Au niveau de l’estomac, le pH acide est favorable à a la réaction d’oxydation de l’acide ascorbique en acide déhydro-ascorbique. Une fois formé, l’acide déhydro-ascorbique réagit avec les nitrites en empêchant leur transformation en composés N-nitrosés. (13)

Intérêt de la vitamine C sur le stress oxydatif

Données disponibles

Les propriétés antioxydantes de la vitamine C sont étudiées depuis de nombreuses années. Son mécanisme d’action est déjà bien connu (1.2.2.a), et explique sur le plan physico-chimique le potentiel antioxydant de cette molécule. Cependant, des études in vivo sur des volontaires ont été menées afin de confirmer cette action dans l’organisme et son réel bénéfice.

Une étude a été menée en 2002 (24) pour démontrer l’effet antioxydant de la vitamine C sur l’organisme chez des patients intoxiqués au paraquat, un herbicide et puissant poison engendrant une grande toxicité sur les cellules via notamment la création de radicaux libres. L’étude du statut antioxydant total (TAS) a été retenue, en effet celui-ci reflète la capacité globale de l’organisme à se défendre contre les radicaux libres et permet une bonne estimation du niveau d’équilibre pro-oxydant/antioxydant. 

Cette étude consistait en 4 modèles expérimentaux. 

• Dans un premier temps, les valeurs de base du TAS et de vitamine C ont été évalués chez 56 adultes en bonne santé : cette expérience a été menée à titre de recherche préliminaire. Les moyennes de TAS et de vitamine C mesurées chez les 56 volontaires sains étaient respectivement de 2,22 ± 0,16 mmol-1 et 0,48 ± 0,10 mg / dl. Des corrélations positives entre la vitamine C et la TAS ont été observées, c’est-à-dire que plus le taux de vitamine C était élevé, plus le TAS augmentait. 
  
  

Figure 8 : Nuages de points et corrélation entre la vitamine C et le TAS in vivo

• Dans un second temps, la relation in vitro entre la vitamine C et le TAS a été évaluée : diverses concentrations de vitamine C ont été administrées juste avant la mesure du TAS sur un plasma humain in vitro. On remarque la même chose que dans l’expérience in vivo, avec une corrélation positive entre les taux de vitamine C et les valeurs de TAS. Cette corrélation est plus marquée que dans l’expérience in vivo.
  
  

  Figure 9 : Nuages de points et corrélation entre la vitamine C et le TAS in vitro

• Dans un troisième temps, une étude pharmacocinétique de la vitamine C a été menée in vivo chez 7 volontaires sains en évaluant le TAS après l’administration de vitamine C : après injection de vitamine C dans le sang, plusieurs mesures du TAC et du taux de vitamine C ont été effectuées pour obtenir des données pharmacocinétiques. Les niveaux de vitamine C dans le plasma ont culminé en 30 minutes avec une variation interindividuelle, puis ont diminué lentement. 
  
  

  Figure 10 : évolution temporelle de la vitamine C plasmatique pour la pharmacocinétique chez sept volontaires après injection de 3000 mg de vitamine C

  
  Les résultats pharmacocinétiques de la vitamine C étaient les suivants: volume de distribution = 32,0 ± 14,4 l, AUC (aire sous la courbe) = 36,4 ± 11,3 mg h / dl, clairance plasmatique = 2,13 ± 1,36 l / h, demi-vie ( T 1/2 ) = 1,0 ± 0,8 h, C max (concentration maximale) = 17,1 ± 7,1 mg / dl et T max (temps de concentration maximale) = 0,64 ± 0,24 h.
  
  
• Dans un dernier temps, une évaluation de la relation entre l’administration de vitamine C et une modification du TAS a été faite chez 10 patients intoxiqués au paraquat : des quantités croissantes de vitamine C ont été administrées pendant 5 jours consécutifs chez des patients intoxiqués au paraquat. Des échantillons de sang ont ensuite été prélevés 1h après chaque administration pour mesurer le TAS. 
  
  Comme les quantités de vitamine C ont augmenté pendant 5 jours consécutifs chez 10 patients intoxiqués au paraquat, le TAS a été augmenté comme suit:
  o J1 (100 mg de vitamine C) TAS = 2,26 ± 0,98 mmol-1
  o J2 (500 mg de vitamine C) TAS = 2,76 ± 0,78 mmol-1
  o J3 (1000 mg de vitamine C) TAS = 2,81 ± 0,68 mmol-1
  o J4 (3000 mg de vitamine C) TAS = 3,18 mmol-1
  o J5 : 3000 mg de vitamine C ont été administrés en bolus intraveineux trois fois (toutes les 8 h pendant un jour), le TAS après la dernière dose était = 3,58 ± 0,37 mmol-1.

Conclusion

Cette étude a donc permis de montrer un lien entre l’administration de vitamine C et une augmentation du statut antioxydant total de l’organisme. Les résultats entre l’étude in vivo et in vitro de cette corrélation sont cohérents et la variation relative du test n’a pas dépassé les 10%. Chez les patients, aucun effet secondaire n’a été observé même à la dose maximale de 3000 mg.

La vitamine C est donc un antioxydant utile et efficace chez l'homme; ainsi, la vitamine C peut être utilisée comme piégeur de radicaux libres au stade aigu de la peroxydation lipidique par le paraquat, et son effet protecteur sur les cellules en piégeant les radicaux libres (1.2.2.a) dans l’organisme est avéré. 

Intérêt de la vitamine C sur le système immunitaire

Données disponibles

De nombreuses études ont été menées concernant le rôle de la vitamine C sur le système immunitaire. Certains phénomènes restent mal compris en ce qui concerne son mécanisme d’action sur les cellules de l’immunité, cependant des études cliniques in vivo et in vitro ont permis de démontrer de véritables propriétés à ce niveau. 

(a) L’une des premières expériences à ce sujet fut menée par Goetzl EJ et al. en 1974. (28) Ils ont démontré que lors de l'incubation de leucocytes humains avec de l'acide ascorbique à pH neutre et à des concentrations 10 à 50 fois supérieures à celles des taux sanguins normaux, la migration aléatoire in vitro et la chimiotaxie des cellules augmentait de 100 à 300% sans influencer leur capacité phagocytaire. La chimiotaxie définit la migration des neutrophiles en extravasculaire vers les sites infectés pour exercer leur fonction d’immunité. Ils répondent à différents signaux, notamment la sécrétion de substances pro-inflammatoires comme l’interleukine 8 (Il-8), le leucotriène B4 ou les protéines du système du complément. (16) En augmentant ce dernier, cela favorise la migration des neutrophiles au niveau du site infectieux. (15)

(b) En parallèle, en 1973, une étude menée par Hume R. (30) L'acide ascorbique leucocytaire a été mesuré chez 7 sujets pendant le rhume. Il y a eu une chute significative du taux de vitamine C aux niveaux scorbutiques dans les 24 heures suivant l'apparition des symptômes. Au cinquième jour, cette valeur était revenue à la normale, ce qui coïncidait avec la cessation des symptômes. Ainsi il a été suggéré une utilisation de la vitamine C par les leucocytes pour lutter contre le rhume. 

À la suite de ces découvertes, la science s’est de plus en plus intéressée à ces phénomènes liant la vitamine C au système immunitaire et d’autres études ont été menées.

(c) Des études de l’EFSA ont également montré qu’un apport de vitamine C (entre 200 mg et 6 g par jour) modifiait certains marqueurs de la réponse immunitaire : activité des cellules Natural Killer, prolifération de lymphocytes et production de cytokines pro-inflammatoires (26)

(d) Une étude de 2013 fut engagée par Karger AG et al. (31) 33 volontaires ont été supplémentés par de la vitamine C ou un placebo pendant 4 semaines. L'activité de piégeage des radicaux cutanés a 14 CONFIDENTIEL été mesurée par spectroscopie par résonance paramagnétique électronique. Après 4 semaines, l'apport de 100 mg de vitamine C/jour a entraîné une augmentation significative de l'activité de piégeage des radicaux de 22%. La prise de 180 mg/jour a même entraîné une augmentation significative de 37%. Aucun changement n'a été trouvé dans le groupe placebo. Une partie de la population étudiée a également été mesurée après 2 semaines: dans ce groupe, le piégeage des radicaux avait déjà atteint une activité maximale après 2 semaines. En conclusion, la vitamine C administrée par voie orale augmente l'activité de piégeage des radicaux de la peau. L'effet se produit rapidement et est amélioré avec des doses plus élevées de vitamine C. 

La barrière naturelle que constitue la peau a pour fonction principal la protection de l’organisme vis-à-vis des agents extérieurs, notamment pathogènes. En effet la rupture de cette barrière est propice à l’entrée des micro-organismes dans notre corps et aux infections. (38) Du fait de son rôle dans la synthèse du collagène (1.2.1.a), la vitamine C permet de préserver cette barrière et sa reconstruction en cas de rupture de cette dernière en aidant à la cicatrisation. Également, grâce à ses propriétés antioxydantes (1.2.2.a), elle préserve les membranes cellulaires de l’oxydation, ces dernières étant essentiellement constituées de lipides et de protéines.

Conclusions

La vitamine C soutient différents aspects du système immunitaire inné et adaptatif, y compris la fonction de barrière épithéliale, la chimiotaxie, les activités antimicrobiennes des cellules phagocytaires, les fonctions des lymphocytes NKT ainsi que la prolifération et différenciation des lymphocytes. (15) Malgré le fait que les mécanismes soient encore mal connus, il a été démontré une réelle efficacité in vitro et in vivo de l’administration de vitamine C dans le support des fonctions du système immunitaire.

Intérêt de la vitamine C sur le métabolisme énergétique et la fatigue

Données disponibles

(a) Vitamine C et métabolisme : cette allégation repose principalement sur une propriété de la vitamine C qui permet le stockage du glycogène dans les muscles et le foie. Le glycogène est un glucide complexe polymère du glucose. Il constitue une réserve d’énergie chimique qui permet de libérer rapidement du glucose pour le transformer en énergie lors d’un effort physique. Lors d’une activité sportive, l’organisme peut utiliser plusieurs sources d’énergie (glucose, lipides, acides aminées…) dans des proportions variables selon l’intensité et la durée de l’effort. Cependant lorsque ce dernier est intense, le glucose est le nutriment utilisé en priorité par les muscles. Il est également la seule source d’énergie utilisable par le cerveau et le système nerveux. Cette réserve de glycogène est donc essentielle pour ne pas tomber en épuisement physique lors d’un effort sportif prolongé. Pour apporter du glucose en quantité suffisante aux muscles, l’organisme dégrade le glycogène musculaire. Un épuisement de ces réserves se traduira par une fatigue importante qui limitera les performances sportives.

Une étude a été effectuée par Ratsimamanga, A. afin d’évaluer l’influence de l’acide ascorbique sur le comportement de l’organisme, notamment en observant l’évolution du glycogène. Elle est menée sur des cobayes murins, qui synthétisent eux même la vitamine C contrairement à l’Homme. Certains cobayes ont volontairement été placés en carence vitaminique et les variations en glycogène dans les différents tissus ont été mesurées.

Figure 11 : Evolution du glycogène au cours de la carence C ou scorbut expérimental chez le cobaye 

Il a ensuite été mis en parallèle les taux de glucides chez le cobaye carencé et non carencé afin de faire une comparaison entre des individus carencés en vitamine C et des individus ou l’apport était suffisant.

Figure 12 : comparaison entre l'animal normal et l'animal complètement carencé