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Problèmes associés à la CoQ10 comme supplément alimentaire
En raison de son poids moléculaire élevé (863,34 g/mol) et de sa faible solubilité dans l’eau, la CoQ10 a une biodisponibilité orale très limitée. En d’autres termes, la CoQ10 est difficile à absorber par le tractus gastro-intestinal. Actuellement, la plupart des suppléments de CoQ10 disponibles sur le marché sont des suspensions à base d’huile dans des gélules molles et des gélules ou comprimés à enveloppe dure remplis de poudre. Cependant, de nombreux essais sur des animaux ou des humains ont indiqué une faible biodisponibilité de la CoQ10 dans ces produits. Weis et al. (Weis et al., 1994) ont testé la biodisponibilité de quatre formulations orales de CoQ10 (une capsule de gélatine dure et trois capsules de gélatine molle) sur des volontaires sains. Aucune différence significative n’a été observée pour une formule avec une suspension d’huile de soja de CoQ10. Néanmoins, toutes les formulations testées présentaient encore une très faible biodisponibilité en CoQ10. Miles et al. (Miles et al., 2002) ont également montré qu’un produit en poudre non solubilisé était peu absorbé. Dans l’ensemble, la conception de nouvelles formulations de suppléments en CoQ10 ayant une biodisponibilité élevée représente toujours un défi, surtout en ce qui concerne la source des ingrédients et la polyvalence des applications.
Stratégies pour améliorer la biodisponibilité de la CoQ10
Ces dernières années, des formes solubilisées de CoQ10 ont été mises au point par différentes entreprises, afin d’améliorer sa biodisponibilité. D’autres approches et systèmes d’administration de CoQ10 ont également été signalés, comme l’utilisation de dispersion solide, de microsphères, de nanoparticules, de nanoémulsions, de liposomes, de systèmes d’administration de médicaments auto-émulsionnables (SEDDS), de complexation moléculaire par la cyclodextrine et de nombreux autres systèmes hydrocolloïdes brevetés (Beg et al., 2010).
Bio-encapsulation des caroténoïdes
Les caroténoïdes sont des pigments lipophiles naturels qui ont des effets bénéfiques sur la santé en réduisant certains cancers et la protection des yeux (Visioli et al., 2003). Les caroténoïdes sont utilisés dans l’alimentation pour récupérer la perte de couleur associée au traitement. Ils sont également utilisés pour donner de la couleur aux produits alimentaires. D’autre part, les caroténoïdes exercent des propriétés antioxydantes et aident à inhiber l’oxydation dans les émulsions huile-dans-eau et eau-dans-huile comme les mayonnaises, les vinaigrettes, les matières grasses et les produits laitiers à tartiner (Santos and Meireles, 2010). On sait que la biodisponibilité des caroténoïdes peut être améliorée lorsqu’ils sont ingérés conjointement avec les graisses alimentaires. En effet, les produits digérés des micelles de forme grasse, sont capables de solubiliser et de transporter les caroténoïdes vers les cellules épithéliales (Palafox‐ Carlos et al., 2011).Cependant, peu d’études ont exploré l’encapsulation des caroténoïdes dans des gouttelettes de nanoémulsion et examiné l’impact de la longueur de la chaîne des lipides sur les niveaux de biodisponibilité (Huo et al., 2007; NAGAO et al., 2013). En effet, la bioaccessibilité des caroténoïdes est significativement différente selon la longueur de la chaîne des lipides. Cette constatation sous-entend que la matrice d’une nanoémulsion peut être un système de support idéal pour les carotènes en vue de leur ajout aux aliments fonctionnels. Les caroténoïdes fonctionnels hydrophobes peuvent alors être amalgamés dans des gouttelettes d’huile d’une nanoémulsion (huile-dans-eau) et ainsi être protégés par la phase aqueuse et l’interface huile-eau des facteurs de stress externes.
Bio-encapsulation des polyphénols et flavonoïdes
Les polyphénols
Les polyphénols sont des molécules aromatiques dont le phénol est l’unité structurale. La plupart des polyphénols présentent une faible biodisponibilité in vivo, ce qui limite leur application au traitement et à la prévention des maladies chroniques. Les principales catégories de polyphénols alimentaires sont la curcumine, la coumarine, tanins, les stilbènes et les flavonoïdes (Scalbert and Williamson, 2000). La curcumine est un polyphénol lipophile. En raison de sa faible solubilité (à pH 5,0, sa solubilité maximale est de 11 ng/mL) et de sa stabilité réduite dans le tractus gastro-intestinal, la curcumine est mal absorbée par le corps (Tønnesen, 2002). Cependant, il existe des cas réussis d’utilisation de nutraceutiques nano-encapsulés, tels que la curcumine et les polyphénols du thé vert. Ceci s’explique par que les nanoémulsions huile-dans-eau présentent un potentiel énorme pour l’encapsulation des polyphénols. Il a été démontré que la conjugaison des nanoémulsions de curcumine avec les peptides a amélioré la biodisponibilité par rapport à ses composants libres grâce à une absorption cellulaire rapide et plus efficace (Simion et al., 2016). L’encapsulation de molécules bioactives dans des nanoémulsions contribue également à leur perméation en améliorant significativement les mécanismes de transport passif à travers les membranes cellulaires, comme cela a été démontré pour le resvératrol ou la curcumine traversant les monocouches de cellules Caco-2 (Sessa et al., 2014; Yucel et al., 2015). En particulier, les polyphénols, qui représentent un groupe hétérogène de phytochimiques aux effets bénéfiques reconnus sur la santé humaine (Habauzit and Morand, 2012), sont souvent caractérisés par une biodisponibilité extrêmement faible et une métabolisation rapide par le corps humain, perdant ainsi leurs effets bénéfiques potentiels (Donsì et al., 2011a) ; (Sessa et al., 2014).
Les flavonoïdes
Le gallate d’épigallocatéchine (EGCG) est un flavanol hydrophile présent dans les feuilles de thé vert (Camellia sinensis). Ce flavanol est sensible à l’oxydation de l’intestin. Pour augmenter sa biodisponibilité et sa stabilité, des systèmes d’émulsion peuvent être utilisés. En plus d’améliorer la biodisponibilité systémique de l’EGCG par encapsulation, elles améliorent également sa bioactivité (Ru et al., 2010). Dans une étude, l’encapsulation de l’extrait de thé vert dans un système d’émulsion eau-dans-huile d’arachide a montré la plus grande stabilité oxydative (Lante and Friso, 2013) . Chaiittianan et Sripanidkulchai (Chaiittianan and Sripanidkulchai, 2014) ont extrait des polyphénols de Phyllanthus emblica et les ont encapsulés dans des nanoémulsions. Ils ont observé une augmentation du taux d’absorption intestinale des polyphénols (Chaiittianan and Sripanidkulchai, 2014). Aujourd’hui, le principal défi du développement d’aliments fonctionnels est donc d’associer à l’incorporation de composés bioactifs dans les matrices alimentaires, des systèmes de distribution comestibles capables d’encapsuler, de protéger et de libérer les composés bioactifs et adaptés à l’industrie alimentaire (McClements and Rao, 2011b). À cet égard, les nanoémulsions alimentaires semblent être des produits de conservation idéaux pour l’administration de composés bioactifs lipophiles. En particulier, les composés bioactifs ne sont généralement requis qu’en faibles concentrations pour montrer leurs activités bénéfiques pour la santé. Les nanoémulsions contiennent donc souvent une phase lipidique dispersante supplémentaire, dont la conception fonctionnelle peut améliorer considérablement la stabilité chimique, la libération et l’activité biologique des composés bioactifs.
Table des matières
INTRODUCTION
CHAPITRE I : GENERALITES SUR LES NANOEMULSIONS (NEs)
I.1. Méthodes de formulation et de caractérisation des nanoémulsions
I.1.1. Méthodes de formulation
I.1.1.1. Méthodes d’émulsification à haute énergie
I.1.1.1.1. Homogénéisation à haute pression
I.1.1.1.2. Emulsification par ultrasonication
I.1.1.1.3. Microfluidisation
I.1.1.2. Méthodes d’émulsification à faible énergie
I.1.1.2.1. Nanoémulsification spontanée
I.1.1.2.2. Méthodes d’émulsification par inversion de phase
I.1.1.2.2.1 Température d’inversion de phase (TIP ou PIT)
I.1.1.2.2.2. Composition d’inversion de phase (CIP ou PIC)
I.1.2. Caractérisation des nanoémulsions
I.1.2.1. Analyse granulométrique
I.1.2.1.1. Diffusion dynamique de la lumière (DLS)
I.1.2.1.2. Microscopie
I.1.2.2. Charge de surface des nano-gouttelettes
I.2. Propriétés physicochimiques des nanoémulsions
I.2.1. Propriétés optiques
I.2.2. Propriétés rhéologiques et viscosité des nanoémulsions
I.2.2.1. Propriétés rhéologiques
I.2.2.2. Viscosité
I.2.2.2.1. Nanoémulsion diluée et nanoémulsion concentrée
I.2.2.2.2. Nanoémulsion et émulsion
I.3. Phénomènes d’instabilité desNEs
I.3.1. Sédimentation et crémage
I.3.2. Floculatio
I.3.3. Coalescence
I.3.4. Mûrissement d’Ostwald
I.3.5. Inversion de phase
CHAPITRE II : BIOENCAPSULATION DE MOLECULES NUTRACEUTIQUES BIOACTIVES POUR LA PROMOTION DE L’INDUSTRIE ALIMENTAIRE INTEGRANT DES SYSTEMES NANOEMULSIONNES
II.1. Bioencapsulation des anti-Oxydants.
II.1.1. Intérêt de la bioencapsulation des antioxydants
II.1.2. Bioencapsulation des vitamines liposolubles (A,D,E).
II.1.3. Bio-encapsulation de la coenzyme Q10
II.1.3.1. Problèmes associés à la CoQ10 comme supplément alimentaire
II.1.3.2. Stratégies pour améliorer la biodisponibilité de la CoQ10
II.1.4. Bio-encapsulation des caroténoïdes
II.1.5. Bio-encapsulation des polyphénols et flavonoïdes
II.1.5.1. Les polyphénols
II.1.5.2. Les flavonoïdes
II.2. Bio-encapsulation des probiotiques
II.3. Bio-encapsulation des acides gras bioactifs
II.5. Intérêt des nanoémulsions dans l’administration des huiles essentielles et colorants dans le domaine de la technologie alimentaire
CONCLUSION
REFERENCES
