Qu’est-ce que la Vitamine C Liposomale?

Publié le : 15/04/2019 13:54:13
Catégories : Blog

Auteur : Arnaud Lemelle - Doctor of Philosophy (Ph.D.), Nanobiotechnology/chemistry/biology | Cranfield University

Structure d’un liposome présentant une double couche de lipide et un corps aqueux contenant la vitamine C.

Qu’est-ce que la Vitamine C Liposomale?

La vitamine C naturelle, aussi connue sous le nom d’acide ascorbique, est un des nutriments indispensable au bon fonctionnement de notre organisme. Cette molécule est impliquée dans de nombreuses réactions et de nombreux procédés de notre métabolisme tels que la production de globules rouges et de collagène, la métabolisation du fer, le renforcement du système immunitaire, etc. La vitamine C possède également une action antioxydante et s’oppose aux dommages des cellules et de l’ADN [1].

Malgré son implication dans le métabolisme de l’être humain, la vitamine C n’est pas naturellement synthétisée dans notre corps (ou dans celui des primates en général). Il est par conséquent nécessaire de la trouver dans notre alimentation. De nombreux végétaux comme le cassis, poivron rouge, kiwi, fraises, persil, etc. et plus encore dans certaines baies et fruits d’Afrique et d’Amérique du Sud contiennent de la vitamine C naturelle en plus ou moins grandes quantités [2]. Malgré la présence dans de nombreux végétaux, il peut être difficile de trouver suffisamment de vitamine C chaque jour, sachant qu’une dose de 100 mg par jour est recommandée pour des adultes selon l’Agence Nationale de Sécurité Sanitaire de l'alimentation, de l'environnement et du travail (ANSES) [3]. Par conséquent, il peut être nécessaire de compléter avec des suppléments de vitamine C à ingérer pour s’assurer d’atteindre cette dose journalière recommandée.

La vitamine C naturelle est une molécule fragile qui peut facilement se dégrader du fait d’un stockage trop long de fruits et légumes ou de leur cuisson, sous l’action de l'oxygène ambiant, de la température, ou encore de la lumière [3]. Ainsi, pour profiter pleinement de l’action de cette molécule sur les cellules de notre corps et être certain de bénéficier de tous ses bienfaits, l’encapsulation dans des liposomes (vitamine C liposomale) est une solution intéressante.

Le rôle des liposomes

Structure d’un liposome présentant une double couche de lipide et un corps aqueux contenant la vitamine C.

Le nom liposome dérive du grec lipos (“gras”) et soma (“corps”). Par définition, les liposomes sont “des vésicules composées d’au moins une bicouche lipidique entourant un compartiment aqueux” (figure 1). Plus schématiquement, il est possible de considérer les liposomes comme des bulles protégeant leur contenu et l’amenant jusqu’à une destination spécifique, en l'occurrence vers les cellules du corps humain dans le cas de la  vitamine C liposomale.

L’utilisation des liposomes n’est pas récente puisque leur découverte puis leur première utilisation remontent au milieu des années 60. Du fait de leur ressemblance avec la membrane des cellules, elle-même une double couche de lipides, il furent utilisés comme modèles pour étudier l’interaction entre la membrane cellulaire et différents médicaments. Rapidement, leur capacité à facilement encapsuler différentes molécules les a rendus très attractif dans le domaine pharmaceutique pour protéger et aider à l’administration de médicaments avec plus de précision, notamment pour limiter les effets secondaires [4]. Progressivement, les liposomes ont été utilisés dans d’autres domaines: ajoutés dans les produits cosmétiques, utilisés en agriculture pour limiter la dispersion de pesticides [4, 5]. Plus récemment, les liposomes ont été proposés dans le domaine agro-alimentaire pour protéger certains nutriments très fragiles, libérer certaines enzymes servant à développer de nouvelles saveurs dans les aliments, etc. [5].

Des transporteurs de petite taille

Une des caractéristiques des liposomes sont leur petite taille, généralement comprise entre une vingtaine de nanomètres (1 nm = 1 milliardième de mètre) et quelques micromètres (1 μm = 1 millionième de mètre). À titre de comparaison, un cheveu possède un diamètre de l’ordre de 50 à 100 μm, ce qui signifie que les liposomes peuvent être 100 à 10000 fois plus petits. C’est pour cela que l’on classe ces vésicules en tant que nanoparticules ou microparticules, en fonction de leurs dimensions, et leur rôle principal est d’acheminer et de protéger leur contenu jusqu’à leur destination finale: les cellules de notre corps.

Leur petite taille est d’ailleurs un avantage car elle permet aux liposomes d’une part de traverser les tissus du corps humain, par exemple pour passer de l’intestin vers le sang afin de circuler dans le reste de l’organisme. Cela leur confère également une certaine “invisibilité” - du moins pour un certain temps - aux yeux des cellules du système immunitaire, qui sont chargées de détecter et d'éliminer tout corps étranger du corps humain [6]. Grâce à cette invisibilité provisoire, les liposomes sont capables de rester plus longtemps en circulation dans le sang avant de libérer leur contenu ou d’être envoyés vers les reins pour être excrétés hors du corps.

Une composition et une structure naturelle

Une autre caractéristique provient des molécules composant les liposomes, à savoir les lipides, plus communément appelés graisses. Les lipides font partis des nutriments dont le corps a besoin, au côté des protéines et des glucides (ou sucres). On les trouve par exemple dans le beurre, les huiles, etc. Les liposomes sont généralement basés sur un type de lipides appelés phospholipides, que l’on trouve notamment dans la membrane des cellules. Cependant, des lipides plus connus comme la lécithine de soja peuvent également former des liposomes. Ainsi, un choix judicieux des lipides permet de s’assurer que ces vésicules soient “biocompatibles” ou bio-identiques, c’est-à-dire soient tolérées par l’organisme sans induire d’effets indésirables ou toxiques.

La spécificité des lipides est leur nature amphiphile, ce qui signifie que ces molécules contiennent deux parties (figure 2):

• Une “tête” hydrophile, c’est-à-dire ayant une affinité pour l’eau ;

• Une “queue” hydrophobe, c’est-à-dire ayant qui évite l’eau.

Les lipides sont insolubles dans l’eau. A la place, ces molécules vont s'organiser de façon à ce que les queues hydrophobes aient le moins de contact possible avec l’eau environnant. Cela se traduit par la formation de “bulles” dans lesquelles les queues se font face à l'intérieur de la sphère tandis que la tête est en contact avec l’eau autour. Le terme associé à ces bulles, qui possède un coeur huileux, est celui d’un micelle (figure 2). C’est en quelque sorte similaire à ce qui se passe par exemple avec les bulles de savon ou des gouttelettes visibles lors du mélange vinaigre-huile dans la vinaigrette.

La structure des liposomes est légèrement différente puisque les lipides ne sont plus uniquement côte-à-côte mais forment une double couche où les queues hydrophobes de chaque couche se font face (figure 2) [4, 5]. Par ailleurs, cette structure en bicouche aboutit au piégeage d’un petit volume d’eau en son sein: c’est dans ce coeur qu’il est possible de solubiliser certains composés ou molécules hydrophiles telle que la vitamine C. Il est à noter qu’il est aussi possible d’encapsuler des composés hydrophobes, auquel cas ceux-ci sont solubilisés au sein de la bicouche plutôt que dans le coeur aqueux.

Structure d’un liposome (gauche) et organisation en micelle (couche simple, centre) ou liposome (bicouche, droite)

Une structure polyvalente et adaptable aux besoins

Les propriétés des liposomes, comme par exemple leur taille, la fluidité/rigidité de la bicouche lipidique, ou encore leur stabilité dans le sang dépend en grande partie du type de lipides sélectionnés ainsi que de la méthode de fabrication. Il existe à cet effet de nombreuses méthodes de synthèse de liposomes développées au cours des décennies [4, 5, 7]. Outre la taille, ces méthodes de fabrication permettent une grande flexibilité en ce qui concerne la structure des liposomes. Plus précisément, il est possible de catégoriser les liposomes en fonction du nombre de compartiments, c’est-à-dire du nombre de bicouches (aussi appelées lamelles), qu’ils contiennent [8]. Les liposomes les plus simples ne contiennent qu’une seule couche renfermant un unique compartiment aqueux en son sein. Ce sont les liposomes décrits jusqu'à présent et ils sont désignés sous le terme de liposomes unilamellaires. Il est ensuite possible de subdiviser les vésicules en fonction de leur taille:

  • vésicules unilamellaires de petite taille (SUV), généralement entre 20 et 100 nm ;

  • vésicules unilamellaires de grande taille (LUV), typiquement entre 100 nm et 1 μm ;

  • vésicules unilamellaires géantes, pour des tailles dépassant 1 μm.

Les liposomes plus complexes contiennent plusieurs couches concentriques, comme la structure d’un oignon. Ces vésicules sont le plus souvent utilisées pour délivrer leur contenu en plusieurs fois (libération d’une couche après l’autre). Il y a alors deux subdivisions, cette fois dépendant du nombre de compartiments:

  • vésicules oligolamellaires, lorsque le nombre de compartiments est de l’ordre de 5. Leur diamètre atteint 100 à 500 nm ;

  • vésicules multilamellaires (MLV) pour des nombres de bicouches plus élevés, typiquement jusqu'à 20. Cela s’accompagne également d’une taille plus importante, supérieure à 500 nm.

Une dernière catégorie appelée liposome multivésiculaire (MVL) consiste en une très grosse vésicule emprisonnant plusieurs liposomes distincts. Cette structure permet par exemple de combiner plusieurs composés dans un seul liposome. . La vitamine C liposomale des laboratoires Goldman appartiennent à la catégorie des liposomes unilamellaires, plus simples à fabriquer et agissant de manière optimale pour protéger et délivrer la vitamine C dans l’ensemble de l’organisme.

Comparaison des différentes structures de liposomes, distinguées en fonction de leur taille et du nombre de compartiments

Les avantages de l’encapsulation de la vitamine C dans des liposomes

La vitamine C naturelle, comme indiqué précédemment, se trouve en plus ou moins grande quantité dans certains fruits et légumes. La prise de comprimés ou d’autres formes à ingérer de vitamine C peut permettre de compléter cet apport et d’atteindre la dose journalière recommandée de 100 mg / jour.  

Dans ce cas, pourquoi avoir recours à la vitamine C liposomale ? Il faut savoir que  la vitamine C naturelle, qu’elle provienne de notre alimentation ou d’un complément alimentaire, se trouvant en libre circulation dans l’organisme, voit son action limitée par plusieurs facteurs :

• La fragilité de cette molécule : les propriétés bénéfiques peuvent être dégradées à cause du changement de pH qui a lieu dans le tube digestif, du fait de l’oxygène dissous dans le sang, par le mode de cuisson ou encore par la lumière naturelle durant le stockage des fruits et légumes [3]  

• Une absorption limitée par l’Intestin (ou tolérance intestinale) : quelle que soit la dose de vitamine C ingérée en une fois, seule une concentration limitée entre dans le sang. La raison est la capacité d’absorption limitée de la vitamine C par l’intestin dans un temps donné. Au-delà d’une dose de 100 mg, l'excès de vitamine est directement éliminé (urine, selles) [9, 10] ;

• Les effets de fortes doses de vitamine C : un fort excès de vitamine C peut entraîner des diarrhées et autres troubles digestifs, sans toutefois  présenter de toxicité particulière [11] ;

• Une action limitée dans le temps : une fois la vitamine C passée dans le sang, son action ne dépasse pas quelque heures avant son élimination. Par extension, cela entraîne une distribution limitée dans le corps [12].

Compte tenu des caractéristiques des liposomes, leur intérêt pour augmenter les effets de la vitamine C est indeniable. En effet, la vitamine C liposomale permet de s’affranchir des barrières citées plus haut en offrant :

• Une biocompatibilité assurée : le choix de lipides naturels garantit une absence d’effets délétères ou toxiques de la part des liposomes [4]. De nombreux articles scientifiques mettent en évidence cette biocompatibilité des liposomes ;

• Une protection accrue : la vitamine C,  dissoute au coeur des liposomes, est intégralement protégée de l’oxygène, changement de pH et autres facteurs environnementaux pouvant dégrader la vitamine [4, 5] ;

• Une concentration plus importante: chaque liposome contient une certaine quantité de vitamine C. Ainsi, chaque capsule concentre la vitamine et permet d'ingérer une plus forte dose tout en étant protégé [4, 8] ;

• Un passage de l’intestin facilité : les liposomes sont capables de passer plus facilement des intestins vers le sang et ne souffrent pas de la tolérance intestinale. Cela entraîne une concentration en vitamine C dans le sang est plus importante que par l'intermédiaire des aliments ou des suppléments vitaminés [8] ;

• Absence d’effets indésirables : bien que la concentration en vitamine soit élevée, l’absence de contact direct avec l’intestin empêche les troubles digestifs ;

• Une action plus longue : du fait de l’absence de dégradation de la vitamine C au sein des liposomes et la capacité de ces derniers à échapper provisoirement à la détection des cellules du systèmes immunitaires, les liposomes peuvent rester plus longtemps en circulation dans le sang [13] ;

• Une meilleure distribution : les liposomes restant plus longtemps dans le sang, ces vésicules peuvent être transportées par la circulation sanguine dans l’ensemble du corps. Par conséquent, plus de tissus et organes peuvent bénéficier de l’action de la vitamine C [13]  

• Un passage facilité dans les cellules : la similarité entre les liposomes et la membrane des cellules leur confère une affinité particulière et leur permet de traverser plus facilement la membrane [14] ;

• Une action directement au coeur des cellules : le passage aisé des liposomes au travers de la membrane cellulaire permet une action efficace de la vitamine C directement au coeur de la cellule disponible en grande quantité, amplifiant du même coup les effets bénéfiques de la vitamine [14] .

References:

[1] : Human Vitamin and Mineral Requirements, Report of a joint FAO/WHO expert consultation. World Health Organization. 2012 (http://www.fao.org/3/y2809e/y2809e00.htm#Contents)

[2] : ttps://observatoire-des-aliments.fr/sante/les-dix-meilleures-sources-de-vitamine-c

[3] : https://www.anses.fr/fr/content/vitamine-c-ou-acide-ascorbique

[4] : Sebaaly C. Préparation à petite et grande échelle des liposomes encapsulant l’huile essentielle de clou de girofle libre et sous forme de complexe d’inclusion dans l’hydroxypropyl-β-cyclodextrine : caractérisation des nanostructures et évaluation de leur effet antioxydant. Thèse de doctorat. Lyon. 2016

[5] : Taylor T.M., Davidson P.M., Bruce B.D. Liposomal nanocapsules in food science and agriculture, Crit Rev Food Sci Nutr. 2005; 45: 587-600

[6] :Vonarbourg A., Passirani C., Saulnier P., Benoit J.P. Parameters influencing the stealthiness of colloidal drug delivery systems, Biomater. 2006. 27. 4356-4373

[7] : Khaniri E, Bagheripoor-Fallah N., Sohrabvandi S. Application of liposomes in some dairy products. Crit Rev Food Sci Nutr. 2016. 56. 484-93

[8] : Lorin A., Flore C., Thomas A., Brasseur R. Les liposomes : description, fabrication et applications. Biotechnol. Agron. Soc. Environ. 2004. 8. 163–176

[9] : Levine M., Padayatty J., Espey M.G. Vitamin C: A Concentration-Function Approach Yields Pharmacology and Therapeutic Discoveries. Adv Nutr. 2011 Mar;2(2):78-88

[10] : Padayatty S. Vitamin C Pharmacokinetics: Implications for Oral and Intravenous Use. Annals of Internal Medicine. 2004;140(7):533.

[11] : Cathcart R.F. Vitamin C, titrating to bowel tolerance, anascorbemia, and acute induced scurvy. Med Hypotheses. 1981 Nov;7(11):1359-76

[12] : http://campus.cerimes.fr/nutrition/enseignement/nutrition_10/site/html/3.html

[13] : Liu W., Ye A., Han F. Advances and challenges in liposome digestion: Surface interaction, biological fate, and GIT modeling. Adv Colloid Interface Sci. 263 (2019) 52-67

[14] : Duzgunes N., Nir S. Mechanisms and kinetics of liposome–cell interactions. Adv Drug Deliv Rev. 1999 Nov 10;40(1-2):3-18

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