Characterization of rich-antioxidant blackcurrant extract used as food complement and his effect on the endothelium-dependent relaxation

Abstract

Blackcurrant (Ribes nigrum, family Saxifragaceae) produces fruits with a high antioxidant content. This shrub is much known for its strongly aromatic fruits. It is largely used in the industrial production of syrups and of concentrates, it contains very high quantities of phenolic compounds, particularly anthocyanins. Blackcurrant buds and leaves are also used as a food complement for their tonic and diuretic properties, as well as for the treatment of rheumatic affections. With this plant, we tried to develop, on a laboratory scale, a flavonoid-rich extract, stable in time and to show several biological activities. Initially, different plant materials were compared (fruits, leaves, buds, from different cultivars harvested at different times) and the method of extraction were optimized. Lyophilised-leaf extracts obtained with the acetone-water-acetic acid mixture (70: 28: 2) show an excellent yield in antioxidant compounds. These freeze-dried extracts have also the advantage of being stable for several months. We characterized these extracts for their content in various classes of antioxidant molecules. The leaves and the buds yielded extracts containing mainly flavonols, flavanols and total phenolic compounds, as compared to berries. On the other hand, these fruits showed higher contents of ascorbic acid and anthocyanins. In a third part, we analyzed certain health-properties (antioxidant capacity, anti-inflammatory capacity and the properties in vasorelaxation process) of the blackcurrant extracts by using in vitro methods as well as cellular and isolated organ models. Our study highlighted the intracellular and the extracellular properties of the blackcurrant extract as radical scavenger. We also showed an inhibition of the myeloperoxydase activity in the activated neutrophils, and an activation of the vasorelaxation process of the blood-vessels (production of NO, modulation of the expression of ARNm eNOS in the endothelial cells and relaxing effect in isolated organ), and this, without presenting any toxic effects. In conclusion, the black currant leaf extract obtained through extraction in acetone-water- acetic acid mixture has many interesting properties for health-protection. This extract, rich in phenolic compounds and having a high antioxidant activity, can also modulate the activity of several enzymes involved in inflammation or in vascular motricity.Parmi les fruits les plus riches en antioxydants figure le cassis (Ribes nigrum) appartenant à la famille des Saxifragacées. Cet arbrisseau est très connu pour ses fruits, fortement aromatiques. Il est largement utilisé dans la production industrielle de sirops et de concentrés, contient des quantités très élevées en composés phénoliques, particulièrement des anthocyanes. Les bourgeons et les feuilles de cassis sont également utilisés en tant que complément alimentaire conseillé comme adaptogène tonique, diurétique ainsi que dans le traitement d’affections rhumatismales. Un objectif de ce travail était d’évaluer le cassis en tant que source d’antioxydants en comparant différents organes (fruits, feuilles et bourgeons) prélevés sur différentes variétés à différentes saisons. Un autre but était de développer une procédure d’extraction permettant l’obtention de hauts rendements en composés antioxydants et garantissant la stabilité de ceux-ci. Enfin, outre la caractérisation de l’extrait, un objectif était aussi de démontrer certaines de ses activités biologiques. Dans un premier temps, le matériel végétal ainsi que la méthode d’extraction ont été optimisés. Les extraits les plus riches en antioxydants stables ont été obtenus à partir de feuilles de cassis lyophilisées, par extraction dans le mélange acétone-eau-acide acétique (70 :28 :2) . Dans un second temps, nous avons caractérisé ces extraits au niveau de diverses classes de molécules antioxydantes. Les feuilles et les bourgeons présentent un contenu plus élevé en flavonols, en flavanols et en composés phénoliques totaux, par rapport aux baies. Par contre, les fruits présentent des teneurs plus élevées en acide ascorbique et en anthocyanes. Dans un troisième temps, nous avons analysé certaines propriétés-santé (la capacité antioxydante, la capacité anti-inflammatoire et les propriétés vasorelaxantes) des extraits de cassis en utilisant tant des méthodes in vitro que des modèles sur culture de cellules et sur organe isolé. Notre étude a mis en évidence, tant au niveau intracellulaire qu’extracellulaire, des propriétés de piégeurs de radicaux libres, une activité inhibitrice de la myéloperoxydase chez les neutrophiles, ainsi qu’une stimulation de la relaxation des vaisseaux sanguins (production de NO, modulation de l’expression de l’ARNm eNOS dans les cellules endothéliales et mise en évidence de l’effet relaxant sur organe isolé), et ce, sans présenter d’effets toxiques. En conclusion, l’extrait de feuilles de cassis obtenu par une extraction au mélange acétone-eau-acide acétique possède de nombreuses qualités tant au niveau nutritionnel qu’au niveau de la protection santé. Cet extrait, riche en composés phénoliques et possédant une haute activité antioxydante, peut également interagir sur l’activité de certaines enzymes impliquées dans les processus d’inflammation et de motricité vasculaire.Optimisation et caractérisation d’un extrait de cassis riche en antioxydants utilisable comme complément alimentaire et Etude de ses effets sur la vasorelaxation dépendante de l’endothéliu