La biodisponibilité en nutraceutique

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Derrière ces deux termes barbares, une seule et même idée : quelle est la quantité d’un principe actif qui est réellement efficace et se retrouve disponible pour avoir un effet sur nos cellules ?

Lors de la prise d’un complément alimentaire (ou produit nutraceutique) par voie orale, une partie va atteindre nos cellules et engendrer un effet, une autre partie sera transformée puis évacuée par l’organisme. On vous explique comment et quels sont les facteurs influant sur l’activité d’un principe actif.

Pour commencer, trois définitions :

  • La biodisponibilité est la proportion du principe actif qui atteint la circulation sanguine et qui devient disponible pour une action physiologique ou nutritionnelle dans nos cellules.
  • La pharmacocinétique est l’étude du devenir d’une substance dans l’organisme. Elle se décompose en 4 phases : Absorption, distribution, métabolisme et excrétion du principe actif ou des métabolismes.
  • Principe actif : Il s’agit de la substance présente dans le complément alimentaire qui lui confère ses propriétés nutritionnelles ou physiologiques.

Les étapes du principe actif pour atteindre la circulation sanguine

Le principe actif pris par voie orale transite dans le système digestif

Le tube digestif, ou tractus gastro-intestinal est un ensemble d’organes servant d’interface entre l’intérieur du corps et le milieu extérieur. Son rôle est de digérer et transporter les nutriments ingérés puis d’évacuer les déchets. Il a également un rôle de barrière entre l’intérieur de l’organisme et les substances toxiques provenant de l’extérieur telle que les additifs alimentaires, les bactéries et autres parasites.

Après la prise d’une gélule, d’une poudre diluée dans l’eau ou d’une capsule, le principe actif va transiter dans l’œsophage puis se libérer dans le tube digestif. À partir de ce moment, un long chemin semé d’embuches commence pour que le principe actif arrive intact dans la circulation sanguine. Le 1er obstacle : traverser les membranes lipidiques du système gastro-intestinal. Il s’agit de l’absorption. Les différentes possibilités qui s’offrent au principe actif dépendent de ses caractéristiques.

Étape N°1 : Perméabilité et solubilité

Caractéristiques de solubilité et de perméabilité du principe actif

(1) L’hydrosolubilité se traduit par la capacité du principe actif à pouvoir se diluer dans le milieu digestif qui est aqueux (les précipités sont éliminés). Le principe doit être en partie hydrosoluble pour passer à l’état moléculaire et traverser la barrière gastro-intestinale. Un principe actif ne se diluant pas sera éliminé (biodisponibilité =0 %). A contrario, le caractère liposoluble permet de traverser plus facilement les membranes cellulaires lipidiques de la barrière gastro-intestinale.

(2) La taille du principe actif et la perméabilité de la membrane gastro-intestinale : plus la molécule est petite, plus son passage sera facilité. De plus, la présence de transporteurs ou d’enzymes, la surface d’échange, la perméabilité/composition de la membrane vont influer sur la capacité du principe actif à traverser la membrane pour se retrouver dans la circulation sanguine. Sans entrer dans les détails, la majorité des principes actifs traversera au niveau de l’intestin grêle (surface d’échange de 200m2, barrière plus perméable).

(3) Les caractéristiques physico-chimiques : la forme ionique et la capacité à créer des liaisons hydrogène. Les variations de pH de l’estomac très acide (pH=1.5-2), à l’intestin neutre (pH7.2-7.5), jusqu’au côlon basique (pH 7.9-8.5) vont également influer sur la capacité à traverser les membranes lipidiques. Le moment de la prise du principe actif (pendant le repas ou à jeun) peut également influencer sa biodisponibilité. Par exemple, pendant le repas, la bile sécrétée va modifier le pH, la viscosité du milieu intestinale et améliorer la solubilité des molécules peu hydrosolubles.

En fonction de ces caractéristiques [1, 2] de solubilité (dans la phase aqueuse du système digestif) et de perméabilité (passage de la membrane gastro-intestinale), le principe actif nutraceutique est classé dans une des quatre catégories suivantes :

  • Classe I : haute perméabilité et haute solubilité = bien absorbé
  • Classe II : haute perméabilité et faible solubilité = l’absorption est limitée par la dissolution.
  • Classe III : faible perméabilité, haute solubilité = l’absorption est limitée par l’absorption au niveau de la membrane. Le principe actif en solution va être en partie éliminé
  • Classe IV : faible perméabilité, faible solubilité = faible biodisponibilité.

Le principe actif traverse la barrière gastro-intestinale par voie transcellulaire ou paracellulaire

La forme galénique correspond à la façon dont le principe actif est conditionné (gélule, comprimé, microencapsulation…). La forme galénique (libération prolongée, liposolubilité améliorée) ou une modification de la structure peut améliorer l’absorption et donc la biodisponibilité. Dans notre laboratoire français, le service recherche et développement utilise son savoir-faire pour sourcer les plantes, les ingrédients et les actifs fonctionnels de la meilleure qualité. Les formes galéniques que nous utilisons nous permettent de vous proposer des produits nutraceutiques avec une efficacité optimale. Nous sommes les premiers consommateurs de nos compléments et aliments. 

Une fois les caractéristiques définies, le principe actif va traverser les membranes lipidiques du système gastro-intestinal pour intégrer la circulation sanguine. Il peut traverser les cellules (voie transcellulaire) ou entre les minces espaces de jonctions existant entre deux cellules (voie paracellulaire). La traversée transcellulaire va se faire suivant trois principes. [3]

Étape N°2 : Traverser les membranes de la barrière gastro-intestinale

(1) Diffusion passive : un principe actif liposoluble, non ionisé et de petite taille, traverse les membranes cellulaires de la barrière intestinale de manière spontanée, sans utiliser d’énergie. Cette diffusion se fait grâce à un gradient de concentration ou électrochimique. Le principe actif va traverser la membrane jusqu’à rétablir un équilibre de concentration entre l’intérieur et l’extérieur de la cellule. Ex. : vitamine D et E.

(2) Diffusion facilitée : un principe actif hydrophile ou ionisé peut utiliser un canal transmembranaire pour traverser la membrane. Ce type de transport est spécifique (il ne laisse entrer que quelques types de molécules), rapide et régulé (les canaux et transporteurs peuvent se fermer). Ex. : vitamine A et K.

(3) Utiliser un transport actif : le principe actif utilisera un canal ou une pompe pour traverser la barrière gastro-intestinale, contre un gradient de concentration, engendrant une dépense d’énergie. Ce mode de transport est privilégié pour les principes actifs proches de substances endogènes à l’organisme ou hydrosolubles (ions, vitamines, sucres, acides aminés). Ex. : les vitamines B et C, le magnésium.

Passage du principe actif par le foie pour rejoindre la circulation sanguine

Le principe actif a maintenant traversé la barrière gastro-intestinale. La majorité est passée au niveau de l’intestin grêle, proposant une plus grande surface d’absorption, avec des membranes plus perméables que celle de l’estomac.

Étape N°3 : Réussir son premier passage hépatique

Avant d’atteindre la circulation générale, le principe actif entre dans la veine porte pour atteindre le foie.

(1) Effet de 1er passage hépatique : Le foie est un organe qui assure plus de 300 fonctions vitales. L’une d’elles est la détoxification du sang des substances toxiques ou exogènes. Lors du passage dans le foie, une partie du principe actif est détruite ou inactivée par l’attaque d’enzymes au niveau des entérocytes ou des hépatocytes. Le 1er passage hépatique est le principal phénomène diminuant la biodisponibilité.

(2) Effet de 1er passage digestif : Après l’ingestion, le principe actif peut être dégradé ou transformé par les enzymes et l’acide du suc gastrique du système digestif.

(3) Effet de 1er passage pulmonaire : La fraction du principe actif qui quitte le foie, va rejoindre le cœur puis passe au niveau de l’artère pulmonaire. Une petite fraction peut également être métabolisée au niveau des poumons.

Certains facteurs vont permettre d’augmenter l’absorption et donc la biodisponibilité : le débit sanguin et intestinal, la vidange gastrique et la forme galénique.

Étape N°4 : Améliorer ses performances et sa biodisponibilité

Chez Dynveo, nous mettons notre savoir-faire à votre service pour vous fournir les produits nutraceutiques les plus purs et efficaces du marché. L’étude des besoins des Français, la recherche et le développement ainsi que la qualité sont les piliers de notre laboratoire. L’utilisation de produits nutraceutiques permet de prévenir les carences de l’alimentation et les problèmes de santé qui en découlent. Nous utilisons des plantes biosourcées et étendons notre gamme de produits issus de l’agriculture biologique pour tendre vers le 100 % biologique. Dans certains cas, nous utilisons des innovations technologiques naturelles pour améliorer la biodisponibilité grâce à des formes galéniques brevetées. En voici trois exemples :

La vitamine C est un principe actif de classe I : haute perméabilité et haute solubilité. On l'utilise notamment pour ses actions antioxydantes, la maintenance ou le fonctionnement des systèmes immunitaires et nerveux ainsi que la synthèse du collagène. Néanmoins, à cause de sa dissolution rapide dans le milieu intestinal et de la saturation des transporteurs, la vitamine C peut s’accumuler dans l’intestin avant d’être éliminée. Cette accumulation transitoire génère de l’acidité et peut entrainer des troubles digestifs. Pour les éviter et améliorer la biodisponibilité, la vitamine C est encapsulée dans des liposomes. [4, 5] Les liposomes sont des structures de 35 à 75 nm, constitués de têtes polaires hydrophiles orientées vers l’extérieur et d’une queue hydrophobe encapsulant le principe actif. Les principes actifs liposolubles se trouvent dans la couche lipidique alors que les molécules hydrosolubles se trouvent dans le compartiment aqueux au centre. Cette formulation vitamine C liposomale Quali-C® permet de limiter la dégradation dans le tube digestif et donc les troubles digestifs.

Absorption intestinale de la vitamine c liposomale

Pour renforcer la flore intestinale et limiter l’irritation, vous pouvez envisager de prendre des oméga 3 (en particulier sous forme de phospholipides comme notre huile de krill). Nos études scientifiques démontrent que l’amélioration du passage de la membrane gastro-intestinale augmente l’absorption et double la biodisponibilité de la vitamine C liposomale Quali-C®, en comparaison avec une gélule de vitamine C basique.

La microencapsulation du curcuma améliore sa solubilité et augmente sa biodisponibilité

Le curcuma est une plante utilisée pour ses effets antioxydants, digestifs, anti-inflammatoires et le fonctionnement du système nerveux. [6] Les principes actifs du curcuma, les curcuminoïdes dont le chef de file est la curcumine, sont des principes actifs de classe IV : faible perméabilité et faible solubilité. La curcumine possède un coefficient de perméabilité inférieur à 20 % et une solubilité inférieure à 11 ng.ml-1. De plus, elle est rapidement métabolisée puis éliminée dans l’intestin. Notre curcumine bio est microencapsulée dans une matrice hydrodispersible 100 % naturelle. La microencapsulation est une technique qui consiste à emprisonner le principe actif dans une enveloppe (capsule) pour le protéger de la dégradation gastro-intestinale et améliorer sa solubilité.

Notre curcuma bio microencapsulé TurmiPure Gold® se disperse mieux dans le milieu digestif et est présent en plus grande quantité au niveau de la membrane gastro-intestinale. Il y a une plus grande quantité de curcumine qui passe la barrière digestive, augmentant la concentration sanguine et donc la biodisponibilité. À titre d’exemple, une gélule de 300 mg de notre produit induit la même concentration en curcuminoïdes totaux que 1922mg de l’extrait standard concentré à 95 % en curcuminoïdes. De plus, la curcumine est 342 fois plus biodisponible.

Le resvératrol est un principe actif de classe II : haute perméabilité et faible solubilité. Il est important de noter que le resvératrol est présent sous deux formes : Le trans-resvératrol et le cis-resvératrol. La forme trans-resvératrol est la plus active et doit être privilégiée pour son effet antioxydant. L’absorption est limitée par la dissolution du principe actif dans le tube digestif qui entraine une élimination rapide. Notre service de recherche et développement a privilégié d’employer la micronisation, c’est-à-dire de réduire le resvératrol en particules de 1.5 µm (micromètre ou micron). Le fait de réduire la taille du resvératrol permet de le solubiliser beaucoup plus efficacement.

En effet, plus la particule est petite, plus le rapport surface/solvant (ici le milieu intestinal) augmente. Plus la taille est petite, plus la surface spécifique augmente et plus la dissolution, l’absorption et la biodisponibilité augmentent. Pensez à un carré de sucre que vous mettez dans une boisson, il va se dissoudre plus lentement que si vous utilisez la même quantité de sucre en poudre. Nous utilisons une technique de purification écologique pour vous proposer un produit de qualité, sans aucune trace de solvants organiques nocifs.

Sturctures chimiques similaires du resvératrol et du ptérostilbène

Vous pouvez également utiliser le ptérostilbène, une molécule similaire présente notamment dans les plantes telles que myrtilles et le raisin. Notre ptérostilbène est extrait de l’écorce du Pterocarpus marsupium, un arbre de la famille des Fabacées, employé en médecine traditionnelle indienne pour ses multiples bienfaits sur la santé. Une légère différence de structure chimique le rend plus liposoluble, biodisponible et moins dégradable que la forme classique du resvératrol. L’activité antioxydante est prolongée et la biodisponibilité améliorée.

Distribution, action et élimination !

Une fraction du principe actif est maintenant dans la circulation générale, c’est la fraction biodisponible. Le principe actif va être distribué dans l’organisme à travers la circulation sanguine puis se diffuser dans les tissus pour entrainer un effet physiologique ou nutritionnel. Néanmoins, le principe actif peut avoir besoin de se lier à une protéine pour assurer son transport.

Étape N°5 : Choisir sa protéine de transport

En fonction de ses caractéristiques physico-chimiques et de son affinité, le principe actif va pouvoir se lier à un grand nombre de protéines circulantes dans le sang comme : l’albumine, les hématies (globules rouges), les lipoprotéines ou les globulines. Certains principes actifs vont préférer rester sous une forme libre et ne pas se lier, circulant librement à travers le système sanguin. Notons que seuls les principes actifs sous forme libre pourront être actifs physiologiquement. Il est donc important que les principes actifs se liant avec des protéines puissent se libérer. La composition de nos compléments alimentaires est optimisée pour entrainer la meilleure biodisponibilité et protéger la dégradation de l’état de santé, grâce aux bienfaits d’actifs naturels. 

Étape N°6 : Se libérer pour agir

Distribution de la vitamine c dans les tissus de l'organisme

Le principe actif doit maintenant se diffuser dans les tissus pour agir. La diffusion tissulaire reprend la même logique que la diffusion sanguine. Le principe actif sous forme libre va pouvoir franchir les barrières cellulaires par diffusion s’il est liposoluble, avec l’aide de transporteur pour les molécules hydrophiles. Notons que l’absorption d’un principe actif par un tissu va dépendre des caractéristiques et de l’irrigation de ce dernier. Par exemple, le cerveau a une forte affinité pour les molécules liposolubles qu’il absorbera plus facilement. Nos compléments alimentaires vont réaliser leur fonction dans les différents tissus selon leurs caractéristiques. Le schéma présente la distribution de la vitamine C basique, sous forme solide, dans les principaux organes du corps humain.

Étape N°7 : Se transformer puis disparaitre

Les principes actifs doivent être éliminés par l’organisme, une fois leur action réalisée, ou s’ils sont présents en excès. Les molécules hydrosolubles seront facilement éliminées. A contrario, les molécules liposolubles devront être métabolisées, c’est-à-dire subir une transformation par les enzymes du foie, les transformant en molécules hydrosolubles, avant d’être éliminées. L’élimination (ou clairance) du principe actif de l’organisme se fera principalement, après filtration par le rein, dans l’urine.

En conclusion :

La biodisponibilité et la pharmacocinétique (absorption, distribution, métabolisme et excrétion) d’un produit nutraceutique vont dépendre :

-(1) des caractéristiques physico-chimiques du principe actif,

-(2) du mode de transport utilisé pour traverser les membranes de la barrière gastro-intestinale

-(3) de la forme galénique employée.

Chez Dynveo, nous mettons tout en oeuvre afin que nos ingrédients et principes actifs soient les plus efficaces. C'est pourquoi nous étudions constamment la bonne biodisponibilité de nos principes actifs.

RÉFÉRENCES :

[1] Porat, D., & Dahan, A. (2018). Active intestinal drug absorption and the solubility-permeability interplay. International journal of pharmaceutics, 537(1-2), 84-93.

[2] Abuhelwa, A. Y., Williams, D. B., Upton, R. N., & Foster, D. J. (2017). Food, gastrointestinal pH, and models of oral drug absorption. European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics, 112, 234-248.

[3] Liu, X., & Pan, G. (Eds.). (2019). Drug Transporters in Drug Disposition, Effects and Toxicity. Springer.

[4] Łukawski, M., Dałek, P., Borowik, T., Foryś, A., Langner, M., Witkiewicz, W., & Przybyło, M. (2020). New oral liposomal vitamin C formulation: properties and bioavailability. Journal of liposome research, 30(3), 227-234.

[5] Lykkesfeldt, J., & Tveden-Nyborg, P. (2019). The pharmacokinetics of vitamin C. Nutrients, 11(10), 2412.

[6] Salehi, B., Stojanović-Radić, Z., Matejić, J., Sharifi-Rad, M., Kumar, N. V. A., Martins, N., & Sharifi-Rad, J. (2019). The therapeutic potential of curcumin: A review of clinical trials. European Journal of Medicinal Chemistry, 163, 527-545.

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