La spiruline : un trésor de nutriments
Apparue depuis 3,5 milliards d’années, la spiruline est l’une des premières formes de vie. Elle était déjà consommée par les peuples d’Amérique centrale et d’Afrique il y a des milliers d’années (6). Néanmoins, sa popularité a réellement pris un essor phénoménal ces dernières années. La spiruline est une cyanobactérie, anciennement appelée « algue bleue ». Il en existe différents types. La Spirulina platensis est l’espèce la plus répandue et la plus étudiée. Elle se développe majoritairement dans les eaux salées, alcalines et chaudes dans les régions de l’Afrique et de l’Amérique centrale (7). C’est sa forme spiralée qui lui a valu le nom de spiruline du latin spira qui signifie enroulement. Ce qui fait de la spiruline une cyanobactérie, est le fait qu’elle dispose de capacités de production d’oxygène et de photosynthèse. Cette faculté est permise grâce à ses pigments qui sont : la phycocyanine, la chlorophylle et les caroténoïdes. La phycocyanine est d’ailleurs responsable de la couleur de la spiruline.
L’engouement autour de la spiruline est dû à son exceptionnelle richesse en nutriments. Ainsi, elle possède de nombreuses vitamines (vitamines B12, B9, B6, E, K, A,...) et minéraux (magnésium, fer, calcium,...), des acides gras essentiels, des protéines (allant jusqu’à 60% de son poids sec) ainsi que des acides aminés dont certains sont essentiels. Enfin elle dispose également de bonnes teneurs en composés fonctionnels comme les flavonoïdes et la phycocyanine. Ces derniers lui procurent une forte activité antioxydante et anti-inflammatoire (8). Cette composition hors du commun en fait un atout entre autres pour le bon fonctionnement musculaire, du système immunitaire et du système nerveux.
La spiruline est reconnue comme l’aliment de demain. Les hautes valeurs nutritives de la spiruline ont fait d’elle un super-aliment recommandé pour lutter contre la malnutrition dans les années 70. Elle a même été étudiée par la NASA (National Aeronautics and Space Administration) et l'Agence spatiale européenne pour compléter les repas lors de voyages spatiaux de longue durée (7).
La phycocyanine : le véritable atout de la spiruline
La spiruline doit une partie de ses bienfaits à un de ses composants, la phycocyanine. Celle-ci est une protéine pigment à la couleur bleutée qui est présente à 10% dans la spiruline (6). Son nom vient du grec « phyco » pour signifier « algue » et « cyan » qui fait référence à la couleur bleue. Cette protéine est elle-même composée d’une partie protéique, les phycobiliprotéines et de pigments, les phycocyanobilines (9). Ces pigments participent à la photosynthèse commune chez les cyanobactéries, fonction essentielle à leur nutrition. Pour cela, la phycocyanine capte l’énergie lumineuse et la transforme en matière organique.
Elle est employée comme composant nutritionnel, colorant naturel, additif, colorant alimentaire, ainsi que dans les cosmétiques (9). Elle peut également servir de marqueur fluorescent employé dans les secteurs tels que le diagnostic médical, l'immunologie, le génie biologique et d'autres domaines de recherche grâce à sa forte fluorescence (10).
En isolant la phycocyanine, les chercheurs ont découvert qu’elle était pleine de bienfaits. Elle a un puissant pouvoir antioxydant, permettant de protéger l’organisme des radicaux libres (11). Ses capacités antioxydantes placent la phycocyanine entre la myrtille et l’airelle, deux ingrédients cités comme référence pour leur action antioxydante. Par ailleurs, la phycocyanine possède également une activité anti-inflammatoire. En ce sens, elle réduit l’inflammation en bloquant l’activité des cyclooxygénases (COX-2), une enzyme impliquée dans l’inflammation (12). En outre, la phycocyanine possède d'incroyables propriétés immunostimulatrices. Elle améliorerait les défenses immunitaires, lui donnant un coup de boost pour lutter contre les agents pathogènes. Enfin, elle serait également un excellent atout en cas d’allergie et serait une piste intéressante pour de nombreuses applications médicales (3).
Qu’est-ce que le stress oxydatif ?
Dans l’organisme, l’oxygène que nous respirons est indispensable à la production d’énergie. Ce processus a lieu dans les mitochondries via l’intermédiaire de chaînes de transport d’électrons. Cette étape conduisant à la production d’eau, peut générer une petite fuite d’électrons. Celui-ci va oxyder l’oxygène et former une espèce réactive à l’oxygène : le radical superoxydes O2•−. Ensuite, après plusieurs réactions en chaîne, d'autres espèces réactives à l’oxygène (ROS) ou radicaux libres seront formées. Ces dernières sont des intermédiaires potentiellement réduits, possédant un électron célibataire sur leur couche périphérique, les rendant extrêmement réactifs. Parmi eux, on compte entre autres le radical superoxydes O2•−, le peroxyde d’hydrogène H2O2 ou encore le radical hydroxyle •OH. Ces ROS sont considérés comme nuisibles pour l’organisme. Quand ils s’accumulent, les antioxydants normalement responsables de leur régulation se retrouvent débordés. Les radicaux libres s’attaquent alors à nos cellules provoquant des dommages à l’ADN, aux protéines et aux lipides. Ils sont responsables du vieillissement des cellules et des tissus. Ce déséquilibre entre les défenses antioxydantes de l’organisme et la quantité d’espèces réactives à l’oxygène, est appelé stress oxydatif ou stress oxydant. Ce mécanisme est impliqué dans de nombreuses pathologies comme l’athérosclérose par exemple. Certains facteurs comme les UV, la pollution, la mauvaise alimentation, le stress, la prise de médicaments, l’alcool, les pesticides... sont générateurs de stress oxydatif.
Malgré leur caractère néfaste, les espèces réactives de l’oxygène présentes en quantité physiologique sont toutefois nécessaires. En effet, ils participent aux mécanismes de régulation et de signalisation cellulaires. Tout est donc question de quantité (13).
Pour faire face à ces radicaux libres, l’organisme dispose de moyens de défenses : les antioxydants. Un antioxydant est une substance qui protège nos cellules de l’effet des radicaux libres en transformant les ROS en composés inoffensifs. Nos cellules en possèdent naturellement. En général, il s’agit d’enzymes (superoxide dismutase (SOD), catalase, glutathion peroxidase) ou de vitamines (vitamine E, C) ou encore de protéine (glutathion) (14). Néanmoins cette défense est souvent insuffisante pour contrer les effets négatifs de la multitude d’agressions provenant de notre alimentation et de notre environnement. Alors, notre alimentation peut venir soutenir nos défenses naturelles. En effet, certains des aliments que nous consommons et en particulier les fruits et les légumes sont riches en antioxydants (bêta carotène, vitamine C, E, ...). C’est également le cas de la spiruline concentrée en phycocyanine. Quand celle-ci ne suffit pas, la supplémentation peut également venir en renfort.
L’indice ORAC
Pour mesurer le pouvoir antioxydant d’un aliment, nous utilisons un indice, appelé indice ORAC (Oxygen Radical Absorbance Capacity ou Capacité d’absorption des radicaux libres). Par conséquent, plus cet indice est élevé, plus l’aliment détient des capacités antioxydantes importantes.
Comment est-il mesuré ?
L’indice ORAC est basé sur l’oxydation d’une sonde fluorescente par les radicaux libres. Pour ce faire, une sonde fluorescente est mise en contact de radicaux libres produits par un générateur. Ces derniers altèrent la sonde et diminuent donc la fluorescence. L’ajout d’antioxydants réduit les dégâts des radicaux libres sur la sonde et prolonge sa fluorescence. L’expérience se termine lorsque les antioxydants sont épuisés. Cette intensité de fluorescence au cours du temps est représentée sous forme de courbe (15). C’est l’air sous la courbe calculée et comparée à celle d’un antioxydant de référence, le trolox*, qui donne la valeur de l’indice ORAC. Il est exprimé en µmol TE pour 100 g d’aliments (TE = équivalent Trolox).
*La référence : le trolox (acide 6-hydroxy-2,5,7,8-tetramethylchroman-2-carboxylique) un analogue de la vitamine E, soluble dans l’eau (16).
Cette technique bien qu’intéressante, ne tient néanmoins pas compte de la présence de certains antioxydants comme la lutéine par exemple. De plus, l’indice ORAC d’un aliment peut également varier selon son mode de culture, de cuisson ou encore selon sa conservation. En moyenne, il est conseillé de consommer entre 3000 et 5000 unités ORAC (μmol TE/100 g) par jour.
Voici donc un tableau classant les aliments selon leur indice ORAC :
*La référence : le trolox (acide 6-hydroxy-2,5,7,8-tetramethylchroman-2-carboxylique) un analogue de la vitamine E, soluble dans l’eau (16).
Références :
1. Becker E.W. Microalgae as a source of protein. Biotechnology advances, (2007), 25, 207-210.
2. Tan BL, Norhaizan ME, Liew WP. Nutrients and Oxidative Stress: Friend or Foe? Oxid Med Cell Longev. 2018 Jan 31 ;2018 :9719584. doi: 10.1155/2018/9719584. PMID: 29643982; PMCID: PMC5831951.
3. Braune S, Krüger-Genge A, Kammerer S, Jung F, Küpper JH. Phycocyanin from Arthrospira platensis as Potential Anti-Cancer Drug: Review of In Vitro and In Vivo Studies. Life (Basel). 2021 Jan 27;11(2):91. doi: 10.3390/life11020091. PMID: 33513794; PMCID: PMC7911896.
4. Liu Q, Wang Y, Cao M, Pan T, and al. Anti-allergic activity of R-phycocyanin from Porphyra haitanensis in antigen-sensitized mice and mast cells. Int Immunopharmacol. 2015 Apr;25(2):465-73. doi: 10.1016/j.intimp.2015.02.032. Epub 2015 Mar 4. PMID: 25746371.
5. Nemoto-Kawamura C, Hirahashi T, Nagai T, and al. Phycocyanin enhances secretary IgA antibody response and suppresses allergic IgE antibody response in mice immunized with antigen-entrapped biodegradable microparticles. J Nutr Sci Vitaminol (Tokyo). 2004 Apr;50(2):129-36. doi: 10.3177/jnsv.50.129. PMID: 15242017.
6. Isabelle Laurent. La spiruline (Spirulina platensis), de l’aliment au médicament : utilisations et conseils à l’officine. Sciences pharmaceutiques. 2019. ffhal-03297932f
7. DiNicolantonio JJ, Bhat AG, OKeefe J. Effects of spirulina on weight loss and blood lipids: a review. Open Heart. 2020 Mar 8;7(1):e001003. doi: 10.1136/openhrt-2018-001003. PMID: 32201580; PMCID: PMC7061888.
8. Finamore A, Palmery M, Bensehaila S, Peluso I. Antioxidant, Immunomodulating, and Microbial-Modulating Activities of the Sustainable and Ecofriendly Spirulina. Oxid Med Cell Longev. 2017;2017:3247528. doi:10.1155/2017/3247528
9. Aoki J, Sasaki D, Asayama M. Development of a method for phycocyanin recovery from filamentous cyanobacteria and evaluation of its stability and antioxidant capacity. BMC Biotechnol. 2021;21(1):40. Published 2021 Jun 16. doi:10.1186/s12896-021-00692-9
10. Liu Q, Huang Y, Zhang R, Cai T, Cai Y. Medical Application of Spirulina platensis Derived C-Phycocyanin. Evid Based Complement Alternat Med. 2016;2016:7803846. doi:10.1155/2016/7803846
11. Romay C, Armesto J, Remirez D, and al. Antioxidant and anti-inflammatory properties of C-phycocyanin from blue-green algae. Inflamm Res. 1998 Jan;47(1):36-41. doi: 10.1007/s000110050256. PMID: 9495584.
12. Bao XQ, Huang YC, Chen F. C-Phycocyanin Alleviates Bladder Inflammation and Dysfunction in Cyclophosphamide-Induced Cystitis in a Mouse Model by Inhibiting COX-2 and EP4. Evid Based Complement Alternat Med. 2019 Jul 29;2019:8424872. doi: 10.1155/2019/8424872. PMID: 31467580; PMCID: PMC6699264.
13. Camille Migdal et Mireille Serres. Espèces réactives de l’oxygène et stress oxydant. Med Sci (Paris) 2011 ; 27 : 405–412
14. Bernard Geny, Anne-Laure Charles, Anne Lejay. Pollution et stress oxydant. Revue Française d'Allergologie. Volume 59, Issue 3, April 2019, Pages 174-176.
15. Haytowitz DB, Bhagwat S. USDA Database for the Oxygen Radical Absorbance Capacity (ORAC) of Selected Foods, Release 2. U.S. Department of Agriculture, May 2010.
16. Cao G, Alessio HM, Cutler RG. Oxygen-radical absorbance capacity assay for antioxidants. Free Radic Biol Med. 1993 Mar;14(3):303-11. doi: 10.1016/0891-5849(93)90027-r. PMID: 8458588.