Flavonoïdes

Les flavonoïdes sont subdivisés en sous-classes selon la structure de l’hétérocycle C. On distingue alors les 4-oxoflavonoïdes (flavones, isoflavones, flavonols et flavanones), les flavan-3-ols et les procyanidines, les anthocyanes ainsi que les composés chalcones et dihydrochalcones (223). Il existe dans chaque sous-classe de nombreux composés selon les substitutions des cycles aromatiques par divers groupements fonctionnels (groupements hydroxyles, méthylés ou glycosylés). La plupart des flavonoïdes sont glycosylés mais on retrouve également leur forme native que l’on appelle également « aglycone » (223, 229). 1.6.3.1.1 4-oxoflavonoïdes

Les flavones, les isoflavones, les flavonols et les flavanones constituent les groupes polyphénoliques principaux de la sous-classe des 4-oxo-flavonoïdes (Figure 13).

37 O 2' 1' 3' 6' 4' 5' 8 5 2 3 7 6 1 4 A C B O O O O O O O O OH

Figure 13: Structures chimiques de la sous-classe des 4-oxoflavonoïdes 1.6.3.1.1.1 Flavones

Les flavones sont principalement présentes dans les céréales, les herbes (par exemple : persil, origan), le céleri, la laitue, les bettraves, les piments et les pommes (230). Les flavones possèdent une double liaison en position 2-3 du cycle hétérogené oxygéné C et le cycle aromatique B est fixé en position 2 (Figure 14). Plusieurs substitutions sont possibles sur les flavones, telles que l’hydroxylation, la méthylation, la O- et C-glycosylation, et l’alkylation. De manière générale, les flavones sont présentes sous la forme de 7-O-glycosides. Moins répandues dans les fruits et légumes que les flavonols, les flavones sont principalement présentes sous forme de glycosides de lutéoline et d’apigénine (231) .

Flavone _Isoflavone

38 O O R1 R2 HO OH

Figure 14 : Structures chimiques des flavones 1.6.3.1.1.2 Isoflavones

La structure chimique des isoflavones est différente des flavones, le cycle B des isoflavones est lié au carbone 3 au lieu du carbone 2 (Figure 15). Sa structure est donc similaire à celle des phytoestrogènes, classée comme un non-flavonoïde lignane. Les isoflavones se retrouvent particulièrement dans les légumineuses et les grains de céréale. Le soja est riche en daidzéine et génistéine comme 7-O-(6’’-O-malonyl) glucosides avec une faible quantité de 7-O-(6’’-O-acetyl) glucosides, 7-O-glucosides, et l’aglycone. Le lait de soja et le tofu peuvent se présenter sous la forme d’aglycone (232).

O

O

R1 R2

R3

Figure 15 : Structures chimiques des isoflavones 1.6.3.1.1.3 Flavonols

Les flavonols sont caractérisés par la présence d’une double liaison en position 2-3 et d’un groupement hydroxyle à l’hétérocycle oxygéné (Figure 16). Dans plus de 90% des cas, le

Flavones R1 R2 Apigénine H OH Lutéoline OH OH Isoflavones R1 R2 R3 Daidzein OH H OH Genistein OH OH OH

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noyau A des flavonols est substitué par deux hydroxyles phénoliques en carbone 5 et en carbone 7. D’autre substitutions peuvent être possibles: les groupements hydroxyles peuvent être libres ou méthylés, ou même impliqués dans une liaison glycosidique. Le noyau B est monosubstitué dans 80% des cas en position 4’, ou disubstitué en positions 3’ et 4’, ou trisubstitué (moins fréquemment) en positions 3’, 4’ et 5’. Ces substitutions peuvent être des groupes OH ou OMe. Les positions 2’ et 6’ ne sont qu’exceptionnellement substituées. Le noyau C peut être substitué par un groupement OH, OMe ou O-Gly. Les principaux flavonols identifiés sont le kaempférol, la quercétine, l’isorhamnétine et la myricétine. Ils sont le plus souvent présents sous forme de glycosides, avec une molécule de glucose ou de rhamnose mais le galactose, l’arabinose, le xylose et l’acide glucuronique peuvent être présents. Leur conjugaison se fait le plus fréquemment en position 5, 7, 4’, 3’ et 5’ et il existe plus de 200 conjugués O-glycosylés différents pour le kaempférol (233). La biosynthèse des flavonols étant stimulée par la lumière, on les retrouve principalement dans les parties extérieures et aériennes des végétaux, soit l’épiderme et les feuilles. Donc, au sein d’un même fruit, il existe des différences de concentration de flavonols selon le degré d’exposition à la lumière du soleil (234, 235). Les onions jaune et rouge sont des sources alimentaires à concentration élevée de quercetine-4’-O-glucoside et quercetine-3,4’-O-diglucoside (1.2g/kg de poids frais). Dans la myrtille et le bleuet, le flavonol ayant la plus grande concentration est la quercétine, soient 158 mg/kg et 17-30 mg/kg respectivement. La mûre contient principalement de la myricétine (89- 203 mg/kg) suivi par de la quercétine (70-122 mg/kg) et du kaempférol (9-23 mg/kg). Dans les baies, les flavonols glycosides suivants ont été identifiés : la quercétine-3-O-glucoside, la quercétine-3-O-rutinoside, la quercétine-3-O-galactoside et la quercétine-3-O- xylosylglucuronide, myricétine-3-O-glucoside, myricétine-3-O-galactoside et myricétine-3-O- rutinoside.

40 O O OH HO OH R1 OH R2

Figure 16 : Structures chimiques des flavonols 1.6.3.1.1.4 Flavanones

Les flavanones se caractérisent par la saturation de l’hétérocycle C, l’absence des doubles liens 2,3 _{et la présence d’un centre chiral en carbone 2 (Figure17). Cette classe de} flavonoïdes est caractéristique des agrumes. Le plus souvent glycosylée par un disaccharide en carbone 7, on distingue deux sous-familles: les rutinosides et les néohespéridosides. Ces sous- familles de flavonones ont comme caractéristiques organoleptiques d’être insipides et amers (233). La hespérétine-7-O-rutinoside est considérée comme étant le flavonone rutinoside le plus connu; on la retrouve dans les citrons, les mandarines et les oranges. La présence de la hespéridine-7-O-néohespéridoside dans les oranges et la naringinine-7-O-néohespéridoside dans le citron est celle des flavonones néohespéridosides. Il est toutefois possible de distinguer également des dérivés d’hydroxylation et de O-méthylation dans cette classe de flavonoïde.

O O R3 OH R1 R2

Figure 17 : Structures chimiques des flavanones

Flavonols R1 R2 Kaempferol H H Quercétine OH H Myricétine OH OH Isorhamétine OCH3 H Flavanones R1 R2 R3 Hesperetin OH OCH3 OH Naringenin H OH OH Hesperetin-7-O-rutinoside OH OCH3 C11H18O10 Naringinine-7-O-neohesperidoside H OH C11H18O10

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1.6.3.1.1.5 Flavan-3-ols et tanins condensés

Les flavan-3-ols sont les seuls flavonoïdes qui n’existent pas naturellement sous forme de glycosides. Ils existent sous forme de monomères également appelés catéchines ainsi que sous forme d’oligomères et de polymères, les tanins condensés. Les flavan-3-ols présentent un hétérocycle C saturé auquel s’ajoute une fonction hydroxyle en carbone 3 (Figure 18). La présence de deux centres chiraux en carbone 2 et 3 donne 4 isomères potentiels pour chaque niveau d’hydroxylation du cycle B. Dans les baies, les monomères principaux sont la (+)- catéchine et son isomère l’(-)-épicatéchine (236, 237). Ces monomères peuvent être hydroxylés en carbone 4’ et former la (+)-gallocatéchine et l’(-)-épigallocatéchine.

HO OH O OH OH OH HO OH O OH OH OH

Figure 18 : Structures chimiques de (+)-catéchine et (-)-épicatéchine

Les tanins condensés, communément appelés les proanthocyanidines, sont liés entre eux par des liaisons carbone-carbone difficilement hydrolysables. Les proanthocyanidines sont des oligomères et des polymères de la (+)-catéchine et (-)-épicathéchine qui sont formés par des liaisons entre le carbone 4 et 8 ou le carbone 6, on leur donne le nom de liaisons structures de type B (proanthocyanidine type-B). Les liaisons formées entre le carbone 2 et oxygène 5 ou carbone 2 et l’oxygene 7 sont appelées liaisons structurales de type A (proanthocyanidine type-A) (Figure 19). Les proanthocyanidines comportant uniquement des unités successives d’épicathéchine sont nommées procyanidines. Les polymères de proanthocyanidines peuvent aller jusqu’à 50 unités de flavan-3-ol. Les bleuets (238) ainsi que les canneberges (239, 240) contiennent une quantité élevée de proanthocyanidines.

42 HO OH O OH OH OH HO OH O OH OH OH 4 8 HO OH O OH OH OH O OH O OH HO HO 4 2 7 8

Figure 19: Structures chimiques des proanthocyanidines dimérique type-B2 et type-A2 Les proanthocyanidines (Figure 20) contenant des unités de (epi)afzelechin ou (epi)gallocatechin sont des propelargonidines et prodelphinidines, respectivement.

Figure 20 : Structures chimiques des proanthocyanidines 1.6.3.1.1.6 Anthocyanes

Parmi les nombreux composés polyphénoliques présents dans les petits fruits, les anthocyanes sont probablement les plus connus (241). En 2006, 539 anthocyanes étaient recensés. Elles se forment à partir d’anthocyanidines telles que la cyanidine, la delphinidine, la pélargonidine, la péonidine, la pétunidine et la malvidine (Figure 21). Le squelette flavylium est commun à tous ces composés et il est responsable des pigments qui donnent la

Proanthocyanidine R1 R2 Propelargonidine H H Procyanidine OH H Prodelphinidine OH OH HO OH O OH OH R2 O OH OH R2 OH O OH OH R2 OH HO HO R1 R1 R1 n liaison de type B liaison de type A

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couleur rouge, bleue, mauve, violette ou rouge-mauve aux fruits et légumes (242). Les anthocyanes sont très rarement présentes sous la forme aglycone car le squelette flavylium, qui est responsable de la couleur, est aussi un noyau très réactif aux nucléophiles qui confère une instabilité à ces composés. Les anthocyanes existent naturellement sous forme glycosides comme les flavonols. La diversification des anthocyanes est produite par le nombre et la position des différents groupements hydroxyles et méthoxyles, la nature, le nombre et la position des sucres et l’acylation éventuelle de ces sucres (223). Les glycosides les plus connus dans les petits fruits sont formés par l’ajout de glucose, de galactose, de rhamnose, d’arabinose, de xylose et de sophorose. Ils se présentent sous la forme de 3-glycosides ou 3,4- diglycosides. Les agents alkylants pouvant être des acides phénoliques tels que l’acide caféique, p-coumarique, férulique et sinapique. La groseille et la baie de surreau contiennent seulement des anthocyanes provenant de la cyanidine (236, 242-244). Le cassis est caractérisé par la présence de delphinidines et de cyanidines rutinosides et glucosides; les delphinidines et cyanidines rutinoside sont les plus abondantes (242-244). La groseille et les cassis contiennent majoritairement de la cyanidine diglycoside et de la cyanidine monoglycoside en faible quantité (236, 242, 243). La partie osidique des anthocyanes peut être un monosaccharide (glucose, galactose, rhamnose), un diholoside (rutinose constitué d'un glucose lié à un rhamnose, xyloglucose) ou parfois un triholoside. La plupart des anthocyanes sont des 3- monosides et des 3, 5-diosides d'anthocyanidines (245). Il existe aussi des diosides liés en position 3, 7 et des triosides liés en position 3, 5, 3'. De nombreux anthocyanes sont en outre acylés par des acides hydroxycinnamiques : acides 4-coumarique, caféique, férulique, sinapique; des acides benzoïques : acide gallique; des acides aliphatiques carboxyliques : acide acétique, ou des acides dicarboxyliques comme les acides malonique, malique, oxalique et succinique (246, 247). Les fraises (248), les mûres (249) et les framboises (250-252) contiennent divers anthocyanes. La majorité des anthocyanes dans les framboises et les mûres sont des dérivés des cyanidines (253) alors que dans la fraise, la pelargonidine-3-O-glucoside prédomine (254). Dans les bleuets, les anthocyanes principaux sont la malvidine-3-O- arabinoside et les 3-O-galactosides de cyanidine, delphinidine, pétunidine et malvidine (236, 243). Pour ce qui est des canneberges, les anthocyanes majoritaires sont des composés dérivés des cyanidines et péonidines (236, 239, 243).

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Les anthocyanes sont présentes dans les fruits mais aussi dans certains légumes feuillus ou racinaires (chou rouge, oignon rouge, radis). La quantité d’anthocyanes est souvent proportionnelle à l’intensité de la pigmentation du fruit et leur concentration peut atteindre 2 à 4 g/kg dans certaines baies comme le cassis ou les mûres.

HO OH O+ OH OH R2 R1

Figure 21 : Structures chimiques des anthocyanidines 1.6.3.1.1.7 Chalcones et dihydrochalcones

Les chalcones sont caractérisées par l'ouverture de l'hétérocycle C avec formation d'une double liaison en position carbone 2 et 3 (Figure 22). La présence de chalcone est faible dans l’alimentation en plus de se transformer en flavanone en milieu acide. La réduction de la double liaison entre carbone 2 et 3 est caractéristique des dihydrochalcones. La plus grande source dihydrochalcone est la pomme et ses produits dérivés. La phloridzine (phlorétine 2’- glucoside), la phlorétine 2’(2’’-xylosyl-glucoside) et la 3-hydroxyphloridzine (255) sont les trois principales dihydrochalcones présentes dans la peau et les pépins des pommes (256).

HO OH OH OMe OH O

Figure 22 : Structure chimique des dihydrochalcones

Anthocyanidine R1 R2 Pelargonidine H H Cyanidine OH H Delphinidine OH OH Peonidine OCH3 H Pétunidin OCH3 OH

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