TOCOPHÉROL

Substances apparentées (α-, β-, γ- et Δ-tocophérol) qui constituent la vitamine E.
La forme α (présente naturellement sous forme d'isomère D) est la plus puissante.
On la trouve naturellement dans les plantes, notamment dans le germe de blé.

CAS : 1406-18-4
MF : C₂9H₂O₂
PM : 430,71
EINECS : 215-798-8

Synonymes
vitamine naturelle ; RAC-ALPHA-TOCOPHÉROL ; (2R)-2,5,7,8-tétraméthyl-2-[(4R,8R)-4,8,12-triméthyltridécyl]-3,4-dihydrochromène-6-ol ; succinate de polyéthylène glycol de dl-alpha-tocophéryle ; vitamine E naturelle ; tocophérols mélangés ; vitamine E 1,36 UI/mg ; 5-(4-morpholinylméthyl)-d₂⁻³

Tous ces composés sont des dérivés du dihydrobenzo-γ-pyrane et ne diffèrent les uns des autres que par le nombre et la position des groupes méthyles.
Le tocophérol est nécessaire à la reproduction de certains rongeurs.
Une déplétion musculaire et du système nerveux central, ainsi qu'un œdème généralisé, sont des symptômes de carence chez tous les animaux.
Le tocophérol n'est pas un complément alimentaire indispensable à l'homme.
Les tocophérols sont une classe de composés organiques comprenant divers phénols méthylés, dont beaucoup possèdent une activité vitaminique E.
L'activité vitaminique ayant été identifiée pour la première fois en 1936 à partir d'un facteur de fertilité alimentaire chez le rat, le tocophérol a été nommé tocophérol, du grec τόκος tókos « naissance » et φέρειν phérein « porter ou porter », c'est-à-dire « porter une grossesse », la terminaison -ol indiquant son statut d'alcool chimique.
Le tocophérol est la principale source présente dans les compléments alimentaires et dans l'alimentation européenne, où les principales sources alimentaires sont les huiles d'olive et de tournesol, tandis que le γ-tocophérol est la forme la plus courante dans l'alimentation américaine en raison d'une consommation plus importante d'huile de soja et de maïs.

Le tocophérol existe sous quatre formes différentes : α, β, δ et γ.
Elles présentent une forte activité antioxydante et sont considérées comme la principale forme de vitamine E.
Le groupe des tocophérols est composé de composés phénoliques solubles constitués d'un cycle chromanol et d'une chaîne phytyle à 16 atomes de carbone.
La classification des molécules de tocophérol dépend du nombre et de la position du substituant méthyle dans le cycle chromanol.
Les différents types de tocophérols peuvent être triméthylés, diméthylés ou méthylés en positions 5, 7 et 8.

Lorsque les carbones en positions 5 et 7 ne sont pas méthylés, ils peuvent fonctionner comme des centres électrophiles capables de piéger les espèces réactives de l'oxygène et de l'azote.
Le tocophérol est présent dans l'alimentation sous forme d'huiles végétales telles que le maïs, le soja, le sésame et le coton.
Le tocophérol figure actuellement sur la liste des substances généralement reconnues comme sûres (GRAS) de la FDA pour la consommation humaine.
Le tocophérol est abondant dans le blé complet, le germe de riz et les huiles végétales.
Le tocophérol est détruit par le raffinage et le blanchiment de la farine.
Le tocophérol prévient le rancissement des huiles.
De grandes quantités de tocophérol, notamment celles contenues dans les compléments vitaminiques, ne semblent pas présenter de bénéfice pour la santé.

Propriétés chimiques du tocophérol
Point de fusion : 292 °C
Température de stockage : 0-6 °C
Solubilité : Soluble ((CH3)2CO, éthanol, CHCl3, (C2H5)2O), insoluble (eau)
Odeur : Huile végétale typique
LogP : 10,962 (est.)
Référence CAS : 1406-18-4 (Référence CAS)
Référence chimique NIST : Tocophérol (1406-18-4)
Système de registre des substances EPA : Tocophérol (1406-18-4)

Huiles visqueuses. Soluble dans les graisses ; insoluble dans l’eau.
Stable à la chaleur en l’absence d’oxygène, aux acides forts et à la lumière visible ; instable aux UV, aux bases et à l’oxydation.

Formes
Le tocophérol existe sous huit formes différentes : quatre tocophérols et quatre tocotriénols.
Tous possèdent un cycle chromane, avec un groupe hydroxyle capable de donner un atome d'hydrogène pour réduire les radicaux libres, et une chaîne latérale hydrophobe permettant la pénétration dans les membranes biologiques.
Les tocophérols et les tocotriénols se présentent sous les formes α (alpha), β (bêta), γ (gamma) et δ (delta), déterminées par le nombre et la position des groupes méthyles sur le cycle chromanol.
Les tocotriénols présentent la même structure méthyle sur le cycle et la même notation méthyle en lettres grecques, mais diffèrent des tocophérols analogues par la présence de trois doubles liaisons dans la chaîne latérale hydrophobe.

L'insaturation des queues ne confère aux tocotriénols qu'un seul carbone stéréoisomère (et donc deux isomères possibles par formule développée, dont un naturellement présent), tandis que les tocophérols possèdent trois centres (et huit stéréoisomères possibles par formule développée, dont un naturellement présent).
Chaque forme possède une activité biologique différente.
En général, les isomères 1 non naturels des tocotriénols sont quasiment dépourvus d'activité vitaminique, et la moitié des huit isomères possibles des tocophérols (ceux présentant une chiralité 2S à la jonction anneau-queue) sont également dépourvus d'activité vitaminique.
Parmi les stéréoisomères qui conservent leur activité, l'augmentation de la méthylation, en particulier la méthylation complète en forme α, augmente l'activité vitaminique.
Dans le cas des tocophérols, cela est dû à l'énergie de liaison plus élevée de la forme α-tocophérol de la vitamine à la protéine de liaison au tocophérol.

En tant qu'additif alimentaire, le tocophérol est étiqueté avec les numéros E suivants : E306 (tocophérol), E307 (α-tocophérol), E308 (γ-tocophérol) et E309 (δ-tocophérol).
Tous ces produits sont approuvés aux États-Unis, dans l'UE, en Australie et en Nouvelle-Zélande pour leur utilisation comme antioxydants.

Utilisations
Tocophérol liposoluble, une huile jaune clair facilement dégradable par la chaleur.
En tant que vitamine, le tocophérol est essentiel à la croissance musculaire normale et prévient la destruction de la vitamine A par détérioration.
Le tocophérol agit également comme antioxydant.
Le tocophérol prévient l'oxydation de certains acides gras et est stable, sauf si l'aliment rancit.
Les huiles végétales contiennent une concentration plus élevée d'antioxydants naturels, dont des tocophérols, que les graisses animales et sont donc plus stables.
Le tocophérol est obtenu à partir d'huiles végétales, de haricots, d'œufs et de lait.
Le tocophérol est également appelé alpha-tocophérol.
Médecine, nutrition, antioxydants pour les graisses, additif alimentaire pour animaux.

Les études observationnelles mesurant l'apport alimentaire et/ou la concentration sérique, ainsi que les études expérimentales, idéalement des essais cliniques randomisés (ECR), sont deux moyens d'examiner les effets, ou l'absence d'effet, d'une intervention proposée sur la santé humaine.
On peut s'attendre à ce que les résultats des études observationnelles et expérimentales concordent.
En cas d'absence de concordance, d'autres facteurs que la conception doivent être pris en compte.
Dans les études observationnelles sur le tocophérol, une corrélation inverse entre l'apport alimentaire et le risque de maladie, ou entre la concentration sérique et le risque de maladie, peut être considérée comme suggestive, mais toute conclusion doit également s'appuyer sur des essais cliniques randomisés de taille et de durée suffisantes pour mesurer des résultats cliniquement significatifs.
L'une des préoccupations concernant les corrélations est que d'autres nutriments et composés non nutritifs (tels que les polyphénols) pourraient être plus élevés dans les mêmes régimes alimentaires riches en vitamine E.
Un autre problème concernant la pertinence des ECR décrits ci-dessous réside dans le fait que, bien que les études observationnelles comparent le risque de maladie entre un apport alimentaire faible et élevé en tocophérol naturel (à l'échelle mondiale, l'apport alimentaire médian chez l'adulte est de 6,2 mg/j pour le d-α-tocophérol ; 10,2 mg/j en incluant tous les isomères du tocophérol et du tocotriénol), les ECR prospectifs utilisaient souvent 400 UI/jour de dl-α-tocophérol synthétique comme produit d'essai, soit l'équivalent de 268 mg d'équivalents α-tocophérol.

Préparation
Le tocophérol est synthétisé de deux manières : l'une consiste à extraire le tocophérol de sources végétales naturelles et l'autre à l'obtenir par synthèse chimique.
Voici les voies de synthèse chimique :
Les matières premières naturelles les plus importantes pour la production de tocophérols par extraction sont les boues de désodorisation, qui sont des distillats obtenus lors de la désodorisation des huiles végétales.
Ces distillats contiennent des stérols, des esters de stérols et des triacylglycérols, ainsi que des tocophérols et des tocotriénols.
La concentration en tocophérols dépend des paramètres de désodorisation (température, vide, quantité de vapeur injectée et équipement), mais leur quantité est inférieure à 10 %, généralement de 8 à 9 % d’insaponifiable.
La séparation du tocophérol des autres composés distillés est possible par plusieurs méthodes : (1) par estérification avec un alcool inférieur, lavage et distillation sous vide ;

(2) par saponification, ou
(3) par extraction liquide-liquide fractionnée.
Les concentrés ainsi obtenus peuvent être purifiés par distillation moléculaire, extraction, cristallisation ou une combinaison de ces procédés.
Les concentrés de tocophérol recommandés comme antioxydants sont des mélanges à teneurs relativement élevées en γ-tocophérol et δ-tocophérol (issu de l'huile de soja), mais l'α-tocophérol est également présent.
La concentration totale en tocophérol se situe généralement entre 30 et 80 %. Le reste est constitué de triacylglycérols.

Pharmacologie
Les effets antioxydants du tocophérol peuvent se traduire par différents changements pharmacodynamiques.
Des études in vitro ont montré que cette activité antioxydante peut induire une modification de la protéine kinase C (PKC), qui se traduira ultérieurement par une inhibition de la mort cellulaire.
Parmi les autres effets dérivés, on peut citer les propriétés anti-inflammatoires du tocophérol, qui peuvent être liées à la modulation des cytokines ou des prostaglandines, des prostanoïdes et des thromboxanes.

Synthèse
Le d-α-tocophérol d'origine naturelle peut être extrait et purifié à partir d'huiles de graines, ou le γ-tocophérol peut être extrait, purifié et méthylé pour obtenir du d-alpha-tocophérol.
Contrairement à l'α-tocophérol extrait des plantes, également appelé d-α-tocophérol, la synthèse industrielle produit du dl-α-tocophérol.
Le tocophérol est synthétisé à partir d'un mélange de toluène et de 2,3,5-triméthylhydroquinone qui réagit avec l'isophytol pour former du all-rac-α-tocophérol, en utilisant du fer en présence de chlorure d'hydrogène gazeux comme catalyseur.
Le mélange réactionnel obtenu est filtré et extrait à la soude caustique aqueuse.
Le toluène est éliminé par évaporation et le résidu (all-rac-α-tocophérol) est purifié par distillation sous vide. La spécification de l'ingrédient est pure à plus de 97 %.
Ce dl-α-tocophérol synthétique possède environ 50 % de la puissance du d-α-tocophérol. Les fabricants de compléments alimentaires et d'aliments enrichis destinés aux humains et aux animaux domestiques convertissent la forme phénolique de la vitamine en ester, soit par l'acide acétique, soit par l'acide succinique. Ces esters sont chimiquement plus stables, ce qui leur confère une durée de conservation plus longue.
Les formes estérifiées sont désestérifiées dans l'intestin et absorbées sous forme d'α-tocophérol libre.