Les pigments caroténoïdes se trouvent dans toutes sortes de plantes, et ils absorbent l’énergie et protègent contre les dommages causés par la lumière lors de la photosynthèse. De couleur rouge ou jaune, les caroténoïdes sont visibles lorsque la chlorophylle, la substance qui convertit la lumière en énergie dans les plantes et certaines bactéries, est épuisée. Les couleurs que prennent les feuilles des arbres à l’automne sont dues à l’exposition aux pigments caroténoïdes. Ces pigments contiennent également des antioxydants, et la consommation de caroténoïdes peut protéger contre les maladies cardiaques et le cancer chez l’homme et d’autres espèces.
Moléculairement, la plupart des caroténoïdes impliqués dans ces processus présentent un squelette hydrocarboné. Entre trois et 15 doubles liaisons existent le long de cette épine dorsale, et le nombre de liaisons a une relation directe avec la partie du spectre qu’un caroténoïde peut traiter. La lumière entre 400 et 500 nanomètres (nm) est généralement absorbée par ces molécules. Le phytoène est le premier type produit à partir de l’assemblage de divers composants moléculaires et est essentiel à la formation d’autres caroténoïdes. Les pigments basiques peuvent être biosynthétisés en d’autres composés, tels que le bêta-carotène et le lycopène.
Les caroténoïdes jouent un rôle protecteur important car ils bloquent les effets des particules et des radicaux d’oxygène lorsque la lumière et les photosensibilisateurs tels que la chlorophylle interagissent. L’énergie radiante est transférée par les pigments caroténoïdes aux molécules de chlorophylle individuelles, tandis que l’excès d’énergie est dissipée dans le cadre du cycle de la xanthophylle dans certaines plantes et algues. Les molécules de chlorophylle qui restent dans un état actif peuvent également être régulées. Au niveau moléculaire, les caroténoïdes aident à lier les molécules de pigment-protéines photosynthétiques.
La consommation d’organismes à base de plantes conduit au traitement métabolique des pigments caroténoïdes chez le saumon, les crevettes, les homards et les créatures. La coloration de ces poissons et crustacés provient des pigments présents dans la nourriture qu’ils consomment. Par exemple, le saumon sauvage qui mange des crevettes est de couleur beaucoup plus rouge que le saumon produit dans les fermes. Il est difficile de récolter des caroténoïdes naturellement, mais le génie génétique rend la perspective plus optimiste. Les pigments synthétisés chimiquement ne donnent pas le même résultat que les pigments naturels.
Divers types de caroténoïdes existent dans les plantes, les bactéries, les champignons et les algues. Le phytoène est une forme de pigment qui peut être métabolisé en bêta-carotène qui, avec d’autres composés, est utilisé pour produire de la vitamine A ainsi que du liquide rétinien chez les mammifères. Les propriétés photosynthétiques et l’impact sur la santé humaine font des pigments caroténoïdes l’un des éléments biologiques les plus importants de la nature.