Stress oxydatif et alicaments: Prévention des maladies humaines 9782842542184

Table of contents :
Sommaire
Avant-propos
Le stress oxydatif
Les alicaments
Les polyphénols
Les oestrogènes et les phyto-oestrogènes
Les phytostérols
Les composés organo-sulfurés des alliacées
Caroténoïdes et prévention de pathologies humaines

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Science et Biomédecine

Stress oxydatif et alicaments Prévention des maladies humaines

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Science et Biomédecine

Stress oxydatif et alicaments Prévention des maladies humaines Haim Tapiero

Collection Science et Biomédecine dirigée par Haim Tapiero Déjà parus dans la même collection Les oligo-éléments - Prévention des maladies humaines (septembre 2005) Acides gras, acides aminés et peptides - Prévention des maladies humaines (février 2006)

Éditions E.D.K. 33, rue Bezout 75014 PARIS Tél. : 01 53 91 06 06 Fax : 01 53 91 06 07 [email protected] www.edk.fr © Éditions EDK, Paris, 2006

ISSN : 1778-3461 ISBN : 2-84254-111-1 Il est interdit de reproduire intégralement ou partiellement le présent ouvrage – loi du 11 mars 1957 – sans autorisation de l’éditeur ou du Centre Français du copyright, 20, rue des Grands-Augustins, 75006 Paris.

Sommaire

Avant-propos Haim Tapiero...................................................................................

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Le stress oxydatif Haim Tapiero, Danyelle M. Townsend, Kenneth D. Tew.................

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Les alicaments Les polyphénols Haim Tapiero, Danyelle M. Townsend, Kenneth D. Tew.................

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Les œstrogènes et les phyto-œstrogènes Haim Tapiero, Danyelle M. Townsend, Kenneth D. Tew.................

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Les phytostérols Haim Tapiero, Danyelle M. Townsend, Kenneth D. Tew.................

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Les composés organo-sulfurés des alliacées Haim Tapiero, Danyelle M. Townsend, Kenneth D. Tew.................

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Caroténoïdes et prévention de pathologies humaines Haim Tapiero, Danyelle M. Townsend, Kenneth D. Tew.................

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Stress oxydatif et alicaments

Remerciements Les auteurs remercient Marie-Claude Feuillet, Mireille Tapiero et Jean-Marie Mutschler-Clor pour leur aide dans la réalisation de cette monographie. Publication avec le soutien de l’Association Biomédecine et Pharmacothérapie.

Avant-propos

Le stress oxydatif résulte de la formation des oxygènes réactifs (reactive oxygen species, ROS) engendrés dans l’organisme, qui écrasent les antioxydants cellulaires, systèmes de défense des tissus. L’ampleur du stress dépend de la capacité des tissus à désintoxiquer ces oxygènes réactifs. Pour protéger l’organisme contre les dégâts causés par les ROS, les antioxydants produits par l’organisme agissent de concert avec les antioxydants exogènes issus principalement de l’alimentation. Sans ignorer l’importance des styles de vie, des facteurs exogènes, de l’influence des facteurs génétiques ou du processus de vieillissement, l’incidence des maladies chroniques dans différents pays chez les personnes qui ont migré d’une partie du monde à une autre suggère fortement que le régime alimentaire peut être le facteur exogène principal responsable de la formation des maladies chroniques en général [1] et des cancers en particulier [2]. Les cancers du côlon et du sein sont, par exemple, plus élevés chez les migrants japonais aux États-Unis que chez ceux demeurés au Japon [3]. L’augmentation des risques de cancer du sein est non seulement associée à la migration, mais aussi à l’excès de consommation de viande et de graisses, ce qui suggère que l’alimentation peut influencer, entre autres, les processus métaboliques hormonaux et moduler indirectement le cancer du sein [4, 5]. D’autres facteurs environnementaux, comme l’alcool, faciliteraient le passage des cancérigènes chimiques (particulièrement ceux situés dans la fumée du tabac) dans les cellules mucosales des voies aérodigestives supérieures et inhiberaient l’action des défenses intracellulaires. La relation entre la nutrition, les microsubstances nutritives ou « alicaments » et les maladies chroniques peut être placée dans la perspective d’une structure évolutionnaire. L’oxygène, issu de la photosynthèse, est une arme à double tranchant. D’une part, il permet un métabolisme aérobie efficace et, d’autre part, il est responsable des dégâts causés aux macromolécules dans les organismes. Les plantes terrestres ont développé des substances de défense

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Stress oxydatif et alicaments

contre l’agression oxydative. Ces défenses dépendent de certains éléments comme le sélénium (voir [6]) et de la synthèse de molécules complexes dont les caroténoïdes, les polyphénols... Un grand nombre de ces alicaments sont devenus pour l’homme, et les animaux qui se nourrissent, le moyen de défense contre les maladies chroniques. Les feuilles et les fruits, fractions métaboliques actives des plantes, contiennent principalement des concentrations élevées d’antioxydants et de vitamines, alors que les graines comprennent surtout le matériel génétique et les réserves d’énergie. Les plantes à feuilles vertes et les carottes, riches en vitamines antioxydantes et en « microconstituants bioactifs » comme les indoles et les inhibiteurs de protéases, seraient des éléments importants dans la prévention de la plupart des cancers épithéliaux [7-9]. Parce que la consommation de légumes et de fruits frais est particulièrement faible dans la majorité des populations modernes, les maladies chroniques, dont les cancers, peuvent, tout au moins en partie, être considérées comme des maladies de carence. Dans cette monographie, nous nous sommes limités à mettre en évidence l’importance de certaines « microsubstances nutritives » ou « alicaments » capables d’accroître les défenses cellulaires, de modifier et désactiver le métabolisme des carcinogènes, et de jouer un rôle dans la prévention des maladies chroniques. Références 1. Stewart GT. Limitations of the germ theory. Lancet 1968 ; I : 1077-81. 2. Tannenbaum A, Silverstone H. Nutrition and the genesis of tumours. In : Raven R, ed. Cancer. London : Butterworth, 1957. 3. Wynder EL, Shigematsu T. Environmental factors of cancer of the colon and rectum. Cancer 1967 ; 20 : 1520-61. 4. Trichopoulos D, Li F, Hunter DJ. What causes cancer ? Scientific American 1996 ; 9 : 50-7. 5. Willett WC, Trichopoulos D. Summary of the evidence : nutrition and cancer. Cancer Causes Control 1996 ; 7 : 178-80. 6. Tapiero H. Les oligo-éléments. Prévention des maladies humaines. Paris : Éditions EDK, 2005. 7. Doll R, Peto R. The causes of cancer. J Natl Cancer Inst 1981 ; 66 : 1191-308. 8. Steinmetz KA, Potter JD. A review of vegetables, fruits and cancer. I. Epidemiology. Cancer Causes Control 1991 ; 2 : 325-57. 9. Steinmetz KA, Potter JD. Vegetables, fruit and cancer prevention : a review. J Am Dietetic Assoc 1996 ; 96 : 1027-37.

Le stress oxydatif

Les oxygènes réactifs : ROS (reactive oxygen species) Les oxygènes réactifs, ROS (reactive oxygen species), sous-produits naturels de la respiration cellulaire, induisent, via le stress oxydatif, des lésions cellulaires. Les espèces les plus courantes sont (Figure 1) : les anions superoxydes (O2o ), formés principalement au cours du transport d’électrons de la chaîne mitochondriale, mais aussi par les systèmes enzymatiques dont la NADPH-oxydase, la xanthine oxydase ou la NADPH-P450 cytochrome réductase [1-3] ; les peroxydes d’hydrogène (H2O2) contenus dans les peroxysomes qui contiennent aussi la catalase qui désintoxiquera les peroxysomes (Figure 2) ; les radicaux hydroxyles (HOo), formés via la réaction de Fenton et d’Haber-Weiss (O2o et H2O2 se transforment en HOo, en présence de Fe2+ ou de Cu+) (Figure 3). Ces trois radicaux sont extrêmement réactifs, capables d’induire de sévères lésions de la cellule [4, 5]. Enfin le monoxyde d’azote (NO), produit par les cellules de l’endothélium vasculaire, mais aussi par les macrophages activés et quelques cellules neuronales, agit comme médiateur de l’inflammation et interagit avec O2o et O2 pour engendrer des anions peroxynitrite (ONOO-) et le monoxyde d’azote (NO*) (Figure 4) [6, 7]. -

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Les anions superoxydes La protection contre les dégâts causés par le stress oxydatif se fait dans la cellule normale, par un système complexe d’enzymes et d’antioxydants qui neutralise l’entière cascade des ROS. Le système enzymatique est composé des superoxydes dismutases (SOD) qui catalysent la conversion des anions O2o en H2O2, neutralisés ultérieurement par la catalase ou par la glutathion peroxydase. Chez l’homme, trois isoformes de SOD ont été identifiées, la CuZn-SOD (SOD1), la Mn-SOD (SOD2) et la EC-SOD (SOD3). La SOD1 est une protéine dimérique d’un poids moléculaire de 32 000 qui dismute les -

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Figure 1. Les oxygènes réactifs (ROS). Les anions superoxyde (O2o ) sont initiés lors du transport d’électrons de la chaîne mitochondriale et/ou par les systèmes enzymatiques dont la NADPH-oxydase, la xanthine oxydase ou la NADPH-P450 cytochrome réductase. Les peroxydes d’hydrogène (H2O2) sont principalement localisés dans les peroxysomes. Enfin, les radicaux hydroxyles (HO ) sont formés via la réaction de Fenton ou d’Haber-Weiss qui, en présence de Fe2+ ou de Cu+, convertissent O2o et H2O2 en HOo (voir Figure 3). -

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Le stress oxydatif

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Figure 2. Rôle de la catalase et de la glutathion peroxydase dans l’élimination du peroxyde d’hydrogène.

Figure 3. Interactions entre les ions de fer ou de cuivre, le peroxyde d’hydrogène et les anions superoxyde.

anions O2o , produits par le réticulum endoplasmique et par les oxydases cytosoliques et membranaires. La SOD2 est une protéine tétramérique, d’un poids moléculaire de 88 000 qui dismute les anions O2o des mitochondries engendrées par la phosphorylation oxydative et la fuite d’électrons. Enfin, la SOD3, d’un poids moléculaire de 135 000, est une protéine tétramérique, libérée dans -

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Stress oxydatif et alicaments

Figure 4. Formation des anions peroxynitrites (ONOO-) par interaction entre le monoxyde d’azote (NO) et les anions superoxyde (O2o ). -

l’espace extracellulaire [8, 9]. Les SOD1 et 3 ont probablement une même origine, tandis que la SOD2 aurait une origine différente. Hormis ce système complexe d’enzymes, des composés exogènes, dont les minéraux qui rentrent dans la composition de certaines enzymes (sélénium, zinc et cuivre) [10], les acides aminés et peptides (arginine, glutathion) [11], les vitamines (A, C, E) et les phytonutriments (caroténoïdes, polyphénols, composés organo-sulfurés) jouent aussi un rôle important dans la cellule contre une surproduction des ROS (Tableau I). Alors qu’une faible production (physiologique) de ROS est nécessaire à la croissance cellulaire, une production excessive cause des dégâts aux composants cellulaires (ADN mitochondrial et nucléaire, ARN, protéines et lipides membranaires), induit des cassures simples et doubles brins de l’ADN et inactive les systèmes de réparation [12-15] (Tableau II). Ces dégâts sont responsables des infections et de l’inflammation qui activent les macrophages

Le stress oxydatif

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Tableau I. Protection des cellules contre le stress oxydatif. Enzymes Superoxyde dismutases : transforment O2o en H2O2 Glutathion peroxydases et catalases : transforment H2O2 en H2O + O2 Composés exogènes Vitamine E et β-carotène : liposolubles, ils réagissent avec les radicaux libres protégeant les membranes et autres constituants cellulaires Vitamine C et acide urique : hydrosolubles, ils réagissent avec les radicaux libres dans le cytoplasme Chélateurs de métaux : empêchent les métaux de transition, comme le Fe ou le Cu, de catalyser les réactions d’oxydation -

Tableau II. ROS et stress oxydatif dans le développement des maladies humaines. Maladies

Mécanismes pro-oxydatifs

Cancer

Lésions oxydatives de l’ADN Inactivation des enzymes de réparation de l’ADN

Emphysème pulmonaire

Potentialisation de l’activité protéolytique des protéases des phagocytes

Dégâts tissulaires dans les maladies auto-immunes (arthrite rhumatoïde) Maladies cardiovasculaires

Modifications oxydatives du cholestérol LDL Adhésion des phagocytes à l’endothélium vasculaire

Immunosuppression acquise

Inactivation oxydative de l’activité protectrice des lymphocytes B et T et des cellules NK

et les neutrophiles (eux-mêmes producteurs des ROS) et interviennent dans la destruction des micro-organismes pathogènes [16, 17]. La surproduction des ROS, ou un défaut de leur neutralisation, peut conduire à une inflammation chronique et à une altération des tissus normaux, qui sont chez l’homme des facteurs à risque de certains cancers, dont ceux de l’estomac, de l’œsophage ou du foie [18]. Les cancers du poumon ou du côlon sont aussi associés à des inflammations chroniques dues respectivement à une exposition prolongée à l’amiante et à une complication de rectocolite hémorragique [19, 20]. Le développement des cancers par ROS est dû à l’activation des facteurs de transcription et/ou à l’inhibition des gènes suppresseurs de tumeur. La progression de ces cancers peut être inhibée par la stimulation des signaux pro-apoptotiques

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Stress oxydatif et alicaments

et la mort, de manière sélective, des cellules cancéreuses [21]. Dans les cellules normales, la production d’anions O2o est engendrée par la NADPH oxydase cytosolique, alors que dans les cellules cancéreuses, la production d’anions O2o , plus importante que dans les cellules normales, est engendrée par les complexes I et III de la chaîne respiratoire des mitochondries. Dans les cellules cancéreuses, l’hyperactivité mitochondriale provoque un stress oxydatif permanent qui réduit l’activité des SOD et de la catalase, favorise l’accumulation des ROS, la transformation cellulaire et stimule la croissance des cellules cancéreuses [18, 22-24]. La réaction cellulaire au stress oxydatif dépend essentiellement de l’état redox de la cellule qui diffère selon qu’il s’agisse d’une cellule normale ou cancéreuse et est associée à la surexpression de Mox1 (sous-unité catalytique de la NADPH-oxydase) qui stimule les anions O2o [25]. En contrôlant l’homéostasie des ROS (rapport entre la production et la désintoxication), le système redox de la cellule est indispensable à l’activité des facteurs nucléaires de transcription et à la signalisation ambivalente de la prolifération ou de la mort cellulaire [26]. Cette signalisation est, chez les mammifères, sous l’influence de trois sous-groupes de mitogènes activés par des kinases (MAPK) : la kinase ERK, contrôlée par des signaux extracellulaires dont les facteurs de croissance, les cytokines et les esters de phorbol qui jouent un rôle important dans la croissance et la différenciation cellulaire [27, 28], la JNK (c-jun N-terminal kinases) et la kinase p38 MAPK qui sont en revanche toutes deux impliquées dans les réponses au stress et à la mort cellulaire [29, 30]. L’effet pro-apoptotique de la JNK résulte probablement de l’inhibition des molécules anti-apoptotiques dont Bcl2 et NF-κB [31, 32]. Une forte concentration de ROS active, dans les cellules normales, la voie JNK et l’apoptose, alors qu’en présence de faibles concentrations ou de concentrations élevées mais transitoires, c’est la voie ERK qui est activée et qui stimule au contraire la prolifération cellulaire [23, 26]. En revanche, dans des conditions similaires, l’activation de la voie ERK dans les cellules cancéreuses stimule le stress oxydatif, inhibe la croissance et induit la mort cellulaire par apoptose [21, 33]. -

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L’hydroperoxyde (H2O2) L’inhibition de la croissance et la mort des cellules cancéreuses par apoptose sont obtenues par de faibles concentrations de H2O2. La stimulation de la production de glutathion et de la catalase intracellulaire par la N-acétylcystéine (NAC), accroît la concentration de H2O2 et stimule la croissance cellulaire. En revanche, la croissance des cellules normales est stimulée par de faibles concentrations de H2O2 et inhibée en présence de NAC. En général, il apparaît que les molécules favorisant la production intracellulaire de H2O2,

Le stress oxydatif

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stimulent la multiplication des cellules normales, mais inhibent celle des cellules cancéreuses. La production de H2O2 est obtenue non seulement par les SOD qui dismutent les anions O2o , mais aussi par les composés qui miment l’activité de la Mn et de la Cu/Zn superoxyde dismutase. Parmi ces composés, le MnTBAP (manganèse [III] 5,10,15,20-acide benzoïque) et le CuDIPS (cuivre [II] 3,5-diisopropylsalicylate), réduisent les concentrations intracellulaires de O2o et augmentent celles du H2O2, dans les cellules normales et cancéreuses. Dans les cellules normales, H2O2 est hautement contrôlé par le glutathion (GSH) alors que l’aminotriazole (ATZ), inhibiteur de la catalase, n’a que peu d’effet sur la concentration de H2O2. En revanche, la production de H2O2 dans les cellules cancéreuses est, au contraire, contrôlée par l’ATZ et pas par le GSH. Ainsi, l’initiation de faibles concentrations des ROS par la NADPHoxydase stimule la production intracellulaire de H2O2 et la croissance des cellules normales. En revanche, les ROS, initiés par la chaîne respiratoire des mitochondries, stimulent la croissance des cellules cancéreuses, même à fortes concentrations. Les concentrations intracellulaires de H2O2, qui se situent au seuil de la toxicité, sont contrôlées par la catalase et une faible augmentation conduit les cellules à la mort par apoptose [34]. Des médicaments anticancéreux comme le cis-platine ou l’oxalo-platine, stimulent les productions intracellulaires d’O2o et de H2O2 (Figure 5). L’activité cytotoxique de l’oxalo-platine est potentialisée par MnTBAP ou CuDIPS -

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Figure 5. Cis-platine et oxalo-platine. L’oxalo-platine, médicament anticancéreux, appartient à la famille des 1,2 diaminocyclohexane platine (DACH), caracterisé par un atome de platine lié à un ligand transporteur (DACH) et à un ligand hydrolysable (acide oxalique).

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Figure 6. Paclitaxel (Taxol®) et Docetaxel (Taxotère®). Le paclitaxel, médicament anticancéreux (utilisé dans le traitement des cancers de l’ovaire, du sein, de la tête et du cou et des cancers du poumon à petites cellules) est un ester de diterpène isolé en faible quantité (0,01-0,02 %) à partir d’écorce d’if du pacifique (Taxus brefivolia). Cependant, le Baccatin III et le 10-désacétyle bacattin III, extraits à partir de feuilles et d’aiguilles de Taxus bacatta peuvent être transformés en paclitaxel. En se liant aux microtubules, le paclitaxel est un antimitotique, favorisant l’assemblage avec les tubulines et stabilisant contre la dépolymérisation lors de la division cellulaire. Il résulte du rapport tubuline-microtubule une perturbation des fuseaux mitotiques normaux et un blocage de la prolifération cellulaire. Le paclitaxel se lie aussi à une deuxième cible, une protéine, qui normalement bloque le processus de l’apoptose, et son inhibition permet donc le maintien de l’apoptose. Le Taxotère® est un analogue du paclitaxel produit par une semi-synthèse à partir du 10-désacétyle bacattin III. Comparé au paclitaxel, sa solubilité dans l’eau est plus grande. Cliniquement, il est utilisé dans le traitement des cancers de l’ovaire et du sein.

(mais pas par la catalase), mais décroît en présence de NAC [35, 36]. Le paclitaxel (Figure 6), médicament anticancéreux, stabilisateur des microtubules et activateur du JNK/SAPK, est aussi responsable d’une surproduction des ROS et des dommages causés aux mitochondries [37-39]. Comme pour le cis-platine ou l’oxalo-platine, la cytotoxicité du paclitaxel est potentialisée par le MnTBAP ou le CuDIPS tandis que la NAC ou le GSH réduisent cette cytotoxicité. Des expériences réalisées in vivo montrent que la croissance des tumeurs du côlon (CT26) ou du foie (Hepa 1.6), implantées chez la souris sont fortement réduites après traitement par l’association oxalo-platine/ MnTBAP, CuDIPS ou MnDPDP. En revanche, lorsque ces souris sont traitées par l’association oxalo-platine/NAC, les tumeurs se développent presque aussi rapidement qu’en l’absence de traitement [36].

Le stress oxydatif

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En conclusion, les ROS, sous-produits du métabolisme de la respiration cellulaire, peuvent, lorsque leur production est en excès, conduire à différentes pathologies, dont les cancers. Le rôle des ROS sur la croissance cellulaire dépend de leur nature, de leur origine subcellulaire et de leur niveau intracellulaire. Dans les cellules cancéreuses, la concentration de H2O2 est à la limite du seuil de toxicité. Ainsi, tout agent qui accroît la concentration intracellulaire de H2O2, conduit à la mort cellulaire par apoptose et réduit la tumeur. Inversement, tout agent qui réduit le niveau intracellulaire de H2O2 augmente le développement de la tumeur. Les produits qui miment l’action de la SOD augmentent les concentrations intracellulaires de H2O2 et inhibent la croissance des cellules cancéreuses. Ils pourraient donc être complémentaires d’une chimiothérapie anticancéreuse ; en revanche, les produits qui réduisent les concentrations de H2O2, comme NAC, accélèrent le développement de la tumeur.

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LES ALICAMENTS

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Les polyphénols

Les polyphénols sont, avec les caroténoïdes et les vitamines C et E, des réducteurs. Ils représentent les « antioxydants » les plus abondants de l’alimentation, protégeant les cellules et les tissus de l’organisme contre le stress oxydatif et les pathologies qui en dérivent, dont les cancers [1], les maladies cardiovasculaires et inflammatoires [2]. Les principaux polyphénols sont les acides phénoliques dont l’acide caféique (Figure 1), les composés qui appartiennent à la famille des flavonoïdes (Figure 2), les stilbènes et les lignanes (Figure 3). L’activité antioxydante de ces composés dépendra de la structure et de la biodisponibilité des polyphénols, des interactions avec les récepteurs de la cellule et des activités enzymatiques. Les acides phénoliques Les acides hydroxycinnamiques sont les acides phénoliques les plus largement distribués parmi les plantes. Le principal représentant de cette famille est l’acide caféique qui, par estérification avec l’acide quinique, est transformé en acide chlorogénique, antioxydant dont la principale source est le café (Figure 1B) [3-5]. Un consommateur de café moyen absorbe entre 0,5 et 1 gramme d’acide chlorogénique par jour et un consommateur occasionnel environ 100 mg par jour. La relation entre la consommation de café et l’incidence sur le cancer du côlon est probablement due à l’acide chlorogénique, qui, après absorbtion par le côlon et passage dans la circulation sanguine, inhibe la formation des substances mutagènes et cancérigènes [6, 7]. Les flavonoïdes Les flavonoïdes sont les polyphénols les plus abondants dans l’alimentation de l’homme. Caractérisés par une structure C6-C3-C6, ils sont présents

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Figure 1. Les acides phénoliques. Biosynthèse de l’acide caféique. La L-phénylalanine et la L-tyrosine sont les précurseurs de nombreuses substances naturelles. La désamination de la phénylalanine se fait via la lyase phénylalanine ammonia (PAL). Les acides cinnamiques naturels les plus courant sont les acides 4-coumarique, caféique, ferrulique et sinapique que l’on trouve dans les plantes sous une forme libre et estérifiée.

sous forme de β-glycosides, la nature de la glycosylation influençant grandement leur absorption. Dans cette famille, on distingue (Figure 2) :

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Figure 2. Structure de base des flavonoïdes.

• Les flavonoles (Figure 2A) sont représentées par la myricétine, la fisétine, le kaempférol et la quercétine, principale flavonole de l’alimentation, que l’on retrouve surtout dans les oignons (0,3 mg/g), le thé (10-25 mg/l) et dans plusieurs fruits, légumes et infusions.

Figure 2A. Les flavonoles.

• Les isoflavones (Figure 2B), composées par la daidzéine et la génistéine que l’on retrouve surtout dans le soja, qui contient environ 1 mg de daidzéine et de génistéine par gramme de haricot sec. Ces isoflavones ont des propriétés œstrogéniques et sont souvent prescrites lors de la ménopause, contre les bouffées de chaleur et comme traitement substitutif dans la prévention du cancer du sein et de l’ostéoporose [8].

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Figure 2B. Les isoflavones.

• Les flavanoles (Figure 2C) sont principalement constituées de catéchine, très abondante dans les jeunes feuilles de thé qui contiennent entre 200 et 340 mg de catéchine et de gallocatéchine par gramme de feuilles sèches. Il existe cependant une différence selon qu’il s’agisse de thé vert ou de thé noir. Une infusion de thé vert (thé non fermenté ou semi-fermenté) contient environ 1 gramme de catéchine par litre, alors que le thé noir (thé fermenté), en raison de l’oxydation en polyphénols plus complexes, ne contient que la moitié de cette valeur. Les catéchines se retrouvent aussi en plus faibles concentrations dans le vin rouge (270 mg/l) et le chocolat [9]. • Les flavanones (Figure 2D) comprennent, la taxifoline, la naringénine et l’hespéridine qui sont surtout concentrées dans les agrumes. L’hespéridine est présente dans les oranges, à raison de 125 à 250 mg par litre de jus. • Les flavones (Figure 2E) sont représentées par la lutéoline que l’on retrouve dans le poivron rouge doux, la wogonine et l’apigénine, dans le céleri. Les anthocyanines et les proanthocyanidines Ces polyphénols sont composés de monomères et d’oligomères de la flavan-3-ol (Figure 3). Les anthocyanines sont présents dans les pigments de fruits rouges avec un contenu qui peut varier de 0,15 mg/g dans les fraises, 4,5 mg/g dans les cerises à 26 mg/l dans les vins rouges [25]. Les stilbènes Le principal représentant des stilbènes dans les plantes consommables est le resvératrol, particulièrement étudié du fait de sa présence dans le vin et de ses propriétés anticancéreuses (Figure 4) [10]. Cependant, sa faible concentration dans le vin (de 0,3 à 2 mg par litre de vin rouge) réduit fortement son rôle protecteur.

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Figure 2C. Les flavanoles.

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Figure 2D. Les flavanones.

Figure 2E. Les flavones. Les flavones sont pratiquement insolubles dans l’eau mais solubles dans la plupart des solvants organiques. L’absorption maximale est de 350 à 405 nm.

Les entérodioles et entérolactones Le lin est le seul aliment contenant de fortes quantités de lignanes (Figure 5). Chez l’homme, il se transforme sous l’action de la microflore intestinale, en diglucoside sécoisolaricirésinol, que l’on retrouve dans le plasma et les urines. En raison de leurs propriétés agonistes et antagonistes des œstrogènes, les lignanes sont assimilés à des phytoœstrogènes.

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Figure 3. Les anthocyanidines.

Figure 4. Stilbène (Resvératrol).

Figure 5. Les lignanes.

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Absorption et biodisponibilité Le dosage des phénols totaux, par des méthodes colorimétriques, est basé sur la réduction des groupes phénoliques, après élimination des agents réducteurs qui peuvent interférer. Cependant, hormis l’acide chlorogénique, la quercétine et les catéchines du thé sont analysés par chromatographie. Selon les habitudes alimentaires, les acides phénoliques et les flavonoïdes représentent, respectivement, un tiers et deux tiers de l’ensemble des phénols absorbés. L’absorbtion de l’acide phénolique est liée à la consommation de café et celle de catéchines ou de proanthocyanidine à la consommation de thé ou de chocolat [9]. Dans la population japonaise, la consommation moyenne d’isoflavones est de 30 à 40 mg par jour, mais elle est bien moindre chez les occidentaux [11]. Les sucres conjugués aux flavonoïdes sont hydrolysés par la microflore intestinale et par la lactase phlorizine hydrolase de la membrane des cellules en brosse de l’intestin. Les aglycones formés traversent la membrane pour se répandre dans la cellule. Les flavonoïdes et les glycosides pénètrent aussi dans la cellule via le SGLT1, transporteur du glucose. À l’intérieur de l’entérocyte, les glycosides sont scindés par les β-glycosidases cytosoliques et les aglycones formés subissent une glucuronidation, sulfation ou méthylation. Biodisponibilité des polyphénols Le degré de l’absorption intestinale, la formation et la nature des métabolites sont déterminés par la structure chimique des polyphénols. La demi-vie des flavonoïdes absorbés n’est que de 1 à 2 heures, alors que celle de la quercétine, due probablement à sa haute affinité avec l’albumine du plasma, est de 24 heures [12]. Les propriétés chimiques, physiques et biologiques des polyphénols résultent de leur glycosylation. Les flavonoles, isoflavones, flavones et anthocyanines sont glycosylés par, le plus souvent, 1, 2 ou 3 glucoses ou rhamnoses mais peuvent l’être par du galactose, de l’arabinose, du xylose, ou de l’acide glucuronique. Le déplacement des sucres par les glucosidases est nécessaire à la diffusion passive des flavonoïdes. L’activité des glucosidases est acquise par la microflore du côlon, la muqueuse gastro-intestinale ou les produits alimentaires. Dans les cellules humaines, l’activité β-glucosidasique est spécifique des tissus. La β-glucosidase cytosolique (CBG) soluble est retrouvée dans un grand nombre de tissus dont l’intestin grêle et les extraits hépatiques. L’arabinose ou le xylose qui composent les polyphénols constitue des substrats pour la β-glucosidase endogène, tandis que les polyphénols composés de rhamnose, clivés par les rhamnosidases de la microflore intestinale, ne sont

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pas des substrats pour la β-glucosidase. L’absorption des flavanoles, dont l’épicatéchine, ne nécessite aucune hydrolyse ni déconjugaison. Elles sont souvent acylées par l’acide gallique et cette substitution par le galloyl induit des modifications du coefficient de partage (Log octanol/eau) qui influence leur biodisponibilité mais de manière moindre que celle induite par la glycosylation. L’acide chlorogénique, que l’on trouve à fortes concentrations dans le café, est un ester d’acide caféique et d’acide quinique qui ne peut être métabolisé que par la microflore du côlon [13]. Il n’existe aucune estérase dans les tissus humains capable de libérer de l’acide caféique à partir de l’acide chlorogénique. Les aglycones obtenus après hydrolyse peuvent être conjugués par méthylation, sulfation ou glucuronidation et les propriétés biologiques des métabolites obtenus peuvent subir d’autres modifications, une fois dans la circulation sanguine. Les polyphénols issus de l’alimentation, à l’inverse des médicaments, ne saturent pas les voies métaboliques. La consommation de fortes doses de catéchine ou de méthyle-catéchine (environ 2 grammes), sont détectables dans le plasma après 30 et 120 minutes respectivement. Dans ces conditions, plus de 40 % de la catéchine détectée, 8 heures après dans les urines, est éthylée, sulfatée ou glucuronidée. En revanche, la catéchine est totalement conjuguée dans le plasma après consommation d’une faible dose (quelques milligrammes). Le métabolisme des polyphénols administrés à fortes doses a lieu dans le foie, alors qu’administrés à faibles doses, il a d’abord lieu dans la muqueuse intestinale, le foie n’intervenant que pour modifier les polyphénols conjugués. Les polyphénols métabolisés dans le foie sont, soit excrétés dans la bile, soit absorbés dans l’entérocyte de l’intestin grêle et transférés au côlon pour être décomposés par la microflore intestinale. Les glycosides de certains polyphénols dont la phloridzine, la lutéoline-7-O-glucoside, la quercétine glycoside, le kaempférol-3-O-glucoside, la génistine et la daidzine sont déglycosylés puis transformés en glucuronides ou sont sulfatés avec ou sans méthylation. Ces transformations ne sont pas obtenues après administration de quercétine, kaempférol ou naringine (naringénine-7-rhamnoglucoside). Enzymes impliquées dans le métabolisme des polyphénols • La β-glucosidase (CBG) hydrolyse plusieurs glycosides xénobiotiques. Elle est localisée dans un grand nombre de tissus mais surtout dans le foie. • La lactase phlorizine hydrolase (LPH) joue un rôle important dans le métabolisme des polyphénols glucosidés dont la quercétine-3-O-glucoside, qui n’est pas un substrat pour la CBG. Elle n’est localisée que dans l’intestin

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grêle et des études épidémiologiques indiquent que la LPH fait défaut chez 5 % des Européens et chez 90 % des Africains et Asiatiques d’âge adulte. • La Catéchol-O-méthyltransférase (COMT), localisée dans plusieurs tissus, méthyle le groupe hydroxyle du polyphénol. La méthylation de la quercétine n’est pas obtenue par la COMT. • Les UDP glucuronosyl transférases (UDPGT et UGT), localisées dans le réticulum endoplasmique, catalysent la conjugaison des polyphénols à l’acide glucuronique. La glucuronidation est réalisée par l’UGT1A de l’intestin, du foie et du rein. Les niveaux d’UGT sont affectés par le régime alimentaire, les médicaments, l’alcool et la cigarette qui sont inducteurs d’UGT1A. La glucuronidation de la catéchine est influencée par l’environnement et les polymorphismes génétiques. Le foie humain a un fort potentiel de glucuronidation et exprime UGT1A1,-1a3,-1a4,-1a6 et-1a9. Le côlon exprime UGT1A1,-1a3,-1a4,-1a6,-1a8,-1a9, 1a10 et le rein UGT1A9 [14]. • Les phénol-sulfotransférases (P-PST, SULT) sont un groupe d’enzymes cytosoliques qui ont pour substrats endogènes, les iodothyronines. Les sulfotransférases ne sont pas induites par les produits alimentaires, les agents xénobiotiques ou sous l’effet de l’environnement [15]. Chez l’homme, certains polyphénols dont la quercétine sont inhibiteurs des sulfotransférases, en particulier du SULT1A1 [16]. Conclusion Les métabolites formés par la microflore du côlon, après consommation des polyphénols, contribuent à la prévention du stress oxydatif. Une meilleure compréhension de la biodisponibilité des polyphénols de l’alimentation pourrait rendre plus efficace l’utilisation de ces produits et accroître leur potentiel dans la prévention des maladies humaines. Références 1. Steinmetz KA, Potter JD. Vegetables, fruit, and cancer prevention : a review. J Am Diet Assoc 1996 ; 96 : 1027-39. 2. Tijburg LBM, Mattern T, Folts JD, Weisgerber UM, Katan MB. Tea flavonoids and cardiovascular diseases : a review. Crit Rev Food Sci Nutr 1997 ; 37 : 771-85. 3. Clifford MN. Chlorogenic acids and other cinnamates : nature, occurrence and dietary burden. J Sci Food Agric 1999 ; 79 : 362-72. 4. Rice-Evans CA, Miller NJ, Paganga G. Structure-antioxidant activity relationships of flavonoids and phenolic acids. Free Radic Biol Med 1996 ; 20 : 933-56. 5. Olthof MR, Hollman PCH, Katan MB. Chlorogenic acid and caffeic acid are absorbed in humans. J Nutr 2001 ; 131 : 66-71.

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Les œstrogènes et les phyto-œstrogènes

Les œstrogènes Ce sont des hormones naturelles du sexe féminin qui se lient à une protéine réceptrice, pour former dans la cellule un complexe « ligand-hormone ». La production d’œstrogènes varie avec l’âge et le cycle de reproduction. Elle est plus importante au cours du développement fœtal que pendant la période post-ménopausique. La plupart des œstrogènes naturels ont une vie courte. Rapidement éliminés dans le foie, ils ne s’accumulent pas dans les tissus. Hormis certaines substances, dont le diéthylstilbestrol (DES), ils sont plus actifs que les phytoœstrogènes (Figure 1), suppriment l’ovulation et forment, avec les progestogènes (Figure 2), la base des contraceptifs oraux et de la thérapie hormonale de substitution (THS). Parmi les œstrogènes, l’œstradiol révèle les critères féminins, contrôle les cycles de reproduction et de la grossesse, influence l’état de la peau, des os, du système cardiovasculaire et immunitaire. Chez la femme, les œstrogènes sont administrés lors de certains désordres menstruels et dans la prévention contre l’ostéoporose, lorsque le niveau d’œstrogènes naturels est insuffisant. Chez l’homme, ils inhibent la formation d’androgènes et sont administrés dans le traitement des cancers de la prostate. Administrés à fortes concentrations, ils favorisent le développement des cancers du sein et de l’utérus. Chez les femmes à haut risque, le tamoxifène (Figure 3), antagoniste des récepteurs d’œstrogènes, est préconisé dans le traitement et la prévention du cancer du sein [16]. Le tamoxifène a une structure de base - stilbène - que l’on retrouve dans l’éthynylœstradiol diéthylstilbestrol (DES) (et les œstrogènes apparentés). Le clomiphène, antagoniste d’œstrogènes, est aussi utilisé dans le traitement de l’infertilité. Les médicaments œstrogéniques dont le DES, les œstrogènes synthétiques, dont le β-hexachlorocyclohexane (β-HCH), le biphényl polychloré (PCB) ou le O,p,p’DDT,4-nonylphénol (NP) (Figure 4) ou les phytoœstrogènes dont les

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Figure 1. Les œstrogènes naturels. Les œstrogènes ont une structure estrane de base avec un cycle de C18, sans chaîne linéaire sur C17. Le principal composé et le plus actif est l’œstradiol. L’œstrone et l’œstriol, dérivé hydroxylé-16α de l’œstradiol, sont des métabolites moins actifs que l’on trouve en plus grandes quantités dans les urines. L’œstrone a aussi été trouvée dans certaines graines de plantes.

isoflavones ou les lignanes sont pour la plupart des composés lipophiles qui s’accumulent dans les tissus graisseux de l’animal et de l’homme. Ils sont plus stables et persistent dans l’organisme pendant un temps plus long que les œstrogènes naturels. Les œstrogènes synthétiques et de l’environnement Les œstrogènes de l’environnement sont des composés chimiques synthétiques ou naturels isolés à partir de plantes. Ils ont une action hormonale similaire aux œstrogènes mais ne peuvent être classés par leur structure [1]. Parmi ces produits, on trouve des insecticides (DDT, endosulfan, diéldrine,

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Figure 2. Les progestogènes. Les progestogènes, hormones femelles, préparent l’utérus à la gestation. La progestérone est le seul stéroïde naturel sécrété après libération de l’ovule par le corps jaune (corpus luteum). Peu absorbée, elle est rapidement métabolisée dans le foie et est un intermédiaire de la biosynthèse des corticostéroïdes. Les progestogènes sont, à faibles doses, utilisés comme contraceptifs oraux, soit seuls (norethistérone, lévonorgestrel) soit en association avec les œstrogènes (éthinylœstradiol + norethistérone, éthinylœstradiol + lévonorgestrel). Les progestogènes tels que la norethistérone, l’acétate de mégestrol, l’acétate de médroxyprogestérone et le caproate de gestonorone sont aussi préconisés dans le traitement des cancers du sein. Le mifépristone, antagoniste des progestogènes avec une affinité pour les récépteurs de progestérone plus forte que celle des hormones naturelles, est utilisé pour favoriser l’avortement.

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Figure 3. Tamoxifène, clomifène et torémifène.

méthoxychlore, képone, dicofol, toxaphène ou chlordane), des herbicides (alachlor, atrazine ou nitrofène), des fongicides (bénomyl, mancozeb ou tributyl), des nématocides (aldicarbe et dibromochloropropane), des produits industriels (les biphényles polychlorés [PCB], la dioxine et le benzo[a]pyrène), des métaux lourds (plomb, mercure, cadmium), des produits de ménage (produits de décomposition, détergents et surfactants dont les nonylphénols et octylphénols), des produits associés aux plastiques (bisphénol A, phtalates) et des produits pharmaceutiques (DES, cimétidine) (Figure 4). Alors que les hormones stéroïdiennes naturelles agissent en se fixant sur des récepteurs spécifiques, les œstrogènes de l’environnement peuvent, une fois fixés sur le récepteur des hormones naturelles, produire une réponse hormonale normale, anormale ou bloquer les sites sans provoquer de réponse hormonale. Ils peuvent aussi interférer indirectement sur l’action de l’hormone naturelle en se liant à d’autres récepteurs ou en altérant la production des récepteurs des hormones naturelles. Le β-hexachlorocyclohexane (β-HCH) ou le DDT qui s’accumulent dans les tissus graisseux du sein agissent sur le récepteur d’œstrogènes, sans forcément se lier à lui et induire une multiplication cellulaire [2].

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Figure 4. Les œstrogènes synthétiques ou environnementaux. O,p’-DDT, pesticide synthétique constitué de 10 à 25 % de DDT. Le DDT est retiré du marché dans de nombreux pays, mais il est largement utilisé dans les pays d’Afrique dans le contrôle des moustiques responsables de la malaria.

4-nonylphénol (NP), produit de décomposition des détergents à usage domestique, dans l’agriculture et dans l’industrie en particulier du plastique. Les nonylphénols ont été trouvés dans les eaux usées et dans les rivières.

PCB (4-hydroxy, 2’, 4’, 6’-trichloro biphényl), utilisés principalement dans les transformateurs électriques et dans les systèmes de refroidissement. Ils influencent les niveaux d’œstrogènes et de nombreux pays en limitent leur utilisation.

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Diéthylstilbestrol (DES) Le DES est un œstrogène synthétique retiré du marché des médicaments dans les années 1970.

Les phyto-œstrogènes Les isoflavonoïdes et les lignanes Plusieurs centaines d’isoflavonoïdes dont au moins vingt issus de 16 différentes familles de plantes ont été identifiés. Les plus étudiés sont les isoflavones simples (Figure 5) dont la daidzéine, la génistéine, les coumestans dont le coumestrol de la luzerne (Medicago sativa) et du trèfle (Trifolium pratense) qui, en raison de leurs activités œstrogéniques, peuvent affecter la reproduction des animaux au paturage. Les lignanes que l’on trouve principalement dans les graines de lin et les céréales dont l’entérodiol et l’entérolactone, sont des produits de la décomposition microbienne des lignanes dans l’intestin (Figure 6) [4]. Les phyto-œstrogènes, peuvent, en se substituant aux œstrogènes naturels, bloquer ou neutraliser leurs activités. Les phyto-œstrogènes sont synthétisés à partir des phénylpropanoïdes et des phénols simples des plantes (Figure 7) [5]. Le groupe 4’-hydroxyl du cycle B de l’isoflavone correspond au site de fixation du récepteur d’œstrogènes [6]. La formononétine et la biochanine, en raison d’un groupe méthoxylé présent sur le cycle B, n’ont qu’une faible affinité avec le récepteur

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Figure 5. Isoflavones et coumestans.

Figure 6. Les lignanes. Les lignanes sont principalement localisés dans les graines de lin et dans les céréales. L’entérodiol et l’entérolactone sont des produits de la décomposition microbienne des lignanes dans l’intestin.

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Figure 7. Synthèse des isoflavonoïdes. Les phytoœstrogènes sont synthétisés dans les plantes à partir des phénylpropanoïdes et des phénols simples. Le site de fixation du récepteur d’œstrogènes est le groupe 4’-hydroxyl du cycle B de l’isoflavone. La formononétine et la biochanine ont en raison de la présence d’un groupe méthoxylé sur le cycle B, une faible affinité pour le récepteur d’œstrogènes. Ce groupe peut rapidement être déméthylé et transformer la formononétine et la biochanine en daidzéine et génistéine, respectivement.

d’œstrogènes. Ce groupe méthoxyl peut être déméthylé, et la formononétine et la biochanine se transformer respectivement en daidzéine et génistéine. Bien que moins œstrogéniques que l’estradiol ou l’œstrone, les phytoœstrogènes qui se lient aux récepteurs des œstrogènes, peuvent agir, soit comme agonistes, soit comme antagonistes des œstrogènes [7-9]. Le type d’activité dépendra de la concentration des œstrogènes endogènes, du type d’organe, de la cible cellulaire, de l’état des récepteurs et de la concentration des phyto-œstrogènes. L’affinité des isoflavones avec le récepteur Erβ (distribué principalement dans les os, le cerveau, l’endothélium des vaisseaux et la vessie) suggère que l’inhibition de la multiplication cellulaire agit par des voies différentes de celles des œstrogènes stéroïdaux classiques [10, 18, 27]. La stimulation de la croissance cellulaire par des concentrations physiologiques de 17β-œstradiol (0,3 nmol/l), peut être inhibée par l’ajout de génistéine (> 5 µMol/l), inhibiteur spécifique de la protéine tyrosine kinase (PTK) et du récepteur EGF (facteur de croissance de l’épiderme) (EGF-R) [15, 18, 26]. La génistéine peut aussi inhiber la croissance des cellules cancéreuses de la prostate, sans modifier l’auto-phosphorylation de l’EGF-R [18, 29]. En

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interférant avec les voies de transduction, elle inhibe la progression du cycle cellulaire, en bloquant les cellules au niveau de la phase G1/S, via les facteurs de croissance TGF, dont le TGFβ1, protéine de la régulation transcriptionelle. L’inhibition de la croissance cellulaire par le TGFβ1 est neutralisée par ajout au milieu de culture d’anticorps anti-TGFβ1. Le tamoxifène, bien qu’antagoniste d’œstrogènes, est inducteur de TGFβ1 aussi bien dans les cellules de cancer du sein humain en culture, qu’in vivo dans les cancers du sein [28, 30]. Le traitement par la génistéine des cellules épithéliales mammaires humaines (HME), induit soit la synthèse et la sécrétion de TGFβ1, soit la stimulation d’un pool de TGFβ1 préexistant [31]. Par ailleurs, l’effet cardioprotecteur de la génistéine et son rôle dans la transcription des gènes, impliquent que l’induction du TGFβ1 est similaire à celle que l’on observe dans les cellules HME [32]. De nombreux isoflavones et lignanes ont un effet inhibiteur sur l’activité de la 5α-réductase, enzyme qui joue un rôle dans le métabolisme des androgènes et des tissus prostatiques [23]. L’inhibition de la croissance des cellules de la prostate par la génistéine suppose qu’elle peut être utilisée dans la prévention des cancers de la prostate [18]. Les isoflavones ont une activité antiproliférative [13] et antiangiogénique [14]. Ils agissent sur les facteurs de croissance et les cytokines et jouent un rôle dans l’activité des ostéoclastes [15]. Ils sont donc considérés comme agents anti-cancéreux potentiels. En vertu de leur activité antagoniste d’œstrogène, la génistéine (4’,5,7,-trihydroxy-isoflavone) et la daidzéine (7 [hyphen]β-glucoside), deux isoflavones qui prédominent dans le soja, ont été proposées dans la prévention des cancers hormonodépendants, du sein et de la prostate [17]. Hormis leur rôle dans la prévention des cancers hormono-dépendants, les isoflavones sont aussi cardioprotecteurs. Leurs propriétés antioxydantes [11, 12] réduit la peroxydation lipidique et les changements oxydatifs du cholestérol-LDL, facteurs importants de l’athérosclérose [19, 37]. Ils inhibent la migration et la prolifération des cellules des muscles lisses, qui interviennent dans la promotion et la progression du processus athérosclérotique ainsi que dans l’agrégation des plaquettes sanguines, supprimant ainsi la formation de thrombus [20-22]. La génistéine inhibe les dommages oxydatifs induits à l’ADN par la lumière ultraviolette, protège le foie des lésions causées par la sécrétion des cytokines inflammatoires au cours de l’ischémie/reperfusion et inhibe aussi les ADN topo-isomérases I et II. De plus, dans le cas de la mucoviscidose pulmonaire, la génistéine et la tyrphotsine AG126 (inhibiteur de la tyrosine kinase) sont, dans les cellules épithéliales des bronches humaines, des inhibiteurs de la transcription du gène de la mucine (MUC2) [33]. La biochanine (4’-méthoxygénistéine), fortement distribuée dans le trèfle, inhibe les facteurs

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de croissance qui stimulent in vitro les cellules du cancer du sein et de la prostate [18, 34]. Bien que ces données suggèrent que les isoflavones du soja ont in vitro des activités anti-cancéreuses, il n’existe que peu de résultats sur leurs effets in vivo. L’activité anticancéreuse a surtout été attribuée à une protéine de 71 acides aminés, Bowman-Birk (BBI), qui possède une activité anti-protéasique au niveau de deux sites, trypsine et chymotrypsine. Bien que son activité anticancérigène ne soit toujours pas élucidée, le mécanisme principal est attribué à son activité anti-inflammatoire et à une toxicité sélective pour certaines cellules malignes [35]. Les inhibiteurs des protéases anticancérigènes agissent en inhibant le rejet du peroxyde d’hydrogène (H2O2) et de l’anion superoxyde (O|2) des leucocytes polynucléaires et de cellules stimulées par les promoteurs des tumeurs [36]. BBI inhibe la production de radicaux libres dans les cellules et réduit les dégâts oxydatifs. En conclusion La plupart des phyto-œstrogènes d’origine alimentaire sont des glycosides qui, sous l’action de l’acide gastrique et des glucosidases bactériennes, sont hydrolysés en aglycones. Libérés dans l’intestin, ces aglycones sont soit absorbés de la lumière intestinale, soit métabolisés en métabolites. Ainsi, le métabolisme, la biodisponibilité et le potentiel physiologique des phyto-œstrogènes sont, dans l’intestin, influencés par le régime alimentaire. Le foie joue aussi un rôle important dans le métabolisme des isoflavones, ce qui limite la concentration d’isoflavones libres dans le sang circulant. Parmi les produits de la dégradation bactérienne, l’équol, produit de la dégradation de la daidzéine, et le 4-éthylphénol, celui de la génistéine, sont retrouvés dans les urines [17]. La transformation de la daidzéine en équol est plus importante lorsque, dans un environnement riche en hydrates de carbone, la fermentation est importante [25]. L’activité œstrogénique de l’équol et son affinité avec les récepteurs d’œstrogènes sont plus fortes que celles de son précurseur, la daidzéine [24]. Références 1. DeRosa C, Richter P, Pohl H, Jones D. Environmental exposures that affect the endocrine system : public health implications. J Toxicol Environmental Health 1998 ; 1 : 3-26. 2. Kelce WR, Stone CR, Laws SC, Gray LE, Kempainen JA, Wilson EM. Persistent DDT metabolite p,p’DDE is a potent androgen receptor antagonist. Nature 1995 ; 375 : 581-5. 3. Setchell KDR. Phytoestrogens : the biochemistry, physiology and implications for human health of Soy isoflavones. Am J Clin Nutr 1998 ; 68 : S1333-46. 4. Setchell KDR, Lawson AM, Mitchell FL, Adlercreutz H, Kirk DN, Axelson M. Lignans in man and animal species. Nature 1980 ; 287 : 740-2.

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Les phytostérols

Le cholestérol, distribué dans tous les tissus, est le principal stérol des mammifères. Il fait partie de la composition de la paroi cellulaire et est précurseur des hormones stéroïdiennes dont les hormones sexuelles, la vitamine D et les acides biliaires. Le transport du cholestérol est facilité par des transporteurs lipoprotéiques, composés de protéines et de phospholipides entourant un noyau de cholestérol libre ou esterifié. Une concentration élevée de cholestérol dans le sang est en relation avec les maladies cardio-vasculaires. Le dépôt de cholestérol, des esters de cholestérol et d’autres lipides sur la paroi artérielle est responsable, chez l’homme, du rétrécissement et du durcissement des artères à l’origine des thromboses (formation de caillots sanguins) et de l’athérosclérose. Tandis que des concentrations élevées de cholestérol-LDL (low density lipoprotein) augmentent le risque d’athérosclérose, celles du cholestérol-HDL (high density lipoprotein) au contraire le diminue. L’absorbtion et l’augmentation du cholestérol-LDL dans le sang peuvent être réduites, tout au moins en partie, en inhibant la biosynthèse du cholestérol par des inhibiteurs spécifiques de la voie des mévalonates, dont la lovastatine, ou par d’autres composés associés et par un régime alimentaire composé d’esters de stérols ou de stanols végétaux. Par ailleurs, les calculs biliaires, exclusivement dus à la précipitation du cholestérol de la bile, peuvent être dissous graduellement en supprimant la synthèse du cholestérol et de l’acide cholique par les acides chénodésoxycholique et ursodésoxycholique. La dissolution partielle ou complète de ces calculs nécessite un traitement de plusieurs mois et peut être impossible lorsque les calculs contiennent de fortes concentrations de sels calciques, opaques à l’analyse radiologique. Le drainage biliaire peut être amélioré après une intervention chirurgicale, par l’acide déshydrocholique et par des résines échangeuses d’anions dont la cholestyramine ou le cholestipol qui contribuent à la conversion hépatique du cholestérol dans les acides biliaires et sont utilisés pour réduire le taux du cholestérol et sa fixation aux acides biliaires (Figure 1).

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Figure 1. Inhibition de la synthèse du cholestérol. Suppression de la synthèse du cholestérol et de l’acide cholique et dissolution des calculs de cholestérol par l’acide ursodésoxycholique. L’acide déshydrocholique est utilisé pour améliorer le drainage biliaire.

Chez l’animal, le lanostérol, alcool tri-terpénoïde, peut être transformé en cholestérol après la perte des groupes méthyles, la réduction de la double liaison de la chaîne latérale et la formation d’une double liaison ∆5,6 en remplacement de la liaison ∆8,9 (Figure 2). Le cholestérol d’origine bovine (isolé à partir du cerveau et de la moelle épinière) et la graisse de laine de mouton, la lanoline, sont respectivement utilisés en médecine et comme base d’onguent. L’alcool de lanoline, obtenu par la saponification de la lanoline, est composé de 34 % de cholestérol et 38 % de lanostérol/dihydrolanostérol.

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Les phytostérols

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Figure 2. Structure du cholestérol et du lanostérol.

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Les stérols végétaux Les stérols végétaux sont caractérisés par la présence d’un ou deux carbones sur la chaîne latérale du carbone 24 et numérotés 24’ et 242. Le campestérol et le sitostérol, analogues au cholestérol, sont, parmi les stérols végétaux, les plus répandus. Le stigmastérol, distribué dans plusieurs plantes, mais absent chez les mammifères, est caractérisé par une double liaison trans-∆22 sur la chaîne latérale (Figure 3). L’ergostérol est le stérol qui prédomine dans les champignons et le fucostérol, dans les algues brunes (Figure 4).

Figure 3. Structure des phytostérols et des stanols végétaux.

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Figure 4. Structure du stérol de champignons et d’algue bleue.

Le soja est particulièrement riche en phytostérols dont 60 % sont combinés aux glycosides ou aux acides gras sous forme d’esters et 40 % sont libres. Le soja est composé d’environ 0,2 % de stérols, dont 50 % de sitostérol, 20 % de stigmastérol et 20 % de campestérol. Les stanols, obtenus par hydrogénation des phytostérols sont utilisés de la même manière que les phytostérols (Figure 3). Le sitostanol (hydrogénation du sitostérol et du stigmastérol) et le campestanol (hydrogénation du campestérol) sont le plus souvent transestérifiés avec l’huile de graines de colza, riches en acides gras non saturés. Les stérols et les stanols végétaux sont utilisés dans le traitement de l’hypercholestérolémie, facteur à haut risque de la maladie coronarienne, mais peuvent aussi limiter l’absorption des caroténoïdes et des vitamines liposolubles. Par ailleurs, ils influencent la croissance cellulaire et l’apoptose des cellules tumorales. Protection contre les maladies cardiovasculaires Les phytostérols et les stanols végétaux ont été introduits comme additifs alimentaires pour réduire les concentrations de cholestérol-LDL dans le sang. Ils sont plus hydrophobes que le cholestérol qu’ils déplacent des micelles intestinales, réduisent son absorption et augmentent la synthèse du cholestérol endogène et l’expression des récepteurs LDL, réduisant ainsi le cholestérol-LDL de la circulation sanguine [1-4]. Ils sont cependant indisponibles à la solubilisation dans les fluides de l’organisme, malgré la séquestration possible des groupes hydroxyles et hydrophiles dans les cristaux stables des phytostérols. En revanche, Ils peuvent être dissous dans les sels biliaires et dans les micelles, mais seront alors moins absorbés et faiblement détectés dans le sérum. Le sitostérol du soja ou le sitostanol (métabolite du 5α-sitostérol) est le plus souvent estérifié par des acides gras. Les esters de sitostanol ou de

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sitostérol déplacent le cholestérol des micelles des sels biliaires, stimulent l’excrétion des sels biliaires, inhibent l’estérification du cholestérol dans la muqueuse intestinale et son absorption [10]. La consommation régulière de ces produits réduit les concentrations du cholestérol total et du cholestérol-LDL de 5 à 15 % [5-8]. Chez les individus hypercholestérolémiques, l’administration de 22 mg de phytostérol par kg, réduit le LDL-cholestérol circulant sans modifier la synthèse du cholestérol endogène [9]. Les phytostérols agissent sur les activités de l’acétyl-CoA, carboxylase hépatique et la 7-α-hydroxylase de l’animal et de l’homme [11, 12]. Bien qu’il n’existe aucune incompatibilité entre les stérols ou les stanols et d’autres produits, ils interfèrent avec les composés liposolubles transportés par des lipoprotéines, dont le cholestérol et les vitamines liposolubles, dont les tocophérols et les caroténoïdes. Après consommation de phytostérols ou de stanols, les concentrations de caroténoïdes et de tocophérols du plasma diminuent alors que celles du rétinol, 25-hydroxy-vitamine D et vitamine K, restent inchangées. Lorsque la consommation de stanols fait partie d’un régime faible en matières grasses et en cholestérol, l’absorption du cholestérol est supprimée. Lorsque les esters de stérols et de stanols sont administrés avec les médicaments anticholestérolémiques, leur efficacité n’est pas modifiée [14]. Protection contre les cancers du sein, du côlon et de la prostate La fluidité membranaire des cellules est influencée par la composition des lipides et plus particulièrement par le rapport cholestérol/phospholipides de la membrane [21-24]. Le sitostérol diminue la fluidité des membranes des cellules hépatiques pouvant induire des changements dans la transduction des signaux et affecter la croissance et la différenciation des cellules transformées. L’incorporation du sitostérol au niveau des membranes de cellules HT-29 (cellules en culture du cancer du côlon) montre que la concentration de sitostérol est surtout élevée dans la phosphatidylcholine et faible dans la sphingomyéline de la membrane [18]. L’inhibition de la croissance des tumeurs par les phytostérols peut donc s’expliquer par leur action sur le cycle de la sphyngomyéline et l’altération des voies des signaux de transduction [19, 20]. Les phytostérols agissent aussi sur les activités des aromatases et de la 5α-réductase prostatique qui réduit le métabolisme et la croissance de la prostate et stimule l’apoptose [15-17]. Références 1. Ling WH, Jones PJ. Mini-review of dietary phytosterols : a review of metabolism, benefits and side effects. Life Sci 1995 ; 57 : 195-206.

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Les composés organo-sulfurés des alliacées

Les composés organo-sulfurés (OSC) des alliacées (alliaceae) ont une bioactivité antioxydante, antibactérienne, anticancérigène, antiathérogénique et immunostimulatrice. Ils modulent le cycle redox du glutathion (GSH) et inhibent l’activation du facteur nucléaire NF-κB des cellules T humaines. En revanche, la production des médiateurs de l’inflammation et le dysfonctionnement vasculaire, responsable de l’initiation et du développement de l’athérosclérose, sont dus, en grande partie, aux concentrations élevées de LDLcholestérol (low density lipoprotein) et à son oxydation, formant de l’Ox-LDL. De nombreuses autres pathologies, dont les cancers, sont indirectement dues à l’Ox-LDL qui accroît la production du facteur de nécrose tumorale (TNF-α), l’interleukine-6 (IL-6), les métabolites de l’acide arachidonique et le monoxyde d’azote (NO). ROS et radicaux libres non-oxydants Les radicaux libres, oxydants et non-oxydants, contribuent à l’émergence des maladies cardiovasculaires, neurodégénératives, inflammatoires et des cancers. Ils altèrent les ADN, les protéines et les lipides (Tableau I) [1-3]. L’anion superoxyde (O 2˙ ), le monoxyde d’azote (NO*) et le radical hydroxyl (OHo) sont parmi les oxygènes actifs (ROS : reactive oxygen species) les plus toxiques. L’O 2˙ et les produits toxiques qui en découlent, ainsi que le OHo, sont engendrés au cours de la respiration cellulaire aérobie dans les mitochondries. La concentration de ces radicaux augmente de manière importante, au cours d’infections chroniques, d’inflammation, d’exercice physique intense, d’état hypermétabolique, de trauma ou de septicité. La stimulation des macrophages ou des leucocytes polynucléaires libèrent aussi des O 2˙ et NOo et forment des peroxynitrites. Parmi les sources exogènes de ROS, la cigarette induit de l’OHo dans les tissus exposés, les rayons ultraviolets de l’OHo et de l’oxygène célibataire (1O2), la pollution de l’air de l’ozone (O3)

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Tableau I. Étiologie des lésions induites par les oxydants. Maladies

Mécanismes pro-oxydatifs

Cancer

Lésions oxydatives de l’ADN Inactivation des enzymes de réparation de l’ADN

Maladies cardiovasculaires

Modifications oxydatives du LDL Adhésion des phagocytes à l’endothélium vasculaire

Emphysème pulmonaire

Augmentation de l’activité protéolytique dans le cas des maladies qui mettent en jeu les protéases de phagocytes (arthrite rhumatoïde)

Immunosuppression acquise

Inactivation oxydative des activités protectrices des lymphocytes B et T et des cellules NK

et du NOo. Les radicaux non-oxydants, dont l’hydroperoxyde (H2O2), l’oxygène célibataire (1O2) et l’ozone (O3) forment des radicaux libres dans certains tissus (Tableau II). Protection contre les radicaux libres et les ROS Les moyens utilisés par la cellule contre les radicaux libres non-oxydants et oxydants, sont les antioxydants exogènes tels que les vitamines C, E, et la vitamine A/provitamine A, les oligo-éléments dont le sélénium (voir dans cette collection, l’ouvrage « Les oligo-éléments » : prévention des maladies humaines) qui fait partie de la glutathion peroxydase (voir dans cette collection, l’ouvrage « Acides gras, acides aminés et peptides » : prévention des maladies humaines) (Tableau II) et les systèmes enzymatiques (les superoxydes dismutases [SOD], la catalase et la glutathion peroxydase). Les composés organiques sulfurés (OSC), en particulier l’alliin, les diallyl sulfides Tableau II. Inhibition des radicaux libres et des oxydants. Oxygènes réactifs

Antioxydants

1

Vitamines A, C, E, β-carotène et autres caroténoïdes

O2 (oxygène célibataire)

O (anion superoxyde)

Superoxyde dismutase, Vitamines C, E, β-carotène

ROO. (radical libre peroxyl)

Vitamines C, E

˙ 2

H2O2 (peroxyde d’hydrogène) Catalase, glutathion peroxydase LOOH (peroxyde lipidique)

Glutathion peroxydase

Les composés organo-sulfurés des alliacées

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et l’allicin, isolés à partir de l’ail (Alium sativum), sont parmi les antioxydants de l’alimentation les plus importants [4, 5] (Figure 1). Par le broyage de l’ail, des composés liposolubles formés à partir de l’alliin dont l’ajoène, le diallyl sulfide (DAS), le diallyl disulfide (DADS) et le diallyl trisulfide (DATS), sont libérés sous l’action d’une enzyme, l’alliinase. En revanche, les composés hydrosolubles dont la S-allylcystéine (SAC) et la S-allylmercaptocystéine (SAMC), sont issus de la fermentation alcoolique de la γ-glutamyl-S-allylcystéine, qui est un composé parent de l’alliin (Figure 2) [6]. SAC et SAMC inhibent la peroxydation des lipides et sont proposés dans la prévention contre les cancers [21, 22]. Une préparation particulièrement riche en antioxydant, AGE (aged garlic extract) ou Kyolic®, obtenue par un processus particulier de vieillissement d’ail cru, composée de substances liposolubles dont DADS, DATS et de diallylpolysulfides et hydrosolubles dont SAC et SAMC. AGE possède un fort potentiel de protection contre les radicaux libres [7, 8]. D’autres antioxydants, dont l’allixine, des composés phénoliques, les N-(1-désoxy-D-fructose-1-yl)-l-arginine (Fru-Arg) et N-fructosyl glutamate et sélénium ont aussi été isolés à partir de AGE, mais ne l’ont pas été à partir d’ail cru ni d’ail chauffé (Figure 3) [9]. Dans des cellules endothéliales exposées à l’O 2˙ , H2O2, hypoxanthine et xanthine oxydase, AGE produit des concentrations importantes de GSH cellulaire, induit la SOD, la catalase et la glutathion peroxydase [8]. AGE et SAC protègent les cellules endothéliales (CE) vasculaires contre les dégâts causés par H2O2 [23], inhibent l’oxydation du cholestérol-LDL induite par les ions Cu2+ [24], modulent le cycle redox du GSH [10], inhibent l’activation du NF-κB des cellules T humaines, empêchent la formation des corps denses dans les globules rouges, induits par les oxydants [25], réduisent les lipides du plasma sanguin et modifient la fonction plaquettaire [10-12]. Les ROS sont aussi impliqués dans le vieillissement et les cancers, en particulier du foie et du tissu mammaire (Figure 4) [13-16]. AGE agit aussi comme immunomodulateur, antiallergique, protecteur de la fonction hépatique et possède un effet antivieillissement [17-20]. Les maladies cardiovasculaires L’âge, l’hypertension, le diabète, l’obésité, la cigarette, l’inactivité et le stress augmentent le risque de développer des maladies cardiovasculaires (MCV). Ce risque est plus élevé chez les hommes que chez les femmes préménopausées. L’incidence des maladies cardiovasculaires augmente lorsque la concentration d’homocystéine sanguine est élevée, malgré une composition lipidique normale du sang. L’athérosclérose est une maladie complexe qui implique les cellules du muscle lisse, les macrophages qui dérivent des monocytes, les lymphocytes T et les plaquettes sanguines. Elle est, parmi les MCV,

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Figure 1. Les composés organo-sulfurés de l’ail (Allium sativum).

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Figure 2. Les composés hydrosolubles extraits de AGE.

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Les composés organo-sulfurés des alliacées

Figure 3. Structure chimique du Fru-Arg.

Figure 4. Altérations oxydatives et cancérogenèse.

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la principale cause de l’infarctus du myocarde. Elle associe une inflammation excessive et une réponse fibro-graisseuse proliférative de la paroi artérielle. L’agrégation des plaquettes sanguines et la présence d’un thrombus dans une artère coronaire sténosée sont des facteurs importants du syndrome aigu de l’infarctus du myocarde et de l’angine de poitrine. Ces symptômes sont issus d’une cascade d’événements, dont l’expression des molécules d’adhésion à la surface de l’endothélium, l’oxydation des lipoprotéines, l’invasion de la paroi des vaisseaux par les monocytes, la formation de cellules spumeuses, la modification du phénotype des muscles lisses, la prolifération et le dépôt des plaquettes sanguines. Chez les grands fumeurs, la production de monoxyde d’azote (NO) et le déséquilibre de l’angiotensine II, induisent le dysfonctionnement de la paroi de l’endothélium. L’hypertension, les concentrations élevées de cholestérol, plus particulièrement de cholestérol-LDL (mais pas de HDL) et des triglycérides plasmatiques, représentent un risque de MCV. Le caractère histologique de l’athérosclérose est déterminé par la présence de cellules spumeuses produites par la capture d’Ox-LDL par les macrophages. L’Ox-LDL contribue à l’initiation et à la progression du processus d’athérosclérose via le chimiotactisme des monocytes, l’inhibition de la mobilité des macrophages, la formation de cellules spumeuses, la régulation des molécules d’adhésion à l’endothélium, la stimulation des facteurs de croissance et des chimiokines et la prolifération des cellules lisses du muscle. Ox-LDL initie le dysfonctionnement vasculaire en altérant la composition et la perméabilité de la barrière endothéliale, il augmente la production et le largage des médiateurs de l’inflammation dont les ROS, le facteur de nécrose des tumeurs (TNF-α), l’interleukine-6 (IL-6), les métabolites de l’acide arachidonique et le monoxyde d’azote (NO). Ces médiateurs agissent comme deuxièmes messagers, en activant les facteurs de transcription, le contrôle du redox intracellulaire ; ils stimulent le développement de l’inflammation et les lésions des cellules et des tissus avoisinants. L’activité de l’Ox-LDL se mesure par la quantité de lactate déshydrogénase (LDH), enzyme intracellulaire larguée dans le milieu de culture, lorsque les membranes des cellules endothéliales sont endommagées. Les cellules endothéliales sont activées par le stress oxydatif et la stimulation par NF-κB de l’expression des facteurs d’adhésion cellulaire dont la molécule-1 d’adhésion des cellules vasculaires (VCAM-1) et la molécule-1 d’adhésion intercellulaire (ICAM-1). La stimulation de ces deux facteurs accélère la formation des lésions athérogènes et la mort cellulaire. Le facteur nucléaire NF-κB est un complexe de facteur de transcription hétérodimère, composé de deux sous-unités d’ADN, p50 et p65 associées à la régulation de nombreux gènes qui codent pour des protéines qui ont un rôle dans la fonction immune, l’inflammation et le contrôle de la croissance cellulaire. La relaxation

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vasculaire de l’endothélium, provoquée par le NO, diminue dans les artères des hypercholestérolémiques et au cours de l’athérosclérose. Les mécanismes qui interviennent au cours de la relaxation vasculaire sont l’épaississement de l’intima, la déplétion de la L-arginine, l’altération des récepteurs de la cellule endothéliale et l’inactivation du NO par les radicaux libres. La cellule endothéliale est protégée par les antioxydants qui normalisent le fonctionnement vasculaire au cours de l’hypercholestérolémie et de l’athérosclérose. Les composés organo-sulfurés : prévention contre l’athérosclérose Les composés organo-sulfurés de l’ail inhibent la biosynthèse du cholestérol, réduisent le taux de cholestérol sérique chez l’homme, suppriment l’oxydation du cholestérol-LDL, augmentent in vivo l’activité de la NO-synthétase, réduisent le fibrinogène plasmatique et augmentent l’activité fibrinolytique. L’ail est une source importante d’arginine, précurseur du NO qui prévient l’hypertension induite par les inhibiteurs de la NO-synthétase [11, 26, 27]. Effet des composés organo-sulfurés sur l’agrégation plaquettaire La plupart des métabolites de l’acide arachidonique sont représentés, d’une part par le thromboxane-A2 (TXA2), vasoconstricteur puissant et stimulateur de l’agrégation des plaquettes et d’autre part par la prostaglandine-I2 (PGI2), métabolite principal de l’acide arachidonique, vasodilatateur puissant et inhibiteur de l’agrégation plaquettaire. C’est l’équilibre entre ces eicosanoïdes qui régule l’hémostase et l’agrégation plaquettaire. Dans le plasma, ces eicosanoïdes ont une vie très courte et leur dosage est basé sur le TXB2 et le 6-kéto-PGF1, métabolites plus stables. L’agrégation des plaquettes sanguines est la conséquence des récepteurs hétérodimères des glycoprotéines membranaires (GP)IIb et (GP)IIIa constitués de nombreux groupes -SH à la surface des cellules [28]. Ces récepteurs fixent le fibrinogène en présence de Ca2+ extracellulaire et forment les plaquettes sanguines. Le complexe ne fixe le fibrinogène que lorsque les plaquettes sont activées. La fixation du fibrinogène est inhibée par l’ajoène, composé organo-sulfuré et par certains constituants d’ail frais ou d’extrait d’ail, dont AGE [29, 30]. En réduisant la capacité fonctionnelle de certains récepteurs GPIIb-IIIa, AGE inhibe l’agrégation des plaquettes induite par le fibrinogène et par l’ADP. Les récepteurs ADP des plaquettes sanguines sont des sous-types des récepteurs purines P2T dont l’activation conduit à l’augmentation du Ca2+ intracellulaire.

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Effet des composés organo-sulfurés sur le taux de cholestérol Les composés organo-sulfurés, en particulier la S-allylcystéine (SAC), le diallylsulfide (DAS), l’allicine ou l’ajoène réduisent, aussi bien chez l’homme que chez l’animal, les taux du cholestérol sanguin et celui des cellules hépatiques [31-34]. L’activité de ces composés organo-sulfurés est associée à l’inhibition des voies de synthèse du cholestérol et à la perte d’activité de plusieurs enzymes cholestérogéniques, dont la 3-hydroxy-3-méthylglutaryl (HMG)-CoA réductase et l’acétyl-CoA synthétase [35]. De nombreux composés hydrosolubles constituants de AGE dont SAC, S-éthyl cystéine et S-propyl cystéine, inhibent la cholestérogenèse dans les hépatocytes [11]. La synthèse du cholestérol des hépatocytes est aussi inhibée par des composés organo-sulfurés liposolubles dont les diallyl sulfides, diallyl disulfides et diallyl trisulfides, dipropyl sulfides, dipropyl disulfides et méthylallyl sulfides. De plus, l’allicine, isolée à partir d’ail frais, peut aussi induire une baisse rapide du cholestérol sanguin. Prévention contre les cancers humains La transformation des cellules normales en cellules cancéreuses implique au moins trois phases : initiation, promotion et progression. Les phases d’initiation et de post-initiation induites par les carcinogènes chimiques sont inhibées par un composé sélénium-ail [36]. Des extraits d’ail, dont les thiosulfinates, inhibent la croissance des tumeurs ascitiques [37] et des cellules malignes du poumon, du lymphome de Burkitt, de la prostate et du sein [38-40]. Ces cellules sont plus sensibles au DATS et à l’ajoène que les cellules saines correspondantes. Les composés organo-sulfurés suppriment l’incidence sur les tumeurs de la peau, de l’utérus, de l’œsophage, de l’estomac, de la prostate et du côlon [41-46]. Les mécanismes d’action des composés organo-sulfurés L’inhibition de la croissance cellulaire par les composés allyl soufrés est déterminée par l’ampleur de la phase G2/M du cycle cellulaire. Le diallyl disulfide (DADS) et le diallyl trisulfide (DATS) sont plus efficaces que le SAC. La progression des cellules de la phase G2 à la phase M du cycle cellulaire est contrôlée par l’unité catalytique p34cdc2 et la cycline B1, protéine régulatrice. Ce complexe dépend de l’équilibre entre la synthèse et la dégradation de la cycline B1, les résidus tyrosine de la sous-unité p34cdc2, la phosphorylation et la déphosphorylation de la thréonine. Le rôle de ce complexe est de promouvoir la condensation chromosomique et l’organisation

Les composés organo-sulfurés des alliacées

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du cytosquelette par la phosphorylation de multiples substrats, dont l’histone H1. Bien que l’arrêt des cellules en G2/M du cycle cellulaire par DADS, DAS ou SAMC ne soit pas permanent, il coïncide néanmoins avec la suppression de l’activité kinasique de p34cdc2 [47-50]. La consommation de produits riches en allium induit la formation de nitrosothiols qui réduisent la formation des composés N-nitroso (NOC) et par inhibition de l’activité des cyclo-oxygénases et des lipo-oxygénases, la bioactivation de plusieurs cancérigènes [51-53]. L’ajoène, composant majeur de l’ail, induit l’apoptose des cellules promyélocytiques humaines et des cellules sanguines de malades qui souffrent de leucémies chroniques avec crise myéloblastique. En revanche, l’apoptose des cellules de donneurs sains humains n’est pas induite lorsqu’elles sont en phase stationnaire ou de croissance [54]. L’apoptose induite par l’ajoène est liée à l’induction et à l’activation du facteur nucléaire NF-κB, par le stress oxydatif. Ce facteur est non seulement impliqué dans le processus apoptotique, mais aussi dans le contrôle du cycle cellulaire, la réparation de l’ADN, les signaux de transduction et dans la régulation des facteurs nucléaires impliqués dans la fonction immunitaire et l’inflammation [55-58]. Les composés allyl soufrés inhibent aussi la progression tumorale par des mécanismes épigénétiques dont la méthylation de l’ADN ou l’acétylation des histones. DAS inhibe la formation du O6-méthyldésoxyguanosine dans le poumon et DADS stimule l’acétylation des histones H4 et H3 des cellules leucémiques humaines DS19 et K562 [59]. La transformation cellulaire nécessite que le proto-oncogène muté de la famille ras (p21ras) soit associé à la membrane plasmique. Cette association demande une farnésylation (modification lipidique post-traductionnelle), catalysée par la farnésyltransférase, enzyme cytosolique spécifique [61]. L’inhibition de la farnésyltransférase ou la réduction du pool de la farnésylpyrophosphate par l’inhibition de l’activité de la HMG-COA réductase induit la farnésylation de p21ras. Une nourriture riche en sel, surtout à un stade précoce de la vie et une infection par la bactérie Helicobacter pylori est l’une des principales causes de l’adénocarcinome de l’estomac [62]. Les extraits d’ail, dont les thiosulfinates et plus particulièrement l’allicine inhibent de manière sélective Helicobacter pylori. Cette activité antibactérienne se manifeste par une rapide et totale inhibition de la synthèse d’ARN, qui disparaît lorsque l’allicine est réduite en diallyl disulfide [63]. Les autres activités anticarcinogéniques des allylsulfides de l’ail impliquent l’augmentation des enzymes P450 qui catabolisent les carcinogènes en intermédiaires moins actifs [64]. Les substances qui composent l’ail inhibent la déméthylation et l’hydroxylation des cytochromes cellulaires P450 2E1,

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2B1, 1A1 et 1A2. Les allylsulfides de l’ail stimulent la synthèse du GSH, l’activité de la glutathion peroxydase et de la glutathion-S-transférase (GST) en particulier la GST-pi, dans le foie et le tissu mammaire [65, 66]. La S-méthylcystéine, composé hydrosoluble, inhibe l’ornithine décarboxylase et la spermidine/spermine N1-acétyltransférase (SAT), deux enzymes qui augmentent en présence des carcinogènes chimiques. L’ornithine décarboxylase contient des groupements thiols nucléophiles, facilement accessibles aux oxydants et aux agents sulfhydryles. La déplétion du GSH par le stress oxydatif induit l’ornithine décarboxylase, tandis que le traitement de cellules par les composés qui stimulent le GSH inhibe l’induction de l’ornithine décarboxylase. Ainsi, l’équilibre entre polyamines et glutathion est critique dans le contrôle de la croissance et de la différenciation cellulaire. La S-allylmercaptocystéine inhibe l’activité de l’ornithine décarboxylase en stimulant la synthèse du GSH réduit dans la cellule. Le GSH, à son tour, inhibe l’induction de l’ornithine décarboxylase en agissant directement sur les groupements nucléophiles thiols des cystéines [39]. Les dérivés de l’ail influencent la stabilité et la concentration du GSH réduit et l’activité des enzymes qui contrôlent son métabolisme.

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Caroténoïdes et prévention de pathologies humaines

Les antioxydants, dont les caroténoïdes, appartiennent à la famille des tétraterpènes et sont représentés par plus de 600 variétés. Les caroténoïdes sont synthétisés par les plantes, les moisissures, les bactéries et les algues, mais pas par l’homme ou l’animal. Pour satisfaire les besoins de l’homme, ils doivent donc être apportés par l’alimentation. Ils inactivent les ROS et sont considérés comme des molécules stratégiques dans la prévention des maladies de l’homme. Ils sont impliqués dans la neutralisation de deux espèces de radicaux, l’oxygène célibataire (1O2) et les radicaux peroxyls produits par la peroxydation lipidique. Les caroténoïdes sont divisés en deux classes, la première ne contient que des atomes de carbone et d’hydrogène, et la seconde, les oxocaroténoïdes (xanthophylles), porte au moins un atome d’oxygène. Les doubles liaisons sont, chez les bactéries, de configuration trans alors que, chez les plantes et les moisissures, elles sont de configuration cis. Parmi les caroténoïdes, le lycopène est un hydrocarbure linéaire composé de 11 doubles liaisons conjuguées et 2 doubles liaisons non-conjuguées. Pour passer de la forme cis à la forme trans, une étape d’isomérisation est nécessaire (Figure 1). Par réactions chimiques, chaleur ou lumière, les doubles liaisons du lycopène passent de la forme trans à celle de mono ou poly-cis. Les isomères les plus fréquents des caroténoïdes sont les tout-trans, 5-cis, 9-cis, 13-cis et 15-cis. L’α-carotène possède un cycle β à une extrémité de la chaîne et un type ε à l’autre extrémité. Le γ-carotène, précurseur du β-carotène, et le δ-carotène, précurseur de l’α-carotène, sont des caroténoïdes où seule une extrémité de la chaîne est cyclique (Figure 2). Les caroténoïdes contribuent à la pigmentation des fruits et légumes. Ceux de couleur jaune ou orange contiennent des concentrations importantes de cryptoxanthines, de xanthophylles et carotènes. Les fruits et légumes rouges

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Figure 1. Structure de base des caroténoïdes. Les doubles liaisons centrales du phytoène ont une configuration cis dans les champignons et les plantes. Le lycopène est obtenu par isomérisation et modification des doubles liaisons de la configuration cis à la configuration trans.

contiennent principalement du lycopène et les légumes verts des carotènes et des xanthophylles dont la zéaxanthine, la lutéine et la violaxanthine (Figure 3). Le lycopène, pigment rouge de la tomate mûre (Lycopersicon esculente ; Solanaceae) est lipophile, sans cycle β-ionone dans sa structure et n’a donc pas d’activité provitaminique. Le pigment rouge brillant des piments (Capsicum annuum ; Solanaceae) est dû à la capsanthine et la couleur orange des carottes (Daucus carota ; Umbelliferae/Apiaceae) au β-carotène, largement distribué dans les plantes supérieures. Chez les animaux marins, l’astaxanthine est responsable de la couleur rose/rouge des crustacés. Les mollusques et les poissons, dont le saumon, ne synthétisent pas de caroténoïdes et, chez ces espèces, l’astaxanthine est produite par modification des caroténoïdes de l’alimentation. Au cours de la photosynthèse, les caroténoïdes agissent avec les chlorophylles dans la protection des plantes et des algues, contre les dégâts causés par la photo-oxydation. Certains herbicides, en particulier les décolorants, inhibent la biosynthèse des caroténoïdes et provoquent la mort des plantes par photo-oxydation. Chez les mammifères, les caroténoïdes, molécules lipophiles, s’accumulent dans les lipoprotéines des membranes. Ils ont une activité antioxydante et jouent un rôle dans la croissance et la différenciation cellulaire et l’apoptose. Leur rôle dans la prévention des cancers est indépendant de leurs propriétés antioxydantes. La production de peroxyde d’hydrogène induite dans les cellules qui surexpriment le CYP2E1, par la consommation chronique d’alcool, et

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Figure 2. Structure des différents caroténoïdes. Les caroténoïdes, pigments naturels de plusieurs plantes. Le Lycopène (Figure 1), est le pigment que l’on trouve dans les tomates mûres (Lycopersicon esculente de la famille des Solanaceae). Le β-carotène, largement répandu dans les plantes supérieures confère la couleur orange aux carottes (Daucus carota de la famille des Umbelliferae/ Apiaceae). La capsanthine largement répandue chez les animaux marins confère le pigment rouge brillant du piment (Capsicum annuum de la famille des Solanaceae). L’astaxanthine confère la couleur rose/rouge des crustacés et de certains poissons dont le saumon par modification des caroténoïdes des plantes de l’alimentation.

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Figure 3. Les xanthophylles oxygénées, caroténoïdes des feuilles vertes.

réduisent la concentration du glutathion mitochondrial, est atténuée par le lycopène. En neutralisant l’oxygène célibataire et les radicaux peroxyls, le β-carotène et le lycopène peuvent agir seuls ou avec d’autres antioxydants, de manière synergique dans la protection contre les processus photo-oxydatifs. Ils sont utilisés comme alicaments dans la prévention des cancers du poumon, du côlon, du sein et de la prostate [2-4]. Parmi les principaux métabolites des caroténoïdes, on distingue les vitamines du groupe A, dont la vitamine A1 (rétinol), et A2 (déshydrorétinol), analogue au rétinol avec un cycle cyclohexadiène. La vitamine A1 est constituée d’une structure diterpénique qui dérive, chez les mammifères, du métabolisme oxydatif des tétraterpénoïdes, en particulier du β-carotène de l’alimentation. Le clivage est catalysé dans les cellules mucosales de l’intestin par une dioxygénase, O2-dépendante, via un peroxyde intermédiaire. Le rétinol et ses dérivés sont obtenus par la consommation des produits d’origine animale (Figure 4). Biodisponibilité des caroténoïdes Le lycopène, caroténoïde lipophile est, avec une demi-vie de 2 à 3 jours, celui qui prédomine dans le plasma humain, surtout au niveau du cholestérol sanguin. Il est principalement transporté par le cholestérol-LDL et VLDL mais pas par le cholestérol-HDL [5-8]. La principale source du lycopène,

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Figure 4. Synthèse des rétinols. Chez les mammifères, le rétinol (vitamine A1) est issu de l’oxydation du β-carotène de l’alimentation. Le clivage est catalysé par une dioxygénase, via un peroxyde. La vitamine A2 (déshydrorétinol) est un analogue du rétinol contenant un cycle cyclohexadiène. Le rétinol et ses dérivés ne sont trouvés que dans les produits animaux.

chez l’homme, provient du traitement industriel de la tomate et sa transformation en jus, ketchup, potage ou sauces [9]. Le contenu en lycopène varie entre 0,85 mg et 13,6 mg par 100 g en fonction de la variété de la tomate et de son degré de mûrissement. L’isomère qui prédomine est le tout-trans, mais, au cours de la cuisson, de la conservation et du traitement industriel, il se

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transforme en isomère cis [10]. La consommation des produits de la tomate mélangés à l’huile d’olive, mais pas à l’huile de tournesol, améliore l’activité antioxydante du lycopène [12]. Les autres sources riches en lycopène sont la pastèque, le pamplemousse rose, la goyave rose et la papaye. Le lycopène et le β-carotène trans peuvent être conservés dans du sérum congelé à -80oC pendant plus de 3 ans [11]. La biosynthèse du lycopène se fait dans les plastides des plantes supérieures par une série de quatre réactions de désaturation du phytoène, catalysées par deux désaturases liées à la membrane. Le lycopène lui-même est transformé en ε et β-carotènes qui sont tout deux précurseurs de la xanthophylle que l’on trouve dans l’appareil photosynthétique. La plupart des gènes de ces enzymes ont été clonés et peuvent actuellement être utilisés pour transformer ces plantes, en particulier pour accroître la concentration de lycopène dans les tomates. Les caroténoïdes, dont le lycopène, pénètrent dans la muqueuse intestinale, via les micelles lipidiques, par diffusion passive. Après incorporation dans les chylomicrons, ils sont distribués dans le système lymphatique et transportés dans les hépatocytes et dans une moindre mesure dans la rate. Le transport vers les différents organes, en particulier les testicules, les glandes surrénales et la prostate se fait par l’intermédiaire des lipoprotéines du plasma [6, 11, 12]. Bien que l’isomère trans du lycopène soit celui qui prédomine dans l’alimentation, environ 50 % sont sous la forme cis dans le plasma humain. [11]. Il n’a pas encore été établi si l’isomère cis du plasma était la conséquence de l’isomérisation produite in vivo ou celle due à l’absorption préférentielle de la forme cis. D’autres métabolites, détectés dans le plasma et les tissus dont le 2,6-cyclolycopène-1,5-diols, sont issus de l’oxydation in vivo. Ils forment des époxydes et se transforment en 5,6-dihydroxy-5,6-dihydrolycopène, dont le rôle physiologique n’a pas encore été établi. Un lycopène synthétique, poudre cristalline rouge, sensible à la lumière et à l’oxygène, insoluble dans l’eau mais soluble dans la plupart des solvants organiques, a été obtenu mais non encore mis sur le marché. La préparation de lycopène mise sur le marché est faiblement toxique, non tératogène et ne contient que 5 à 10 % de lycopène. Activité antioxydative des caroténoïdes Des événements qui augmentent le risque des maladies chroniques, dont les cancers, l’ostéoporose et les maladies cardiovasculaires, sont initiés par les ROS endogènes, engendrés par les activités métaboliques normales, le style de vie, le type d’alimentation et le stress oxydatif. La concentration et la synergie des antioxydants hydrosolubles et liposolubles du plasma sont considérées comme molécules stratégiques dans la prévention de ces maladies

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[23]. Les caroténoïdes sont surtout impliqués dans la neutralisation et la désactivation de l’oxygène célibataire (1O2) et des radicaux peroxyles [24, 25]. Ils protègent les lymphocytes humains contre les dégâts causés par 1O2 et réduisent le risque des désordres dégénératifs, de divers cancers, des maladies cardiovasculaires et ophtalmologiques. L’interaction entre les caroténoïdes et 1 O2 implique le transfert d’énergie entre ces deux molécules. L’efficacité des caroténoïdes est en relation avec le nombre de doubles liaisons. Les β-carotènes, zéaxanthine, cryptoxanthine et α-carotène du sérum et des tissus humains sont fortement actifs sur 1O2. Parmi les caroténoïdes à cycles ouverts, le lycopène est le plus efficace chez l’homme, chez qui il représente plus de 30 % de l’ensemble des caroténoïdes (Figure 5) [26]. Il neutralise les radicaux peroxyles produits par la peroxydation lipidique et inhibe les réactions qui conduisent aux dégâts des compartiments lipophiles. Il est plus efficace que le β-carotène dans la protection des cellules contre le peroxyde d’hydrogène (H2O2) et le dioxyde d’azote (NOo2) formé par la cigarette [27]. En revanche, le β-carotène peut être non seulement sans effet sur l’incidence de la cigarette sur les cancers et les maladies cardiovasculaires mais même nuisible [28]. L’effet nuisible est dû à la pression d’oxygène dont dépend l’activité antioxydante des caroténoïdes. Dans des conditions physiologiques, le β-carotène inhibe l’oxydation des tissus qui ont des pressions d’oxygène réduites. En revanche, dans ceux qui ont une pression d’oxygène élevée, le β-carotène est au contraire prooxydant. L’effet pro-oxydant du β-carotène serait dû aux produits de dégradation du β-carotène obtenus après administration de fortes doses, plutôt qu’au β-carotène lui-même [29, 30]. Le lycopène peut aussi être antioxydant ou pro-oxydant selon le type d’oxydant auquel il est exposé [31]. La vitamine C

Figure 5. Action du lycopène.

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est capable de réduire le radical cationique du β-carotène, mais son hydrosolubilité et l’emplacement à l’intérieur de la membrane du β-carotène ainsi que sa lipophilicité réduit son efficacité [31, 32]. Cependant, les radicaux cationiques formés par les radicaux peroxyles des lipides et le β-carotène peuvent être réduits par la vitamine E. La vitamine C interviendrait ultérieurement pour réduire le radical de la vitamine E, la régénérer, et empêcher les effets destructeurs des radicaux cationiques du β-carotène. Tandis que le β-carotène inhibe, en présence de Cu (II), l’oxydation du cholestérol-LDL, le lycopène ou la lutéine n’ont aucun effet, mais peuvent au contraire accroître l’effet oxydant. Le lycopène est inducteur de la superoxyde dismutase, de la glutathion réductase et de la glutathion peroxydase. Il augmente le taux de GSH et des glutathion-S-transférases (GST), enzymes de phase II qui agissent comme antioxydants indirects en conjugant les électrophiles réactifs. Le contrôle transcriptionnel et l’expression des GST sont obtenus par la médiation, tout au moins en partie, des antioxydants ARE (antioxidant responsive elements). En se liant à ARE, le facteur de transcription Nrf2 est essentiel à l’induction des GST, NAD(P)H, quinone oxydoréductase (NQO1) ainsi qu’à celle de la thiorédoxine, facteur de réduction contenant un groupe thiol. Action des caroténoïdes sur les jonctions de la communication cellulaire Les jonctions de la communication cellulaire sont des canaux qui permettent aux cellules connectées d’échanger des substances nutritives et des substances de faible poids moléculaire, dont celles qui interviennent dans la signalisation [34]. Alors que les cellules normales communiquent via les canaux de jonction de la communication (CJC), la perte de ces canaux se manifeste au cours de la cancérogenèse [35, 36]. Dans la plupart des cellules cancéreuses, les CJC ne sont pas fonctionnels mais peuvent être restaurés et le processus malin des cellules, inversé [36]. Les caroténoïdes et les rétinoïdes stimulent les CJC de manière variable et dose-dépendante [37]. Bien que l’activation des CJC par le lycopène ne soit pas encore bien comprise, on pense qu’il agirait en augmentant la communication inter-cellulaire et l’expression de la connexine 43, gène codant pour la plupart des protéines des CJC. La stimulation des CJC par le lycopène et ses propriétés antioxydantes sont indépendantes l’une de l’autre (Figure 5) [37]. Le clivage du lycopène par oxydation chimique produit du dialdéhyde 2,7,11-triméthyl-tétradécahéxaène-1,14-dial qui stimule les CJC dans des cellules épithéliales de foie de rat, WB-F344 [38]. L’effet du lycopène est cependant moins prononcé que celui du β-carotène ou de la canthaxanthine. D’autres mécanismes, dont les variations de pH ou les concentrations de calcium, interviennent aussi dans la stimulation des CJC.

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Rôle des caroténoïdes dans la prévention des maladies humaines L’interaction entre les ROS et les caroténoïdes s’effectue dans un environnement lipophile, comme celui des membranes cellulaires et des lipoprotéines. L’incorporation des caroténoïdes dans les cellules et les tissus dépend non seulement de la composition et de la fluidité membranaire, mais aussi de la taille et de la polarité des caroténoïdes [39]. La capacité antioxydante des caroténoïdes non polaires, dont le β-carotène et le lycopène, ou des caroténoïdes polaires, dont la zéaxanthine ou la lutéine, dépend de leur emplacement dans la double couche lipidique de la membrane. Le β-carotène et le lycopène neutralisent les radicaux libres dans la partie hydrophobe de la membrane alors que la zéaxanthine, antioxydant polaire, est, au contraire, active dans un environnement aqueux. Bien qu’ils soient situés différemment dans la double couche lipidique de la membrane, les caroténoïdes polaires modulent la fluidité membranaire d’une manière semblable à celle du cholestérol. Les fortes concentrations du lycopène dans le sang réduisent les risques de l’infarctus du myocarde [16] et de différents cancers dont ceux de la prostate [17], du tube digestif [18], du pancréas [19], et des néoplasies intraépithéliales du col utérin [20]. L’accumulation préférentielle des caroténoïdes dans la membrane ou les lipoprotéines suggère que la meilleure forme d’administration serait les micelles, microémulsions, nanoparticules ou liposomes artificiels [13-15]. La concentration du lycopène dans le sang est inversement proportionnelle à l’âge des individus [21]. Chez les fumeurs et les alcooliques, la concentration du lycopène dans le sang ne varie que peu ou pas, en comparaison des concentrations chez les non-fumeurs, alors que les concentrations de β-carotène sont nettement réduites chez les fumeurs [21, 22]. Action du lycopène dans les lésions hépatiques induites par l’alcool Les cibles des ROS sont les doubles liaisons de l’acide arachidonique (AA), constituant important des phospholipides de la membrane. Après la conversion de l’AA en prostaglandines (PG) et en leucotriènes, et la formation de radicaux libres, ils interviennent dans plusieurs processus pathologiques [41, 42]. L’alcool, inducteur du stress oxydatif, de la peroxydation lipidique et de l’induction du cytochrome P4502E1 (CYP2E1), réduit considérablement le niveau du GSH mitochondrial et provoque des lésions hépatiques. Le lycopène (10 µM) agit comme antioxydant et atténue la toxicité de l’AA induite par le stress oxydatif des cellules HepG2 (cellules hépatiques humaines). Cet effet est plus marqué lorsque les cellules HepG2 sont transfectées par l’ADNc du CYP2E1 (cellules 2E1) et conservent les caractéristiques des cellules hépatiques, mais sans l’expression de l’activité du cytochrome P450. Dans ces

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cellules, l’apoptose induite par l’alcool est grandement atténuée par le lycopène [43]. Potentiel photoprotecteur des caroténoïdes Les processus photoprotecteurs sont importants dans la patho-biochimie des yeux et de la peau. La dégénérescence de la macula lutea de la rétine, secteur de l’acuité visuelle, est une des causes de la cécité irréversible. Les pigments de la macula protègent l’œil contre les processus photo-oxydatifs, de manière similaire à celle des caroténoïdes. Le lycopène empêche la cataractogenèse in vivo et in vitro [33]. La coloration de la macula lutea est due à la présence de la lutéine et de la zéaxanthine, tandis que le lycopène, l’α-carotène et le β-carotène ne sont pas présents dans ce tissu. Une cascade de gènes, dont la métalloprotéinase 1 (MMP-1), collagénase interstitielle et la hème-oxygénase 1 (HO-1), gène marqueur du stress oxydatif, sont fortement impliqués dans l’induction de l’oxygène célibataire, dans le photovieillissement, par radiations ultraviolettes (UV). La formation de rides est la conséquence physiologique de l’expression du MMP-1 et de la dégradation du collagène de la peau. Le traitement par de faibles concentrations de vitamine C, vitamine E et d’acide carnosique, protège la peau contre l’induction du MMP-1 par les UV. En revanche, le β-carotène ou le lycopène stimule l’expression du MMP-1, qui, par ailleurs, peut être complètement supprimé par l’administration d’une préparation de nanoparticules contenant de la vitamine E. L’expression du gène du stress oxydatif, HO-1, impliqué dans le vieillissement de la peau, est stimulée par l’administration de β-carotène seul, et supprimée lorsque le β-carotène est associé à la vitamine C et à la vitamine E. Bien que l’induction du HO-1 ARNm révèle un stress oxydatif important, les facteurs qui déterminent la stimulation ou l’inhibition de son expression ne sont pas encore connus. L’application des crèmes solaires fournit une barrière protectrice de l’épithélium, alors que la protection des couches dermiques plus profondes ne peut être obtenue que par des antioxydants alimentaires. Le lycopène agit comme antioxydant rapidement épuisé après exposition aux rayons solaires. Il subit un clivage oxydatif ou enzymatique pour former des apo-caroténoïdes. Il a été suggéré que le lycopène devrait être administré avec la vitamine C et/ou la vitamine E. Caroténoïdes et cancer Les risques de cancers du sein, de la prostate, du colo-rectum et du poumon sont en premier lieu détectés par de fortes concentrations dans le

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sang d’IGF-1 (insulin-like growth factor) [44, 45]. L’administration de lycopène réduit la stimulation d’IGF-1, de la phosphorylation de la tyrosine, des substrats des récepteurs de l’insuline et la capacité du facteur de transcription de l’AP1 à se fixer sur l’ADN des cellules cancéreuses mammaires. Ces effets sont dus aux protéines qui se lient à l’IGF sur la membrane (IGFBP). Par ailleurs, le lycopène retarde la progression de la phase G1 à la phase S du cycle cellulaire [46]. Cet effet est aussi obtenu en l’absence d’apoptose ou de nécrose dans les cellules GOTO, cellules du neuroblastome humain, par l’α-carotène. Le passage de la phase G1 à la phase S est inhibé par la protéine pRb, protéine du rétinoblasme suppresseur de tumeur, qui, via l’interaction avec les facteurs de transcription de la famille E2F, empêche la transition G1/S [47]. L’activité du pRb est contrôlée par des cyclines kinases (Cdk) dont l’activité est modulée de façon positive ou négative par respectivement, les cyclines ou les inhibiteurs de Cdk. Les cyclines de type D agissent comme détecteurs de facteur de croissance. La cycline D1 est un oncogène exprimé dans des cellules de tumeurs primaires et du cancer du sein [48]. L’activité anticancéreuse des caroténoïdes ou de leur dérivés est obtenue par activation des récepteurs de rétinoïdes et par les produits de clivage du β-carotène et du lycopène [46]. Le lycopène est un puissant inhibiteur de la prolifération des cellules du cancer du sein (MCF-7) et du poumon (NCIH226). Il supprime IGF-1, stimulateur de la croissance des cellules tumorales humaines des voies supérieures. Chez les femmes et les enfants infectés par le virus de l’immunodéficience humaine (VIH), la concentration du lycopène dans le sérum chute considérablement [49, 50]. Par comparaison avec le β-carotène, la lutéine et la β-cryptoxanthine, seule la consommation de lycopène réduit le risque de néoplasie cervicale [51], du cancer de la vessie [52], du sein [53] et de la prostate [54]. L’ajout d’α-tocophérol au lycopène accroît considérablement l’effet inhibiteur des cellules cancéreuses de la prostate. La synergie du lycopène et du β-tocophérol n’est pas observée lorsque le lycopène est remplacé par le β-tocophérol ou l’acide ascorbique. Rôle des caroténoïdes dans la prévention des maladies cardiovasculaires La maladie coronarienne est la principale cause de morbidité et de mortalité dans les pays industrialisés. Les radicaux libres responsables de l’oxydation du cholestérol-LDL sont impliqués dans la production des cellules spumeuses et de l’athérogenèse responsables de l’initiation et de la promotion de l’athérosclérose [55]. Alors que la cigarette est l’un des facteurs à risque de l’athérosclérose coronaire, les concentrations du lycopène sont similaires

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chez les fumeurs et les non-fumeurs. En revanche, les concentrations de β-carotène sont plus faibles chez les fumeurs que chez les non fumeurs [21, 22, 56, 57]. Par ailleurs, les résultats d’une étude multicentrique montrent que le lycopène, mais pas le β-carotène, contribuait à l’effet protecteur contre l’infarctus du myocarde. Le potentiel de protection était maximum lorsque le taux d’acide gras poly-insaturés était élevé [16]. En conclusion, les caroténoïdes sont particulièrement préconisés dans la prévention des lésions hépatiques induites par l’alcool, dans celles des cancers, des maladies cardiovasculaires et aussi comme agents photoprotecteurs. Il reste cependant à caractériser les dérivés actifs et à déterminer si le potentiel de protection des caroténoïdes est dû à l’action synergétique des différents caroténoïdes entre eux et avec les autres antioxydants de l’alimentation.

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