LE STRESS OXYDANTET LES ANTIOXYDANTS

Quoi de neuf ?

Pr Defraigne JOPr Defraigne JODr Sc Pincemail J Service de Chirurgie

Cardiovasculaire CHU de Liège et CREDEC

pour toute info email : J.Pincemail@chu.ulg.ac.be

O24e-

ENE

mitochondrie

36 ATP

processus aérobie

H2O

4e-

4H+ RGIE

36 ATP

(oxygène fondamental)O21e--

O2

anion superoxyde

. électron libre = radical libreélectron libre = radical libre

hémocupréine(1939)

production de O2par la xanthine oxydase

(1969)

.-

production de O2.-

production de O2lors de phénomènes

d’ischémie – reperfusion(1984)

.-

rôle de O2dans le cancer

(1994)

.-

40000 publications depuis 1968, 2500 en 2003

la petite histoire de la SOD et de l’anion superoxyde O2-.

découverte de O2

(1934)

.-

« orgotéine »(1964)

SOD(1968)

production de O2par les PMNs

(1974)

.-

production de O2par la

mitochondrie(1976)

.-

O2comme molécule

de signalisation (rôle physiologique)(1992)

.-

expression des gènes

de la famille des NO synthases

(2000)

(oxygène fondamental)

Fe, Cu

HOCl

acide hypochloreux(eau de Javel)

Cl- , MPO

H2O2

peroxyde d ’hydrogène

1e-

O21e--

O2

anion superoxyde

.

1O2

oxygène singulet

Fe, Cu

OH.

radical hydroxyle

ADNADNfragmentationfragmentation

chromatinchromatincondensationcondensation

nucleusnucleusdesagregationdesagregation

cell cell decompositiondecomposition

apoptotic corpuscules

apoptosis : a key mechanism in cancer protection

condamnation ICE(Ced-3)

apoptosisBcl-2(Ced-9)

proteasesregulation

ROS/antioxidants ROS/antioxidants ROS/antioxidants

oxygène toxique(EOA)

mutation de l’ADN

destruction des protéines

oxydation des lipides

oxydation du glucose

ARTHRITE RHUMATOIDE

ATHEROSCLEROSE

COMPLICATIONS DUDIABETE

CANCER

oxydation des lipides

structure des lipoprotéines

ATHEROSCLEROSE

cholestérol+ LDL oxydées

monocytesanguin

EOA +lipoprotéines oxydées

macrophage +

cellule spumeuse

mécanisme unanimement reconnumécanisme unanimement reconnu

endothelium

sanguin

espace sous - endothélial

spumeuse

dépôt de graisse contribuant à la formation de la plaque

d ’athérome

autoxydationFe 2+/2+/2+/2+/O2

glucoseprotéines

bases Schiff produits Amadori pigments bruns

glyoxalprotéines« jeunes »

carboxymetyl-lysine(CML)

furosine

Fe 2+/2+/2+/2+/O2diabète

vieillisementmaladies rénales terminales

athérosclérose

° DIABETE

(CML)

« vieilles » protéines enrichies en CML

cuivre

complexe protéique CML - Cu

peroxydation lipidiqueinflammation

EOA

H2O2

catalase

SOD, Vit C

(oxygène fondamental)

Fe, Cu

HOCl

acide hypochloreux(eau de Javel)

Cl- , MPO

H2O2

peroxyde d ’hydrogène

1e-

O21e--

O2

anion superoxyde

.

catalase

Vit E, Se-Vit E, Se-GPxGPx, ubiquinone, , β β β β −−−−ββββ−−−−carotène, lycopène

Vit C, Vit C, flavonoïdes, ,GSHGSH

acide urique, Vit C, GSH

ferritine, transferrine,agents chélateurs

1O2

oxygène singulet

OH.

radical hydroxyle

Fe, Cu

ROOH

lipoperoxydes

glutathionréductase

Vit C°

Vit E ° DT diaphorase

augmentationdu

stress oxydant

Vit E

Vit E °

stress oxydant conduisant à la formation de radicaux lipidiques

Vit E°

CoQ10°

glutathionréductase

peroxydes lipidiques

H2O

GPx

RSH

NADPH6-P-G

glucose-6-phosphate désydrogénase

glutation réductase oxydée

glutation réductase réduite

R’SSR… et ce n’est pas terminé.

NADP+G-6-P

GLUCOSE

désydrogénase

thiorédoxine oxydée

thiorédoxineréduite

thiorédoxineréductase

peroxyrédoxine réduite

peroxyrédoxine oxydée

méthionine oxydée

méthionine

méthionine sulfoxyde réductase

ANTIOXYDANTS

STRESS OXYDANT

EOA

ANTIOXYDANTS

le stress oxydant n’est pas une maladie en soi

il s’agit plutôt d’un terrain défavorablequi va conduire défavorablequi va conduire

progressivement au développement des maladies

(et des complications qui lui sont associées; e.g diabète)

valeur critique des taux plasmatiques en antioxydants selon l’étude MONICA

Gey et al Biofactors 7:113-174, 1998

8,8 – 10,550 – 60vitamine C

0,21 – 0,270,4 – 0,5ββββ - carotène

12,930vitamine E

µg/mLµmol/Lantioxydant

RAPPORTOPTIMAL

> 1,3

0,57 – 0,752,0 – 2,6vitamine A

0,17 – 0,230,3 – 0,4lutéine

0,16 – 0,210,3 – 0,4lycopène

0,21 – 0,270,4 – 0,5ββββ - carotène

si valeurs plasmatiques < 25 à 35%, risque de cancer et de maladies cardiovasculaires multiplié par 2

> 1,3

région valeur du rapport vitC / vit E (µmol/L)

mortalité par accident

cardiovasculaire

Glasgow (Ecosse) 0,6 – 0,8 élevée

Belfast (Irelande du Nord)

0,6 – 0,8 élevée

ETUDE MONICA (Gey et al Am J Clin Nutr 57:787S-797S, 1993)

Nord)

Schleiz (Allemagne) 0,6 – 0,8 moyenne

Sapri (Italie) 1,3 – 1,5 faible

Thun (Suisse) 1,3 – 1,5 faible

Toulouse (France) 1,3 – 1,5 faible

Barcelone (Espagne) 1,8 faible

taux plasmatique de ββββ - carotène dans la population ELAN

prédiction d ’être en carence

46,65 % 46,32 % 7,03 %

0,05 0,22 0,68 1,3

valeurs usuellesprise de compléments

> 20mg/j

mg/L

valeur critique correspondant à un risque accru

de développer des cancers

faible consommation de fruits et

légumes

mg/L

% de chances d ’avoir un taux de

ββββ - carotene < 0,22 mg/mL

tabagisme activité physique 3 portions de fruits IMC > 25 pilule contraceptive régulière par jour ou plus

hommes femmes

non oui oui non non 24,6 11,0

oui oui oui non non 49,0 26,9 oui oui oui non non 49,0 26,9

oui non oui non non 58,6 35,1

oui non aucun non non 77,0 56,1

oui non aucun oui non 88,4 74,5

oui non aucun oui oui 93,1

Effect of different contraception methods on the oxidative stress status in women aged 40-48 years participating from the ELAN study in the Province of Liège, Belgium

(J. Pincemail et al Human Reproduction 2007)

2.0

2.5

3.0

Cop

per

(mg/

L)

NoneOralIntrauterine

prise de la pilule : très forte augmentation des lipides oxydésprise de la pilule : très forte augmentation des lipides oxydés

Lipid peroxides (µmol/L)0 200 400 600 800 1000 1200 1400

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

Cop

per

(mg/

L)

protection cardiovasculaire protection cardiovasculaire

concept du 0 concept du 0 –– 5 5 –– 30 30

00 : pas de cigarettes: pas de cigarettes

5555 : : 5 fruits et légumes5 fruits et légumespar jourpar jour

3030: 30 minutes d’activité : 30 minutes d’activité physique modérée par jourphysique modérée par jour

diminution de 40 % du risque de diminution de 40 % du risque de développer un infarctus du myocardedévelopper un infarctus du myocarde

le radical du monoxyde d’azote (NO°) : une découverte révolutionnaire en 1985

pour la médecine humaine

NO° molécule de l’année en 1999

F. Murad LJ Ignarro RF FurchgottLauréats du prix Nobel de Médecine en 1998

ce sont les cellules endothélialesqui tapissent les vaisseaux sanguins qui sont responsables de

la régulation du flux sanguin

cellules endothéliales

NO°endothéline

thromboxaneprostaglandine H2

VASOCONSTRICTEUR

NO°EDHF

prostacyclineVASODILATATEUR

tetrahydrobiopterine

cellules endothéliales

le mécanisme de la relaxation musculaire

NO° synthetase

cellules musculaires

lisses

(guanosine monophosphate cyclique)

cellules endothéliales

situation pathologique

XO

Oradicaux

libres

NO synthases

XO = xanthine oxydase

prostacycline NO.

vasodilatation

vasoconstriction

endothélineO2libres

une application pratique : le dysfonctionnement érectile

afflux de sang

NO°EDHF

dysfonctionnement endothélial

âgehypertension

diabètehypercholestérolémie

endothélinethromboxane

prostaglandine H2

EDHFprostacycline

VASOCONSTRICTION

un apport exogène sous forme de compléments alimentaires en antioxydants permet - il de

prévenir l’apparition de certaines maladies ?

pas de preuve tangible

liste des antioxydants commercialisés

vitamine Cvitamine Evitamine Aββββ- carotènelycopène

glutathionprécurseurs du glutathion

(N-acétylcystéine, cystéine, L- méthionine, protéines du petit lait)(N-acétylcystéine, cystéine, L- méthionine, protéines du petit lait)

acide lipoïqueubiquinone ou coenzyme Q10superoxyde dismutase (SOD)

flavonoïdes (quercétine, silymarine (chardon Marie), resvératrol, polyphénol, proanthocyanidines)

extrait de pépins de raisin extrait de pin (pycnogénol)

extrait de Ginkgo biloba

liste des antioxydants commercialisés

extrait de papayeginseng

ail taurine

mélatoninesélénium

zinczincacides gras de type ωωωω3

……

préconisés seuls ou en association

différentes doses : nutritionnelles ou mégadoses

GROSSE CONFUSION

Nom de l ’étude(pays)

Etude Linxian(Chine) 8 ans

ATBC (Finlande)6 ans

Sujets

pop. gén. (29584)

grands fumeurs(29133)

Supplémentation et doses

bêta-carotène 15 mg+ vit E 30 mg+sélénium 50µµµµg

bêta carotène 20 mget/ou vit E 50 mg

Effet

mortalité par

cancer de 13%

cancer du poumondans le groupebêta -carotène de

16 %

CARET (USA) 4ans

PHS (USA) 12 ans

grands fumeursamiante

(18314)

médecins (22000)

bêta-carotène 30 mg+ vit A 25000 UI

bêta carotène 50 mg(1 jour/2)

16 %

cancer du poumondans le groupebêta-carotène +

vit A de 28 %

pas d ’effet surles cancers, nimaladies cardio-vasculaires

vrai pour des doses non physiologiques (mégadoses)vrai pour des doses non physiologiques (mégadoses)

L’étude SUVIMAX a pour but de tester l’hypothèse selon laquelle un apport journalier de

- 6 mg de ββββ-carotène- 120 mg de vitamine C- 30 mg de vitamine E

(AJR : 3 mg)(AJR : 60 mg)(AJR : 10 mg)- 30 mg de vitamine E

- 100 µµµµg de sélénium- 20 mg de zinc

pendant 8 ans permet de prévenirl’incidence du cancer, d’infections et de maladies cardiovasculaires.

(AJR : 10 mg)(AJR : 70 µµµµg)(AJR : 15 mg)

SYNERGIE D’ ACTION DES ANTIOXYDANTS

- une diminution de 31% du risque de cancer chez les hommes ayant reçu des antioxydants à doses nutritionnelles

RESULTATS DE L’ETUDE SU.VI. MAX

S. Hercberg

antioxydants à doses nutritionnelles

- une diminution de 37% du risque de décès chez les hommes ayant reçu des antioxydants à doses nutritionnelles

- une augmentation du cancer de la peau de 67% chez les femmes

statut en antioxydants pas le même chez l’homme et la femmestatut en antioxydants pas le même chez l’homme et la femme

baseline characteristics and the effect of selenium supplementation on cancer incidence in a randomized clinical trial(Clark’s group Cancer Epidemiology Biomarkers and Prevention 11:630-639, 2002

200 µg de sélénium (levure) pendant 8 ans, n = 1312

0,4

incidence cumulative de cancers de tous types

0

0,1

0,2

0,3

0 5 10

placebo

sélénium

années

baseline characteristics and the effect of selenium supplementation on cancer incidence in a randomized clinical trial(Clark’s group Cancer Epidemiology Biomarkers and Prevention 11:630-639, 2002

0,623,121,937346< 113 ng/mL

médiane

RRplaceboSeplaceboSe

incidencenombre de cas

0,902,822,136459> 113 ng/mL

1,192,442,913744> 121 ng/mL

0,703,032,134634105 – 121 ng/mL

0,503,441,715427< 105 ng/mL

tertile

supplementation of 136 UI vitamin E and 250 mg of slow release vitamin C twice daily slows down the progression of atherosclerosis in men but not in women. More marked

effect in people with low levels in vitamin C (Salonen et al. Circulation 107, 947-953, 2003)

les polyphénols :

les antioxydants de l’avenir les antioxydants de l’avenir

la quercétine : la molécule de référencepour le caractère antioxydant(piégage des EOA, chélateur du fer)

B

A

kk

les polyphénols

concentration plasmatique < 10 µM

vs 50 – 60 µM pour la vitamine CEt 30 µM pour la vitamine EEt 30 µM pour la vitamine E

�propriétés non antioxydantes des polyphénols

���� effet de fonctionnalité

situation pathologique

cellules endothéliales

XO

Oradicaux

libres

POLYPHENOLS NO synthases

XO = xanthine oxydase

prostacycline NO.

vasodilatation

vasoconstriction

endothélineO2libres

ajout de polyphénol

10-7 M

segment isolé d’aorte de rats

noradrenaline

10-8 M 10-7 M

10-6 M

kk

Pourcentage de Relaxation aortique - Quercétiney = 5E+09x3 - 4E+07x2 + 78052x + 18.432

R2 = 0.9896

40

50

60

70

80%

de

rela

xatio

n

0

10

20

30

40

0.E+00 5.E-04 1.E-03 2.E-03 2.E-03 3.E-03 3.E-03

Quercétine (M)

kk

Pourcentage de Relaxation aortique - Ginko Biloba

y = 8E-06x2 + 0.0409x - 16.058

R2 = 0.9796

40

60

80

100

% d

e re

laxa

tion

-20

0

20

40

0 250 500 750 1000 1250 1500 1750

Ginko Biloba (µg/ml)

effet vasodilatateur au niveau de l’artère brachiale induite effet vasodilatateur au niveau de l’artère brachiale induite par l’absorption d’une boisson chocolatée riche en polyphénolpar l’absorption d’une boisson chocolatée riche en polyphénol

effet identique avec 10 g de chocolat noir ou de 125 mL de vin rouge

Le vin rouge à notre secours ?

Le vin rouge contient de puissants antioxydants(tanins et flavonoïdes ou vitamines P)qui protègent les

Etude sur 34. 000 personnes

vitamines P)qui protègent les lipoprotéines contre l’oxydation réduisant ainsi les risques d’accident cardiovasculaire de30 %.

effet antioxydant protecteur maximum maximum

du vin rouge

??? ml par jour125125

évolution de la concentration plasmatique en catéchine évolution de la concentration plasmatique en catéchine après l’absorption de 300 mL de vin rougeaprès l’absorption de 300 mL de vin rouge

68

101214

µmol/Lµmol/L

diète appauvrie diète appauvrie ingestioningestion

0246

-48 0 1 H 8 H 24 H

diète appauvrie diète appauvrie en catéchineen catéchine

valeur pour laquelle la catéchine inhibevaleur pour laquelle la catéchine inhibela peroxydation lipidique in vitro de 80%la peroxydation lipidique in vitro de 80%

la plupart des antioxydants et des polyphénols sont apportés par l’alimentation

MANGER EQUILIBRE, MANGER COLORE !

5 portions de fruits et légumes par jour

FLAVONOLS (quercétine, kaemphérol,

myricétine, isorhamnétine)

FLAVONES (lutéoline, apigénine)

FLAVANONES (héspérétine, naringénine,

ériodictyol)

CATECHINES

ISOFLAVONES(daidzéine, génistéine, glycitéine)

CATECHINES (proanthocyanidines)

(catéchines, épicatéchine, epigallocatéchine)

ANTHOCYANINES (cyanidine, delphinidine, malvidine, péonidine, petunidine, pelargonidine )