Quelques exemples d'activités biologiques des substances soufrées des Allium ...
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This article was downloaded by: [American Public University System]On: 16 February 2014, At: 05:08Publisher: Taylor & FrancisInforma Ltd Registered in England and Wales Registered Number: 1072954Registered office: Mortimer House, 37-41 Mortimer Street, London W1T 3JH,UK
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Quelques exemples d'activitésbiologiques des substancessoufrées des Allium utilisées enphytothérapieAgnès Vannereau a & Fouad Mellouki aa Laboratoire de Botanique et Phytochimie, Centred'Etudes Pharmaceutiques , F-92296 , Châtenciy-Malabry CedexPublished online: 27 Apr 2013.
To cite this article: Agnès Vannereau & Fouad Mellouki (1996) Quelques exemplesd'activités biologiques des substances soufrées des Allium utilisées en phytothérapie,Acta Botanica Gallica, 143:2-3, 143-148, DOI: 10.1080/12538078.1996.10515334
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Acta bot. Gallica, 1996, 143 (2/3). 143-148.
Quelques exemples d'activites biologiques des substances soufrees des Allium utilisees en phytotherapie
par Agnes Vannereau et Fouad Mellouki
Lahoratoire de Botanique et Ph.\'lochimie. Cemre d'Etudes PharmaceutilJues. F-92296 C/ultenar-Malahn Cede.r
INTRODUCTION
Resume.- De puis des siecles. les especes du genre Allium sont utilisees en tan! qu'agents prophylactiques et therapeutiques. Quelques donnees recentes concernant l'activite des constituants soufres sont citees et les problemes lies au mode de preparation des extraits sont poses. Les molecules soufrees cytosoliques constitutives des Allium ont un eifel in vitro sur Ia principale enzyme de regulation de Ia pression arterielle et une activite sur le developpement de certains cancers. Parmi les composes liberes apres lyse cellulaire. les thiosulfinates ont une activite antiinfectieuse a large spectre. Les polysulfures intervien· draient dans des processus de cancerogenese in vitro. Les Allium ont un effet benefique en matiere de prevention des risques cardiovasculaires, au niveau de l'hypercholesterolemie et des troubles de Ia coagulation et de l'agregation des plaquettes. L'ajoene et les cepaenes seraient les molecules les plus actives mais d'autres aussi sont impliquees.
SummwT.- Since many centuries Allium species have prophylactic and therapeutic uses. Some recent informations are here given about the biological activities of their sulfur compounds and problems connected with the preparation of extracts are posed. Cytosolic sulfur compounds affect in vitro the main enzyme involved in blood pressure regulation and also the growth of some cancers. Among the compounds released by the activity of the lyase, thiosulfinates are antiinfectious agents. Polysulfures would occur in in vitro carcinogenesis. Allium act as a deterrent in cardiovascular diseases, they have lipid-lowering and increased tendency of thrombocyte aggregation effects. Ajoene and cepaenes would be the most active molecules but some others are involved too.
Key-words: Allium- biological activity- sulfur compounds- phytotherapy.
Depuis des siecles, les especes d'Allium ont acquis, dans de nombreuses civilisations, Ia reputation de formidables agents prophy-
lactiques et therapeutiques. L' ail eta it bon pour tout, et plut6t que de dresser une liste fastidieuse de ses vertus, le plus simple serait d'enumerer ce qu'il ne contribue pas a guerir.
©Societe botanique de France 1996. ISSN 1253-8078.
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Ces vingt dernieres annees, pres d'un millier d' articles ont ete pub lies portant sur Ia chimie ou sur les effets biologiques de I' ail et de I' oignon, ce qui prouve bien I' inten~t porte a ces plantes.
A I' exception de I' adenosine et de I' acide nicotinique, ce sont les molecules soufrees, dont les Allium sont particulierement riches, qui sont responsables des differentes activites biologiques de ces plantes. Ces composes soufres sont soit constitutifs de Ia plante, il s'agit alors d'acides amines soufres et de leurs derives, de y-glutamylpeptides ou d' alkylcysteinesulfoxydes, so it liberes uniquement s'il y a lyse cellulaire, il s'agit alors de thiosulfinates ou de leurs
produits de rearrangement, des polysulfures (Tableau 1).
Des lors, se pose le probleme du mode de preparation et de Ia composition des extraits qui sont utilises dans les tests pharmacologiques. En effet, il n'existe pas d'essence d'ail ou d'oignon qui soit stockee et secretee par des organes caracteristiques et Ia presence de telle ou telle molecule dans les ex traits depend de leur mode de preparation. Les produits commerciaux de !'ail ou de I' oignon se presentent so us diverses formes:
- Les huiles, obtenues par entralnement a Ia vapeur d'eau de bulbes broyes. Elles renferment essentiellement des polysulfures.
Cytosol (ccllulcs du bulbc d'Ail)
Ecrasement cellulaire
S-AllylcystCinc H2C=CH-CH2-S-CH2-CH-COOH
I NH, I
y-glutamyl pcptidcs vC-S alkylcystCincsulroxydcs dont /
l'Alliinc /
lyase
Tableau 1.- Mode de formation des composes a inte· ret pharmacologique.
Table 1.- Genesis of compounds of pharmaceutical interest.
I ntermediaires
! Thiosulfinates dont l'Ailicinc (diallylihiosulrinatc)
,-------'
0 II
HzC~S'S~CH2
1-Polysulfures
dont lc diallyldisulrurc
lc diallyllrisulrurc
H 2C~5 's/ 5~CHz
I'Ajoene
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Le terme "huile essentielle" donne a ce mode de preparation est tout a fait impropre car on n' y trouve aucun des constituants du bulbe. Des huiles, obtenues par extraction plus douce a I' alcool ou a I' ether, se revelent riches en thiosulfinates.
- Les extraits alcooliques vieillis ; il s'agit d'un produit largement diffuse au Japon. Riches en acides amines soufres, dont Ia S-allylcysteine, ils sont totalement depourvus des produits de transformation de I' alliine (S-allylcysteinesulfoxyde ), ces produits volatils ayant ete perdus au cours de Ia maceration des bulbes dans I' alcool.
- L' ail peut etre conditionne so us forme de poudre. Si les bulbes sont simplement deshydrates et reduits en poudre, leur composition n' est pas modifiee. En realite, les "gousses" doivent etre coupees pour faciliter le sechage, ce qui entraine I' emission de thiosulfinates, et certaines poudres en perdent 20 a 50 %de leur contenu. Actuellement, de Ia poudre d'ail standardisee a 1,3 % en alliine est de plus en plus employee ; en outre, I' alii cine (thiosulfinate d'allyle) etant aussi une molecule responsable d'activite biologique, Ia qualite de Ia preparation d'ail est aussi mesuree par son pouvoir de liberation de I' allicine ; le degre d'activite de I' alliinase (enzyme responsable de cette liberation) est alors pris en compte.
II est done indispensable de connaitre Ia composition d'un produit d'ail avant d' entreprendre toute etude pharmacologique.
EXEMPLES D'ACTIVITE PHARMACOLOGIQUE
DES CONSTITUANTS CELLULAIRES DEL' AIL
Les etudes ont porte principalement sur des ex traits d' ail vieillis et concernent alors Ia S-allylcysteine. Takeyama eta/., en 1993, ont montre qu' elle peut inhiber Ia proliferation de melanomes dans des lignees cellulaires humaines ou elle induit egalement une diminution de gangliosides a Ia surface des cellules tumorales.
In vivo, Ia S-allylcysteine a ete administree a des rats, des souris et des chiens. Elle est rapidement absorbee par le tractus gastro-intestinal et distribuee principalement dans le plasma, le foie et les reins (Nagae eta/., 1994 ). Ainsi, Ia S-allylcysteine estelle un des rares composes soufres des Allium pour lesquels biodisponibilite et activite biologique ont ete etudiees.
Les y-glutamylpeptides et Ia y-glutamylallylcysteinesulfoxyde de feuille d' Ail pourraient exercer un effet benefique sur I' hypertension, car Sendl eta/. ( 1992) ont mis en evidence in vitro I' inhibition a pres de 60 % de I' enzyme intervenant dans Ia regulation de Ia pression arterielle, a sa voir I' enzyme de conversion de l'angiotensine I.
EXEMPLES D'ACTIVITE PHARMACOLOGI
QUE DES CONSTITUANTS OBTENUS APRES
ACTION DE LA LYASE
Trois grands groupes d' activite peuvent etre cites :
I) une action antiinfectieuse, 2) une action sur les risques cardiovas
culaires, 3) une action preventive sur le cancer.
1) Les activites antiinfectieuses de l'ail Elles sont essentiellement dues aux thio
sulfinates et en particulier a l'allicine. Nous pouvons citer :
- une action antibacterienne et plus exactement bacteriostatique. Si I' activite de I' allicine sur le Staphylococcus au reus n' est que de I %par rapport a celle de Ia penicilline, elle est en revanche plus active sur le Bacillus typhosus. Mais, un des avantages de I' alii cine est d' etre active a Ia fois sur les bacteries Gram - et les bacteries Gram + ;
- une action antimicrobienne. Deshpande eta/. ( 1993) ont montre I' action inhibitrice de I' allicine et d' autres thiosulfinates sur le Mycobacterium avium qui cause de graves infections pulmonaires sur des sujets atteints du SID A. Un extrait contenant I mg/ml de thiosulfinates est suffisant pour
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inhiber completement Ia croissance du Mycobacterium en culture ;
- une activite antifongique, connue depuis longtemps. L' alii cine est active contre les Candida, les C!yptococcus et certains Dermaphytes.
Des meningites cryptococcales ont meme ete traitees avec succes par des preparations d'ail;
- pour les activites antiparasitaires, ne sera citee que son action puissamment amcebicide, action comparable a celle du Metronidazole®, principal agent antimicrobien utilise (Mire! man eta/., 1987) ;
- une activite antivirale qui s' exerce aussi bien sur les virus a ARN que sur les virus a ADN. L'allicine agirait respectivement sur I' enveloppe virale et Ia membrane cellulaire. II ne s'agirait pas d'un mecanisme antiviral intracellulaire (Weber eta/., 1991 ).
2) Action sur les risques cardiovasculaires Les Alliwn et I' ail en particulier semblent
avoir un etfet benefique en matiere de prevention des maladies cardiovasculaires. L' hypertension, I' hypercholesterolemie. I'hyperlipemie, les troubles de Ia coagulation et de I' agregation des plaquettes representent un risque potentiel et les derives soufres des Allium ont une action positive dans ces diverses conditions pathologiques. L' effet benefique des Allium sur !'hypertension a deja ete mentionnee.
• L'hypercholesterolemie : le role inhibiteur de Ia poudre d' ail standardisee sur Ia biosynthese du cholesterol a ete etudiee par Gebhardt ( 1993) sur des cultures d' hepatocytes de rat. II s'agit d'une inhibition biphasique, portant sur des niveaux differents. A de faibles concentrations d'extrait, environ 25 !Jg/ml, il y a inhibition des premieres etapes, en amont du mevalonate, au niveau de I'hydroxymethylglutarylcoenzyme A reductase. Les principes actifs seraient alors I' adenosine et I' acide nicotinique. A de fortes concentrations, de I' ordre de 0,5 mg/ml, ce sont les demieres etapes concernant Ia biotransformation du lanosterol
qui sont inhibees et I' alii cine pourrait en etre responsable. Mais I' interference des produits de I' ail dans ces demieres eta pes est interessante au point de vue moleculaire, mais de peu d'importance therapeutique car les concentrations requises sont alors trop importantes.
• Au niveau de I'hyperlipemie, une action est obtenue par diminution du taux de LDL et augmentation du taux de HDL chez des rats soumis a un regime supplemente avec de I' ail. De fat;on concomitante, il y a diminution du taux de cholesterol plasmatique et hepatique.
• L'inhibition de I'agregation plaquettaire a ete tres etudiee chez I' ail et les resultats ne sont pas toujours concordants. L' ajoene, le diallyltrisulfure et le methylallyltrisulfure ont ete identifies com me agents responsables par leur capacite a inhiber Ia cyclooxygenase qui intervient dans Ia synthese des tromboxanes et des prostaglandines a partir de l'acide arachidonique (Kawakishi et Morimitsu, 1994 ). L' ajoene serait le plus act if mais n, etant present qu' en faible quantite dans les extraits d'ail, Ia principale activite semble etre due aux trisulfures. In vivo, les etfets sont plus equivoques, mais I' action du diallyltrisulfure est egalernent invoquee (Lawson eta/., 1992).
U ne etude recente de Legnani eta/. ( 1993) in vivo rernet en question !'inhibition de Ia cyclooxygenase. Ses resultats concluent a un effet sur Ia phase d'activation des plaquettes, ce qui est compatible avec !'observation qui avait ete faite de Ia modification des recepteurs membranaires plaquettaires, responsables de Ia phase initiale de Ia reaction.
Chez l'oignon, des a-sulfinyldisulfures ou cepaenes, formes a partir du facteur lacrymogene, le thiopropanal, ont les meme proprietes que I' ajoene.
Avant de voir Ia demiere cible des composes de I' ail, nous pouvons citer rapidement !'action benetique de Ia poudre d'ail dans Ie cas d'arythmie ventriculaire, mais substance active et mode d'action sont encore a l'etat d' hypotheses (Isensee et a/., 1993 ).
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3) Action preventive sur le cancer Alors que les proprietes antiinfectieuses
des Allium semblent etre dues essentiellement aux thiosulfinates, Ia protection contre I' action d' agents cancerigenes serait due aux polysulfures.
L' action du diallylsulfure en particulier a ete etudiee dans les processus de carcinogenese (Tableau II). L'hepatocarcinogenese, due a Ia 1-2 dimethylhydrazine chez le rat, est stoppee, le diallylsulfure limitant Ia necrose cellulaire. Ce compose semble etre act if aussi bien sur Ia phased' initiation que sur Ia phase de promotion des cancers.
Pour I' initiation, les travaux de Wargovich eta!. ( 1992) ont montre que, dans le cas de cancers de colon de souris induits
par des agents alkylants, le diallylsulfure fourni se retrouve dans le cytosol sous forme de sulfate. L'hypothese d'une modification de I' activite des oxydases hepatiques qui entralnerait une perturbation dans le metabolisme du carcinogene a ete avancee.
Enfin, les travaux de Goldberg et Josephy ( 1986) ont porte sur I' action du diallylsulfure au niveau des cancers induits par Ia cyclophosphamide. II y a blocage de Ia formation des aberrations nucleaires et, de plus, I' acroleine, un des metabolites les plus actifs de Ia cyclophosphamide, ne se retrouve plus dans !'urine des souris. Le diallylsulfure pourrait ici agir par conjugaison avec les metabolites Jes plus toxiques.
Tableau II.- Etudes des effets inhibiteurs des constituants de l'ail sur le developpement de tumeurs chez I' animal. D'apres HUANG el at., 1994, in Food Phytochemicals for Cancer Prevention.
Table II.- Review of the inhibitory effects of garlic compounds on carcinogenesis in animals. From HUANG el a/., 1994, in Food Phy1ochemicals for Cancer Prevention.
Compose
Diallyle disulfure
AllylmC!hylc disulfure Diallyle sulfure Diallyle trisulfure
Diallylc disulfure Allyle mercaptan
Diallyle sulfure
Diallyle sulfure
Diallyle sulfure
Diallylc sulfure
Diallyle sulfure
Organe Espece
Peau, Souris
Estomac, Souris,
Estomac, Souris,
Foie, Rat,
Peau, Souris,
Colon, Souris,
Poumon, Souris, Souris,
Foie, Rat,
Carcinogene Reference
DMHA Athar eta/., I Y'.JO
HP Spamins eta/., I'.JHH
DEN Wattenberg et al., I9H9
DEN Jang et a/., I l)P,'.J
DMBA/PTA Belman eta/., I YH3
DMH Wargovich eta/., IYH7
NNK Hong et al., IY'.J4
DMH Hayes eta/., I '.JH7
DMBA: 7, I 2-dimcthyibenzJaJanthmccne; BP: bcn/.o(aJpyrcne; DEN: dicthylnitrosamine; TPA: I 2-0-Lctmdccanoyi phortx)I- I 3-acctate; DMI-1: I ,2-d i mcthy I hydraztne; N N K: 4-(mcthyinitrosamino)- I -(3-pyridyl)- I -butanone;
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Des ex traits d'ail vieilli ont ete egalement impliques dans Ia protection contre Ia suppression de l'hypersensibilite de contact induite par les rayons ultra-violets (Reeve eta!., 1994)).
Dans cette revue rapide des principales activites biologiques de certaines molecules liees au metabolisme des Allium, de
nombreux points restent a elucider. Le plus important decoule du fait que de nombreux travaux ont ete realises in vitro, avec des extraits d'ail plus ou mains bien determines chimiquement ou avec des molecules de synthese. Mais que se passe-t-il reellement in vivo ? Le peu d' etudes serieuses realisees ne permet pas encore d'y repondre.
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