Académie nationale de Pharmacie

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1 Académie nationale de Pharmacie Fondée le 3 août 1803 sous le nom de Société de Pharmacie de Paris Reconnue d utilité publique le 5 octobre 1877 «Flavonoïdes alimentaires et santé humaine, particulièrement dans le domaine cardiovasculaire» Séance thématique Mercredi 27 janvier 2010 à 14h Accueil : François CHAST, Président de l Académie nationale de Pharmacie 14h05 Introduction générale : Pourquoi s intéresser aujourd hui aux effets des flavonoïdes alimentaires sur la santé? Jean-Claude STOCLET, Membre de l Académie nationale de Pharmacie, Professeur honoraire à la Faculté de Pharmacie de Strasbourg. Dans les fruits et légumes, les flavonoïdes constituent, par le nombre de composés et les quantités présentes, la principale classe de polyphénols anti-oxydants et capteurs de radicaux libres. Ils sont particulièrement abondants dans des aliments et boissons comme le raisin et les préparations dérivées, le thé et le cacao, dont la consommation est réputée avoir des effets protecteurs contre différentes affections chroniques (maladies cardiovasculaires, diabète de type 2, cancers, maladies neurodégénératives). Ils entrent en outre dans la composition de médicaments et d adjuvants alimentaires. La Presse grand public et de nombreuses publicités se font souvent l écho de ces vertus avérées ou supposées, attribuées aux polyphénols ingérés. Il parait aujourd hui utile de faire le point des données scientifiques relatives à la réalité de ces effets, la nature des composés éventuellement responsables et leurs mécanismes d action. Ces questions ne pourront pas être traitées de façon exhaustive au cours de la séance. Elles seront abordées à l aide de quelques exemples principalement choisis dans le domaine le mieux documenté, celui des maladies cardiovasculaires. 14h15 «Une connaissance fine des consommations en flavonoïdes et de leur devenir dans l organisme est indispensable à l évaluation de leurs effets sur la santé» Augustin SCALBERT, Claudine MANACH, Vanessa NEVEU, Jara PEREZ-JIMENEZ, UMR 1019-Unité de Nutrition humaine, Centre de Recherche de Clermont-Ferrand- Theix, Saint-Genes-Champanelles Près de 300 flavonoïdes sont communément ingérés avec nos aliments. Ces flavonoïdes sont très largement métabolisés dans les tissus de notre organisme pour former des glucuronides, esters sulfate ou méthyl-éthers, ou encore transformés par la flore intestinale en divers acides phénoliques. Ces données sont trop rarement prises en compte par les biologistes qui testent le plus souvent les effets des formes alimentaires natives seules disponibles commercialement, à des doses très supérieures à celles auxquelles nos tissus sont couramment exposés du fait de l alimentation. Il est essentiel, pour évaluer les effets sur la santé des flavonoïdes alimentaires, de connaître très précisément la nature et les quantités des divers flavonoïdes ingérés, et leur devenir dans l organisme. Ces données sont indispensables pour évaluer leur consommation dans les études de cohortes. Elles sont également nécessaires pour s assurer de la pertinence nutritionnelle des études conduites sur cellules en culture, animaux expérimentaux ou chez l homme. 1

2 Les principaux types de flavonoïdes présents dans l alimentation et les principales sources alimentaires seront décrits. Quelques exemples seront donnés pour illustrer la diversité de leur devenir dans l organisme. Enfin, les récents développements offerts par la bioinformatique seront présentés, avec notamment la nouvelle base de données Phenol-Explorer ( dans laquelle ont été compilées plus de valeurs de composition. Un tel outil devrait permettre à terme de déterminer les quantités des divers flavonoïdes consommés et les teneurs en divers métabolites des flavonoïdes attendues dans les tissus à partir d un régime alimentaire donné. 14h45 «Flavonoïdes alimentaires et pathologies cardiovasculaires. Données cliniques» Yves COTTIN, CHU de Dijon. Les flavonoïdes partagent une structure chimique commune: le C6-C3-C6 et suscitent beaucoup d intérêt ces dernières années en raison d une forte concentration dans certains fruits et légumes. Les données épidémiologiques récentes montrent un intérêt particulier du cacao en raison de la forte concentration entre 460 et 610 mg/kg et de ces effets cardiovasculaires cliniquement significatifs. Néanmoins, il est important de distinguer clairement le produit naturel, le cacao, du chocolat, produit transformé qui se réfère à une combinaison variable de cacao, de sucre et éventuellement de lait et autres ingrédients. La première étude prospective majeure, publiée en 2007, a porté sur femmes ménopausées et indemnes de toutes pathologies cardiovasculaires avec un suivi de 16 ans dans l'iowa. Les apports en flavonoïdes totaux et 7 sous-classes ont été classés en quintiles, et des sources alimentaires ont été regroupées en catégories de fréquence. Après ajustement, les patientes du quintile de consommation le plus élevé présentent une réduction significative de la mortalité cardiovasculaire, et en particulier lors de la consommation de cacao. Par contre, les auteurs soulignent qu aucune association n est mise en évidence entre la consommation de flavonoïdes et les accidents vasculaires cérébraux. La deuxième étude majeure est néerlandaise, la «Zutphen Study» publiée en 2006, portant sur 470 hommes, indemnes de toute pathologie cardiovasculaire. Après ajustement à l'âge, à la masse corporelle, au style de vie, et à l'apport calorique, le risque de mortalité cardiovasculaire chez les hommes dans le tertile de consommation de cacao le plus élevé, a été réduit de 50% par rapport au tertile le plus faible (P = 0,004). Parallèlement de nombreuses études montrent un effet bénéfique du cacao, principalement sur la tension artérielle, l'insulino-résistance, la fonction vasculaire et la fonction plaquettaire. Ainsi, une récente méta-analyse des études randomisées contrôlées sur l'administration de cacao (173 sujets, suivis pendant une durée moyenne de 2 semaines) a-t-elle confirmé une réduction significative des pressions artérielles systoliques et diastoliques, respectivement de 4,7 et 2.8 mm Hg (p = 0,006). Parallèlement, une autre étude récente démontre une réduction de 12 % des concentrations plasmatiques de LDL cholestérol mais également une réduction significative des LDL oxydés. Concernant la fonction vasculaire, chez des patients à haut risque cardiovasculaire, un chocolat à forte teneur en flavonols (176 à 185 mg/g) améliore rapidement le pool circulant de NO de plus d'un tiers avec des conséquences sur la vasodilatation. Par ailleurs, des données récentes montrent un impact majeur sur l insulino-résistance ; ainsi Grassi vient-il de démontrer que 15 jours d un régime riche en flavonoïdes provenant de chocolat noir, améliore la sensibilité à l'insuline et la fonction des cellules β du pancréas. Au total, l intérêt des flavonoïdes en clinique est maintenant établi. En revanche des études contrôlées au long cours sont nécessaires pour valider l hypothèse des effets cardioprotecteurs, soit sur des critères intermédiaires comme l'athérosclérose carotidienne soit sur la morbimortalité globale. 2

3 15h15 «Effets vasculaires des flavonoïdes alimentaires et leurs mécanismes d action» Valérie SCHINI-KERTH, CNRS UMR 7213, Faculté de Pharmacie, Université de Strasbourg. Des études épidémiologiques indiquent qu une consommation régulière de vin rouge ou de thé vert et le régime méditerranéen riche en fruits et légumes diminuent le risque de pathologies coronaires et d accidents vasculaires cérébraux. L effet bénéfique de ces boissons ou aliments sur le système cardiovasculaire a été attribué au moins partiellement à leur teneur élevée en polyphénols et particulièrement en flavonoïdes. En effet, de nombreuses études expérimentales indiquent que diverses sources de polyphénols sont capables d induire de nombreux effets vasoprotecteurs et en particulier réduire l oxydation des lipoprotéines de faible densité, l adhésion et l agrégation plaquettaire, la migration et la prolifération des cellules musculaires lisses vasculaires, ainsi que la réponse inflammatoire. De plus, la protection vasculaire pourrait aussi s expliquer par leur action directe sur les cellules endothéliales conduisant à une formation accrue de monoxyde d azote (NO) et du facteur hyperpolarisant dérivé de l endothélium (EDHF), deux facteurs qui ont un rôle clé dans la régulation de l homéostasie vasculaire. La voie de signalisation menant à la formation accrue de NO dans les cellules endothéliales est initiée par la kinase Src laquelle active la voie PI3- kinase/akt menant, à son tour, à l activation de la NO synthase endothéliale par phosphorylation. À plus long terme, les polyphénols peuvent augmenter le niveau d expression de la NO synthase endothéliale, entraînant une formation soutenue de NO et donc une protection vasculaire persistante. Le développement des pathologies cardiovasculaires majeures comme l hypertension artérielle, l athérosclérose ou encore le vieillissement vasculaire physiologique est caractérisé par un dysfonctionnement des cellules endothéliales avec une réduction des facteurs vasoprotecteurs NO et EDHF associée à un stress oxydant, en partie, en raison, notamment, de la surexpression de la NADPH oxydase, une source enzymatique majeure d anions superoxydes. Dans des modèles expérimentaux de pathologies cardiovasculaires et d animaux âgés, l ingestion régulière de flavonoïdes alimentaires améliore la fonction endothéliale en prévenant le stress oxydant, en partie, suite à la normalisation de l expression de la NADPH oxydase et du système rénine-angiotensine. La recherche des polyphénols actifs dans les sources alimentaires indique que de nombreuses molécules sont capables d induire une protection endothéliale et, en particulier, les anthocyanes et les procyanidines. 15h45 «Les effets cardiovasculaires du vin ne sont-ils dus qu à sa composante phénolique?» Ludovic DROUET et Claire Bal dit Solier, Laboratoire de thrombose et d athérosclérose, IVS hôpital Lariboisière et INSERM U937 et pour l action «Vin et santé cardiovasculaire» soutenue par Vinifhlor (Ministère de l agriculture et de la pêche). Le «french paradox» a conduit à rechercher les spécificités françaises qui pourraient expliquer l incidence moindre qu attendue des événements cardio-vasculaires en dépit d un niveau de risque élevé de facteurs de risque cardio-vasculaires «classiques». Les pathologies vasculaires sont multiples mais l attention s est principalement portée sur la pathologie athérothrombotique. Cette pathologie associe l athérosclérose artérielle et la réactivité thrombotique dont les mécanismes physiopathologiques, complètement différents, peuvent aboutir in fine à des manifestations cliniques ischémiques de type infarctus du myocarde accidents vasculaires cérébraux Il est probable que la plus faible incidence d événements ischémiques cardio-vasculaires ne s explique pas par un seul effet sur une seule cible, mais plutôt par la conjonction de divers effets. Parmi ces effets on été mises en avant les conditions de vie et d alimentation. Et parmi les spécificités alimentaires traditionnelles des français, une attention toute particulière s est portée sur une spécificité culturelle ancienne d une consommation régulière de vin au cours 3

4 des repas. Cette particularité de consommation est source de très nombreux biais (sociauxéconomiques, nutritionnels et de conditions de vie), ce qui a incité à étudier si et comment le vin pouvait participer à cet effet protecteur. Quantitativement, les trois principaux composants du vin sont l eau, l alcool et les polyphénols : c est alors naturellement que la composante polyphénolique du vin est devenue un sujet d intérêt. Mais pour relier des constatations épidémiologiques à de potentiels effets cellulaires, tissulaires ou métaboliques sont apparues nombre de difficultés à résoudre: La composition phénolique du vin est complexe car elle dépend de nombreux paramètres : origine du jus de raisin (cépage, terrain, conditions de croissance, maturité, maladies, moisissures, etc.), processus de vinification (par exemple incluant ou non les rafles), conditions de fermentation pendant lesquels des phénols sont métabolisés, conditions de conservation. La question est donc nettement plus complexe que celle qui est habituellement limitée à la différence entre vins rouges et vins blancs. Pour exercer un effet potentiel, les polyphénols du vin doivent être absorbés et métabolisés. Cette absorption passe par la flore digestive. La flore digestive et, par conséquence, ses propriétés d absorption et de métabolisme, sont modulées par les conditions environnementales en particulier par les conditions alimentaires donc en partie par la consommation régulière ou non de vin. Après leur métabolisme par la flore intestinale, les polyphénols sont absorbés en fonction de leur complexité avec les composants alimentaires et en particulier les autres composants du vin. Parmi ceux-ci plusieurs ont été montrés jouer un rôle dans cette absorption, tels que l éthanol et le glycérol. Une fois métabolisés et absorbés lors du passage dans la muqueuse intestinal, les polyphénols peuvent alors exercer leur action dans l organisme. Globalement ces phénols peuvent exercer au niveau cellulaire deux types de fonctions : des fonctions globales d antagonisme des processus d oxydoréduction et des effets tissulaires directs. 16h15 Conclusion : «Effets sur la santé des flavonoïdes alimentaires : données scientifiques établies et hypothèses» Jean-Claude Stoclet, Membre de l Académie nationale de Pharmacie, Professeur honoraire à la Faculté de Pharmacie de Strasbourg. Les exemples exposés dans cette séance illustrent l intérêt et les difficultés du sujet. De nombreux points d interrogation subsistent quant à la composition des aliments et boissons riches en flavonoïdes et la biodisponibilité de ceux-ci, l identification des molécules éventuellement actives, la démonstration des effets bénéfiques par des essais cliniques contrôlés à long terme et les mécanismes d action. De nombreuses enquêtes épidémiologiques suggèrent (mais ne démontrent pas) que la consommation régulière de certains fruits particulièrement riches en flavonoïdes ou de préparations alimentaires qui en sont issues (les vins rouges, avec des différences quantitatives entre eux, certains jus de raisin, les thés vert et dans une moindre mesure noir, le cacao, pour ne citer que les principaux), est associée à une diminution de la mortalité globale, portant non seulement sur la mortalité cardiovasculaire, mais encore sur la mortalité associée au diabète de type 2 et au syndrome métabolique, aux cancers et aux maladies neurodégénératives telles que les maladies d Alzheimer et de Parkinson. Pour l instant les effets biologiques des flavonoïdes alimentaires ont été évalués et leurs mécanismes analysés en utilisant soit des extraits bruts dont la composition est imparfaitement connue, soit des substances de référence représentatives des différentes classes, mais incapables de rendre compte par elles-mêmes des effets de l ensemble. Il apparaît que les composés susceptibles de participer aux effets protecteurs des flavonoïdes appartiennent aux 4

5 classes des flavonols, des flavanols (catéchines monomères et proanthocyanidines oligomères) et des anthocyanines, avec des différences importantes d activité d un composé à l autre suggérant l existence d une sélectivité structurale. Parmi les effets pharmacologiques pertinents observés, tant sur des modèles animaux que chez les patients, l effet sur l endothélium vasculaire parait le mieux établi. De nombreuses études précliniques montrent que les flavonoïdes alimentaires, particulièrement les flavanols, peuvent inhiber l expression de protéines intervenant dans le stress oxydant, l adhésion et la prolifération cellulaires, les phénomènes inflammatoires et l angiogénèse, tandis qu ils peuvent au contraire favoriser l expression de protéines intervenant dans les mécanismes protecteurs opposés, au premier rang desquels la production de NO par l endothélium vasculaire. Par ailleurs ils sont capables d inhiber l agrégation de la protéine amyloïde Aβ et de la déstabiliser dans des modèles animaux ou in vitro de maladie d Alzheimer. Les mécanismes par lesquels les flavonoïdes exercent ces effets dans les cellules sont incomplètement élucidés. On sait que l équilibre rédox y est régulé par l activation de facteurs de transcription, consécutive à l oxydation de fonctions thiols de certaines protéines, et la mise en œuvre de voies de signalisation impliquant des protéine kinases également sensibles à l état d oxydo-réduction de la cellule. Il en résulte, sous l influence d un stress oydant, non seulement une augmentation de l expression d enzymes anti-oxydantes et détoxifiantes, mais encore l expression de protéines inflammatoires, de facteurs de croissance et de protooncogènes. En agissant sur ces voies de signalisation, certains flavonoïdes peuvent, par des mécanismes incomplètement élucidés, diminuer l expression de gènes codant pour des mécanismes oxydants ou inflammatoires (NADPH-oxydase, NO-synthase 2, cyclooxygénase 2, lipoxygénase, endothéline ou VEGF, entre autres), et au contraire augmenter l expression de gènes de défense contre le stress oxydant et les réactions inflammatoires (comme celui de la NO-synthase endothéliale et ceux des enzymes antioxydantes). On peut considérer qu en agissant ainsi, les flavonoïdes produisent des effets anti-oxydants indirects. Par contre, il n y a pas d évidence démontrant l implication in vivo des effets anti-oxydants et capteurs de radicaux libres directs, tels que démontrés in vitro. Il n est pas encore possible aujourd hui de tirer des conclusions définitives sur les effets sur la santé humaine des aliments et boissons riches en flavonoïdes, ni à plus forte raison d émettre les recommandations qui pourraient éventuellement en découler en termes de régime alimentaire ou d assertions santé d adjuvants alimentaires. Toutefois les résultats des recherches réalisées à ce jour sur les effets biologiques des flavonoïdes et les mécanismes sousjacents donnent de la crédibilité aux hypothèses émises au vu des études épidémiologiques initiales. Les données scientifiques acquises et l importance des enjeux pour la santé et pour l économie justifient d importants efforts de recherche pour répondre aux nombreuses questions qui se posent encore. 16h45 Discussion générale 17h Clôture de la séance 5