L’effet des antioxydants naturels sur l’évolution du diabète

Epidémiologie du diabète

       Le diabète est une maladie chronique dont l’incidence ne cesse de croître au sein de la population mondiale. L’organisation mondiale de la santé (OMS, 2017) estime qu’en 2014, dans le monde, 422 millions de personnes étaient atteintes de diabète ce qui correspond, chez les adultes de plus de 18 ans, a une prévalence mondiale de 8.5 %. Le diabète de type 1 représente 6 à 10 % des cas de diabète. Son incidence ne cesse de progresser (3 à 4 % chaque année) dans la population mondiale depuis 20 ans, avec notamment une forte augmentation du nombre de cas diagnostiqués avant l’âge de 5 ans (Barat et Lévy-Marchal, 2013 ; INSERM, 2014). En Algérie, une étude menée par le ministère de la santé, en coordination avec l’OMS, entre 2016 et 2017 a révélé que 14,4% des algériens âgés de 18 à 69 ans sont atteints de diabète. Le taux de prévalence du diabète est passé de 8% en 2003, à 10% en 2012 et à 14% en 2017. Ces chiffres sont révélateurs d’une forte progression du diabète parmi les algériens. En 2017, un diabétique sur deux n’était pas connu (ou diagnostiqué) alors qu’en 2003, pour chaque diabétique connu, deux ne l’étaient pas (STEPwise Algérie, 2016-2017).

Les inhibiteurs des alpha-glucosidases

     Les inhibiteurs des alpha-glucosidases agissent en inhibant de manière compétitive les alpha-glucosidases intestinales. Ils ralentissent la digestion des glucides complexes dans l’intestin, ce qui induit un passage lent du glucose dans le sang (Krentz et Bailey, 2005).

Zinc et métabolisme glucidique

       Le zinc joue un rôle fondamental dans la production, stockage et sécrétion de l’insuline. Le zinc possède donc un rôle crucial dans la fonction des cellules β pancréatiques et dans la régulation de métabolisme glucidique. La relation physicochimique entre le zinc et l’insuline est bien connue depuis des décennies. Les cellules β pancréatiques contiennent une concentration très élevée en zinc par rapport les autres compartiments de pancréas, ce qui suggère que le zinc est impliqué dans la synthèse d’insuline (Rungby, 2010). Après la synthèse au niveau du réticulum endoplasmique rugueux, la pro-insuline est alors transportée dans l’appareil de Golgi et stockée sous forme d’hexamères en présence des ions de zinc et de calcium. Après la condensation de ces hexamères de pro-insuline dans des granules de sécrétion, ils sont ensuite transformés en insuline active (après le clivage de la peptide C). Le zinc, important pour le stockage de l’insuline dans les vésicules de sécrétion, est nécessaire pour la cristallisation de celle-ci dans ces vésicules. Il agirait de façon autocrine sur la cellule β en augmentant la sécrétion d’insuline (Khan et al., 2014). En effet, il a été montré que le zinc active les canaux potassiques ATP-dépendants impliqués dans la dépolarisation des membranes des cellules β lors d’exocytose de l’insuline en réponse au glucose (Figure 4) (Ashcrof et Rorsman, 1989). Le zinc co-sécrété avec l’insuline pourrait également avoir une action paracrine sur les cellules α voisines en inhibant la sécrétion du glucagon. Cette inhibition passerait par l’activation des canaux potassiques ATP-dépendants par les ions Zn2+ de la même façon que pour les cellules β (Zhou et al., 2007; Robertson et al., 2011). Le zinc a également un effet insulinomimétique connu depuis les années 80. Il a été montré in vitro qu’il stimule la lipogenèse indépendamment de l’insuline (Coulston et Dandona, 1980) ainsi que le transport et l’oxydation de glucose (May et Contoreggi, 1982).

Les espèces réactives de l’oxygène

         Les radicaux libres sont des molécules contenant un ou plusieurs électrons non appariés, cette spécificité leur confère une instabilité et un potentiel de réactivité important vis-à-vis d’autres molécules biologiques. Afin de se stabiliser, ces radicaux libres réagissent avec d’autres atomes en leur arrachant des électrons, créant ainsi de nouveaux radicaux libres (Wallace, 2002). Actuellement, il existe majoritairement trois familles d’espèces réactives oxydantes qui sont connues. Il s’agit des formes réactives de l’oxygène (ERO), des formes réactives de l’azote (ERN) et des oxydants chlorés (OHCl) (Lee et al., 2000). Les ERO sont les plus importants du fait de leurs nombreuses implications dans les processus biologiques. Les ERO comprennent les radicaux tels que le superoxyde (O2-), l’hydroxyde (OH-), l’oxyde nitrique (NO-) et des espèces non radicalaires tels que le peroxyde d’hydrogène (H2O2), l’oxygène singulet (O2.) et le peroxy-nitrite (ONOO-) (Nathan et al., 2010).

Voie de hexosamines

       L’accumulation intracellulaire du glucose entraîne également le métabolisme du glucose par la voie des hexosamines. Dans cette voie, une partie du fructose 6-phosphate (F-6-P) issu de la glycolyse est converti en glucosamine-6-phosphate (Glu-6-P) par l’enzyme glucosamine fructose-amidotransférase (GFA). La Glu-6-P est ensuite utilisée pour produire de l’Uridine diphosphate N-acétylglucosamine (UDP-GlucNAc), ce produit final de la voie de hexosamines va aboutir à la glycosylation des protéines, cette forme particulière de glycosylation implique l’addition d’un N-acétylglucosamine sur un résidu serine ou thréonine des protéines en modifiant leurs propriétés fonctionnelles (Semba et al., 2014).

Table des matières

Introduction
Partie bibliographique
Chapitre I: Le diabète
1. Définition du diabète
2. Epidémiologie du diabète
3. Classification du diabète
3.1. Diabète type 1
3.2. Diabète type 2
3.3. Diabète gestationnel
3.4. Autre formes de diabète
4. Complications du diabète
5. Traitements du diabète
5.1. Les biguanides
5.2. Les sulfamides
5.3. Les glitazones (thiazolidinediones)
5.4. Les glinides
5.5. Les inhibiteurs des alpha-glucosidases
5.6.Les analogues du glucagon like peptide 1 (GLP1)
5.7. Les inhibiteurs de l’enzyme dipeptidyl peptidase-4 (DPP-4)
Chapitre II: Le zinc
1. Généralités
2. Source, besoins et apports alimentaires
3. Métabolisme du zinc
3.1. Absorption
3.2. Transport
3.3. Régulation de l’homéostasie du zinc
3.4. Excrétion
4. Rôle du zinc
4.1. Rôle physiologique du zinc
4.2. Zinc et stress oxydatif
4.3. Zinc et métabolisme glucidique
5. La carence en zinc
Chapitre III: Le stress oxydatif
1. Généralités
2. Les espèces réactives de l’oxygène
3. Source des espèces réactives d’oxygène
3.1. Les sources exogènes
3.2. Les sources endogènes
3.2.1. La mitochondrie
3.2.2. La NADPH Oxydase
3.2.3. La xanthine oxydase (XO)
3.2.4. Les péroxysomes
3.2.5. Le réticulum endoplasmique
4. Les cibles de dommages oxydatifs
4.1. Oxydation des lipides
4.2. Oxydation des protéines
4.3. Oxydation de l’ADN
5. Système de défense antioxydant
5.1. Système de défense enzymatiques
5.1.1. Superoxyde dismutase SOD
5.1.2. Catalase CAT
5.1.3. Glutathion peroxydase GSH-Px
5.1.4. Glutathion-S-transférase GST
5.2. Système de défense non enzymatique
5.2.1. Les antioxydants endogènes
a. Le glutathion GSH
b. L’acide urique
5.2.2. Les antioxydants exogènes
a. Les vitamines
b. Les oligo-éléments
c. Les polyphénols
Chapitre IV: Le stress oxydatif et le diabète
1. Les voies métaboliques impliquées dans la genèse de stress oxydatif au cours du diabète
1.1. Auto-oxydation du glucose
1.2. Voie de polyols
1.3. Voie de hexosamines
1.4. Voie de la protéine kinase C
1.5.Glycation des protéines
1.6. Production mitochondriale d’anions superoxydes
2. Le diabète et l’altération de la défense antioxydante
3. Le stress oxydatif à l’origine de la dysfonction et l’apoptose des cellules β
4. L’effet de la carence en zinc sur le stress oxydatif au cours du diabète
Chapitre V: Le gingembre et le curcuma
1. Phytothérapie
1.1. Définition
1.2. Types de phytothérapie
1.3. Substances actives des plantes
1.3.1. Composés phénoliques
1.3.2. Alcaloïdes
1.3.3. Terpénoïdes et stéroïdes
2. Les plantes sélectionnées pour l’étude
2.1. Le gingembre (Zingiber officinal)
2.1.1. Généralités
2.1.2. Compositions chimiques et molécules bioactives
2.1.3. Propriétés pharmacologiques et usages thérapeutiques
2.2. Le curcuma (Curcuma Longa)
2.2.1. Généralités
2.2.2. Compositions chimiques et molécules bioactives
2.2.3. Propriétés pharmacologiques et usages thérapeutiques
Partie pratique
Matériel et méthodes
1. Matériel biologique et conditions d’élevage
2. Matériel végétal
3. Induction du diabète
4. Composition de régimes alimentaires
5. Traitement des animaux
6. Sacrifice et prélèvement des organes
6.1. Prélèvement sanguin
6.2. Prélèvement des organes
7. Dosage du zinc
8. Dosage des paramètres biochimiques
8.1. Dosage du glucose
8.2. Dosage de l’insuline
8.3. Détermination de l’activité de l’aspartate aminotransférase (ASAT) (GOT)
8.4. Détermination de l’activité de l’alanine aminotransférase (ALAT) (GPT)
8.5. Détermination de l’activité de phosphatase alcaline (PAL)
8.6. Détermination de l’activité de l’activité de lactate déshydrogénase (LDH)
8.7. Dosage de la bilirubine directe et totale
8.8. Dosage du cholestérol
8.9. Dosage des triglycérides (TG)
8.10. Dosage des protéines totales
8.11. Dosage d’albumine
8.12. Dosage de créatinine
8.13. Dosage d’urée
8.14. Dosage d’acide urique
9. Dosage des paramètres du stress oxydatif
9.1. Préparation de l’homogénat
9.2. Dosage des protéines tissulaires
9.3. Dosage de malondialdéhyde (MDA)
9.4. Dosage du glutathion réduit (GSH)
9.5. Dosage de l’activité du glutathion peroxydase (GSH-Px)
9.6. Dosage de l’activité du glutathion-S-transférase (GST)
9.7. Dosage de l’activité enzymatique de catalase (CAT)
9.8. Dosage de l’activité enzymatique de superoxyde dismutase (SOD)
10. Etude histologique
11. Traitement statistique des résultats
Résultats
1. Suivi de l’évolution du poids corporel et de la consommation alimentaire des animaux au cours du traitement
2. Effet du traitement sur le métabolisme des rattes de différents groupes étudiés
2.1. Sur le métabolisme glucidique
2.2. Sur le métabolisme lipidique
2.3. Sur l’activité des transaminases (ASAT et ALAT) et le taux de la bilirubine chez les groupes : (ND), (DAZ), (DCZ), (DCZ+Gg), (DCZ+Cur) et (DCZ+Gg+Cur)
2.4. Sur le métabolisme protéique
3. Effet du traitement sur le statut du zinc et les enzymes dépendantes au zinc chez des rattes de différents groupes étudiés
3.1. Sur le statut du zinc
3.2. Sur l’activité des enzymes dépendantes au zinc
4. Effet du traitement sur les paramètres du stress oxydatif chez les rattes de différents groupes étudiés
4.1. Concentration de malondialdéhyde (MDA) et de glutathion réduit (GSH)
4.2. L’activité enzymatique de GSH-Px, de GST, de catalase et de SOD
5. Etude histologique
5.1. L’effet du traitement sur l’histologie de pancréas
5.2. L’effet du traitement sur l’histologie de foie
5.3. L’effet du traitement sur l’histologie des reins
Discussion
Conclusion et perspectives
Références bibliographiques
Annexes

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