Mécanisme d’action et hypothèse quant à la nature d’EDHF

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Le Facteur hyperpolarisant dérivé de l’endothélium (EDHF)

Le troisième facteur intervenant dans le contrôle du tonus vasculaire est le facteur hyperpolarisant dérivé de l’endothélium ou Endothélium-Derived hyperpolarizing Factor, EDHF. La formation d’EDHF comme celle du NO et de la PGI2 a été décrite comme étant dépendante du calcium et pouvant être induite soit par l’activation des récepteurs couplés aux protéines G par des agonistes tels que l’acétylcholine, la bradykinine et la substance P, soit par des stimuli indépendants de l’activation des récepteurs tels que l’ionophore calcique A₂₃₁₈₇, la thapsigargine ou l’acide cyclopiazonique (Luckhoff et al., 1988 ; Johns et al., 1988 ; Chen et Suzuki, 1990 ; Cowan et Cohen, 1991 ; Cheung et al., 1992). Il est admis que quelle que soit sa nature le phénomène EDHF prend naissance avec une hyperpolarisation résultant de l’activation des canaux potassiques calcium dépendants de faible et de moyenne conductance (SKca IKca) localisés au niveau des cellules endothéliales. Ces canaux sont activés par une augmentation du calcium intracellulaire stimulée par les agonistes vasculaires (Marrelli et al., 2003 ; Garland et Plane, 1996 ; Corriu et al., 1996 ; Ding et al., 2003 ; Gluais et al., 2005).
Dans la plupart des vaisseaux sanguins, humains et animaux, résistifs et de moyen diamètre, y compris les artères coronaires, des études électrophysiologiques ont démontrées l’existence d’une hyperpolarisation dépendante de l’endothélium et qui est responsable de la relaxation des muscles lisses. Elle est résistante à la combinaison d’inhibiteurs de la eNOS et des COXs et peut être stimulée par les agonistes classiques tels que l’acétylcholine et le bradykinine (Komori et al., 1988 ; Nagao et Vanhoutte, 1992 ; Garland et McPherson, 1992 ; Chataigneau et al., 1998a ; Ohashi et al., 1999 ; Quignard et al., 2000).

Mécanisme d’action et hypothèse quant à la nature d’EDHF.

La nature chimique d’EDHF suscite actuellement encore de nombreuses interrogations et semble être variable d’un lit vasculaire à l’autre. Dans pratiquement tous les vaisseaux, les réponses médiées par EDHF sont supprimées par une combinaison de deux toxines, la charybdotoxine et l’apamine, inhibant les canaux potassiques IKCa ET SKCa, respectivement (Corriu et al., 1996 ;Chataigneau et al., 1998a). Cette composante est insensible à un inhibiteur des canaux potassiques dépendant de l’ATP, la glibenclamide (Corriu et al., 1996), et elle est résistante aux inhibiteurs de la eNOS et de COXs (Komori et al., 1988 ;Nagao et Vanhoutte, 1992 ; Garland et McPherson, 1992).
L’hyperpolarisation endothéliale est un pré-requis pour l’hyperpolarisation et la relaxation des cellules musculaires lisses sous-jacentes dans la signalisation d’EDHF (Doughty et al., 1999 ; Ohashi et al., 1999). La transmission de l’hyperpolarisation entre les deux types cellulaires implique vraisemblablement soit les ions K+ issus de l’influx potassique endothélial, K+ pouvant activer à la fois la pompe Na+ / K+ATP ase et les canaux potassiques rectifiant entrant des cellules musculaires lisses, soit des jonctions gap myo-endothéliales composées de connexines permettant la transmission de l’hyperpolarisation des cellules endothéliales aux cellules musculaires lisses (Dora et al., 1997 ; Beny et al., 1994 ; Marchenko et Sage, 1994 ; Yamamoto et al., 1999). Cette hyperpolarisation a pour principal effet d’empêcher l’activation des canaux calciques, dépendants du potentiel des cellules musculaires lisses vasculaires, entrainant une diminution de la concentration cytosolique en calcium libre et la relaxation (Busse et al., 2002).
Plusieurs hypothèses ont été émises quant à la nature du EDHF (Figure 11).
•→ Les métabolites des cytochromes P₄₅₀ mono-oxygénases :
Plusieurs auteurs ont suggéré que par les réponses attribuées à l’EDHF, impliquaient les acides époxyeicosatriénoiques, les EETs (Hecker et al., 1994 ; Rubanyi et al., 1987 ; Bauersachs et al., 1996 ; Campbell et al., 1996 ; Fisslthaler et al., 1999 ; Quilley et al., 2000 ; Félétou et Vanhoutte, 2006). Ces derniers auraient pour cible la cellule musculaire lisse et entraineraient son hyperpolarisation en augmentant la probabilité d’ouverture des canaux potassiques, Kca de ces cellules (Campbell et al., 1996 ; Gebremedhin et al., 1992 ; Fulton et al., 1998 ; Fisslthaler et al., 1999). Enfin, si les EETs peuvent exercer une action sur les cellules musculaires lisses, ces composés jouent également un rôle majeur dans la cellule endothéliale (Fleming et al., 2001b). Il semble cependant que l’inhibition du cytochrome P₄₅₀ n’affecte pas les relaxations médiées par l’EDHF dans l’artère mésentérique et l’artère hépatique de rat (Zygmunt et al., 1995). Ceci conforte l’idée que la nature de l’EDHF est variable d’une espèce à l’autre et d’un lit vasculaire à l’autre (Figure 11).
•→ Les jonctions-gap myo-endothéliales :
L’hyperpolarisation membranaire peut être transmise aux cellules musculaires lisses par l’intermédiaire des jonctions-gap myo-endothéliales. Les cellules endothéliales ainsi que les cellules musculaires lisses sont couplées entre elles par des jonctions-gap impliquant divers connexines, Cx37, Cx40 et Cx43 (Beny, 1999 ; Hill et al., 2002). Le nombre de ces jonctions est inversement proportionnel au calibre des vaisseaux, ce qui contribue en partie à expliquer l’importance de ce type d’EDHF dans les vaisseaux de faible calibre. De plus, dans les vaisseaux dont les relaxations dépendantes de l’endothélium ne comportent pas de composante EDHF, comme dans l’artère fémorale du rat, les jonctions gap myoendothéliales sont absentes (Sandow et Hill, 2002). Ces jonctions permettent vraiment la communication des cellules entre elles, le calcium par exemple peut ainsi diffuser d’une cellule à l’autre [29]. Dans certaines cellules comme l’artère mésentérique de rat, des inhibiteurs de jonctions-gap inhibent les réponses attribuées à l’EDHF (Taylor et al., 1998 ;Yamamoto et al., 1998 ;Edwards et al., 1999) (Figure 11).
•→ Les ions potassium (K+)
En effet, à faible concentration dans l’espace intercellulaire, les ions potassium provenant des courants K+ par les canaux potassiques calcium dépendant endothéliaux vont activer à la fois le Na+/K+ ATPase et les canaux potassique rectifiant dans le sens entrant (Kir) des cellules musculaires lisses (Nelson et Quayle, 1995 ; Prior et al., 1998), entrainant ainsi une hyperpolarisation des cellules musculaires lisses (Edwards et al., 1998). Ce concept a été établi et sa pertinence vérifiée en mesurant le potentiel de membrane des cellules endothéliales et des cellules musculaires lisses d’artères hépatiques et mésentériques de rat (Edwards et al., 1998). La contribution des potassiums dans la relaxation médiée par l’EDHF a été démontrée dans de nombreux vaisseaux, incluant ceux de l’homme (Edwards et Weston, 2004). (Figure 11a, c)
•→ Les peroxydes d’hydrogène (H₂O₂)
Une quatrième hypothèse quant à la nature d’EDHF est le peroxyde d’hydrogène comme cela a notamment été décrit dans les artères mésentériques de souris, mais également humaines (Matoba et al., 2002). Cette hypothèse est née de l’observation que dans certains vaisseaux sanguins, les relaxations non-NO non-PGI₂ induites par des agonistes ou par flux, étaient partiellement inhibées par la catalase et que les relaxations induisent une production de H2O2 (Shimokawa et Matoba, 2004). La SOD jouerait un rôle majeur dans la production de H2O2 au niveau de l’endothélium pour induire l’hyperpolarisation endothélium-dépendante (Morikawa et al., 2003). En revanche, les types de canaux potassiques impliqués au niveau endothélial ou musculaire n’ont pu être déterminés. De plus, la catalase n’inhibe pas dans toutes les artères les relaxations non-NO et non-PGI2 dépendante (Beny et Von der Weid, 1991) et H2O2 n’induit pas la relaxation ou l’hyperpolarisation des cellules musculaires lisses dans toutes les artères. Ainsi la nature d’EDHF varie bien en fonction des lits vasculaires et des espèces étudiées (Gluais et al., 2005).
•→ Le nitroxyl (HNO)
Il a été identifié comme un EDHF par Andrews et al (2009). Il est responsable des relaxations et des hyperpolarisations endothélium- dépendantes dans les artères mésentériques de souris et de rats. Celles-ci sont inhibées en présence de L-cysteine, un piégeur de HNO (Pino et Feelisch, 1994 ; Irvine et al., 2007). HNO peut avoir plusieurs origines : formé par la eNOS (Hobbs et al., 1994 ; Schmidt et al., 1996 ; Rusche et al., 1998) notamment dans le cas d’une diminution de son co-facteur le BH4 (Fukuto et al., 1992; Pufahl et al., 1995), par la réduction du NO par le cytochrome c mitochondrial (Sharpe et Cooper, 1998), par la xanthine oxydase (Saleem et Ohshima, 2004).En revanche, son rôle dans les artères de résistances n’est pas encore connu. Son action peut être dépendante ou non de l’activation de la guanyl cyclase soluble (Irvine et al., 2003 ; Paolocci et al., 2007) et peut activer les canaux potassiques dépendants du voltage (Kv) et induire une hyperpolarisation des cellules musculaires lisses (Irvine et al., 2003 ; Favaloro et Kemp-Harper, 2007)(Figure 11b)
Dans tous les cas, l’hyperpolarisation résultante des cellules musculaires lisses s’oppose à l’activation des canaux calciques dépendants du potentiel, ce qui va diminuer voir bloquer l’entrée de calcium dans les cellules et donc entrainer leur relâchement (Cohen et Vanhoutte, 1995 ; Garland et al., 1995). Les divers mécanismes ne sont pas nécessairement exclusifs, ils peuvent se produire simultanément, être additifs, voire synergiques.

Les facteurs vasoconstricteurs dérivés de l’endothélium (EDCFs)

Il existe une grande hétérogénéité dans la formation d’EDCFs (Endothélium-Derived Contracting Facteurs) dépendants des stimuli, des lits vasculaires, de l’âge et des modèles d’animaux expérimentaux utilisés. Parmi les facteurs contracturant produit par les cellules endothéliales, nous citerons en particulier les dérivés de l’acide arachidonique : les endoperoxydes, le thromboxane A₂ (TXA₂), la prostaglandine H₂ (PGH₂), et la prostacycline (PGI₂), mais aussi les anions super oxydes CO₂•, l’endothéline 1 (ET1) et l’angiotensine II (Zhao et al., 2008).

Les dérivés vasoconstricteurs de l’acide arachidonique • Endoperoxydes et prostaglandines

L’acide arachidonique est transformé par la Cox-1 en PGG₂, un endoperoxyde cyclique instable et est alors convertie en PGH₂ par une réaction peroxydase (Hecker et Ullrich, 1989) le précurseur des prostanoides tel que le thromboxane A₂ (Moncada et Vane, 1979). Les endoperoxydes eux-mêmes ont la capacité d’induire des contractions endothélium-dépendantes (Auch-Schwelk et al., 1990 ; Ito et al., 1991 ; Ge et al., 1995). En 1995, l’équipe de Paul Vanhoutte avait déjà montré que l’acide arachidonique était capable d’induire une contraction dépendante de l’endothélium sur veine fémorale de chien et que cette réponse était bloquée par des inhibiteurs de COXs (Miller et Vanhoutte, 1985).La PGH₂ et TXA₂ libérées par les cellules endothéliales peuvent se lier aux récepteurs endoperoxyde / thromboxane TP des cellules musculaires lisses (Shirahase et al.,
1988 ; Halushka et al., 1989 ; Coleman et al., 1994 ; Yang et al., 2004a ; Gluais et al., 2006, 2007).
Le récepteur TP est couplé à une protéine G hétéromérique. Au niveau des cellules musculaires lisses vasculaires, l’activation de ce récepteur conduit à la production d’inositol triphosphates (IP₃) et de diacétyl glycérol (DAG) via la phospholipase C (PLC) ou à une inhibition de la production et d’AMPc via l’adenylate cyclase (Narumiya et al., 1999). La contraction induite par la PGH₂ / TXA₂ fait donc appel à une augmentation du [Ca2+]i (influx de Ca2+ extracellulaire et/ou libération à partir des stocks) et une sensibilisation au Ca2+ (Ungvari et al., 2000 ; Murtha et al., 1999). Dans les conductions physiologiques, l’influence de petites quantités de prostanoides vasoconstricteurs libérés par les cellules endothéliales est masquée par la production de PGI₂, de NO et d’EDHF (Moncada et Vane, 1979). (Figure 12)
• La prostacycline
LEVY et AL. (1980) ont montré que la prostacycline était capable d’induire des contractions des cellules musculaires lisses par son action sur les récepteurs TP, et a été confirmé en 1994 par Williams et al. Au cours des contractions induites par l’acétylcholine, il y a une plus forte libération de prostacycline que de prostaglandine (Gluais et al., 2005) qui ne produit pas une vasodilatation mais une vasoconstriction (Rapoport et Williams, 1996). Cette contraction peut être de faible importance et transitoire du fait de la faible affinité de la prostacycline pour les récepteurs TP et par sa rapide dégradation en un métabolite inactif, la 6-kéto-PGF₁α (Sakurai et al., 1992). De plus il semblerait que la prostacycline et les endoperoxydes soient les EDCFs impliqués dans les contractions induites par l’acétylcholine, mais dans le cas d’autres agonistes (ionophore calcique A₂₃₁₈₇, ADP, endothéline 1, trombine ou nicotine) se serait plutôt le thromboxane A₂ qui aurait le rôle d’EDCF (Katusic et al., 1988 ; Shirahase et al., 1988 ; Auch-Schwelk et Vanhoutte, 1992 ; Taddei et Vanhoutte, 1993 ; Derkach et al., 2000 ; Gluais et al., 2005, 2006, 2007)(Figure 12).

L’endothéline1(ET1)

La stimulation des cellules endothéliales par la thrombine, l’interleukine 1 et le facteur de croissance TGFʙ₁, l’adrénaline, l’inophore calcique A₂₃₁₈₇, la vasopressine ou encore les catécholamines (Yanagisawa et al., 1989, Schini et Vanhoutte, 1991 ; Luscher et al., 1996) peut conduire à la synthèse de l’ET1 à partir de la prohormone big-endothéline, grâce à l’enzyme de conversion de l’endothéline (Yanagisawa et al., 1988 ; Masaki et al., 1995). L’endothéline est un puissant peptide vasoconstricteur qui permet le maintien du tonus vasculaire basal. Il s’agit d’une famille de peptides de trois structures différentes (ET₁, ET₂, ET₃) (Kedzeirski et Yanagisawa, 2001). La contraction fait suite à la liaison de l’ET₁ à ses récepteurs ETA, ETB présents sur les cellules musculaires lisses. Ces récepteurs sont couplés à la protéine G hétérotrimérique et leur activation conduit à l’augmentation, de la concentration du calcium intra cellulaire par la libération des stocks intracellulaires et l’influx de Ca2+ extracellulaire mais également à l’augmentation de la sensibilité de l’appareil contractile du Ca2+ (Sakurai et al., 1992 ; Miwa et al., 1999). Une fois libérée par l’endothélium, l’ET 1 peut également agir sur les récepteurs ETB ( Sakurai et al., 1992 ; Masaki, 1995 ; Schiffring et touyz, 1998) endothéliaux et conduire ainsi à une vasodilatation artérielle via la production de NO, PGI₂ et EDHF. Enfin, l’ET 1 peut conduire à la libération de TXA₂ par les cellules endothéliales (Oriji et al., 1999 ; Hollenberg et al., 1994).

Les espèces réactives dérivées de l’oxygène (ROS)

Les cellules endothéliales peuvent produire différentes types d’espèces réactives dérivées de l’oxygène, H₂O₂ et O₂ en réponse aux forces de cisaillement à des agonistes endothéliaux telle que la bradykinine (Shimizu et al., 1994) ou lors de l’activation des Coxs (Katusic et al., 1988). Les O₂• peuvent être produits par différentes enzymes endothéliales telles que la xanthine oxydase, la NADPH oxydase, les Coxs (Zalba et al., 2000 ;Vanhoutte et al., 2001). L’intervention des O₂ avec le NO conduit à une diminution des effets vasodilatateurs du NO via la formation de peroxynitrites (Rubanyi et Vanhoutte, 1986 ; Gryglewski et al., 1986 ; Auch-Schwelk et al., 1992 ; Cosentino et al., 2001 ; Tschudi et al., 1996 ; De Lano et al., 2006 ; Kagota et al., 2007 ; Miyagawa et al., 2007 ; Macarthur et al., 2008) et à une perte de sa biodisponibilité (Kojda et Harrison, 1999). Les O₂• peuvent également faciliter la mobilisation du Ca2+ cytosolique dans la cellule musculaire lisse vasculaire en inhibant la dégradation de l’IP₃, ou encore promouvoir la sensibilisation des éléments contractiles au Ca2+ via la PKc (Jin et al., 1991). L’augmentation du stress oxydant est ainsi associée à une diminution des relaxations endothélium-dépendantes et les antioxydants sont capables d’améliorer ces réponses in vitro et in vivo chez l’animal (Aubin et al., 2006 ; Liu et al., 2007) mais aussi chez l’homme (Kanani et al., 1999 ; Taddei et al., 2001b ; Holowatz et Kenny, 2007). (Figure 12)

Impact des polyphénols sur la fonction endothéliale

D’abord, plusieurs études ont investigué l’impact du vin, sur la fonction endothéliale (Agewall et al., 2000 ; Hashimoto et al., 2001 ; Whelan et al., 2004 ; Karatzi et al., 2004). Deux études ont comparé l’impact du vin régulier et désalcoolisé sur la fonction endothéliale des gens atteints de MCV. Ces études ont démontré que l’effet vasodilatateur du vin était davantage dû aux polyphénols qu’à l’alcool présent dans le vin (Hashimoto et al., 2001; Karatzi et al., 2004). En fait, une amélioration de 1,7% de la vasodilatation médiée par le flux sanguin (Flow-mediated dilation, FMD) a été obtenue suite à la consommation du vin sans alcool, alors qu’aucune amélioration n’a été obtenue suite à l’ingestion du vin régulier chez des sujets sains. Le vin régulier contenait 477 mg de polyphénols alors que le vin sans alcool n’en contenait que 278 mg, suggérant un impact négatif de l’alcool sur la FMD (Hashimoto et al., 2001; Karatzi et al., 2004). Chez les sujets atteints de maladie cardiovasculaire, une amélioration de 2,08% a été obtenue 60 minutes suite à l’ingestion de vin désalcoolisé, alors que le vin régulier a détérioré la FMD au même moment (Karatzi et al., 2004). La fonction endothéliale a aussi été améliorée de 3,1% et 1,6% suite à la consommation de vin blanc et rouge chez des sujets atteints de MCV. Un délai de 360 minutes suivant l’ingestion a été nécessaire à l’atteinte de ces valeurs, alors qu’aucune amélioration n’a été observée après seulement 60 minutes, contrairement aux études citées précédemment (Whelan et al., 2004). Cette observation a mis en évidence l’impact positif de l’alcool sur la fonction endothéliale ainsi que le délai nécessaire à son action. Il semble que l’alcool puisse dilater l’artère au repos et donc masquer l’amélioration de la FMD (Agewall et al., 2000 ; Hashimoto et al., 2001 ; Whelan et al., 2004 ; Karatzi et al., 2004). Le vin rouge utilisé ne contenait que 293 mg de polyphénols et le blanc, 53 mg. Cette différence suggère donc que l’effet observé après 360 minutes serait dû à l’alcool de la boisson plutôt qu’à son contenu en polyphénols.
Dès lors, il était clair que la consommation de vin sans alcool améliore la FMD chez des sujets sains (Agewall et al., 2000 ; Hashimoto et al., 2001) et chez des sujets atteints de MCV (Whelan et al., 2004 ; Karatzi et al., 2004).
Lekakis et ses collaborateurs (Lekakis et al., 2005) ont alors voulu vérifier si le contenu en polyphénols du vin était bien l’élément responsable de l’amélioration de la fonction endothéliale. Trente hommes atteints d’une maladie cardiovasculaire ont été recrutés et assignés de façon randomisée à la consommation d’un extrait de raisins contenant 600 mg de polyphénols ou un placebo. La FMD a été améliorée suite à la consommation de polyphénols, mais non pas suite à la prise du placebo. Le maximum d’amélioration a été atteint 60 minutes après la consommation de la boisson et atteignait 1,92% par rapport à la valeur initiale. La preuve était donc faite que les polyphénols améliorent la fonction endothéliale de façon aiguë chez des sujets sains ou atteints de maladie cardiovasculaire (Agewall et al., 2000 ; Hashimoto et al., 2001 ; Karatzi et al., 2004 ;Lekakis et al., 2005 ; Schewe et al., 2008).
Les études in vitro ont aussi démontré des effets favorables des produits à base de raisins sur des cellules endothéliales de cordon ombilical en culture. Le vin, le jus de raisins et l’extrait de pépins de raisins augmentent l’activité de eNOS et stimulent la production de NO par les cellules (Leikert et al., 2002 ; Wallerath et al., 2002).
En comparant le contenu en polyphénols de différents vins, il a été démontré que la teneur en polyphénols varie selon le temps de contact entre la peau, la tige et les pépins du raisin. Plus le temps de contact est élevé, plus le contenu en polyphénols des vins est élevé, puisque ce sont ces composantes qui sont les plus riches en composés phénoliques (Sparwel et al., 2009).
Sachant que les pépins du raisin sont beaucoup plus riches en polyphénols que la pulpe, certaines études se sont penchées sur les effets spécifiques des pépins de raisins sur la fonction endothéliale in vivo. Les pépins de raisins ont d’abord été investigués pour un impact potentiel sur les facteurs de risque de maladie cardiovasculaire. Un extrait de polyphénols (150 mg) de pépins de raisins a été consommé pendant 4 semaines par des sujets atteints du syndrome métabolique. Une diminution significative de la pression artérielle diastolique et systolique a ensuite été observée. Cet effet a été associé à un impact des polyphénols sur le mécanisme de synthèse de NO au niveau de l’endothélium (Sivaprakasapillai et al., 2009).
Des études se sont intéressées aux mécanismes qui permettent à l’extrait de pépins de raisins de causer la vasodilatation des vaisseaux sanguins. Les résultats suggèrent que la relaxation des vaisseaux induite par l’extrait serait due à l’activation de la voie métabolique impliquant la phosphoinositide-3-kinase (PI3K) et la protéine kinase Akt par un mécanisme sensible à l’oxydation qui résulterait en une hausse de la phosphorylation de eNOS et donc en une augmentation de la formation de NO ; mais également à une augmentation de EDHF (Ndiaye et al., 2003, 2004, 2005).
La canneberge a aussi été étudiée pour sa riche teneur en composés phénoliques. Certaines études démontrent que la canneberge peut contribuer à réduire le risque de MCV en augmentant la résistance des LDL à l’oxydation, en inhibant l’agrégation plaquettaire, en réduisant la pression sanguine et via d’autres mécanismes anti-thrombotiques et antiinflammatoires (Mckay et al., 2007).
L’effet dilatateur du jus de canneberge a été démontré in vivo chez des rats (Maher et al., 1999). Un bolus de jus de canneberge a été administré par voie intraveineuse à des rats anesthésiés. Bien que la pression sanguine initiale des rats traités au jus de canneberge était supérieure à celle des rats traités avec de la saline, le traitement aux canneberges a diminué la pression de 16% alors que le traitement à la saline l’a augmenté de 24%. De plus, la fréquence cardiaque des rats traités avec la canneberge a augmenté de 37 battements par minute alors qu’elle a augmenté de 7 battements dans le groupe contrôle. Les auteurs attribuent cet effet à la dilatation de l’artère, qui aurait diminué la résistance vasculaire et provoqué une hausse compensatoire de la fréquence cardiaque. Dans une étude in vitro subséquente réalisée sur des aortes de rats, le jus de canneberge a dilaté les artères en présence d’un endothélium fonctionnel. Avec le jus de canneberge, les vaisseaux avec l’endothélium normal se sont dilatés de 56,7% comparé à 8,9% en absence d’endothélium. Un inhibiteur de la synthèse de NO a ensuite été ajouté pour évaluer si l’effet de la canneberge était dépendant de la formation de NO par l’endothélium. L’inhibiteur de la synthèse de NO a renversé la vasodilatation induite par le jus de canneberge et a augmenté légèrement la contraction des vaisseaux sans endothélium. Ces résultats ont démontré que l’effet vasodilatateur de la canneberge est dépendant de la formation de NO par l’endothélium. Des effets semblables avaient précédemment été rapportés avec du jus de raisins et du vin (Fitzpatrick et al., 1993 ; Flesch et al., 1998).
De plus, il a été démontré que la consommation d’une boisson riche en flavonoïdes (une classe de polyphénols très étudiée) mène à une augmentation significative de la fonction endothéliale. Cet effet atteint son maximum 2 heures après la consommation de la boisson et coïncide avec le niveau plasmatique maximal de flavonoïdes et la hausse des composés dérivés du NO, suggérant une augmentation de la biodisponibilité du NO (Heiss et al., 2003).

Mode d’action des polyphénols sur la fonction endothéliale

Plusieurs études réalisées sur des vaisseaux isolés comme l’aorte ou l’artère mésentérique de rat montrent que des extraits concentrés en polyphénols ou en composés polyphénoliques purs induisent une relaxation des vaisseaux dépendante de la présence de l’endothélium (Fitzpatrick et
al., 1993 ; Andriambeloson et al., 1997 ; Anselm et al., 2007 ; Sarr et al., 2009 ; Kane et al., 2014, 2015).
Il a été démontré que l’action des polyphénols sur l’endothélium vasculaire passe par une production de NO, ceci en mesurant directement sa production par expériences de résonance paramagnétique électronique (Andriambeloson et al., 1997) . Les travaux de Ramasamy et al. ont montré que les polyphénols n’agissent pas seulement en augmentant la biodisponibilité du NO, mais aussi par augmentation de l’expression de eNOS (Ramasamy et al., 1999).
Aussi, le dosage sanguin du NO réalisé chez l’homme a montré que 30 min après la consommation de vin rouge, le niveau de NO augmente significativement (Matsuo et al., 2001). Toutefois, il a été démontré que la relaxation est abolie en absence de calcium extracellulaire, suggérant ainsi que les polyphénols peuvent induire un signal calcique dans la cellule endothéliale et de ce fait moduler directement la production de NO (Andriambeloson et al., 1999). Les polyphénols seraient donc des composés capables de moduler l’homéostasie calcique. De plus, le resvératrol et la quercétine (des polyphénols) induisent une élévation de la concentration intracellulaire en calcium en activant préalablement des canaux potassium ou en inhibant le recaptage du calcium, par les SERCA dans les cellules endothéliales (McKenna et al., 1996 ; Li et al., 2000). Il a été démontré que la stimulation des cellules endothéliales par la delphinidine (un anthocyane) induit une augmentation à la fois de la teneur cytosolique en calcium et de la phosphorylation des protéines intracellulaires, deux voies de signalisation impliquées dans la régulation de l’activité de la eNOS et par conséquent de la production de NO (Martin et al., 2002).
Un autre mode d’action expliquant l’effet vasodilatateur des polyphénols proposé serait que les polyphénols inhiberaient la NADPH oxydase, ce qui augmenterait alors la concentration en NO et prolongerait son action. Pour rappel, au niveau de l’endothélium, plusieurs enzymes (dont la NADPH oxydase) génèrent des anions superoxyde (O2.-) qui se lient au NO pour former du peroxynitrite (OONOO.-) et rendre le NO non disponible pour la vasodilatation. De plus, le peroxynitrite est cytotoxique à concentration élevée et peut causer des dommages oxydatifs importants aux protéines, lipides et au matériel génétique et ainsi avoir un impact négatif sur la fonction endothéliale. L’inhibition de l’enzyme de conversion de l’angiotensine (Angiotensin converting enzyme ; ACE) par les polyphénols pourrait aussi contribuer aux effets bénéfiques des polyphénols sur la fonction vasculaire en neutralisant l’effet de l’angiotensine par l’inhibition directe de sa formation. Il semble que les polyphénols peuvent interférer avec les processus pro-oxydants, cet effet est principalement lié à leur impact sur le métabolisme du NO au niveau de l’endothélium plutôt que son effet antioxydant global qui aurait un impact sur la fonction endothéliale (Schewe et al., 2008).
Outre leur potentiel antioxydant, les polyphénols pourraient avoir un impact sur la sécrétion d’endothéline (ET-1). L’endothéline est le plus puissant facteur vasoconstricteur produit par l’endothélium. Il s’agit d’un peptide transcrit dans les cellules endothéliales en réponse à l’hypoxie, aux forces de cisaillement du flux sanguin ou à l’ischémie. Une fois liée à son récepteur, situé sur les cellules musculaires lisses vasculaires, elle induit une élévation de la concentration en calcium intracellulaire, responsable de la contraction du vaisseau. Les effets des polyphénols sur la transduction du signal engendré par l’ET-1 n’ont été que très récemment mis en évidence (Corder et al., 2001). Ainsi, de très faibles quantités de polyphénols de vin rouge suffisent à abolir la synthèse d’ET-1 dans les cellules endothéliales d’aorte de boeuf. Aucun des composés polyphénoliques purifiés (resvératrol, catéchine, épicatéchine, pelargonidine, delphinidine, cyanidine), aux mêmes concentrations, n’exerce d’effet inhibiteur sur la synthèse d’ET-1, ce qui est en contradiction avec des études antérieures montrant que la quercétine inhibe la production d’ET-1 dans les cellules endothéliales de veine ombilicale humaine (Zhao et al., 1999), suggérant une possible synergie entre les composés. À ce jour, les mécanismes d’action des polyphénols ne sont pas encore élucidés, bien que l’on puisse supposer qu’ils agissent sur les voies impliquées dans la régulation de la production d’ET-1 ou de NO. Aucune donnée n’est actuellement disponible quant aux effets in vivo des polyphénols sur la production d’ET-1.
Donc, les polyphénols sont capables d’agir directement sur les deux principaux facteurs endothéliaux régulant la vasomotricité. Bien que les conséquences in vivo d’un traitement chronique aux polyphénols soient bien documentées en ce qui concerne le NO, celles concernant l’ET-1 restent à établir.

Monographie des plantes étudiées

ADANSONIA DIGITATA

Le baobab, l’arbre le plus facilement reconnaissable dans les savanes africaines, est présent dans la plupart des régions subhumides à semi-arides au sud du Sahara. On ne peut l’ignorer, ne pas le remarquer ou le considérer comme un arbre ordinaire. Il tient une place prépondérante dans les cultures et les croyances autochtones.

Classification

-Nom scientifique : Adansonia Digitata
– Nom vernaculaire : Baobab
– Nom wolof : Gouye
– Règne : Plantae
– S/règne : Tracheobionta
– Embranchement : Spermatophyta
– S/embranchement : Magnoliophyta
– Classe : Magnoliopsida ou Dico
– Sclasse : Dilleniidae
– Ordre : Malvales
– Famille : Bombacaceae (Malgras et al., 1992), Malvaceae (Tina et al., 2009)
– Genre : Adansonia
– Espèce : digitata
– Synonyme : Adansonia sphaerocarpa, Adansonia chev

Habitat

Adansonia digitata est répandu dans les zones soudaniennes (soudano-sahéliennes). Il est souvent planté au bord des villages et dans des brousses claires autrefois habitées (Malgras et al., 1992). Adansonia digitata s’adapte à tous les types de sols (Kerharo et al., 1974).

Description de la plante

Adansonia digitata est un arbre caractéristique de taille 15-20 m de long. Il a un tronc extrêmement énorme et épais qui peut atteindre 20 m de diamètre (Burkill et al., 1985). Le tronc est également dur, spongieux, avec d’énormes branches tortueuses, généralement étalées et contorsionnées (Malgras et al., 1992). Les écorces sont lisses, grisâtres avec des reflets bleutés argentés. Le baobab a une cime étalée; son système racinaire est fabuleux, pouvant coloniser le sol jusqu’à 150 m du pied et descendant souvent jusqu’à 10 m de profondeur (Boullard et al., 2001). Les feuilles de Adansonia digitata sont alternes, digitées à bord entier ou denticulé. Elles sont composées de six à sept folioles, obovées ou ovalées, acuminées, aigues et légèrement pubescentes au-dessus. Ses fleurs sont grandes, blanches, solitaires, pendantes (10-20cm). Elles ont des pédicelles très longs pouvant atteindre 80cm. Les fleurs sont pourvues de deux bractéoles et s’épanouissent le soir (Kerharo et al., 1974). Les feuilles accompagnent les fleurs. La pollinisation s’effectue surtout par les chauves-souris (Burkill et al., 1985). Les fruits sont des capsules appelées pain de singe. Ces capsules oblongues sont ovoïdes ou arrondies, ligneuses et pubescentes de 8 à 15 cm de large. Les fruits de baobab ont une longueur comprise entre 15 et 35cm. L’épicarpe du fruit est de couleur verdâtre, bronzé. Les fruits sont suspendus à l’extrémité d’un long pédoncule. Ils renferment de nombreuses graines noires, dures, dans une pulpe blanche, farineuse, acidulée et comestible et entremêlé de fibres rougeâtres (Fortin et al., 1990, 1997). Le bois du baobab est fibreux et mou. Il stocke de l’eau ce qui permet sa survie pendant la saison sèche. Les baobabs ont une capacité de régénération exceptionnelle et vont pouvoir, une fois à terre, se développer à partir des anciennes branches et reformer de véritables arbres. L’intérieur des baobabs est souvent creux et les populations locales ont mis à profit cette particularité pour des utilisations diverses et variées: maison, cellier, fosse septique, tombe d’un griot vénéré, ossuaire, prison. Le baobab africain est un arbre de longévité exceptionnelle. Il a une croissance lente, des spécimens de près de 2000 ans auraient été trouvés. En fait, ces arbres ne produisent pas de cernes tous les ans du fait des sécheresses récurrentes qui touchent la savane africaine ; il est donc difficile de déterminer leur âge par les méthodes de dendrochronologie.

Utilisations

Les écorces ont des propriétés fébrifuge et anti-inflammatoire (en instillation). Elles sont antihémorragiques. Elles sont également anti-diaphorétiques et anti-périodiques ce qui est bénéfique dans le traitement des fièvres qui ne sont pas d’origine paludéenne (Malgras et al., 1992). En boisson, la décoction de l’écorce guérit les douleurs du corps (Kokwaro et al., 1993). L’écorce de baobab est utilisée aussi contre les maux de dents, les gingivites, l’asthme, la stomatite, la conjonctivite (utilisée en gargarisme). Les écorces réduites en poudre avec les écorces de Sterculia et le son du mil, favorisent la lactation. En application locale, elles servent à soigner des plaies. La décoction de l’écorce est utilisée en bain des enfants affaiblis et également en bain chaud contre la fièvre. Elle substitue la quinine.
Elles sont utilisées dans le domaine du textile et dans la fumigation de boisson. Les écorces sont utilisées dans les cordages (corbeilles, filets, ligne de pêche) dans la fabrication de courroies, de cordes pour les instruments de musique et des filatures. Dans l’industrie, elles sont utilisées dans la fabrication des papiers d’emballage.
Au Nigeria les semelles des chaussures sont également façonnées en morceau plat par les écorces du tronc de Adansonia digitata.

Table des matières

Abréviations
Liste des publications
Préambule
CHAPITRE I : PHYSIOLOGIE DU VAISSEAU
I.1. Organisation fonctionnelle de la paroi vasculaire
I.2. Structure et fonction de la paroi vasculaire
I.2.1. L’intima
I.2.2. La média
I.2.3. L’adventice
I.3. L’endothélium source de substances vasoactives
I.3.1. La Prostacycline (PGI2)
I.3.2. Le monoxyde d’azote (NO)
I.4. Le Facteur hyperpolarisant dérivé de l’endothélium (EDHF)
I.4.1. Mécanisme d’action et hypothèse quant à la nature d’EDHF
I.4.2. Importance d’EDHF
I.5. Les facteurs vasoconstricteurs dérivés de l’endothélium (EDCFs)
I.5.1. Les dérivés vasoconstricteurs de l’acide arachidonique
I.5.2. L’endothéline1(ET1)
I.5.3. Les espèces réactives dérivées de l’oxygène (ROS)
I.5.4- L’angiotensine II
I.6. La dysfonction endothéliale
I.6.1. Définition et causes
I.6.2. Conséquences vasculaires du stress oxydant
CHAPITRE II : POLYPHENOLS ET FONCTION ENDOTHELIALE
II.1. Définition des polyphénols
II.2. Impact des polyphénols sur la fonction endothéliale
II.3. Mode d’action des polyphénols sur la fonction endothéliale
CHAPITRE III : MONOGRAPHIE DES PLANTES ETUDIES
III.1. ADANSONIA DIGITATA
III.1.1. Classification
III.1.2. Habitat
III.1.3. Description de la plante
III.1.4. Utilisations
III.1.5. Composition chimique
III.2. CEIBA PENTADRA
III.2.1. Classification
III.2.2. Répartition géographique
III.2.3. Description de la plante
III.2.4. Composition chimique
III.2.5. Utilisation
III.2.6. Propriétés pharmacologiques
III.3. TERMINALIA AVICENNIOIDES
III.3.1. Classification
III.3.2. Répartition géographique
III.3.3. Description de la plante
III.3.4. Composition chimique
III.3.5. Utilisations
III.3.6. Propriétés biologiques
APPROCHES EXPERIMENTALES
PARTIE 1 : ETUDE PHYTOCHIMIQUE DES PLANTES
1.1. Le matériel végétal
1.2. Préparation des extraits hydro-éthanoliques
1.3. Dosage des polyphénols totaux des extraits par la méthode Folin-Ciocalteau
1.4. Recherche des flavonoïdes
1.5. Recherche des tannins
1.6. Recherche des stérols et triterpènes
1.7. Chromatographie sur couche mince (CCM)
Partie 2 : ETUDE DES PROPRIETES VASOACTIVES DES EXTRAITS
2.1. Experiences de réactivité vasculaire
2.1.1. Réactivité vasculaire sur artères coronaires de porc
2.1.2- Réactivité vasculaire sur vaisseaux resistifs et de conductances chez le rat
2.2. Western blot
Partie 3 : ANALYSES STATISTIQUES
OBJECTIFS DES ETUDES EXPERIMENTALES
RESULTATS EXPERIMENTAUX
Publications 1 et 2: Etude des propriétés vasoactives de Adansonia digitata sur artères  coronanaires de porcs et différents modèles d’artères de conductances et de résistances chez le rat
Publication 3: Etude des propriétés vasorelaxantes de Terminalia avicennioides sur differents modèles d’artères de résistifs et de conductances chez le rat et le porc
Publication 4: Etude des propriétés vasoactives de Ceiba pentandra sur un modèle d’artères coronaires de porcs et sur différents modèles d’artères de résistances et de conductances chez le rat
DISCUSSION GENERALE ET PERSPECTIVES
REFERENCES

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