Recherche et développement du complément alimentaire de la recherche fondamentale à l'appliquée : implication physiopathologique de la Na+,K+-ATPase, innocuité et efficacité

par Mourad Fares

Thèse de doctorat en Aspects moléculaires et cellulaires

Sous la direction de Jean-Michel Maixent.

Soutenue en 2011

à Poitiers .

mots clés

• Na+,K+-ATPase
• Section médullaire
• Oméga-3
• Complément alimentaire
• Phoenix dactylifera, L.
• Desmodium adscendens
• Cytotoxicité
• Etude clinique
• Pompe à sodium
• Compléments alimentaires
• Acides gras oméga-3
• Toxicologie cellulaire

Résumé

Cette thèse de doctorat est divisée en deux parties distinctes. La première partie aborde les concepts de base des isoformes de la Na +, K +-ATPase et de son importance en tant que marqueur physiopathologique en utilisant deux modèles animaux différents. La deuxième partie aborde une question géopolitique de compléments alimentaires et de sa régulation dans les pays européens. Elle met l'accent sur le complément spécifique d'acides gras et les radicaux libres et leurs implications pour la santé humaine. La Na +, K +-ATPase, ou pompe à sodium, est une enzyme membranaire ubiquitaire qui permet le maintien des gradients de sodium et de potassium, essentiels pour la physiologie cellulaire. Cette enzyme est composée des sous-unités α et ß. Dans cette étude, nous avons utilisé deux modèles expérimentaux (porc et rat). Nos données dans un modèle porcin d'auto-transplantation rénale ont montré une nouvelle régulation de la Na +, K +-ATPase pendant l'ischémie-reperfusion. Dans le deuxième modèle expérimental, nous avons utilisé des rats avec section totale de la moelle épinière afin d'évaluer l'effet de GPL-DHA (glycerophospholipids enriched in docosahexaenoic acid) dans la physiologie de la jonction neuromusculaire. Nos données indiquent qu'il y a eu une augmentation de l'expression de l'isoforme ß1, sans affecter ni l’isoforme α1 ni l’isoforme α2. L'augmentation de ß1 semble être responsable de la stimulation de l'activité induite par l'injection de DHA après section médullaire. Dans la deuxième partie de notre étude, nous discutons les implications du décret Européen de 2006 qui oblige les fabricants des compléments alimentaires (CA) a prouver leurs allégations grâce à des données générées par des études précliniques et cliniques. Pour ce faire, nous avons réalisé trois projets de collaboration avec les industries des compléments alimentaires. Dans le premier projet, nous avons mis en évidence que trois compléments alimentaires à base d'acides gras polyinsaturés (AGPI) modifient le profil lipidique des cellules rénales porcines (LLC PK1). Dans le second projet, nous avons démontré l'effet non toxique d'un extrait de Desmodium adscendens sur les cellules rénales porcines (LLC PK1) et sur les cellules hépatiques humaines (HepG2). Dans le troisième projet, nous avons évalué l'effet antioxydant d'un nouvel ingrédient de complément alimentaire à partir du fruit dattier (Phoenix dactylifera L. ) qui correspond à la variété Deglet-Nour tunisienne. Dans un modèle cellulaire (LLC PK1) d'hypoxie-réoxygénation, nous avons démontré l'action antioxydante de ce complément alimentaire. Ces observations sont à la base de la mise en place d'un protocole d'étude clinique qui évaluera l'extrait de fruit dattier (Phoenix dactylifera L. ) chez des sujets humains qui présentent un potentiel redox modifié en utilisant des méthodologies approuvées.

Titre traduit

Research and development on food supplement from basic to applied research : pathophysiological involvement of Na+,K+-ATPase, safety and efficiency

Résumé

This doctoral dissertation is divided in two distinct studies. The first part addresses basic concepts of Na+,K+-ATPase isoforms and its significance as a pathophysiological marker using two distinct animal models. The second part addresses a geopolitical issue of food supplements and its regulation in European countries. It focuses on specific supplement of fatty acids and free radicals and their implications for human health. The Na+,K+-ATPase, or sodium pump, is a ubiquitous membrane enzyme that allows the maintenance of potassium and sodium gradients, essential for cell physiology. This enzyme is composed of α and ß subunits. In this study, we used two experimental models (pig and rat). Our data in a renal auto-transplantation porcine model showed a novel regulation of Na+,K+-ATPase during ischemia-reperfusion. In the second experimental model, we used rats with spinal cord transection to evaluate the effect of GPL-DHA (glycerophospholipids enriched in docosahexaenoic acid) in the physiology of the neuromuscular junction. Our data indicated that there was an increase in the expression of ß1 isoform, without affecting either α1 or α2 isoforms. The increase of ß1 appears to be responsible for the stimulation of the activity induced by the injection of DHA after spinal cord transection. In the second part of our study, we discuss the implications of the decree that was adopted in Europe in 2006 to enforce the food supplements (CA) manufacturers to prove their allegations with data generated in preclinical and clinical studies. To do this, we performed three collaborative projects with food supplements industries. In the first project, we were able to demonstrate that three food supplements based on polyunsaturated fatty acids (PUFA) modify the porcine renal cells (LLC PK1) lipidic profile. In the second project we demonstrated the non toxic effect of a Desmodium adscendens plant extract on porcine renal cells (LLC PK1) and on human hepatic cells (HepG2). In the third project, we evaluated a new antioxidant ingredient of food supplement from the date fruit (Phoenix dactylifera, L. ) that corresponds to the Deglet-Noor Tunisian variety. In a cell model (LLC PK1) of hypoxia-re-oxygenation we demonstrated the antioxidant action of this food supplement. These observations were the basis of our clinical study that evaluates the date fruit extract (Phoenix dactylifera, L. ) in human subjects that exhibit altered redox potential established using approved methodologies.