Préambule

      Bien que le profil d'innocuité des «inhibiteurs de l'hydroxy-3 méthyl-3 glutaryl coenzyme A (HMG-CoA) réductase» (statines) soit très favorable, nous avons entrepris d'explorer la possibilité d'optimiser leur utilisation. Avec la venue sur le marché de l'atorvastatine, qui est une statine beaucoup plus puissante, on a tendance à augmenter les doses des autres statines, ce qui accentue les risques associés à leur utilisation. Un effet pharmacologique exagéré pourrait être à l'origine de certains des effets nocifs les plus importants des statines. Plus précisément, la diminution de formation de l'acide mévalonique conséquente à l'inhibition de l'HMG-CoA réductase pourrait entraîner une baisse des niveaux d'ubiquinone. L'ubiquinone joue un rôle important dans la bioénergie mitochondriale et est le seul antioxydant liposoluble synthétisé de novo. Il a été établi que l'ubiquinone était indispensable pour le bon fonctionnement cardiaque (Folkers et Simonsen, 1995; Judy et al, 1986; Langsjoen et al, 1988; Lenaz et Espoti, 1985; Mortensen et al, 1986). Les baisses des niveaux plasmatiques d'ubiquinone sont associées à plusieurs pathologies (chapitre 1, section 4.3.1) : les cardiomyopathies (Folkers et al, 1993; Hanaki et al, 1993; Mortensen, 1993), les hyperlipidémies (Kontush et al, 1997), les maladies musculaires dégénératives (Karlsson et al, 1990) et la formation de carcinomes hépatocellulaires (Eggens et al, 1989). Des baisses d'ubiquinone ont été notées lors d'épisodes de rejet chez des patients ayant subi une transplantation cardiaque (Karlsson et Semb, 1997; Karlsson et al, 1993).

      Le chapitre I de la présente thèse consiste en une revue de la littérature sur les grands thèmes entourant notre sujet de recherche (c'est-à-dire les lipides et les maladies coronariennes, le traitement des hyperlipidémies, la pharmacologie des inhibiteurs de l'HMG-CoA réductase, l'ubiquinone, ainsi que le 4-hydroxynonénal et la peroxydation lipidique) afin de permettre une meilleure évaluation des implications possibles.

      Suite aux premières publications qui démontraient que les statines pouvaient diminuer les niveaux d'ubiquinone (Appelkvist et al, 1993; Bélichard et al, 1993; Elmberger et al, 1991; Folkers et al, 1990; Ghirlanda et al, 1993; Löw et al, 1992; Nagata et al, 1990; Willis et al, 1990), nous avons entrepris d'approfondir cette question. Les objectifs de notre recherche sont présentés au chapitre II. Dans un premier temps, il a fallu mettre au point une méthode analytique efficace nous permettant de mesurer les niveaux d'ubiquinone. Une méthode de chromatographie liquide de haute résolution (HPLC) [méthanol-éthanol (70:30); détection en ultraviolet à une longueur d'ondes de 275 nm] sensible, reproductible et précise a été développée (Rousseau et Varin, 1998). On peut retrouver la publication de cette méthode au chapitre III.

      Le but principal de cette méthode était de simplifier le processus analytique en choisissant une seule phase mobile pour l'analyse de l'ubiquinone-9 et -10 (Q9 et Q10), dans le myocarde, le muscle, le foie et le sang afin d'optimiser l'analyse avec une résolution maximale.

      Dans un deuxième temps, nous avons choisi de comparer les effets de la lovastatine (liposoluble) et de la pravastatine (hydrosoluble) sur les niveaux d'ubiquinone en raison de leur distribution différente dans les tissus et de l'effet myotoxique plus grand de la lovastatine par rapport à la pravastatine (chapitre I, section 3.2.2).

      Le but principal de cette étude était de comparer les effets de la pravastatine et de la lovastatine sur les niveaux d'ubiquinone et de déterminer si ces effets étaient liés à la dose. L'objectif secondaire était d'établir s'il y a une corrélation entre les effets observés dans le sang et ceux observés dans le muscle, le myocarde ou le foie afin d'établir si une extrapolation à partir des niveaux sanguins serait possible.

      Puisque le rat possède une immense capacité pour compenser l'inhibition de l'HMG-CoA réductase par les statines, il était désirable de reproduire cette expérience dans un modèle plus adéquat. Le modèle qui reflète le mieux la réponse de l'humain à un traitement aux statines est le hamster. Nous avons opté pour ce modèle dans la deuxième expérience. Aussi, vu le rôle antioxydant de l'ubiquinone, nous avons voulu vérifier si une baisse des niveaux tissulaires d'ubiquinone serait accompagnée par une baisse dans la capacité des tissus à résister à un stress oxydatif. Une telle baisse devrait se traduire par une augmentation des produits de peroxydation. Nous avons choisi de mesurer le 4-hydroxynonénal (HNE), produit de peroxydation endogène le plus cytotoxique, par une méthode chromatographie en phase gazeuse et spectroscopie de masse (GCMS) mise au point par le laboratoire de métabolisme intermédiaire du Pavillon Notre-Dame du Centre Hospitalier de l'Université de Montréal.

      Nous avons mesuré le HNE et le 1,4-dihydroxynonène (DHN) liés aux protéines dans le myocarde pour les raisons suivantes : i) ce sont des marqueurs de la peroxydation lipidique (Blasig et al, 1995); ii) le myocarde est plus sensible aux dommages oxydatifs en raison de ses défenses antioxydantes différentes des autres tissus (plus particulièrement, dans le myocarde il y a absence de cytochrome P-450 et absence d'activité de la catalase; la distribution et la réponse de la glutathion peroxydase sélénium-dépendante [Se-GSH-Px] et de la phospholipide-hydroperoxyde-glutathion peroxydase [PLOOH-GSH-Px] sont différentes des autres tissus) (Scholz et al, 1997); iii) le HNE induit des dommages aux cardiomyocytes; et iv) c'est dans cet organe que nous avons observé les baisses d'ubiquinone les plus significatives. On associe à plusieurs maladies coronariennes de faibles niveaux d'ubiquinone.

      L'objectif principal de cette expérience était de comparer les effets de la lovastatine et de la pravastatine sur les niveaux d'ubiquinone et de HNE chez le hamster hypercholestérolémique, un modèle qui reproduit plus fidèlement les mécanismes de régulation du cholestérol (CH) chez l'humain.

      L'objectif secondaire était d'établir une corrélation entre les effets observés sur les niveaux sanguins d'ubiquinone et ceux de HNE dans le myocarde.

      Le but à long terme était de déterminer si, en dépit des effets bénéfiques évidents des traitements aux statines, l'utilisation de ces médicaments pourrait induire une diminution de la capacité des tissus (myocarde) à résister à un stress oxydatif, plus particulièrement chez des patients présentant des conditions pathologiques préexistantes associées à des niveaux diminués d'ubiquinone. Ces travaux pourraient permettre d'élucider s'il y aurait un avantage à utiliser, chez ces patients, une statine hydrosoluble plutôt que liposoluble.

      Finalement, si effectivement les statines entraînaient une augmentation des produits de peroxydation, il faudrait alors envisager l'utilisation concomitante d'antioxydant (tel le tocophérol) afin de minimiser les effets néfastes possibles d'un traitement aux statines.

      Nous décrivons les protocoles expérimentaux effectués ainsi que les résultats respectifs au chapitre IV. Une discussion et les conclusions générales sont présentées au chapitre V.


CHAPITRE I : REVUE DE LA LITTÉRATURE

      Notre recherche visait à étudier les statines qui sont des agents hypolipidémiants auxquels on attribue également des propriétés antiathérogènes. La section 1 de ce chapitre consiste en un survol des lipides et des maladies coronariennes. Un sommaire des divers traitements disponibles pour les hyperlipidémies est présenté à la section 2 et, la section 3 décrit beaucoup plus en détails les propriétés des statines, le sujet de notre recherche.


1. Lipides et maladies coronariennes


1.1 Les maladies coronariennes

      Les lipoprotéines sont des macromolécules complexes qui transportent des lipides plasmatiques hydrophobes, plus particulièrement du cholestérol et des triglycérides dans le plasma. Plus de la moitié des maladies coronariennes (MC) sont attribuables à des anomalies dans les niveaux et le métabolisme des lipides plasmatiques et des lipoprotéines (Ginsberg et Goldberg, 1998).

      La thérapie hypolipidémiante repose sur une série d'études importantes (section 2) qui ont démontré une relation de cause à effet entre les niveaux plasmatiques élevés de lipides, plus particulièrement l'hypercholestérolémie, et les maladies coronariennes. En effet, une baisse du niveau plasmatique de CH diminue de façon significative le risque de développer une maladie coronarienne.

      Plusieurs comités nationaux et internationaux ont développé des directives à savoir quand et comment traiter les hyperlipidémies (Pink Sheet, FDC, 1993, 1997b). Bien que ces directives recommandent le recours à un changement de régime comme première approche dans la thérapie, elles recommandent explicitement l'introduction d'un médicament dans la thérapie (sous des conditions bien définies).

      Les maladies coronariennes représentent la principale cause de décès dans les pays industrialisés (environ 30 à 50%) (Pink Sheet, FDC, 1995). Les manifestations les plus importantes des maladies coronariennes sont l'angine, l'infarctus du myocarde, l'insuffisance cardiaque chronique conséquente et la mort subite (Henderson, 1996).

      La maladie coronarienne qui se manifeste cliniquement est une maladie qui a atteint son apogée et qui tient ses origines dans un athérome sous-clinique présent depuis une longue période de temps.


1.1.1 Ischémie du myocarde

      L'ischémie du myocarde représente l'état de déséquilibre métabolique lorsque l'apport sanguin est inadéquat pour le maintien des niveaux d'énergie nécessaires au fonctionnement normal du myocarde. Lorsque l'ischémie est prolongée, les dommages sont irréversibles. L'angine est une des manifestations cliniques possibles. En réponse à l'ischémie, la perfusion de réserve est augmentée par le développement d'artères collatérales, suite à la libération d'agents angiogènes par le myocarde ischémique. Les brefs épisodes (2 à 10 minutes) d'ischémie peuvent aussi entraîner un phénomène de préconditionnement (Murray et al, 1986). Ce phénomène est d'un grand intérêt scientifique et clinique. Il est défini comme une tolérance temporaire à l'ischémie prolongée acquise par le myocarde à la suite d'une ischémie brève préalable. Bien que les mécanismes responsables du préconditionnement restent à clarifier, il ne fait aucun doute qu'ils impliquent des molécules de signalisation telles l'adénosine et la protéine kinase C.

      En plus de la cascade de dommages induits par l'ischémie (qui incluent l'inaptitude à maintenir l'équilibre ionique des membranes, un influx de sodium dans les cellules et l'activation de protéases, lipases et hydrolases toxiques), les tissus ischémiques deviennent propices à une attaque par des cellules inflammatoires lors de la reperfusion (McCord et Turrens, 1994). Ceci a pour effet d'exacerber le dommage en augmentant le stress oxydatif imposé aux tissus. Souvent l'endothélium est également atteint. D'une part, la reperfusion est nécessaire et doit avoir lieu dans un bref délai sinon le tissu sera endommagé de façon irréversible par l'ischémie seule et d'autre part, la reperfusion peut, en soi, entraîner trois types de dommage. Premièrement, par la production de radicaux libres (section 5) ou par une entrée de calcium dans les cellules. Deuxièmement, par gonflement des cellules endothéliales, oedème interstitiel ou agrégation des neutrophiles, des mécanismes qui vont limiter davantage l'apport sanguin à la région ischémique. Et troisièmement, par l'infiltration de neutrophiles qui initient une réponse inflammatoire et davantage de destruction de tissus (Mayumi et al, 1993).


1.1.2 Infarctus du myocarde

      Lorsque l'ischémie est prolongée et que le dommage cellulaire devient irréversible, il en résulte un infarctus. Cet effet débute dans le sous-endocarde (qui est plus vulnérable) et prend de l'expansion avec le temps. La taille de l'infarctus est un facteur déterminant de l'insuffisance cardiaque résultante et de l'espérance de vie. La cause est habituellement un thrombus obstruant qui provient d'une plaque athéromateuse instable. L'infarctus aigu du myocarde est souvent précédé d'angine instable attribuable à une formation intermittente de thrombus. Après un infarctus, le myocarde entreprend des hypertrophies régionales compensatoires. La base du problème est donc l'athérome coronarien.


1.1.3 Athérosclérose

      L'athérosclérose (AS) revêt une importance capitale en vertu de sa prédilection pour les artères coronaires, l'apport artériel au cerveau, et pour l'aorte. L'atteinte des artères approvisionnant le cerveau compte pour une grande partie des attaques causées par une ischémie et un infarctus cérébral. L'AS aortique conduit à des anévrismes (des dilatations anormales), plus particulièrement de l'aorte abdominale, qui pourraient causer une rupture et des hémorragies massives et fatales.

      L'AS est caractérisée par la formation de plaques athéromateuses (des lésions fibrograisseuses intimales) qui diminuent la lumière vasculaire et qui sont associées à des changements entraînant la dégénérescence de la média et de l'adventice. Il y a des plaques qui sont largement fibreuses; d'autres sont molles, graisseuses et prédisposées à des complications additionnelles (calcification, ulcération avec thrombose et hémorragie intraplaquettaire) qui rétrécissent davantage la lumière ou même provoquent une occlusion totale. Le centre de ces plaques contient souvent des débris riches en lipides contenant du CH et des esters de CH; on appelle ces plaques des athéromes.

      Des études à grande échelle (section 2), telle l'étude de Framingham (Castelli et al, 1986), ont identifié les facteurs de risque prédisposant à une AS (et des MC) sévère.

      Certains facteurs de risque importants ayant une forte association avec l'AS et les MC peuvent être contrôlés, dont i) l'hypercholestérolémie, ii) l'hypertension, iii) le tabagisme et iv) le diabète.

      L'étude intitulée «Lipid Research Clinics Coronary Primary Prevention Trial» (Rifkind, 1984) fournit les données les plus concluantes à l'effet qu'une diminution des niveaux sanguins de CH entraîne une diminution du risque de MC.

      Les principales études établissant la corrélation entre les MC et les niveaux de CH seront traitées dans la section 2 et seront suivies d'une discussion sur les études d'intervention démontrant qu'une diminution des taux de CH entraîne une réduction du risque de MC.

      Mais avant de considérer ces résultats, un survol du rôle des lipides et des lipoprotéines dans le corps, de leur métabolisme et de leur implication dans l'athérogenèse s'impose (section 1.2).


1.1.3.1 Athérogenèse (Ip et al, 1990)

      L'atteinte endothéliale représente un événement critique important dans la pathogenèse de l'athérosclérose. Le dommage chronique à l'endothélium artériel entraîne une accumulation de lipides, la caractéristique initiale principale des atteintes vasculaires. Ensuite survient une adhésion de monocytes et de plaquettes. Ces cellules, comme l'endothélium, libèrent divers facteurs de croissance qui entraînent la migration et la prolifération de cellules des muscles lisses. Suite à une atteinte chronique, une plaque athéromateuse peut se former (figure 1) (Kehrer, 1993; Schwartz et al, 1989).

      

Figure 1 : Plaque athéromateuse mature (Meyers et Maloley, 1993)

      On note trois types de dommages vasculaires : i) altération fonctionnelle des cellules endothéliales sans changements morphologiques significatifs, ii) dénudation endothéliale et dommages à l'intima, mais la média et la lamina sont intactes et iii) dénudation endothéliale avec dommages à l'intima et la média.

      Il semble que l'hypercholestérolémie provoque des atteintes vasculaires de type I, avec accumulation de lipides et de monocytes ainsi qu'une hyperplasie à l'intima subséquente; la rupture tardive de plaques athéromateuses peut être considérée comme une atteinte de type II/III pouvant conduire à la formation de thrombus.

      La séquence d'événements, suite à une atteinte vasculaire de type I et résultant en la formation de lésions athéromateuses, est la suivante : i) accumulation de monocytes, formation de cellules spumeuses et interactions entre les lipoprotéines, lymphocytes et autres médiateurs immuns, ii) migration à partir de la média et prolifération des cellules des muscles lisses de l'intima pour former une masse en forme de croissant, iii) sécrétion et synthèse d'une matrice extracellulaire et de collagène, iv) bris ou fissure de la plaque athéromateuse résultant en thrombose, qui peut jouer un rôle important dans l'évolution de l'athérosclérose et dans les manifestations de maladies coronariennes aiguës (Meyers et Maloley, 1993).


1.1.3.2 Rôle de la modification des lipoprotéines

      a) LDL (lipoprotéines de faible densité) : Les niveaux élevés de LDL contribuent à la pathogenèse de l'athérosclérose, plus particulièrement, il semble que l'oxydation des LDL soit le facteur déterminant de son athérogénicité pour les raisons qui suivent (Esterbauer et al, 1992). Les LDL oxydées, plutôt que les LDL intactes, sont reconnues par les récepteurs piégeurs des macrophages et ainsi elles peuvent promouvoir la formation de cellules spumeuses. Les LDL oxydées, par leur action chimiotactique pour les monocytes, contribuent à la migration de ceux-ci dans l'espace endothélial. De plus, les LDL oxydées sont cytotoxiques et procurent un mécanisme potentiel pour l'atteinte endothéliale et la nécrose cellulaire (Niki et Noguchi, 1997). Il est maintenant bien établi que l'oxydation des LDL est un des facteurs les plus importants dans la progression de l'AS (Esterbauer, 1995; Napoli, 1997; Ross, 1993, Steinberg, 1991).

      b) HDL (lipoprotéines de haute densité) : Les particules HDL sont associées à une protection contre l'athérosclérose dans la grande majorité des études épidémiologiques (section 2) (Bruckert et al, 1988). Ce sont principalement les sous-fractions HDL2 qui en sont responsables. Les HDL2 sont soumises à l'influence de nombreux facteurs alimentaires, génétiques et hormonaux. Leur fonction principale est d'assurer le retour du cholestérol tissulaire vers le foie (section 1.2).


1.1.3.3 Endothélium

      L'endothélium régule la tonicité vasculaire des muscles lisses, l'adhésion et l'agrégation des plaquettes, la coagulation locale et la croissance vasculaire (Glasser et al, 1996). Il sécrète des facteurs dilatateurs et constricteurs. C'est par cette dernière dualité que l'endothélium exerce son contrôle sur la tonicité vasculaire. Une des substances vasoactives les plus importantes qu'il produit est le facteur relaxant dérivé de l'endothélium (EDRF), qui est en fait l'oxyde nitrique (NO). Le NO effectue son effet vasodilatateur en activant la cyclase guanylate, une des enzymes nécessaires à la production de guanosine-monophosphate cyclique (cGMP), un initiateur cellulaire majeur de la relaxation vasculaire.

      Si les parois des vaisseaux sanguins sont exposées aux LDL oxydées, la relaxation endothélium-dépendante est atteinte (Kugiyama et al, 1990; Steinbrecher et al, 1984). La production excessive concomitante d'espèces réactives oxygénées, par l'endothélium lui-même, semble recruter les cellules inflammatoires dans les parois vasculaires athéromateuses par une stimulation des gènes redox-sensibles (Zeiher, 1996).

      L'athérosclérose est donc associée à une sorte d'inhibition de la réponse des artères et artérioles aux vasodilatateurs endothélium-dépendants. Cette régulation vasomotrice altérée dans l'athérosclérose pourrait refléter partiellement une atteinte de l'endothélium par les lipoprotéines anormales (Henry, 1993).


1.2 Lipides et lipoprotéines


1.2.1 Cholestérol

      Le CH est un constituant important des membranes cellulaires et un précurseur biochimique des sels biliaires, des hormones stéroïdes et de la vitamine D. Il fait partie des régimes normaux et est également synthétisé de novo dans le foie et transporté à toutes les parties du corps via le sang, principalement sous forme d'esters d'acides gras. L'hypercholestérolémie correspond à des niveaux sanguins de CH anormalement élevés.


1.2.2 Triglycérides

      Les triglycérides (TG) sont des esters composés de glycérol lié à trois chaînes d'acides gras. Ils forment environ 95% des tissus adipeux du corps et constituent une importante source d'énergie dans le muscle.

      Les études de Framingham (Castelli, 1986) et d'Helsinki (Manninen et al, 1992) ont démontré que, dans la plupart des cas, des niveaux élevés de TG représentent un facteur de risque indépendant relativement aux MC (Hamsten et Karpe, 1996).


1.2.3 Lipoprotéines

      Puisque le CH et les TG (endogènes ou provenant de l'alimentation) sont hydrophobes, ils ont besoin d'être véhiculés sous forme de complexes protéiques solubles dans le plasma. Ces complexes s'appellent des lipoprotéines (figure 2).

      Les lipoprotéines sont constituées d'un noyau de TG et d'esters de CH entouré d'une mince couche de protéines, de CH libre et de phospholipides. Ces phospholipides sont arrangés de façon à avoir la portion polaire (phosphate) en contact avec le plasma aqueux et la portion non polaire en contact avec l'intérieur (TG et esters de CH). Les constituants protéiques des lipoprotéines (appelés apolipoprotéines [Apo]) sont également arrangés avec la portion polaire vers l'extérieur et celle non polaire vers l'intérieur. Les lipoprotéines sont classées comme suit : chylomicrons, lipoprotéines de très faible densité (VLDL), lipoprotéines de densité intermédiaire (IDL), lipoprotéines de faible densité (LDL), lipoprotéines de haute densité (HDL) (Ginsberg et Goldberg, 1998; Havel et Kane, 1995).

      

Figure 2 : Composition des lipoprotéines sériques


1.2.4 Les apolipoprotéines

      Les Apo procurent une stabilité structurale aux lipoprotéines et déterminent le métabolisme des particules sur lesquelles elles résident. Leur appellation est arbitraire (ordre alphabétique) et les principales sont : Apo A1 (composante structurale des HDL); Apo B (composante structurale des chylomicrons, VLDL et LDL); Apo C (peut inhiber le captage hépatique des chylomicrons et des résidus VLDL et activer la lipoprotéine lipase) et Apo E (ligand pour lier quelques lipoprotéines aux récepteurs des LDL et composante structurale des VLDL).


1.2.5 Les phospholipides

      En plus du glycérol et des acides gras (qui sont constitués d'une chaîne d'hydrocarbures avec un groupe d'acides carboxyliques), les phospholipides contiennent un ou plusieurs groupes d'acides phosphoriques ainsi qu'un groupe polaire (ex. : base azotée). La phosphatidylcholine et la sphingomyéline sont les phospholipides principaux des lipoprotéines plasmatiques (Esterbauer, 1995).


1.2.6 Métabolisme et cycle lipidique


1.2.6.1 Voie exogène (les lipides alimentaires)

      Les TG de l'alimentation se combinent avec le CH, les phospholipides et les apolipoprotéines B-48 et A pour former des particules appelées chylomicrons. Une fois dans la circulation, les apolipoprotéines C et E s'y additionnent. Le catabolisme des chylomicrons est catalysé par la lipase lipoprotéique. La lipase lipoprotéique hydrolyse les TG du noyau des chylomicrons, et les acides gras libérés traversent l'endothélium pour entrer dans les cellules musculaires ou les cellules adipeuses sous-jacentes; ils sont soit estérifiés à nouveau ou oxydés pour produire de l'énergie.

      Lorsque la majorité des TG sont ainsi retirés, les chylomicrons se dissocient et retournent dans la circulation. La dimension du chylomicron est réduite, le contenu en TG également mais ses esters de cholestéryl demeurent intacts. On appelle alors la particule un résidu de chylomicron. Lorsque ce dernier rejoint le foie, il est retiré de la circulation (via endocytose récepteur-dépendante) par un récepteur qui reconnaît deux de ses composantes, les apolipoprotéines E et B-48. À l'intérieur de l'hépatocyte, le résidu est digéré dans les lysosomes, et les esters de cholestérol sont scindés pour libérer du CH libre. Le CH libre peut être utilisé pour la synthèse des membranes, être stocké (sous forme d'ester), être excrété dans la bile après conversion par les acides biliaires, ou il peut être utilisé pour former les lipoprotéines endogènes sécrétées dans le plasma. Une illustration du métabolisme des lipoprotéines (exogène et endogène) est présentée dans la figure 3 :

      

Figure 3A : Métabolisme exogène et endogène des lipoprotéines (d'après Brown et Goldstein, 1990)


1.2.6.2 Voie endogène

      La voie endogène suit un parcours semblable. Les VLDL (riches en TG) sont sécrétées par le foie. Dans la circulation capillaire, la lipase lipoprotéique catalyse l'hydrolyse des VLDL, libérant ainsi des acides gras, du glycérol, des mono et biglycérides.

      Les résidus VLDL sont relativement enrichis de CH, et des réactions d'échange catalysées par une protéine de transfert de lipides dans le sang enrichissent le noyau en esters de CH. La particule résultante est une IDL qui est rapidement retirée de la circulation par des liaisons avec les récepteurs LDL du foie (Betteridge, 1996). Ces récepteurs se lient aux lipoprotéines qui contiennent l'apolipoprotéine E ou B-100 (c'est-à-dire IDL ou LDL) (Brown et Goldstein, 1991; 1981; Westhuyzen van der et al, 1990).

      La voie endogène suit un rythme circadien (Jones et Schoeller, 1990; Kai et al, 1995; Noshiro et al, 1990). Il en est de même pour l'activité des récepteurs LDL (Balasubramanian et al, 1994). Environ la moitié des particules IDL ne sont pas éliminées rapidement par le foie. Elles restent en circulation où les TG restants sont retirés à leur tour. La densité des particules augmente ainsi, jusqu'à ce qu'elles deviennent des LDL (riches en cholestérol) (Brown et al, 1990). Il existe sept sous-fractions des LDL établies selon leurs dimensions, LDL1 représentant la plus grande et LDL7, la plus petite (Austin et al, 1994; Slyper, 1994). Les LDL restent relativement longtemps en circulation (demi-vie (t½) = 1,5 jour), et sont éventuellement dégradées par liaison avec les récepteurs LDL du foie et de certains tissus extrahépatiques. Les LDL en circulation représentent environ 70 % du total. Lorsque le foie ou les tissus extrahépatiques requièrent du cholestérol (pour la synthèse de nouvelles membranes, d'hormones stéroïdes ou d'acides biliaires), ils synthétisent des récepteurs LDL pour l'obtenir, et ils en diminuent la synthèse lorsqu'il y a un surplus en CH (Brown et Goldstein, 1980).


1.2.6.3 LDL et le transport de cholestérol

      Il est important de noter que les LDL sont les lipoprotéines principalement responsables du transport de CH aux tissus périphériques (de même qu'au foie). La dégradation intracellulaire de LDL libère du CH libre qui déclenche trois mécanismes régulateurs conçus pour stabiliser les niveaux cellulaires de CH : i) le retrait de LDL est diminué par une baisse de production de récepteurs LDL; ii) la synthèse de CH est supprimée par une inhibition de l'enzyme hydroxyméthylglutaryl-coenzyme A (HMG-CoA) réductase, qui est l'enzyme déterminant la vitesse de réaction; iii) le stockage de CH est augmenté par l'activation de l'acétyl-CoA cholestérol acyltransférase (ACAT). Cette enzyme catalyse l'estérification intracellulaire de CH (ce qui en facilite le stockage).

      Les implications thérapeutiques de la régulation des récepteurs LDL sont devenues apparentes lorsqu'une déficience dans les récepteurs LDL a été identifiée comme étant la cause sous-jacente de l'hypercholestérolémie familiale (Goldstein et Brown, 1987).

      Au fur et à mesure que les cellules meurent, le CH libre est libéré dans le plasma. Ce CH est immédiatement adsorbé sur les HDL où il est estérifié avec un acide gras à longue chaîne par l'enzyme lécithine cholestérol acyltransférase (LCAT), le principal activateur étant l'apolipoprotéine A1. Sous l'action de la LCAT, le CH devient plus hydrophobe et pénètre au coeur des HDL. Ces dernières comprennent deux classes de particules prédominantes : les HDL2 et HDL3 et une minoritaire, les HDL1 (les moins denses). L'appauvrissement en CH libre périphérique crée un gradient favorable au transfert du CH des cellules ou des autres lipoprotéines vers le HDL (Bruckert et al, 1988). Les esters de cholestérol sont ensuite rapidement transférés des HDL aux VLDL et apparaissent éventuellement dans les LDL. Ceci complète le cycle selon lequel les LDL livrent du CH aux cellules extrahépatiques et selon lequel le CH est retourné aux LDL, à partir des cellules extrahépatiques via les HDL. La majorité du CH libéré par les cellules extrahépatiques est transportée au foie pour fin d'excrétion dans la bile (Packard, 1996; Turley et Dietschy, 1982).


1.2.6.4 Homéostasie du cholestérol et des LDL

      La figure 3B illustre les principaux processus et organes impliqués dans l'homéostasie du cholestérol et des LDL (Dietschy et al, 1993). En plus de l'apport diététiques, tous les organes peuvent synthétiser du cholestérol à partir de l'acétyl-CoA (Spady et al, 1983; 1993). À la figure 3B, ces organes sont subdivisés en trois, soit l'intestin grêle (A), les autres tissus extrahépatiques (B) et le foie (C). Le foie joue un rôle central dans l'homéostasie du cholestérol autant dans sa synthèse que son excrétion. De fait, le cholestérol et les acides gras diététiques atteignent le foie via l'intestin par l'intermédiaire des particules de chylomicrons, alors que le cholestérol synthétisé par les tissus extrahépatiques est transporté au foie par les HDL plasmatiques (Patsch et Gotto, 1987; Tall et al, 1987). Bien que de petites quantités de cholestérol soient perdues par le détachement de la peau et des cellules épithéliales de l'intestin, ainsi que par la conversion en diverses hormones stéroïdes, la principale voie d'excrétion implique la sécrétion de cholestérol dans la bile par les cellules du parenchyme hépatique (Turley et Dietschy, 1988). De fait, le foie excrète quotidiennement dans les fèces une quantité de cholestérol et de sels biliaires égale à la quantité absorbée par la diète et synthétisée par les tissus extrahépatiques.

      En outre, le cholestérol et les acides gras diététiques modifient la concentration de cholestérol dans le réservoir d'ester de cholestérol (CE), de même que le taux de formation de LDL (Jt) et que le niveau d'activité des récepteurs LDL hépatique (Jm). Ces changements entraînent des altérations secondaires des niveaux plasmatiques de LDL. Ainsi, la synthèse hépatique de cholestérol est supprimée lorsque l'apport net de cholestérol au foie en provenance de l'intestin est augmenté, alors qu'elle est augmentée (mais non celle extrahépatique) lorsque l'excrétion fécale est accrue (Turley et al, 1991).

      

Figure 3B : Relation entre l'absorption et la synthèse du cholestérol, chez l'animal, et la régulation de la concentration plasmatique des LDL. (d'après Dietschy et al, 1993)

      Le foie joue également un rôle central dans le métabolisme du cholestérol transporté dans les VLDL et les LDL. Bien que la fonction principale des VLDL semble être le transport du triacylglycérol du foie vers les organes périphériques pour oxydation ou stockage, cette particule contient également du cholestérol libre et estérifié. Lors du métabolisme des VLDL où il y a retrait d'une grande portion de son noyau de triacylglycérol, il y a formation d'un résidu et conversion d'une partie des VLDL en LDL (Yamada et al, 1986). Ces résidus et les LDL sont retirés de la circulation par les récepteurs LDL hépatiques (Kita et al, 1982). Le niveau d'activité de ces récepteurs est grandement influencé par la balance nette du cholestérol dans le foie et par le type d'acides gras qui atteignent les hépatocytes en provenance de la diète. Lorsque l'activité des récepteurs LDL hépatiques est supprimée, moins de résidus VLDL sont éliminés par le foie et il y a une augmentation correspondante de la production de LDL (et des niveaux plasmatiques). Inversement, lorsque l'activité des récepteurs LDL est augmentée, le taux de production des LDL diminue ainsi que les niveaux plasmatiques.

      Ainsi l'équilibre net du cholestérol et les niveaux plasmatiques des LDL dépend grandement des événements survenant dans le foie. Dans ce qui suit, nous présenterons quelques données quantitatives relatives aux processus que nous venons de décrire:

  • Le taux de synthèse du cholestérol varie beaucoup selon le poids corporel des espèces animales : p. ex., Humain : 10 mg/kg/j et la souris : 50 mg/kg/j (voir la figure 1 du chapitre VI) (Dietschy et al, 1993)
  • L'importance relative de la synthèse du cholestérol (illustrée à la figure 3 du chapitre VI) est plus grande dans les tissus extrahépatiques chez la plupart des espèces.
  • La clairance des LDL plasmatiques varie énormément selon le poids corporel des espèces (figure 2, chapitre VI): À titre d'exemple, chez l'humain, ce taux est de 0,6-0,7 mL de plasma par heure par kg alors que chez les plus petites espèces animales il est de 6-7 mL/h/kg.
  • Le profil général du transport des LDL est le même chez toutes les espèces: i.e. que seulement trois organes manifestent des taux élevés de transport de LDL: le foie, la glande surrénale et l'ovaire. Le foie est responsable pour environ 70 % du transport total des LDL et l'intestin grêle ainsi que les autres tissus extrahépatiques pour environ 30 %. Ainsi il semble que chez l'animal entier (et présumément chez l'humain), la majorité du cholestérol synthétisé est utilisé dans les organes extrahépatiques alors que la majorité du cholestérol transporté dans les LDL est utilisé par le foie. (La quantité de synthèse du cholestérol dans les tissus extrahépatiques est de 3 à 5 fois supérieure à celle provenant des LDL).
  • La clairance hépatique des LDL est d'environ 100mL/h/g alors que celle des résidus de chylomicron est de plus de 20,000 mL/h/g (Sherrill et Dietschy, 1978).
  • Le contenu en cholestérol varie beaucoup selon les tissus: de 0,5 g/kg pour le muscle à 15 g/kg pour le cerveau avec une moyenne de 1,4 g/kg pour le corps entier (Turley et Dietschy, 1982).
  • Pour une diète relativement élevée en cholestérol, l'homme peut absorber seulement de 2 à 4 mg de cholestérol/j/kg de poids corporel alors que le rat et le lapin absorbent de 200 à 500 mg de cholestérol/j/kg.
  • Chez un humain normal, on peut retrouver les données suivantes relatives à l'homéostasie du cholestérol :
    • apport diététique: 335 mg/j; synthèse totale: 800 mg/j; sécrétion d'acides biliaires: 400 mg/j; sécrétion de cholestérol dans la bile: 600 mg/j; conversion en hormones stéroïdes: 50 mg/j; excrétion par la peau: 85 mg/j (Turley et Dietschy, 1982).

1.2.7 Lipides et athérosclérose

      On a établi une relation directe de cause à effet entre des niveaux plus élevés de LDL et une athérogenèse accélérée lors d'hypercholestérolémies familiales (FH). En démontrant que le défaut génétique chez les FH était une inaptitude à retirer les LDL du sang à un taux normal, on a confirmé que l'AS doit résulter des niveaux sanguins accrus de LDL (Goldstein et Brown, 1987).

      On rapporte que les particules LDL les plus denses sont les plus athérogènes (Austin et al, 1994). Les cellules des parois artérielles, incluant les macrophages, les cellules endothéliales et les cellules des muscles lisses, sont capables de modifier les LDL par une variété de processus enzymatiques et nonenzymatiques (Slyper, 1994). Si les parois endothéliales sont exposées aux LDL oxydées, la relaxation endothélium-dépendante est entravée (Glasser et al, 1996). L'oxydation des LDL et sa contribution à l'athérogenèse sont illustrées dans la figure suivante :

      

Figure 4 : Contribution des LDL oxydées à l'athérogenèse (Bankson et al, 1993)

      L'oxydation des LDL dans l'espace sous-endothélial est un des événements majeurs de l'athérosclérose. L'atteinte endothéliale est suivie par une perméabilité accrue et une libération de facteurs chimiotactiques qui attirent des monocytes(1), lesquels vont ensuite se développer en macrophages dans la paroi vasculaire. Les LDL oxydées inhibent la motilité des monocytes/macrophages et ainsi préviennent leur retour à la circulation(2). Les récepteurs piégeurs de macrophages reconnaissent les LDL oxydées et les convertissent en cellules spumeuses(3). Les produits de peroxydation tels la lysophosphatidyl choline et le HNE peuvent agir en tant que facteurs chimiotactiques pour les monocytes sanguins. La sécrétion de radicaux superoxydes, de peroxyde d'hydrogène et d'enzymes hydrolytiques endommage les cellules endothéliales avoisinantes(4). D'autres facteurs libérés par les macrophages stimulent la prolifération des cellules des muscles lisses, qui peuvent pénétrer la lame élastique pour former une masse cellulaire qui formera éventuellement la masse principale des plaques athéroscléreuses (Lyons, 1993; Rice-Evans et Burdon, 1993).

      Les plaques athéromateuses sont remplies de macrophages qui ont digéré de grandes quantités de CH des LDL. Ceux-ci accumulent tellement de CH et d'esters de cholestérol qu'ils deviennent des cellules spumeuses chargées de lipides. Les processus oxydatifs jouent donc un rôle majeur dans l'athérogenèse.

      Plus récemment, on a rapporté qu'il y avait une relation entre les variations au site génétique de la protéine de transfert de l'ester de cholestérol (CETP) et la progression de l'AS coronaire, qui serait indépendante des niveaux sanguins de HDL et des activités des enzymes plasmatiques lipolytiques (Kuivenhoven et al, 1998).


1.2.7.1 L'hypothèse du récepteur LDL

      Les récepteurs LDL actifs retirent rapidement l'IDL du sang réduisant ainsi la production de LDL; toute LDL formée est alors retirée via une liaison avec les récepteurs LDL qui sont abondants. L'effet combiné de ces deux actions est de maintenir de faibles taux sanguins de LDL.

      Toutefois, des facteurs qui réduisent l'activité des récepteurs LDL, tels des défauts génétiques ou acquis, entraînent une augmentation des niveaux de LDL de deux façons : i) la clairance hépatique de LDL est réduite; ii) la clairance hépatique de IDL est réduite; c'est-à-dire plus de IDL sont converties en LDL.

      Même si la production de LDL (à partir des IDL) n'est pas seulement fonction du nombre de récepteurs, une simple réduction de récepteurs LDL, comme celle chez les patients FH, augmente invariablement la production de LDL.

      Parce qu'une déficience des récepteurs LDL cause une réduction du retrait et une production accrue de LDL, de petites diminutions dans le nombre ou dans l'activité des récepteurs LDL entraînent une augmentation disproportionnée des niveaux sanguins de LDL.

      Notons finalement que des évidences indirectes portent à croire que le CH de l'alimentation réduit également l'activité des récepteurs LDL.


1.2.7.2 La théorie lipidique de l'athérogenèse

      Les conséquences de l'hypercholestérolémie sont bien connues, mais il y a encore des incertitudes quant à son rôle précis dans l'AS. Plusieurs autres facteurs contribuent au développement d'une lésion, tels le dommage à l'endothélium, l'agrégation des plaquettes, etc. Tous ces facteurs convergent vers l'athérome. On retrouve deux catégories générales d'explications de ces phénomènes :

  1. La première réside dans le fait que les lipoprotéines riches en CH induisent ou favorisent la progression des lésions athéromateuses via une augmentation (directe ou indirecte) du taux d'incorporation des lipoprotéines dans la paroi artérielle.
  2. La seconde suggère que l'interaction des lipoprotéines avec d'autres systèmes déclencherait la formation ou la progression de lésions. Par exemple, on a rapporté qu'elle augmentait l'agrégation plaquettaire ou qu'elle endommageait les cellules endothéliales.

      Il existe un grand nombre de données épidémiologiques et cliniques qui portent à penser que la LDL est un facteur important de l'AS et qu'un traitement hypolipidémiant pourrait être suffisant pour arrêter et même renverser une maladie athéromateuse.


2. Traitement des hyperlipidémies


2.1 Effet de la thérapie hypolipidémiante sur les maladies coronariennes

      Les études Framingham Heart Study (Castelli et al, 1986) et Multiple Risk Factor Intervention Trial (Stamler et al, 1986) ont démontré que des niveaux sériques élevés de CH et de LDL, de même que des niveaux faibles de HDL augmentaient le risque de maladies coronariennes (Roberts, 1997).

      Les études de prévention primaire (c'est-à-dire chez des sujets sans maladie coronarienne évidente) ont démontré une corrélation entre une diminution des niveaux de CH et de LDL, en utilisant des agents hypolipidémiants, et l'incidence des maladies coronariennes (fatales ou non). Parmi les études principales on retrouve la Lipid Research Clinics Coronary Primary Prevention Trial (Rifkind, 1984), utilisant la cholestyramine, la «WHO Cooperative Trial» avec le clofibrate («Committee of Principal Investigators», 1984) et la «Helsinki Heart Study» (Manninen et al, 1992; 1988) avec le gemfibrozil. Ces études ont démontré une réduction de 2 % dans l'incidence des maladies coronariennes pour chaque baisse de 1 % du CH sérique total, pour une réduction moyenne des maladies coronariennes d'environ 10 % (Deegan et Feely, 1996). L'étude «West of Scotland Pravastatin Coronary Prevention Study» (Shepherd et al, 1995) a démontré qu'une baisse de 20 % du CH entraînait une réduction significative de 33 % des décès cardio-vasculaires et une baisse de 22 % de la mortalité totale pour les patients traités avec la pravastatine comparativement à ceux recevant le placebo.

      Les études de prévention secondaire (c'est-à-dire chez des patients ayant des maladies coronariennes connues) ont fait état de données encore plus convaincantes pour la thérapie hypolipidémiante. Les deux études les plus importantes, 4S (Pedersen et le Scandinavian Simvastatin Survival Study Group, 1994) et l'étude «Cholesterol and Recurring Events Trial (CARE)» (Pfeffer et al, 1995), ont contribué de façon significative à élucider l'effet d'un traitement hypolipidémiant sur l'incidence de la mortalité due à des maladies coronariennes chez des patients souffrant d'angine ou ayant déjà subi un infarctus du myocarde (Betterigde, 1996; Smith, 1997).

      En résumé, des réductions de 25 à 35 % des LDL, au moyen de statines, se sont traduites en des baisses significatives d'accidents cardio-vasculaires, même chez les groupes de prévention primaire à risque élevé et chez les patients des études de prévention secondaire ayant subi un infarctus du myocarde ou un pontage coronarien (Smith, 1997). Dans les études de prévention secondaire, ces effets bénéfiques surviennent indépendamment des niveaux initiaux de CH (Sacks et al, 1996).


2.2 Effet sur l'athérosclérose

      Les études angiographiques ont été conçues pour vérifier l'hypothèse selon laquelle une réduction du CH sérique résulte en une diminution de la progression de l'athérose coronarienne.

      Les résultats de quatre études «Bezafibrate Coronary Atherosclerosis Intervention (BECAIT)», «Multicentre Anti-Atheroma Study» (MAAS); «Pravastatin Limitation of Atherosclerosis in the Coronary Artery Study (PLACI)», «Regression Growth Evaluation Statin Study (REGRESS)» ont été similaires et ont démontré qu'un traitement avec des statines pouvait réduire de façon significative la progression de l'athérosclérose (Jukema et al, 1995;Oliver et MAAS, 1994; Pitt et al, 1995; Waters et al, 1994; Watts et Burke, 1996).

      Les études ultrasoniques, contrairement aux études angiographiques, procurent une estimation directe des changements morphologiques des parois artérielles. L'étude «Pravastatin, Lipids and Atherosclerosis in the Carotid Arteries(PLACII)» a démontré que l'intervention thérapeutique avec la pravastatine a entraîné une diminution de 35 % de la progression de l'épaisseur intima-média (Crouse et al, 1995) et confirme les résultats obtenus avec les études angiographiques (Bjelalac et al, 1996; Watts et Burke, 1996).

      L'atteinte à la relaxation endothélium-dépendante constitue un des premiers éléments de l'athérogenèse et il est intéressant de noter qu'un traitement avec des statines peut renverser cette atteinte des artères coronaires (section 3.1.7) (Egashira et Takeshita, 1994; Jorge et al, 1994; Treasure et al, 1995).

      La plus grande amélioration de la vasodilatation endothélium-dépendante a été observée lorsqu'une thérapie antioxydante (probucol) était ajoutée aux statines (lovastatine) (Andersson et al, 1995).


2.3 Types d'hyperlipoprotéinémies

      La classification des patients ayant une hyperlipoprotéinémie est basée sur le type de lipoprotéine impliquée. L'hypercholestérolémie familiale de type IIa (c'est-à-dire hypercholestérolémie polygénique et apoB100 défectueuse) est la principale cause d'hypercholestérolémie. Les statines sont indiquées pour ce type d'hypercholestérolémie.


2.4 Classes de médicaments

      Dans cette section nous discuterons brièvement des principaux mécanismes de l'action hypolipidémiante des différentes classes de médicaments. Ces mécanismes sont illustrés à la figure 5.

      

Figure 5 : Mode d'action des différents agents hypolipidémiants en relation avec le métabolisme lipoprotéique (Deegan et Feely, 1996)


2.4.1 Résines fixatrices d'acides biliaires

      Les acides biliaires sont sécrétés dans la bile en provenance du foie et de la vésicule biliaire vers les intestins. Ils émulsifient les graisses et les lipides présents dans l'alimentation pour en faciliter l'absorption. Le précurseur principal des acides biliaires est le CH dont une grande partie est récupérée lorsque les acides biliaires sont réabsorbés des intestins et retournés au foie via la circulation.

      Les résines fixatrices d'acides biliaires empêchent cette réabsorption d'acides biliaires. Ceci entraîne une augmentation de la production d'acides biliaires par le foie qui résulte en un manque de CH dans le foie. Ce dernier réagit alors en augmentant l'activité des récepteurs LDL. Le résultat net est une diminution des LDL plasmatiques de l'ordre de 10 à 35 %. Les niveaux de TG et d'HDL peuvent augmenter modérément.

      Puisque ces agents ne sont pas absorbés, il n'y a pas d'effets systémiques graves. La constipation ainsi que les troubles gastro-intestinaux sont les effets les plus fréquents (Witztum, 1996).


2.4.2 Fibrates (D'Agostino et al, 1992)

      Les fibrates augmentent l'activité de la lipase lipoprotéique, haussant ainsi le catabolisme des VLDL et favorisant le transfert de CH au HDL. La production de VLDL peut également être diminuée. L'effet prédominant consiste en une diminution marquée des TG plasmatiques et en une augmentation variable des HDL. Les LDL diminuent de 5 à 25 %. Ces agents sont bien tolérés. Parmi les effets nocifs les plus fréquents on note l'augmentation de la créatine kinase. Lorsqu'utilisés en concomitance avec les statines, on a rapporté des cas de rhabdomyolyse (Pierce et al, 1990). Récemment on a rapporté que le gemfibrozil induisait une baisse des niveaux sériques d'ubiquinone et de tocophérol chez des patients atteints d'hyperlipidémie combinée (Aberg et al, 1998).

      Les principaux agents de cette classe sont le gemfibrozil, le fenofibrate, le bezafibrate et le ciprofibrate.


2.4.3 Acide nicotinique (et dérivés)

      L'acide nicotinique inhibe la lipase sensible aux hormones dans les tissus adipeux, réduisant ainsi la libération d'acides gras. Leur entrée dans le foie se trouve alors diminuée et accompagnée d'une baisse de synthèse des TG et du transport des VLDL. L'acide nicotinique stimule également la lipase lipoprotéique dans les parois capillaires des tissus adipeux, augmentant ainsi l'influx d'acides gras liés aux TG.

      De fortes doses d'acide nicotinique diminuent rapidement les VLDL et LDL et augmentent les HDL. Une baisse des TG de l'ordre de 20 à 80 % est observée.

      L'acide nicotinique semble avoir des effets bénéfiques sur la thrombogenèse/fibrinolyse (Waldius et Wahlberg, 1985).


2.4.4 Probucol

      Le probucol entraîne une réduction des LDL de l'ordre de 10 à 15 %. Les TG ne sont pas affectés par le probucol, cependant des réductions des HDL-C pouvant aller jusqu'à 25 % ont été rapportées, ce qui constitue un désavantage majeur (Tikkanen et Nikkila, 1987).

      Ce médicament est faiblement absorbé et son hydrophobicité peut contribuer à une latence prolongée dans les tissus adipeux. Le mécanisme par lequel il réduit les LDL et les HDL n'est pas encore complètement élucidé mais on suggère une voie non régulée par les récepteurs. D'autre part, l'on croit que la diminution de HDL est due à une synthèse réduite de l'apoA1 jumelée à une diminution de l'activité de la lipase lipoprotéique.

      Le probucol est généralement bien toléré, cependant on a rapporté, à l'électrocardiographie, un prolongement des intervalles QT d'où sa contre-indication chez des patients souffrant d'arythmie cardiaque.

      Par ailleurs, la recherche s'est maintenant tournée vers l'activité antioxydante du probucol (Kleinveld et al, 1994; McDowell et al, 1994; Plane et al, 1993) et l'effet potentiel qu'il pourrait exercer quant à la prévention des effets athérogènes des LDL oxydées (section 1.2.7).


2.4.5 Autres agents hypolipidémiants

      Parmi les médicaments présentement sur le marché et ayant des propriétés hypolipidémiantes, nous retrouvons la néomycine (un antibiotique du type aminoglycoside) (Hoeg et al, 1984), dont l'action hypolipidémiante est probablement due à ses effets sur la flore intestinale; et la dextrothyroxine (Bantle, 1981), l'isomèreD de l'hormone naturelle L-thyroxine, qui possède un effet hypolipidémiant modeste. Malheureusement, la dextrothyroxine présente une incidence élevée d'effets secondaires cardio-vasculaires.

      Les inhibiteurs compétitifs de l'HMG-CoA réductase (l'enzyme qui catalyse l'étape déterminante dans la biosynthèse du CH) sont traités de façon détaillée dans la section 3.


2.4.6 Agents hypolipidémiants en développement

  1. Parmi les classes de médicaments en développement, nous notons les inhibiteurs de l'ACAT qui catalyse l'estérification du CH dans la plupart des cellules et des tissus irrigués par le sang. Ces inhibiteurs pourraient réduire la production de chylomicrons en bloquant l'estérification du CH au niveau de la muqueuse intestinale; l'inhibition au niveau hépatique pourrait réduire le CH estérifié disponible pour l'assemblage des VLDL. Ainsi, des agents ayant une biodisponibilité systémique pourraient prévenir l'accumulation de CH stocké sous forme d'esters de CH dans la paroi artérielle (Sugiyama et al, 1995).
  2. La squalestatine-1 comme inhibiteur de la synthèse du cholestérol. C'est un inhibiteur puissant et spécifique de la squalène synthétase (c'est-à-dire une enzyme intervenant plus loin que l'acide mévalonique dans la cascade du CH) (figure 6). Il inhibe la synthèse du CH de façon spécifique (Baxter et al, 1992) sans affecter la synthèse de l'ubiquinone et du dolichol (Thelin et al, 1994).
  3. Les inhibiteurs de la 2,3-oxydosqualène cyclase (OSC) constituent une nouvelle classe. Une inhibition partielle de l'OSC devrait réduire la synthèse de lanostérol et des stérols subséquents. De plus, elle devrait stimuler la production d'époxystérols qui atténuent l'expression de l'HMG-CoA réductase, ce qui génère, en synergie, un mode régulateur négatif. Contrairement aux statines, ces agents ne généreraient pas une surexpression de la réductase HMG-CoA hépatique et ne réduiraient pas les niveaux d'ubiquinone et de dolichol puisque l'inhibition de l'OSC n'interfère pas avec leurs synthèses respectives (figure 6) (Amin et al, 1997; Baxter et al, 1992; Morand et al, 1997).

3. Pharmacologie des inhibiteurs de l'HMG-CoA réductase


3.1 Pharmacologie


3.1.1 Mécanisme d'action

      Les statines sont des inhibiteurs compétitifs de l'enzyme HMG-CoA réductase qui convertit l'HMG-CoA en acide mévalonique, une étape préliminaire et déterminante dans la biosynthèse du CH (figure 6). Cette inhibition diminue la biosynthèse intracellulaire de CH, ce qui entraîne une augmentation de la production, par transcription, de HMG-CoA réductase et de récepteurs hépatiques LDL. (Witztum, 1996).

      Le CH est fourni à la cellule par synthèse de novo et par retrait de LDL du sang par l'intermédiaire des récepteurs LDL.

      

Figure 6 : Mécanisme d'action des inhibiteurs de l'HMG-CoA réductase
(Maltese, 1990)

      L'effet des statines sur les niveaux plasmatiques de LDL prend de 4 à 6 semaines à se manifester.

      Le foie est l'organe cible des statines, puisque c'est le site principal de la biosynthèse du CH, de la production de lipoprotéines et du catabolisme des LDL. La biosynthèse du CH dans les tissus extrahépatiques est nécessaire pour le fonctionnement normal des cellules. Les effets nocifs des statines lors d'un traitement à long terme pourraient dépendre de l'étendue de leur activité dans les tissus extrahépatiques. Ainsi, les facteurs pharmacocinétiques tels que l'extraction hépatique et la distribution de dose systémique aux ingrédients actifs revêtent une grande importance lorsqu'on compare les différentes statines.


3.1.2 Aspects physico-chimiques

      i) structure moléculaire

      

Figure 7 : Structures moléculaires de la lovastatine et de la pravastatine

      La lovastatine et la pravastatine sont d'origine fongique (souche A. Terreus et Penicillium citrinum respectivement). Le poids moléculaire de la lovastatine est de 404,55 et celui de la pravastatine de 446,52.

      La lovastatine est administrée sous forme lactone (c'est-à-dire en tant que promédicament) et doit être convertie sous forme d'acide b-hydroxylique, métabolite actif, pour exercer son activité alors que la pravastatine est administrée sous forme de sel sodique (c'est-à-dire sa forme active, l'acide hydroxylique).

      ii) Liposolubilité. La lovastatine (qui possède un anneau lactone) est liposoluble (solubilité dans l'eau : 0,0013 g/L) tandis que la pravastatine (qui possède un acide hydroxylique ouvert) est hydrosoluble (solubilité dans l'eau : 0,18 g/L) (Serajuddin et al, 1991).


3.1.3 Distribution

      Le volume de distribution de la pravastatine est de 0,5 L/kg à l'état d'équilibre et de 0,88 lors de la phase d'élimination (Quion et Jones, 1994). Des études microautoradiographiques confirment que la pravastatine est principalement présente dans l'espace extracellulaire (Koga et al, 1992). Il n'y a pas de données disponibles pour le volume de distribution de la lovastatine et de son acide hydroxylique. En vertu de ses propriétés de liposolubilité, on peut supposer que le volume de distribution de la lovastatine devrait être plus grand que celui de la pravastatine tel que reflété indirectement par l'activité tissulaire (figure 8) (Duggan et al, 1989; Haria et McTavish, 1997).

      C'est ce que plusieurs études ont démontré (Bocan et al, 1992; Koga et al, 1995; 1992; 1990; Komai et Tsujita, 1994; Pedreno et al, 1994; Sirtori, 1993; Sviridova et al, 1990; Vliet van et al, 1995; Ziegler et Stünkel, 1992). Seuls de rares rapports, à partir de données plasmatiques chez l'humain, suggèrent un effet contraire (Pentikainen et al, 1992). Vu sa lipophilicité, la lovastatine serait absorbée par les cellules extrahépatiques par simple diffusion.

      

Figure 8 : Distribution de la lovastatine et de la pravastatine dans les tissus (Tsujita et Watanabe, 1989)

      La pravastatine ne pénètre pas la membrane cellulaire et n'est pratiquement pas transportée dans les cellules autres que les hépatocytes (où elle pénètre via les nombreux transporteurs organiques anioniques) (Komai et Tsujita, 1994), qui sont la cible de l'action pharmacologique.

      Une autre raison pour la sélectivité de l'action de la pravastatine est peut-être sa grande affinité avec un système de transport des acides biliaires qui serait sodium-indépendant (Ziegler et al, 1994).


3.1.4 Aspects pharmacocinétiques

      Bien que dans cette section nous discutons principalement de la lovastatine et de la pravastatine, une comparaison des cinq principaux agents de cette classe est présentée au tableau I :

      

Tableau I : Comparaison de la pharmacocinétique des statines chez l'homme


3.1.5 Aspects métaboliques

      Le principal métabolite de la pravastatine chez l'humain, un composé isomérique 3a-hydroxy, possède une activité relative de 1/10 à 1/40. Contrairement à la lovastatine, 75 % de l'activité de la pravastatine est due à la molécule-mère. Au moins 15 métabolites de la pravastatine ont été identifiés, mais aucun ne représente plus de 6 % de l'activité totale. Outre l'isomérisation 3a-hydroxy (M-1), on retrouve les mécanismes suivants : a) isomérisation 6-epi (M-2), b) lactonisation (M-3), c) hydroxylation du cycle enzymatique (M-4), d) conjugaison (M-5), e) b-oxydation (M-8, M-9) (figure 9) (Everett et al, 1991).

      

Figure 9 : Principaux métabolites de la pravastatine sodique (Komai et al, 1992)

      La lovastatine est administrée par voie orale comme promédicament lactone chez l'humain. Elle est activée en acide hydroxylique par hydrolyse (par les carboxyestérases dans le foie et, jusqu'à un certain point, dans le plasma) (Duggan et al, 1989). Les grandes variations dans l'activité de ces enzymes peuvent influencer la réponse individuelle à la lovastatine. Le métabolisme de la lovastatine est très complexe (tant chez l'humain que chez l'animal). L'acide hydroxylé intermédiaire peut être re-oxydé en lovastatine lactone ou prendre la voie de la b-oxydation. Chez l'humain, la conversion de la lovastatine lactone, et le métabolisme subséquent par le cytochrome P450 (CYP) 3A, représente la voie principale de biotransformation (figure 10A). On a rapporté (Transon et al, 1996) que l'acide hydroxylique de la lovastatine de même que la pravastatine démontraient une affinité modérée pour le trois isoenzymes CYP (c'est-à-dire CYP3A, CYP2D6 et CYP2C9). L'affinité de la pravastatine pour le CYP3A serait beaucoup moindre que celle de la lovastatine (Lennernäs et Fager, 1997; Neuvonen et al, 1998).

      Près de la moitié des métabolites dérivés de la lovastatine sont inactifs. Il est à noter que toutes les entités métaboliques doivent être considérées lorsqu'on évalue les effets périphériques découlant de la disponibilité systémique.

      

Figure 10A : Métabolisme de la lovastatine (Wang et al, 1991)


3.1.6 Aspects pharmacodynamiques

      Corrélation dose-réponse : le paramètre principal est la LDL plasmatique, qui prend de quatre à six semaines pour afficher une réduction après le début d'un traitement aux statines. Par conséquent, il est plus approprié d'en décrire la pharmacodynamie en termes de dose-réponse plutôt que de concentation-réponse.

      Plusieurs mécanismes entrent en jeu pour contrebalancer les effets pharmacologiques et, par conséquent, il n'est pas possible d'établir une relation simple avec la t½ de la LDL à l'état d'équilibre. L'inhibition intracellulaire de la biosynthèse du CH (effet immédiat des statines) ou une diminution de l'apport cellulaire en LDL due aux baisses de niveaux plasmatiques de LDL (effet plus lent des statines) entraînent une synthèse de l'HMG-CoA réductase modulée par un mécanisme de transcription. Ainsi la biosynthèse de CH augmente, et tend à abaisser le taux escompté de réduction des LDL.

      Les niveaux réduits de CH intracellulaire stimulent la production de récepteurs LDL. Par la suite, plus de LDL sont captées pour corriger le déficit. Lorsque ceci se produit dans les cellules extrahépatiques, l'équilibre net de CH n'est pas changé puisque les cellules ne peuvent dégrader le CH. L'apport de LDL modulé par les récepteurs LDL est normalisé à nouveau lorsque les récepteurs sont réajustés à la baisse en réponse aux niveaux intracellulaires normalisés. D'autre part, les hépatocytes contiennent l'enzyme 7a-hydroxylase qui dégrade le CH en sels biliaires. L'augmentation de récepteurs LDL dans les hépatocytes entraîne un accroissement de l'apport en CH et de production de sels biliaires. Il en résulte une perte nette de CH. À nouveau, une augmentation compensatoire de l'activité de la HMG-CoA réductase tend à corriger le déficit en CH et diminue le nombre de récepteurs. Le taux de réduction des LDL, escompté selon sa t½ à l'état d'équilibre, va être diminué davantage.

      Lorsque la conversion hépatique du CH en sels biliaires augmente, plus de sels biliaires sont excrétés par la bile dans l'intestin où ils émulsifient les lipides alimentaires, après ingestion d'aliments, ou sont réabsorbés via la circulation entérohépatique. Les sels biliaires réabsorbés sont des inhibiteurs puissants de l'activité de la 7a-hydroxylase. La réabsorption accrue de sels biliaires tend à contrecarrer l'effet bénéfique de la thérapie aux statines et contribue à la prolongation du temps nécessaire à l'obtention de l'état d'équilibre. Ceci pourrait expliquer le délai dans l'atteinte de la réponse LDL maximale et le fait qu'une exposition systémique aux statines est moins efficace qu'une exposition hépatique. Il est fort probable que les concentrations de statines dans le foie offriraient une bonne corrélation avec les effets sur les LDL; malheureusement ces mesures ne sont pas disponibles et ne peuvent être évaluées à partir des concentrations plasmatiques en raison de la très grande variation dans les taux d'extraction hépatique. En conséquence, les concentrations plasmatiques ont une très faible corrélation avec les effets à long terme sur les LDL qui a une forte corrélation à la dose totale quotidienne.

      Cette induction des récepteurs hépatiques LDL, causée par la diminution de la synthèse du cholestérol induite par les statines, représente le principal mécanisme de réduction des niveaux plasmatiques de LDL par les statines, mais il y a d'autres mécanismes qui entrent en jeu. L'augmentation des récepteurs LDL hépatiques peut également accentuer la clairance des IDL et de quelques VLDL, retirant des précurseurs des LDL et ainsi diminuant davantage les niveaux de LDL. La composition des VLDL est changée par une thérapie aux statines, ce qui entraîne une augmentation indépendante du retrait direct des VLDL plasmatiques, contribuant à une baisse additionnelle de la production de LDL (Berglund et al, 1994).

      La synthèse hépatique d'apo B-100 est également inhibée (environ 17 % [Berglund et al, 1998]), suite à la diminution de la synthèse du cholestérol, ce qui entraîne une baisse de la synthèse des VLDL et une baisse subséquente de la production de LDL (Ginsberg et al, 1987). Les statines diminuent les niveaux de VLDL jusqu'à 25 % probablement non seulement à cause de la baisse de production de VLDL, mais aussi en raison d'une augmentation de la clairance hépatique.

      Après les baisses initiales des taux de LDL plasmatiques, les niveaux diminués sont maintenus par des mécanismes compensatoires d'augmentation (relative) de synthèse du cholestérol (Witztum, 1996).

      En plus de cet effet hypolipidémiant, les statines influencent également le métabolisme de la bile hépatique, puisqu'il y a un lien entre la synthèse du cholestérol et l'activité de la 7a-hydroxylase (l'enzyme impliqué dans la formation d'acides biliaires) dans le foie. L'endocytose récepteur-dépendante des LDL est compromise lors d'hypercholestérolémie et limite le taux de dégradation du cholestérol en sels biliaires. Ainsi l'induction des récepteurs LDL suite à l'activité des statines entraîne une augmentation de l'activité de la 7a-hydroxylase (Lennernäs et Fager, 1997).

      On a également rapporté qu'un traitement avec des statines pouvait résulter en une baisse d'activité plasmatique de la CETP mais pas de la LCAT (Napoli et al, 1998).

      Du point de vue de l'efficacité, la lovastatine et la pravastatine ont des propriétés pharmacodynamiques très semblables : elles peuvent réduire les LDL de 20 à 35 %, une réduction qui peut se traduire par des baisses de 30 à 35 % d'incidence de maladies coronariennes (Lennernäs et Fager, 1997). Le tableau II présente une comparaison des effets sur le profil lipidique des cinq principales statines.

      

Tableau II : Effets sur le profil lipidique (aux doses recommandées)


3.1.7 Effets sur la relaxation endothélium-dépendante

      Un traitement hypolipidémiant peut améliorer la vasodilatation coronarienne endothélium-dépendante chez les patients atteints d'hypercholestérolémie (Andersson et al, 1995; Egashira et Takeshita, 1994; Plane et al, 1993; Treasure et al, 1995). À cet égard, on a rapporté que l'inhibition endothéliale de l'HMG-CoA réductase augmentait l'activité de la NO synthase endothéliale (Laufs et al, 1998). L'effet sur la relaxation endothélium-dépendante a également été rapporté chez le lapin hypercholestérolémique (Jorge et al, 1996; 1994) mais les études n'étaient pas toutes concluantes (Böger et al, 1997). Nous avons abordé cet effet à la section 2.2. Les récipiendaires de transplantation cardiaque démontrent souvent une hypercholestérolémie et une pathologie vasculaire coronarienne accélérée; en améliorant la vasodilatation endothélium-dépendante et grâce à des effets anti-inflammatoires et immunosuppresseurs (Kakkis et al, 1997; Kobashigawa, 1995; Maggard et al, 1998; Massy et al, 1996) la pravastatine a prolongé les temps de survie d'organe et de patient. Ces améliorations des vaisseaux coronariens de l'épicarde pourraient contribuer à expliquer la réduction rapide des accidents coronariens observée avec un traitement hypolipidémiant (section 2.1) (Levine et al, 1995).


3.1.8 Autres effets

  1. Prolifération des cellules des muscles lisses : cette activité est généralement perçue comme un facteur contribuant aux maladies coronariennes (Corsini et al, 1995). Cependant, on a rapporté qu'elle jouait un rôle protecteur contre la rupture des plaques (Davies et al, 1993; Weissberg et al, 1996). Puisque l'acide mévalonique et les autres intermédiaires de la biosynthèse du CH sont essentiels à la prolifération cellulaire, les statines pourraient exercer une influence sur cet effet. Des résultats in vitro ont démontré que la lovastatine, mais pas la pravastatine, exerçait une inhibition de la prolifération cellulaire (Bellosta et al, 1998; Corsini et al, 1998; 1996; 1995; Vliet van et al, 1996).
  2. Hormones stéroïdes : puisqu'elles sont dérivées du CH, on pourrait s'attendre à un effet sur la production d'hormones stéroïdes des corticosurrénales/ gonadotropes. Cependant, chez des patients hypercholestérolémiques ayant été traités pendant 2 ans, aucun changement significatif n'a été rapporté sur les niveaux sériques des hormones suivantes : cortisol, aldostérone, testostérone, progestérone, androstènedione, prastérone (dihydro-épiandrostérone), estradiol ou estrone (Dobs et al, 1993).
  3. Ubiquinone et dolichol : l'HMG-CoA réductase est une enzyme clef dans la biosynthèse de l'ubiquinone, un composé impliqué dans la fonction respiratoire mitochondriale et dans la production d'énergie pour le myocarde et ayant des propriétés antioxydantes (section 4), et du dolichol, un composé impliqué dans l'organisation et le fonctionnement des phospholipides membraneux. L'inhibition de l'HMGCoA réductase pourrait donc entraîner une baisse de ces produits endogènes. Plusieurs rapports associent une baisse des niveaux d'ubiquinone et de dolichol aux traitements avec les statines (Appelkvist et al, 1993; Bélichard et al, 1993; Elmberger et al, 1991; Folkers et al, 1990; Ghirlanda et al, 1993; Löw et al, 1992; Marinari et al, 1995; Mortensen et al, 1997; Nagata et al, 1990; Willis et al, 1990).

    Une étude chez le chien (Satoh et Ichihara, 1995) a démontré que, contrairement à la simvastatine et à la lovastatine, la pravastatine n'endommageait pas la respiration mitochondriale du myocarde au cours d'une ischémie. Cette différence d'activité pourrait encore une fois s'expliquer par la nature hydrophile de la pravastatine qui limite sa pénétration dans les cellules du myocarde.
  4. Effet antioxydant : dans le sang, la lovastatine (Aviram et al, 1992; Singh et al, 1997) et la pravastatine (Hoffman et al, 1992; Salonen et al, 1995) ont démontré une activité antioxydante. Certaines explications, pour ce rôle antioxydant potentiel, peuvent être émises : i) la durée de séjour réduite, dans le plasma, des LDL suite à l'augmentation de l'activité des récepteurs LDL. Ainsi, les populations de LDL, après un traitement avec une statine, contiennent moins de vieilles particules qui sont plus sensibles au processus oxydatif en vertu de leur séjour prolongé dans la circulation (Hussein et al, 1997a); ii) la structure des statines contient des liaisons H, CH3O et OH (de même qu'un cycle aromatique) qui pourraient piéger des radicaux libres tels l'oxygène singulet ou l'ion hydroxyle (Singh et al, 1997); iii) les statines se fixent aux LDL et plus particulièrement à la fraction phospholipide. Elles pourraient empêcher la diffusion de radicaux libres produits, lors de stress oxydatif, dans le noyau des lipoprotéines. On évoque cette possibilité puisque l'oxydation de la composante principale des LDL (l'ester de cholestérol) requiert le transport des oxydants à travers des aires hydrophiles (phospholipides, protéines) de la couche externe des LDL jusqu'au noyau lipidique (Aviram et al, 1998a); iv) les statines réduisent le rapport LDL/apolipoprotéine B (Nozaki et al, 1990), ce qui pourrait affecter la propension des LDL à l'oxydation tel que démontré pour les sous-populations de LDL (Graaf de et al, 1991).

      Toutefois, certains investigateurs ont rapporté un effet contraire pour la lovastatine (c'est-à-dire un potentiel d'oxydation accru sous des conditions de stress) (Loop et al, 1994; Palomäki et al, 1997). Par ailleurs on a rapporté récemment que l'activité antioxydante de l'atorvastatine était due à un de ses métabolites principaux (l'o-hydroxy) et non à la molécule mère (Aviram et al, 1998b). Ce pourrait être le cas aussi pour la lovastatine ou la pravastatine.


3.1.9 Effets sur l'athérosclérose

      En plus de l'effet hypolipidémiant des statines qui entraînent des effets bénéfiques sur l'athérosclérose (section 1.2.7), il y a d'autres mécanismes par lesquels elles peuvent exercer leur activité antiathérogène tel qu'illustré par les figures 10B et 10C. Ces mécanismes qui impliquent une action des statines au niveau des cellules ou tissus impliqués dans le processus de l'athérogenèse (décrit à la section 1.2.7), sont les suivants :

  1. Tel que discuté à la section 3.1.7, il a été suggéré que les effets antiathérogènes d'une thérapie avec les statines résulteraient d'une préservation de la relaxation endothélium-dépendante (EDR), un effet qui pourrait être relié à leur effet sur la synthèse d'oxyde nitrique (Aviram et al. 1998).
  2. Tel que discuté à la section 1.2.7, il est également possible qu'au niveau de l'espace sous-endothélial, les statines puissent exercer une activité antioxydante, diminuant la susceptibilité des LDL à l'oxydation.
  3. Tel que discuté à la section 3.1.8i, les statines pourraient atténuer la prolifération des cellules du muscle lisse (SMC). Cette action des statines pourrait s'effectuer via une induction de l'apoptose de ces cellules, un phénomène qui jouerait un rôle important dans l'épaississement de la néointima (Bochaton et al, 1995; Han et al, 1995). De plus, les statines pourraient interférer avec la prénylation des protéines. Les protéines prénylées sont des éléments clefs dans le signal de transduction des récepteurs membraneux impliqués dans la prolifération et la survie des SMC.
  4. Les statines pourraient également atténuer l'athérogenécité des macrophages en inhibant la sécrétion macrophage de métalloprotéinase-9 (gélatinase B), la synthèse de facteurs tissulaires et la production et libération d'espèces réactives dérivées de l'oxygène (ERO). Tous ces facteurs contribueraient à la thrombogenécité des lésions athéromateuses.
  5. Finalement, les statines inhiberaient de façon marquée l'agrégation plaquettaire chez les patients hypercholestérolémiques. Cet effet des statines pourrait être associé à une diminution du rapport cholestérol/phospholipide des membranes des plaquettes. De fait, une augmentation du contenu en cholestérol des plaquettes favorise l'activation des plaquettes chez les patients hyperholestémiques (Brook et Aviram, 1988).

      fig010b

      VEGF: facteur de croissance de l'endothélium vasculaire ROS: espèce réactive dérivée de l'oxygène (ERO). SR: récepteurs piégeurs. MP : métalloprotéinases. Les astérisques (*) indiquent les sites où les statines exercent leur activité antiathérogène.

      

Figure 10B : Antiathérogenécité des statines.

      

      fig010c

      L'athérogenèse implique: A) oxydation des LDL; B) activation des plaquettes; chacun pouvant affecter l'autre, l'activation des plaquettes est augmentée par le stress oxydatif et C) les LDL oxydées peuvent augmenter l'activation des plaquettes. Les plaquettes activées peuvent, à leur tour, D) augmenter la susceptibilité des LDL à l'oxydation. Les effets inhibiteurs des statines sur l'oxydation des LDL et leur activité antiplaquettaire peuvent ainsi atténuer l'athérogenèse.

      En résumé l'antiathérogenécité des statines peut impliquer leurs effets hypocholestérolémiants (sur le plasma, les cellules de la paroi artérielle et le cholestérol des plaquettes) ainsi que leurs effets (associés à la liaison directe avec les LDL, les cellules artérielles et les plaquettes) sur l'oxydation des LDL, les cellules spumeuses des macrophages, l'activation des plaquettes et la formation de lésion (figure 10C).


3.2 Toxicologie


3.2.1 Vue d'ensemble

      L'action des inhibiteurs de l'HMG-CoA réductase est reliée à la dose. Les fortes doses utilisées dans les études précliniques provoquent des effets pharmacologiques exagérés qui entraînent une toxicité importante. Dans cette section, nous allons résumer la toxicologie préclinique et clinique de la lovastatine, représentative des effets observés avec les statines, qui est pertinente à nos études (MacDonald et al, 1988). Une comparaison avec la pravastatine au plan des effets sur le muscle est présentée à la section 3.2.2

      De façon générale, au cours des études, l'administration de la lovastatine a entraîné un large spectre d'effets nocifs dans une variété de tissus. Il est également intéressant de noter que les NOEL («no observed effect level») sont largement supérieurs (facteur de 60 à 100 pour les effets hépatiques et de 14 pour les effets cataractogènes) (Gerson et al, 1989) aux niveaux d'exposition prévus chez l'humain (qui sont de l'ordre de 0,4 mg/kg/j).

      Les statines sont bien tolérées par les patients et il n'y a pas de différences majeures entre les statines. Les effets nocifs sont de deux types : ceux causés par la réduction des métabolites principaux de l'acide mévalonique, et ceux ayant une action toxique directe sur un organe-cible. Comme nous l'avons mentionné précédemment, le foie est l'organe cible des statines, mais tous les organes synthétisent du cholestérol pour répondre à leurs besoins et plusieurs effets nocifs qui sont attribués aux statines pourraient être reliés à leur activité dans les tissus extrahépatiques. In vivo, les mécanismes compensatoires (telle l'augmentation de la synthèse hépatique de CH) ne sont probablement pas complets. On a rapporté des baisses de la synthèse hépatique de CH suite à un traitement avec des statines (Reihner et al, 1990).

      Les diminutions dans les tissus extrahépatiques seraient reliées aux concentrations périphériques des statines. L'activité locale dans les tissus extrahépatiques pourrait être responsable de plusieurs effets des statines (entre autres, des effets préventifs de l'athérosclérose ou des effets sur les lipides membraneux). Elle pourrait également être responsable des baisses de niveaux de certains dérivés d'intermédiaires dans la synthèse de CH (telle l'ubiquinone) pour lesquels il n'existerait pas de mécanisme compensatoire pour palier à ces baisses par un apport externe (comme l'augmentation des récepteurs LDL pour le CH).

      Le niveau des produits de transformation du CH, tels les hormones stéroïdes des corticosurrénales/gonadotropes et les acides biliaires, ne serait pas réduit de manière appréciable (Huninghake et le Lovastatin Study Group II, 1986).

      Les effets nocifs les plus importants sont l'augmentation des transaminases hépatiques et les myopathies (Witztum, 1996). Dans les sections qui suivent nous allons traiter plus en détails les effets spécifiques à la classe des statines, c'est-à-dire ceux sur le muscle et ceux sur le cristallin. Suivront ensuite un survol des effets sur la fonction hépatique ainsi qu'une discussion d'ordre général sur la toxicité des statines.


3.2.2 Effets sur les muscles

      Études précliniques : Initialement, lors d'études in vivo chez des animaux (sauf le lapin) recevant de fortes doses produisant des niveaux sanguins très élevés de lovastatine, on n'a noté aucun effet de la lovastatine sur le muscle, et ce, autant après une évaluation fonctionnelle (niveaux sériques de créatine kinase (CK)) que morphologique (sections histologiques du muscle squelettique) (MacDonald et al, 1988). Depuis, des études in vitro ont démontré qu'un traitement aux statines pouvait être associé à des myopathies dans des cultures de myotubules squelettiques de rat et, in vivo, à des myopathies et rhabdomyolyse chez le rat, le lapin, le marmoset et chez l'humain (Belo et al, 1993; Flint et al, 1997; Nakahara et al, 1994; 1992; Owen et al, 1994; Sonoda et al, 1994). In vitro, la pravastatine s'est avérée moins myotoxique que la lovastatine ou la simvastatine (Fukami et al, 1993; Masters et al, 1995; Nakahara et al, 1994; 1998; Pierno et al, 1995; Reijneveld et al, 1996; Vliet van et al, 1996). Dans les myocytes squelettiques de rats nouveau-nés, on a également rapporté un plus grand effet myotoxique de la simvastatine comparée avec la pravastatine (Masters et al, 1995). On cite l'inhibition du mécanisme de réparation des myotubules comme mécanisme de myopathie. Ces données jumelées à la réversibilité de la toxicité par l'acide mévalonique soutiennent l'hypothèse que l'inhibition de l'HMG-CoA réductase est le facteur le plus important dans la toxicité musculaire induite par les statines.

      Aspects mécanistiques : Plusieurs mécanismes ont été explorés pour tenter d'expliquer les différences observées (Nakahara et al, 1992; Pierno et al, 1995; Sonoda et al, 1994; Tsujita et al, 1997). À cet effet, on a rapporté que la lovastatine inhibait la fusion des myoblastes en affectant la synthèse du dolichol (Belo et al, 1993). Cette inhibition pourrait constituer un facteur additionnel prédisposant aux myopathies observées ultérieurement. On a démontré que la simvastatine, mais pas la pravastatine, induisait une réduction de la conduction membraneuse chez le rat. De plus, on a démontré que la simvastatine (mais pas la pravastatine) augmentait la concentration de Ca+2 dans les myoblastes L6 du rat en augmentant à la fois la libération des réserves intracellulaires et l'influx de Ca+2 de la solution extracellulaire. On peut attribuer ce mécanisme à la lipophilicité de la simvastatine. Certains auteurs suggèrent que les myopathies ne sont pas induites par un dysfonctionnement secondaire de la respiration mitochondriale, suite à une baisse d'ubiquinone, mais plutôt serait conséquente au dommage fait à la membrane sarcoplasmique ainsi qu'à une dégénération des organites membraneux (Nakahara et al, 1998; Waclawik et al, 1993). La plus grande myotoxicité observée avec les statines liposolubles seraient due aux différences physico-chimiques (incluant la lipophilicité). Un autre rapport contradictoire sur la myotoxicité induite par la pravastatine associe celle-ci à une réduction de la modification, post-translation, de protéines régulatrices spécifiques par le géranylgéraniol (Flint et al, 1997; 1996). Selon cette étude, il n'y aurait pas de différence entre l'effet de la lovastatine et celui de la pravastatine.

      Interactions : L'incidence de myopathie (survenue avec la simvastatine et la lovastatine) associée à une rhabdomyolyse, pouvant mener à une insuffisance rénale (Prendergast et George, 1993), est accrue chez les sujets prenant en association de l'acide nicotinique, des fibrates (Pierce et al, 1990), possiblement de l'érythromycine (Spach et al, 1991) et du mibefradil (Pink Sheet, FDC, 1997c). Le mibefradil a été retiré du marché en raison des cas de rhabdomyolyse rapportés lors de son administration concomitante avec la lovastatine et la simvastatine (mais pas avec la pravastatine ou la fluvastatine) (SCRIP, 1998). Il y a une augmentation de myosite, et même de rhabdomyolyse chez des sujets prenant de la cyclosporine en concomitance (Corpier et al, 1988; Pierce et al, 1990).

      Les interprétations qui suivent ont été suggérées pour expliquer certaines de ces interactions cinétiques. L'utilisation concomitante de cyclosporine altère la clairance des statines et résulte en une exposition tissulaire plus élevée (Smith et al, 1991; 1992). La cholestase associée à l'utilisation de la cyclosporine à des doses thérapeutiques (Smith et al, 1992) peut être à la base de la réduction de l'élimination. Il est intéressant de souligner que, dans cette étude, on a tenté de renverser la myotoxicité avec de l'ubiquinone et de l'acide mévalonique. On rapporte que l'acide mévalonique a amélioré les lésions tandis qu'il n'y a pas eu de changement avec l'ubiquinone. Cependant nous devons souligner qu'il est très peu probable que l'ubiquinone administrée par voie orale ait pu accéder aux sites musculaires atteints (section 4.3.2.1). L'effet de l'acide mévalonique semble soutenir l'hypothèse d'un effet pharmacologique exagéré, puisque l'utilisation de l'acide mévalonique a entraîné une augmentation des sels biliaires; on ne peut écarter la possibilité que le rétablissement des lésions musculaires soit dû au maintien de l'élimination de la lovastatine (Smith et al, 1992).

      Une étude pharmacocinétique (Olbricht et al, 1997) a révélé que la pravastatine, contrairement à la lovastatine, ne s'accumulait pas, par suite de l'administration de doses multiples, dans le sang de patients ayant subi une transplantation du rein et traités avec de la cyclosporine. C'est probablement une des raisons pour lesquelles les cas de rhabdomyolyse n'ont été rapportés que chez des patients ayant subi une transplantation et traités avec la cyclosporine en association avec la lovastatine (et pas avec la pravastatine). La lovastatine et la cyclosporine sont des substrats des mêmes enzymes du CYP3A, alors que l'affinité de la pravastatine pour ces enzymes est beaucoup moindre (Lennernäs et Fager, 1997). Aussi, la pravastatine est excrétée dans une plus grande proportion par voie rénale : 60 % vs. 30 % pour la lovastatine. (N.B. le manque d'effet de la lovastatine sur la pharmacocinétique de la cyclosporine peut s'expliquer par la plus grande concentration de la cyclosporine [facteur de 10] et sa plus grande affinité pour le CYP3A). On a proposé la même explication pour les cas de rhabdomyolyse observés avec l'érythromycine (Spach et al, 1991).

      Aspects épidémiologiques : Il faut mentionner que des cas de rhabdomyolyse ont également été rapportés avec la pravastatine (Decoux et al, 1993; Perault et al, 1993). Bien que la fréquence d'élévation de CK soit de l'ordre de 5 à 10 %, les cas de myosite sont rares. Dans l'étude «Expanded Clinical Evaluation of Lovastatin» (EXCEL) (lovastatine) (Bradford et al, 1991), l'incidence d'une augmentation de CK, supérieure à dix fois la limite normale, n'a été que de 0,1 %. Dans l'étude 4S (plus de 2 000 patients prenant de la simvastatine), il n'y a eu que 6 cas d'augmentation de CK et un seul de myopathie. C'est donc dire que, bien que les myopathies constituent des effets nocifs sévères, leur incidence est plutôt faible et elles semblent être un effet de classe.

      Il est également important de noter qu'avec la venue sur le marché de l'atorvastatine, qui est une statine beaucoup plus puissante, on a tendance à augmenter les doses utilisées des autres statines, ce qui a pour conséquence d'augmenter les risques de myopathie. D'ailleurs, récemment, la compagnie Merck, a dû interrompre les groupes recevant les plus fortes doses (160 mg/j) de simvastatine dans le cadre de deux grandes études en raison de la survenue de rhabdomyolyse (3/400) (Pink Sheet,FDC, 1997b).


3.2.3 Effet sur le cristallin

      De façon générale, on suggère que le CH est impliqué dans la cataractogenèse et que trois déficiences génétiques de son métabolisme y sont reliées (Bliznakov et Wilkins, 1998; Cendella, 1996).

      On a rapporté des cas de cataractes chez une variété d'espèces ayant été traitées au triparanol (un des premiers agents hypolipidémiants) ainsi que chez l'humain (Kirby, 1967; Laughlin et Carey, 1962).

      Les doses de triparanol ayant provoqué des cataractes étaient très proches des doses thérapeutiques, tandis que la lovastatine présente un grand écart entre les doses cataractogènes chez le chien, et les doses thérapeutiques chez l'humain (facteur de 14).

      En raison de cette toxicité rencontrée avec d'autres inhibiteurs de la biosynthèse du CH, l'effet sur le cristallin requiert une attention particulière (Grant, 1986; Kirby, 1967).

      La production, par le triparanol, d'opacités sous-capsulaires antérieures et postérieures du cristallin (Laughlin et Carey, 1962) chez environ 1 % des patients a entraîné son retrait des études cliniques. Le triparanol inhibe une étape beaucoup plus tardive dans la biosynthèse du CH et l'accumulation de stérols intermédiaires toxiques observée avec le triparanol ne se produit pas avec les statines.

      Aux doses thérapeutiques, ces dernières ne produisent qu'un blocage partiel de la conversion de l'HMG-CoA en acide mévalonique, de sorte que les quantités biologiques nécessaires sont disponibles, à un niveau moindre, pour la biosynthèse du CH. Il est également possible que l'effet sur le cristallin varie selon les différentes statines (Mosley et al, 1989). Des opacités du cristallin (antérieures et postérieures sous-capsulaires) ont été rapportées chez des chiens recevant de la lovastatine ou de la simvastatine. Lorsque le traitement a été poursuivi, ces opacités ont progressé jusqu'à la formation de cataractes. Le risque de cataractes n'est pas lié à la durée du traitement, ni à la réduction de la concentration sérique de CH. On a établi qu'il était lié à l'inhibition de l'HMG-CoA réductase au niveau du cristallin où la synthèse du CH est critique (Gerson et al, 1989; 1990).

      Il faut souligner qu'on a rapporté que l'inhibition de la synthèse de CH dans le cristallin, par la lovastatine, était environ 100 fois supérieure à celle observée avec la pravastatine (Vries de et al, 1993).

      Aucun changement du cristallin n'a été observé à la suite de l'administration de statines chez le rat, la souris ou le singe. Dans une étude sur le développement d'opacités du cristallin avec la lovastatine, l'ajout de mévalonate a prévenu ces changements suggérant ainsi un rôle possible pour l'ubiquinone dans la prévention de cataractes (Rao et al, 1997).

      Les études chez l'humain (Chylack et al, 1993) ont démontré qu'aucune formation de cataractes n'a été associée aux doses thérapeutiques.


3.2.4 Effets sur la fonction hépatique

      Le foie est l'organe cible des effets indésirables car il est le site primaire de la biosynthèse du CH et le site d'activité primaire pour les statines (section 3.1) (Duggan, 1989). Les effets hépatiques varient d'aucun changement chez les primates, à des élévations de transaminases sériques chez les chiens, à des altérations morphologiques caractéristiques dans le foie des rongeurs et, finalement à une nécrose hépatocellulaire chez le lapin.

      Les altérations morphologiques chez les rongeurs (rats) sont l'atypie cellulaire, des altérations cellulaires en foyers ainsi que l'hyperplasie du conduit biliaire. Ces changements chez le rat sont liés à la dose et à la durée du traitement avec les statines. De tels changements n'ont pas été observés chez les chiens, les lapins et les souris.

      En réponse à l'inhibition de l'enzyme clef, ces espèces montrent une induction marquée de l'HMG-CoA réductase, pour prévenir des diminutions soutenues dans la concentration sérique du CH. Cette induction enzymatique survient de manière prédominante dans la région périportale du lobule hépatique, là où les cellules atypiques ont été localisées et identifiées. Des études ont démontré que les sites contenant les cellules atypiques affichent une augmentation marquée de réticulum endoplasmique lisse, membrane à laquelle l'enzyme HMG-CoA réductase est liée. Ce développement membraneux, reconnaissable à la lumière microscopique, a été qualifié d'atypie cellulaire (Singer et al, 1984).

      Une administration concomitante d'acide mévalonique durant 6 mois a empêché le développement de ces anomalies morphologiques. Ces résultats ne sont pas différents de ceux observés dans le groupe témoin. Ils démontrent que même si les mécanismes d'induction menant à une altération cellulaire en foyers ne sont pas connus, cette altération, tout comme l'atypie cellulaire, est clairement liée à l'inhibition de la synthèse de l'acide mévalonique dans le foie des rats (MacDonald et al, 1988).

      Chez l'humain, on a rapporté une augmentation des transaminases. Dans une étude (EXCEL) auprès de plus de 8 000 patients (Bradford et al, 1991), ) 1,5 % des patients traités avec la lovastatine aux doses maximales présentaient une hausse des transaminases (trois fois les niveaux normaux).


3.2.5 Considérations générales

      La toxicité de la lovastatine a été étudiée de façon spécifique chez le lapin (Kornburst et al, 1989) qui est une espèce très sensible. Chez cette espèce, on atteint des niveaux plasmatiques de statines deux fois plus élevés que chez le chien. Les niveaux atteints chez le chien sont jusqu'à trois fois plus élevés que chez l'humain (Morrison et Singhvi, 1996). Plusieurs changements histopathologiques et sériques induits par la lovastatine ont été éliminés par l'administration concomitante de l'acide mévalonique (Gerson et al, 1989). Ces données indiquent que la toxicité induite par de fortes doses de lovastatine chez le lapin est une conséquence d'une action pharmacologique exagérée qui bloque la synthèse de l'acide mévalonique (Gerson et al, 1989). L'addition de CH (produit principal du métabolisme de l'acide mévalonique) au régime de lapins traités à la lovastatine a paradoxalement augmenté les dommages au foie et aux reins. Ceci porte à croire que, chez le lapin, la toxicité de la lovastatine est due à l'épuisement de métabolites non stéroïdiens de l'acide mévalonique, lesquels seraient critiques pour la viabilité cellulaire.

      Deux principaux points sont à retenir à la suite de l'évaluation toxicologique préclinique de la lovastatine. Tout d'abord, la plupart des effets nocifs observés à de fortes doses peuvent être directement liés à une inhibition prolongée et soutenue de la synthèse de l'acide mévalonique.

      Le deuxième point est la relation entre l'exposition systémique au médicament et le risque accru de toxicité. En effet, lorsque les concentrations plasmatiques de lovastatine, et de ses dérivés, augmentent, l'incidence d'effets nocifs augmente également. Il faut aussi remarquer que cette hausse du risque n'est pas nécessairement accompagnée d'une augmentation d'efficacité. Finalement, nous tenons à réitérer que plusieurs des effets nocifs des statines pourraient être reliés à leur activité extrahépatique et que c'est ce côté que nous avons voulu développer avec notre recherche.


4. Ubiquinone

      Dans la présente thèse, nous nous sommes premièrement intéressés aux effets des statines sur les niveaux tissulaires d'ubiquinone. Dans cette section, nous présentons un aperçu général des propriétés de l'ubiquinone et nous portons une attention particulière à l'activité antioxydante (intra- et extracellulaire) qu'on lui attribue et sur laquelle nous avons porté la suite de notre recherche. Nous terminerons cette section par un survol des aspects médicaux de l'ubiquinone.

      Généralités

      

Figure 11 : Structure moléculaire de l'ubiquinone

      Le nombre d'unités isoprène dans la structure de l'ubiquinone varie de 6 à 10 selon les espèces. Chez l'homme, l'ubiquinone-10 prédomine et chez le rat et le hamster, c'est l'ubiquinone-9.

      L'ubiquinone est présent dans toutes les membranes cellulaires. En plus de son rôle dans la bioénergie mitochondriale (en tant que membre obligatoire de la chaîne de transfert d'électrons), il y a aussi des données qui témoignent d'une autre fonction cellulaire importante : un rôle antioxydant intracellulaire dans la membrane interne de la mitochondrie, où ses concentrations sont beaucoup plus grandes que celles des autres composantes de la chaîne de transfert d'électrons, ainsi que dans les lysosomes. L'ubiquinone est aussi présente dans la bile et dans le sang où elle est liée presque exclusivement au LDL et au VLDL et où elle joue également un rôle antioxydant extracellulaire (Rauchová et al, 1995). L'ubiquinone serait donc le seul antioxydant liposoluble synthétisé de novo et, contrairement aux autres antioxydants, ses niveaux tissulaires (autres que ceux du foie et des LDL) seraient indépendants de l'apport alimentaire (Alessandri et al, 1988; Artuch et al, 1998; Lönnrot et al, 1998b; Mohr et al, 1992; Reahal et Wrigglesworth, 1992). Nous allons traiter plus en détails de ces rôles dans les sections suivantes.


4.1 Aspects physiologiques


4.1.1 Biosynthèse

      La biosynthèse intracellulaire de l'ubiquinone implique une combinaison de deux séquences métaboliques (figure 12) :

      fig012

      La partie quinone provient principalement de la phénylalanine, qui est convertie en 4-hydroxybenzoate. La chaîne polyprényle est synthétisée à partir de l'acétyl-CoA via la cascade du cholestérol, par une séquence de réactions (la «cascade de l'acide mévalonique») qui conduit à la formation de farnésyl pyrophosphate (PP). Ce dernier, après conversion au décaprényl-PP, se condense avec l'acide 4-hydroxybenzoïque en décaprenoyl-4-hydroxybenzoate, lequel est converti à son tour en ubiquinone. Le farnésyl-PP sert également de précurseur au dolichol, dans le réticulum endoplasmique, et de substrat (directement ou par l'intermédiaire du géranylgénaryl-PP) pour la modification covalente de certaines protéines par isoprénylation (Grünler et al, 1994) (figure 6). On n'a que peu de renseignements sur la localisation des enzymes responsables de la synthèse du 4-hydroxybenzoate. La plupart des enzymes de la cascade de l'acide mévalonique semblent avoir une distribution intracellulaire variée, avec des implications différentes sur la biosynthèse et le transport des différents lipides. La synthèse de l'ubiquinone commence dans le réticulum endoplasmique et se termine dans les membranes de l'appareil de Golgi. C'est à partir de ces dernières que l'ubiquinone est transportée aux autres localisations cellulaires. Une faible portion est également libérée de la membrane plasmatique dans le sang, où il se lie aux lipoprotéines sériques (Elmberger et al, 1989). Contrairement au cholestérol, l'ubiquinone ne serait pas distribuée aux différents tissus par la circulation. La synthèse de l'ubiquinone est plus importante dans le myocarde et dans le muscle que dans les autres tissus (Elmberger et al, 1987).


4.1.2 Distribution

      Dans plusieurs tissus, l'ubiquinone est présente partiellement sous la forme réduite (ubiquinol) qui lui confère ses propriétés antioxydantes. Dans certains tissus c'est la forme oxydée qui prédomine, notamment le myocarde (rat et souris) : 80 à 90 % d'ubiquinone (Aberg et al, 1992; Podda et al, 1996; Takahashi et al, 1993; Wakayabashi et al, 1994; Zhang et al, 1995); le muscle (rat) : 60 à 90 % (Aberg et al, 1992; Lang et Packer, 1987); le sérum (rat) : (érythrocytes, leucocytes et plaquettes) plus de 90 % d'ubiquinone, (Takahashi et al, 1993; Wakayabashi et al, 1994). Dans le plasma (humain et rat), il n'y a que de 10 à 25 % d'ubiquinone (Lagendijk, 1996; Takahashi et al, 1993; Yamashita et Yamamoto, 1997). Dans le foie (rat et souris), on rapporte une proportion d'ubiquinone variant de 30 à 70 % et dans le rein (rat et souris), de 60 à 80 % (Leray et al, 1998; Podda et al, 1996; Wakabayashi et al, 1994; Zhang et al, 1995).


4.2 Propriétés biochimiques

      Une des fonctions principales de l'ubiquinone réside dans le rôle qu'elle joue dans la bioénergie mitochondriale que nous allons décrire dans la section suivante.


4.2.1. Rôle dans la chaîne respiratoire de transport d'électrons

      En milieu aérobie, la plus grande partie de l'énergie (sous forme d'adénosine triphosphate (ATP)) est produite dans la membrane mitochondriale via un processus appelé phosphorylation oxydative. Au cours de ce processus, le nicotinamine adénine dinucléotide, forme réduite (NADH) et la flavine adénine dinucléotide, forme réduite (FADH2) (produits par la glycolyse, le cycle du citrate et l'oxydation des acides gras) sont oxydés par la chaîne respiratoire du transport d'électrons. [La chaîne respiratoire de transfert d'électrons est une association de complexes protéiques enfouis au sein de la membrane plasmique des cellules qui permettent le transfert des électrons du NADH et du FADH2 à l'oxygène moléculaire; trois de ces complexes sont des oxydo-réductases qui fonctionnent comme des pompes à protons, engendrant un gradient de protons à travers la membrane mitochondriale interne]. Ce gradient de protons est une source d'énergie libre qui est dissipée quand les protons traversent la membrane mitochondriale interne via l'ATP synthétase (Darnell et al, 1990). Pendant ce transfert l'adénosine diphosphate (ADP) est phosphorylé en ATP. Dans ce processus, la circulation des électrons ne ressemble pas à un courant électrique mais plutôt chaque électron est pris (un ou deux à la fois) par un transporteur (les complexes protéiques) et transféré au transporteur suivant dans la cascade, par le truchement des formes réduites de l'ubiquinone et du cytochrome c. D'un point de vue cinétique, l'ubiquinone se comporterait comme un réservoir homogène mobile qui transporte les électrons dans la chaîne respiratoire de transport d'électrons.

      L'ubiquinone et les complexes protéiques qui composent la chaîne respiratoire de transport d'électrons sont illustrés à la figure 13 :

      

Figure 13 : Rôle de l'ubiquinone dans la chaîne de transport d'électrons de la mitochondrie (d'après Darnell et al, 1990)

      Les principales étapes de la chaîne de transport d'électrons sont les suivantes : la NADH-ubiquinone réductase catalyse le transport d'une paire d'électrons du NADH à l'ubiquinone (Kagan et al, 1998). La succinate-ubiquinone réductase catalyse, elle aussi, la réduction de l'ubiquinone en ubiquinol. Du succinate à l'ubiquinone, le trajet des électrons passe par FADH2. [Les protéines fer-soufre (FeS) sont des adjoints indispensables de la NADH-ubiquinone réductase, de la succinate-ubiquinone-réductase, et de l'ubiquinone-cytochrome c réductase].

      Les électrons sont ensuite livrés de l'ubiquinol, un transporteur d'électrons mobiles. Ceci implique l'interconversion de l'ubiquinone (figure 14). L'ubiquinone véhicule les électrons jusqu'au cytochrome c qui diffuse dans l'espace intermembraneux transportant les électrons, un à un, du complexe ubiquinone-cytochrome c réductase au complexe ubiquinone-cytochrome c oxydase. La cytochrome c oxydase est le constituant terminal de la chaîne respiratoire de transport d'électrons : elle transfère les électrons du cytochrome c à l'oxygène en catalysant la réduction, par quatre électrons, de l'oxygène en eau (en même temps elle pompe deux paires de protons dans l'espace intermembraneux).

      L'ubiquinone est présente dans la mitochondrie à des quantités molaires nettement supérieures à celles des autres transporteurs de la chaîne respiratoire (Crane, 1986; Crane et al, 1993; Ernster et Dallner, 1995; Esposti et al, 1993; Finel, 1993; Gray et al, 1994; Hatefi, 1985; He et al, 1994; Lenaz et al, 1994; 1993, Nohl et al, 1997; Rauchova et al, 1995; Weiss et al, 1991).

      En résumé, l'ubiquinone joue un rôle essentiel dans le transfert d'électrons de la chaîne respiratoire qui débute avec l'oxydation de NADH pour aboutir à l'oxygène. Ce transfert d'électrons est couplé à la phosphorylation de l'ADP qui mène à la production d'ATP (Hatefi, 1985).


4.2.2 Rôle antioxydant

      En plus de son rôle dans la bioénergie mitochondriale, on attribue à l'ubiquinone une autre fonction importante : celle d'antioxydant. Notre recherche s'est tournée vers cette activité de l'ubiquinone. Nous avons tenté d'établir s'il pourrait y avoir un lien entre cette activité et la toxicité des statines. Pour mieux comprendre cette possibilité, nous présentons dans cette section les divers aspects liés à l'activité antioxydante de l'ubiquinol.


4.2.2.1 Aperçu général :

      Un grand nombre de publications démontrent que l'ubiquinol (la forme réduite de l'ubiquinone) peut agir en tant qu'antioxydant (Beyer, 1994; Beyer et al, 1987; 1986; Beyer et Ernster, 1990; Ernster et Dallner, 1995; Forsmark-Andrée et Ernster, 1994; Kagan et al, 1994; 1990; Krinsky, 1992; Niki et Noguchi, 1997; Nohl et al, 1997; Nohl et Gille, 1998; Thomas et al, 1997; 1996). Parmi ces études, mentionnons celles in vitro avec des émulsions préparées (c'est-à-dire des systèmes purement chimiques), soit dans les LDL plasmatiques (c'est-à-dire dans la circulation vasculaire), les mitochondries végétales (Niki et Noguchi, 1997) et les hépatocytes (Beyer et al, 1997; 1996; Kishi et al, 1997). Quelques rapports la situent dans la mitochondrie de coeur de boeuf (Ernster et al, 1992; Ernster et Forsmark-Andrée, 1993).

      L'ubiquinol exerce son activité antioxydante au niveau intra- et extracellulaire. L'ubiquinone est réduite en ubiquinol par des étapes successives de transferts monoélectroniques (Beyer et al, 1997; Moncelli et al, 1998) (figure 14) :

      

Figure 14 : Mécanisme possible de l'effet antioxydant intracellulaire de l'ubiquinol dans la prévention de la peroxydation lipidique et la régénération de l'ubiquinol par la DT-diaphorase cytosolique (Interconversion ubiquinone/ubiquinol)(Beyer et al, 1997).

      L'importance de l'activité antioxydante de l'ubiquinone réside dans sa capacité à maintenir un minimum d'activité suite à un stress. Cette particularité provient de son implication dans la chaîne de transport d'électrons qui permet le recyclage spontané de sa forme antioxydante (QH2). De plus, l'ubiquinone est présente dans la mitochondrie en quantités beaucoup plus grandes (facteur 5 à 10) que les autres composés de la chaîne de transport d'électrons, représentant ainsi un réservoir d'activité antioxydante (Kagan et al, 1990; Nohl et al, 1998; Stocker et al, 1991; Thomas et al, 1996).


4.2.2.2 Activité intracellulaire :

      Un mécanisme possible de l'effet antioxydant de l'ubiquinol dans la prévention de la peroxydation lipidique de la membrane mitochondriale est illustré (Beyer et al, 1997) à la figure 14. La réduction de l'ubiquinone endogène, par la succinate ou le NADH (section 4.2.1), résulte en une inhibition de la peroxydation lipidique (Takeshige, 1980). La DT-diaphorase réduit la forme hydrophobe de l'ubiquinone procurant ainsi une protection antioxydante aux composantes de ce compartiment (Beyer et al, 1997).

      L'ubiquinol agit principalement en empêchant la formation de radicaux peroxydes libres. L'ubiquinol peut exercer son effet préventif en réduisant le radical perferryle (Fe+3-O-2·) initiateur (figure 15) (Ernster et al, 1992) avec formation d'ubisemiquinone (SQH) et de peroxyde d'hydrogène (H2O2). Il est très peu probable que l'ubiquinol puisse piéger le radical lipidique (L·) en raison du taux très élevé de la réaction du L· avec O2, qui produit le radical peroxyde (LOO·). L'ubiquinol peut agir en éliminant LOO·.

      En résumé, il semble que l'ubiquinol puisse prévenir à la fois l'initiation et la propagation de la peroxydation lipidique, comparativement à l'a-tocophérol qui agit exclusivement en inhibant la propagation. En raison de sa localisation dans la région hydrophobe de la bicouche membraneuse des phospholipides (lieu privilégié de l'initiation et de la propagation), l'ubiquinol est particulièrement bien située pour accomplir ces deux fonctions. En outre, cette action est amplifiée par un accès au mécanisme enzymatique puissant qu'est le cycle de l'ubiquinol qui consiste au recyclage de l'ubiquinone entre les formes oxydées, réduites, et l'intermédiaire SQH à partir du réservoir d'ubiquinone.

      L'ubiquinol serait donc le seul antioxydant liposoluble connu synthétisé de novo par les cellules et pour lequel des mécanismes enzymatiques existent permettant de régénérer la forme antioxydante responsable de son effet inhibiteur de la peroxydation lipidique. Ces caractéristiques alliées à sa grande hydrophobie et à sa grande présence dans les membranes biologiques et dans les LDL, où on lui confère une activité antioxydante plus efficace que celle de l'a-tocophérol (Ingold et al, 1993; Stocker et al, 1991), suggèrent un rôle important pour l'ubiquinol dans la défense cellulaire contre les dommages qui accompagnent un stress oxydatif.


4.2.2.3 Activité extracellulaire (inhibition de l'oxydation des LDL) :

      Contrairement à la mitochondrie où le pool (ubiquinone/ubisemiquinone/ubiquinol) est dynamiquement gardé en proportions relativement stables, le sort de l'ubiquinol et du SQH dans les particules LDL (où on accorde à l'ubiquinol une action antioxydante importante) n'est pas clair (Nohl et al, 1997). La composition des LDL humaines apparaît au tableau III :

      

Tableau III : Composition des LDL chez l'humain (Thomas et al, 1997)

(Bowry et al, 1992; Bowry et Stocker, 1993; Esterbauer et al, 1995; Sattler et al, 1991; Stocker et al, 1991; Thomas et al, 1997)

      Soixante pour cent de l'ubiquinone plasmatique est associé aux LDL (Alleva et al, 1997). Il faut noter que lors de stress oxydatif, dans les LDL, l'ubiquinol est le premier antioxydant à être consommé (Stocker et al, 1991). Le contenu en ubiquinol est le plus faible dans la particule la plus dense (LDL3), qui est également considérée comme la particule la plus oxydable et la plus athérogène. La supplémentation alimentaire en augmente les niveaux plasmatiques par un facteur de 4 ou 5, et ce, sans en changer les proportions forme oxydée/réduite (Qox/QH). Les niveaux d'ubiquinol démontrent une corrélation positive avec la diminution du potentiel d'oxydation des LDL isolées. Les niveaux absolus d'ubiquinol sont d'une très grande importance pour la détermination du degré de peroxydation des LDL : c'est-à-dire, en présence de la même proportion ubiquinol/ubiquinone, la quantité d'ubiquinol est responsable du retard de la phase initiale d'oxydation. L'ubiquinol peut piéger efficacement le radical a-tocophéroxyle, ce qui résulte en la formation d'a-tocophérol et de radical SQH. Il peut potentiellement participer à deux réactions. Premièrement, il peut piéger un radical atocophéroxyle additionnel. Et en second lieu, le SQH peut s'auto-oxyder et produire le radical anionique superoxyde qui est déplacé de la particule LDL (section 4.2.2.6). De toute façon, chaque molécule d'ubiquinol peut piéger jusqu'à deux radicaux a-tocopheroxyle (Frei et al, 1990) et terminer jusqu'à deux cascades radicalaires pour ainsi entraîner une baisse du taux de peroxydation par un facteur de 40 à 80. C'est ce qui permettrait d'expliquer pourquoi même de petites quantités d'ubiquinol peuvent offrir une protection substantielle contre la peroxydation des LDL causée par un flux radicalaire faible (Thomas et al, 1997).


4.2.2.4 Régénération :

      Contrairement à l'a-tocophérol, les mécanismes et dynamiques de l'action antioxydante de l'ubiquinol ne sont pas bien compris. L'ubiquinone et son dérivé radicalaire, le SQH peuvent subir plusieurs réactions compétitives et la puissance antioxydante dépend probablement de l'importance relative de ces réactions. Certains aspects ont quand même pu être élucidés. La NADPH-ubiquinone réductase, dans le cytosol, est l'enzyme responsable de la régénération de l'ubiquinol à partir de l'ubiquinone résultant de la peroxydation lipidique cellulaire (Kishi et al, 1997). Par ailleurs, on a émis l'hypothèse que la DT-diaphorase (une quinone réductase avec deux électrons) jouerait un rôle important dans le maintien de la forme ubiquinol dans les diverses membranes cellulaires, ce qui lui permettrait d'exercer son action antioxydante dans de tels compartiments hydrophobes (la DT-diaphorase interagirait avec les composantes membrane-cytosol; la longue chaîne polyisoprénoïde de l'ubiquinone permettrait à la portion quinone de se rendre à la surface des membranes de façon à interagir avec la DT-diaphorase) (figure 14) (Beyer, 1994; Beyer et al, 1997; 1996; Landi et al, 1997). On a rapporté que la cytochrome b5 réductase contribuait également à maintenir l'ubiquinone sous sa forme réduite (Villalba et al, 1997).

      Dans les LDL, qui ne possèdent pas de cycle d'ubiquinone pour régénérer l'ubiquinol, on a rapporté que l'acide hydrolipoïque pouvait réduire l'ubiquinone mais que ce système ne semblait pas jouer un rôle majeur pour le maintien de l'activité antioxydante de l'ubiquinone (Nohl et Gille, 1998).


4.2.2.5 Interactions avec les autres antioxydants

      De façon générale, les antioxydants ne fonctionnent pas uniquement seuls mais aussi en coopération, et parfois en synergie avec les autres antioxydants (Niki et Noguchi, 1997). L'interaction la mieux connue est celle entre l'ascorbate et l'atocophérol. L'ascorbate, présent dans la phase aqueuse, réduit efficacement les radicaux a-tocophéroxyles situés à l'intérieur des membranes et dans les LDL pour régénérer de l'a-tocophérol et inhiber l'initiation de la chaîne induite par l'atocophéroxyle, créant ainsi une inhibition synergique de la peroxydation lipidique. L'ubiquinol réduit également les radicaux a-tocophéroxyles, et complémente l'action de l'ascorbate (Niki et Noguchi, 1997). [N.B. l'ubiquinone n'aurait pas besoin de l'a-tocophérol pour exercer son action antioxydante, contrairement à ce qui avait été rapporté précédemment (Kagan et al, 1990)]. En outre, l'ubiquinone amplifie l'effet antioxydant observé avec l'a-tocophérol (vitamine E), apparemment en le régénérant à partir du radical a-tocophéroxyle (Frei et al, 1990; Kagan, et al, 1990; Lass et Sohal, 1998). La figure 15 présente le mode d'action de l'ubiquinol en tant qu'inhibiteur de la peroxydation lipidique, et sa relation avec le mode d'action de l'a-tocophérol qui agit en piégeant les radicaux libres.

      

Figure 15 : Sites d'action de l'ubiquinone, de l'a-tocophérol et de l'ascorbate sodique sur la peroxydation lipidique (Ernster et Dallner, 1995). (TOC=tocophérol; Asc=ascorbate)

      L'ubiquinone peut agir en éliminant LOO· soit directement, soit par la régénération de l'a-tocophérol à partir du radical a-tocophéroxyle, un processus qui autrement doit dépendre de l'accès aux antioxydants hydrosolubles (tel l'ascorbate) (Beyer, 1994).

      L'ascorbate n'épargne pas l'ubiquinol (ce qui suggère qu'il ne réduit pas le radical SQH efficacement) (Frei et al, 1990). L'inverse est également vrai (c'est-à-dire que l'ubiquinol n'épargne pas l'ascorbate non plus (Niki et Noguchi, 1997)), ce qui signifie que l'ubiquinol et l'ascorbate doivent fonctionner indépendamment.


4.2.2.6 Activité pro-oxydante

      Il faut toutefois souligner qu'il existe une certaine controverse vis-à-vis de l'activité antioxydante de l'ubiquinone et on a même rapporté que l'ubiquinone, sous certaines conditions, pouvait agir en tant que pro-oxydant (Castilho et al, 1995; Glinn et al, 1997; Kowaltowski et al, 1995; Schnurr et al, 1996). Il semble que l'efficacité de l'activité antioxydante de l'ubiquinone dépendrait du sort du SQH qui peut exercer une activité contraire (c'est-à-dire pro-oxydante) via la formation de radical superoxyde ou par autooxydation selon sa localisation dans la membrane (figure 16) : lorsque rapproché de la phase aqueuse, il peut établir un couplage «redox» direct avec l'oxygène (Nohl et Gille, 1998). L'activité pro-oxydante de l'ubiquinone est reliée, en sus de la localisation du SQH dans la membrane, à la disponibilité des partenaires possibles pour les réactions secondaires. Les SQH sont stabilisés dans la chaîne respiratoire par leurs liaisons avec leurs partenaires «redox». On a également évoqué la possibilité d'une activité pro-oxydante dans les LDL sous certaines conditions : niveaux élevés de QH2 et d'acides gras polyinsaturés (AGPI), un substrat pour la peroxydation, de fortes concentrations de métaux de transition, etc. (Tertov et al, 1998).

      L'activité pro-oxydante (vis-à-vis des lipides) de l'ubiquinone a été principalement observée dans la mitochondrie de coeur de boeuf (Glinn et al, 1997; Schnurr et al, 1996) alors que l'activité pro-oxydante, rapportée dans le foie de rat (Castilho et al, 1995; Kowaltowski et al, 1995), avait trait aux protéines et non pas aux lipides, où l'ubiquinone a démontré une activité antioxydante.

      

Figure 16 : Les activités pro-oxydantes de SQH· émergeant de la fonction
antioxydante de QH2 (Nohl et al, 1998)


4.2.2.7 Régulation des propriétés antioxydantes

      Il y a de plus en plus de données sur la régulation coordonnée entre les mécanismes pro et antioxydants selon l'état d'oxydation des divers tissus (Beyer et Ernster, 1990; Ernster et Forsmark-Andrée, 1993; Nohl et al, 1997; 1998). De façon générale, il semblerait que plusieurs atteintes tissulaires dues à un stress oxydatif (Beyer et Ernster, 1990) soient liées à une défectuosité dans la coordination entre l'activité oxydative augmentée, qui diminue les niveaux tissulaires d'ubiquinone, et la biosynthèse de l'ubiquinone.

      L'activité antioxydante de l'ubiquinone repose sur l'équilibre entre les baisses de niveaux absolus d'ubiquinone (suite à un stress oxydatif et au catabolisme, via le cycle de l'ubiquinone) et la régénération de l'ubiquinone.

      Le catabolisme de l'ubiquinone n'a pas encore été élucidé, cependant son taux est essentiellement le même dans les différents tissus (Thelin et al, 1992). Le stress oxydatif entraînera une baisse des niveaux d'ubiquinone. Il en est tout autrement pour le cholestérol et le dolichol, qui présentent de très grandes variations surtout au niveau du foie et du cerveau (Andersson et al, 1995). [N.B. la t½ de l'ubiquinone dans les tissus varie de 50 à 120 heures; Cholestérol : 141 heures (foie) et 4 080 heures (cerveau); Dolichol : 100 heures (foie) et 1 010 heures (cerveau)].


4.3 Aspects médicaux


4.3.1 Niveaux d'ubiquinone dans les conditions pathologiques

      Niveaux : On a rapporté des baisses des niveaux plasmatiques d'ubiquinone dans plusieurs maladies : les cardiomyopathies (Folkers et al, 1993; Hanaki et al, 1993; Mortensen, 1993), les hyperlipidémies (Kontush et al, 1997), les maladies musculaires dégénératives (Karlsson et al, 1990) et les carcinomes hépatocellulaires (Eggens et al, 1989).

      Dans deux études auprès de patients ayant subi une transplantation cardiaque, on a observé que, chez les patients stables du point de vue clinique et sans symptômes de rejet, les niveaux d'ubiquinone du myocarde étaient normaux mais qu'ils diminuaient lors des épisodes de rejet (Karlsson et al, 1993; Karlsson et Semb, 1997).

      On a rapporté une augmentation de la concentration d'ubiquinone dans certaines conditions neurodégénératives du cerveau, telles la maladies d'Alzheimer chez l'humain (Edlund et al, 1994)) la maladie de prion chez la souris (Ericsson et Dallner, 1993), et dans les nodules hyperplasiques du foie chez le rat (Olsson et al, 1991).

      Ratios : Certains auteurs ont même identifié le ratio LDL/ubiquinone comme facteur de risque de maladie coronarienne : ils rapportent que ce ratio était augmenté chez des patients ayant des maladies ischémiques (Hanaki et al, 1991). L'importance de ce ratio dans l'évaluation du risque de MC (plus particulièrement l'athérogenèse) n'a pas encore été établie.

      On a aussi proposé la proportion des niveaux plasmatiques d'ubiquinone / ubiquinol comme indicateur de modification oxydative in vivo et qu'une diminution de ce ratio serait le premier signe d'une exposition des LDL à un stress oxydatif (Lagendjik et al, 1997; Rijke et al, 1997).


4.3.2. Effets thérapeutiques de l'ubiquinone


4.3.2.1 Absorption :

      l'ajout d'ubiquinone au régime a fait l'objet de plusieurs études. L'administration d'ubiquinone à l'humain (ou au rat) entraîne une élévation des niveaux sanguins d'ubiquinone (Mohr et al, 1992). Il n'y a pas beaucoup d'information sur l'absorption de l'ubiquinone dans les organes chez l'humain (chez le rat, il y a une faible absorption par le foie où il est séquestré par les lysosomes) (Zhang et al, 1996 et 1995). On a rapporté qu'il n'y avait aucune augmentation des niveaux musculaires d'ubiquinone après une administration orale de plus d'une année (Zierz et al, 1990). Il faut souligner que certains auteurs ont rapporté une augmentation des niveaux d'ubiquinone dans le myocarde après une administration orale (Sanma et al, 1986) alors que d'autres n'ont rapporté aucune augmentation (Zhang et al, 1995 et 1996). L'absorption suite à une administration orale serait plutôt faible (Chopra et al, 1998). L'ubiquinone ne semble pas être distribuée aux différents tissus par la circulation et, contrairement aux autres antioxydants, ses niveaux tissulaires (autres que ceux du foie et des LDL) seraient indépendants de l'apport alimentaire (Alessandri et al, 1988; Artuch et al, 1998; Lönnrot et al, 1998a; Mohr et al, 1992). Après une administration orale de 100 mg (dose unique), la t½ de l'ubiquinone, dans le plasma humain, est d'environ 33 heures (Tomono et al, 1986); le cycle de reconstitution dans les tissus varie de 50 à 125 heures (Ernster et Dallner, 1995).


4.3.2.2. Aspects mécanistiques :

      De façon générale, les études suggèrent que l'ajout diététique d'ubiquinone agit principalement en augmentant les niveaux dans le sang, où l'ubiquinone remplirait plusieurs fonctions importantes. Mentionnons une protection accrue contre l'oxydation des LDL, une prévention des dommages causés par les neutrophiles dans les maladies inflammatoires, ainsi que l'amélioration de la fonction endothéliale suite à une ischémie-reperfusion. C'est surtout à l'inhibition de l'oxydation des LDL qu'on attribue les effets bénéfiques de l'ubiquinone (Thomas et al, 1997). Ces effets survenant dans la circulation, de même que les fonctions protectrices des dommages radicalaires, peuvent expliquer la majorité des effets bénéfiques d'un traitement à l'ubiquinone.


4.3.2.3 Effets bénéfiques :

      De façon générale, la majeure partie de la recherche clinique s'est portée sur les maladies coronariennes (Bliznakov et Wilkins, 1998). On note des effets bénéfiques de l'administration d'ubiquinone sur les dystrophies musculaires et les atrophies neurogènes (Folkers et Simonsen, 1995,), sur les myopathies et les cardiomyopathies. Ceux-ci et d'autres sont présentés au tableau IV.

      
Tableau IV - Effets bénéfiques de l'administration de Q

Modèle

Type d'étude

N

Effets observés
Dose (voie d'administration)
Durée

Référence
Volontaires sains
[plasma humain]
Comparative croisée 22 ↑ niveaux plasmatiques Q
¯ TBARS
¹ épargne de tocophérol
90 mg/j (p.o.)
6 semaines
Weber et al, 1994
Volontaires sains
[monocytes et macrophages]
in vitro 14 ↑ résistance des LDL à l'oxydation
¯ activité pro-oxydante du tocophérol
100 mg/j (p.o.)
5 jours
Thomas et al, 1996
Volontaires sains
[coureurs de marathon]
vs placebo à double insu 37 « dommage musculaire
« oxydation des LDL
90 mg/j (en combinaison avec tocophérol) (p.o.)
3 semaines précédentes
Kaikkonen et al, 1998
Volontaires sains
[«entraînés»]
vs placebo à double insu 19 « capacité d'exercice aérobique
« peroxydation lipidique (MDA)
120 mg/j (p.o.)
6 semaines
Laaksonen et al, 1995
Patients
[cardiomyopathies]
ouverte 126 ↑ condition clinique 33.3 mg t.i.d. (p.o.)
jusqu'à 6 ans
Langsjoen et al, 1990
Patients
[dysfonctionnement diastolique]
ouverte 115 ↑ condition clinique 180 à 240 mg/j (p.o.)
6 mois
Langsjoen et al, 1993
Patients
[MC]
ouverte 424 ↑ fonction myocardique x 242 mg/j (p.o.)
x = 18 mois
Langsjoen et al, 1994
Patients
[insuffisance cardiaque]
ouverte

ouverte

ouverte
2664

115

9
↑ paramètres cardiaques

↑ paramètres cardiaques

¯ condition clinique*
(en quelques semaines)
50-150 mg (p.o.)
3 mois
33.3 mg t.i.d. (p.o.)
2 à 24 mois
*retrait de la thérapie
(6 mois à 100 mg/j)
Baggio et al, 1994

Langsjoen et al, 1988

Mortensen et al, 1986
Patients
[hyperlipidémiques traités avec la lovastatine]
vs placebo à double insu avec permutation 19 ↑ mineure de la capacité antioxydante des LDL 180 mg/j (p.o.)
6 semaines
Palomäki et al, 1998
Patients
[hyperlipidémiques]
ouverte, croisée 34 prévention de la ¯ des niveaux plaquettaires et plasmatiques induits par une thérapie aux statines (simvastatine) 100 mg/j (p.o.)
2 x 3 mois
Bargossi et al, 1994
Patients
[myopathies mitochondriales]
ouverte 2 « niveaux musculaires de Q
« lactate
100 mg/j (p.o.)
1 an
Zierz et al, 1990
Patients
[dystrophies musculaires et atrophies neurogènes]
vs placebo à double insu
(2 études)
12

15
↑ condition générale 100 mg/j (p.o.)
3mois
Folkers et al, 1985;
Folkers et Simonsen, 1995
Travailleurs [peinture] ouverte vs contrôle 24 ¯ MDA
¯ HNE
30 ou 60 mg/t.i.d (p.o.)
4 semaines
Dlugosz et Sawicka, 1998
Rats et souris vs contrôle 150(R)
86(S)
«temps de survie 10 mg/kg/j (p.o.)
temps de survie
Lönnrot et al, 1998a
Rats sénescents vs contrôle 18 ↑ EDR 10 mg/kg/j (p.o.)
8 semaines
Lönnrot et al, 1998b
Rats (foie)
[traités avec la lovastatine]
vs contrôle
[*n=10 par groupe]
10* prévient la ¯ de Q due à la lovastatine »15 mg/j (p.o.)
5 semaines
Loop et al, 1994
Lapins
[vasospasmes cérébraux symptomatiques]
vs placebo 19 prévention du développement de déficiences neurologiques et de dommages aux tissus cérébraux 10 mg t.i.d. (p.o.)
pendant 6 jours après induction de vasospasme
Grieb et al, 1997

↑ = augmentation;
¯ = baisse;
« = pas de changement;
TBARS = «thiobarbituric acid reactive substances»;
p.o. = voie orale;
t.i.d. = trois fois par jour;
x = moyenne;
Q = ubiquinone;
MDA = malondialdéhyde

      On peut noter que dans les études de type ouvertes, à plus grande échelle, on rapporte des effets bénéfiques sur les cardiopathies tandis que dans les études contrôlées ces bénéfices semblent moins évidents.


4.3.2.4 Effets bénéfiques lors de l'ischémie-reperfusion

      L'ischémie-reperfusion est accompagnée d'une réduction des niveaux d'antioxydants endogènes dont l'ubiquinone et, sur la base de son rôle antioxydant, ceci pourrait rendre les tissus plus vulnérables face à l'apport massif de radicaux libres engendrés par la reperfusion. On a donc émis l'hypothèse que l'administration d'ubiquinone comme thérapie adjuvante dans les maladies coronariennes pouvait être bénéfique (Folkers et al, 1970). Plus particulièrement, on a étudié l'effet du traitement à l'ubiquinone dans les maladies liées à l'ischémie du myocarde ou lors de transplantations et de chirurgies cardiaques (Chello et al, 1996; Judy et al, 1993).

      Administration aiguë : les considérations générales qui suivent s'appliquent aux différentes conditions chimiques reliées à l'ischémie-reperfusion (ex. : infarctus, transplantations, chirurgies cardiaques) et nous allons les passer en revue avant d'aborder les effets possibles de l'ubiquinone dans l'ischémie-reperfusion :

      L'application clinique de l'ubiquinone est limitée parce que les dommages relatifs associés à la reperfusion diminuent avec le temps. Le traitement devrait être effectué à l'intérieur d'une «fenêtre thérapeutique». Ce concept a été d'abord proposé par Mayumi et al (figure 17), qui l'a observé chez un modèle de porcins destiné à reproduire les conditions retrouvées lors de transplantation rénale cadavérique chez l'humain (Mayumi et al, 1993). La fenêtre thérapeutique pour une thérapie avec des antioxydants (et possiblement l'ubiquinone) peut être définie comme étant la période pour laquelle la portion principale du dommage total subi est causée par la reperfusion. (Il faut noter que ces principes ne sont pas exclusifs à la transplantation, mais s'appliquent à tous les cas d'ischémie-reperfusion).

      

Figure 17 : Dommage tissulaire suite à une ischémie-reperfusion (Mayumi et al, 1993)

      La pertinence clinique de la prévention du dommage provenant de la reperfusion (ex. : avec l'ubiquinone) dépend de l'étendue de la fenêtre thérapeutique, laquelle peut varier sensiblement selon les organes. Pour le myocarde, elle doit être plus étroite (elle est de 1 à 4 heures chez le chien) (Horwitz et al, 1994). Il y aurait peut-être lieu d'explorer les avantages possibles de l'ubiquinone lors d'épisodes ischémiques.

      Bien que les bénéfices d'une telle approche soient peu probables, ils ont été rapportés au cours d'études, chez l'animal, qui sont présentées au Tableau V. Il faut souligner que ces effets ont été atteints suite à une administration intraveineuse ou intra-aortique. On a également rapporté que l'administration d'une suspension liposomique d'ubiquinone par voie intraveineuse pouvait augmenter efficacement les niveaux myocardiques d'ubiquinone.

      
Tableau V : Effets bénéfiques de l'administration aiguë de Q (ischémie-reperfusion)

Modèle

Type d'étude

N

Effets observés
Dose (voie d'administration)
Durée

Référence
Rats vs. contrôle 16 ↑ niveaux Q (sériques et myocardiques)
↑ protection I/R
¯ dommage oxydatif (I/R)
«suspension liposomique»
10 mg/kg (IV)
15, 30, et 60 min
Niibori et al, 1998
Chiens (foie)
[ictère obstructif]
comparative 39 protection de la fonction hépatique 10 mg/kg (1 h)
2 mg/ kg Q6h (24 h)
2 mg/kg/j (7 jours) (IV)
Ogura et al, 1996
Lapins
[ischémie-reperfusion]
vs. contrôle 21 ¯ de l'élévation de CK (NS)
¯ tocophérol
0.02 mg/kg (injection intra-aortique avant la reperfusion) Romagnoli et al, 1994

↑ = augmentation;
¯ = baisse;
CK = créatine kinase
I/R = ischémie-reperfusion;
IV = intraveineuse;
Q6h = à toutes les six heures;
Q = ubiquinone;
NS = non significatif

      Toutefois, il nous semble que ce serait dans le cadre d'un traitement prophylactique que l'ubiquinone, administrée par voie orale, s'avérerait plus utile.

      Administration prophylactique : dans plusieurs études in vitro et in vivo on a rapporté qu'une administration prophylactique d'ubiquinone pouvait conduire à une amélioration marquée de la fonction cardiaque (Tableau VI). Certaines études chez l'humain ont montré qu'un prétraitement à l'ubiquinone pouvait protéger le myocarde lors de chirurgies.

      
Tableau VI : Effets bénéfiques de l'administration prophylactique de Q (ischémie-reperfusion)

Modèle

Type d'étude

N

Effets observés
Dose (voie d'administration)
Durée

Référence
Patients
[chirugie vasculaire]
vs placebo à double insu 30 ¯ dommage oxydatif 50 mg t.i.d.(p.o.)
7 jours
Chello et al, 1996
Patients
[pontage coronarien par greffe veineuse]
vs placebo 40 ¯ dommage oxydatif 50 mg t.i.d.(p.o.)
7 jours
Chello et al, 1994
Patients
[MC (sténose > ; 75%)]
ouverte 7 ↑ taux d'extraction du lactate 120 mg/j (p.o.)
2 à 10 semaines
Kanazawa et al, 1984
Patients
[cardiopathies ischémiques]
vs placebo à double insu 20 ↑ performance cardiaque 200 mg/j (p.o.)
90 jours
Rossi et al, 1991
Patients
[chirurgie cardiaque]
vs placebo à double insu 20 ↑ Q dans le sang et le myocarde
↑ ATP
préservation du myocarde durant la chirurgie
100 mg t.i.d. (p.o.)
14 j avant et 30 j après
Judy et al, 1993
patients
[accident vasculaire cérébral]
observation 1 récupération complète 400 mg/j (p.o.)
4 semaines précédentes
Ely et al, 1998
Rats (coeurs)
[ischémie-reperfusion]
ouverte n/a ↑ niveau Q dans le myocarde (12 mg mais pas à 6 mg)
↑ contractilité cardiaque
6 ou 12 mg/kg (p.o.)
1 semaine
Muscari et al, 1991
Rat Wistar
[stress oxydatif aigu sur le coeur perfusé]
vs contrôle à l'insu des investigateurs 12 ¯ dommage cardiaque 5 mg/kg/j (p.o.)
4 semaines précédentes
Ferrara et al, 1995

↑ = augmentation;
¯ = baisse;
ATP = adénosine triphosphate;
t.i.d = trois fois par jour;
p.o. = voie orale;
n/a = pas disponible;
Q = ubiquinone

      Il semble donc probable que les problèmes cardiaques observés durant la reperfusion soient engendrés, en partie, par une baisse de l'ubiquinone conséquente à la réduction de sa biosynthèse et qu'une thérapie à l'ubiquinone pourrait contribuer de façon significative à rectifier cette situation. L'administration d'ubiquinone en tant qu'agent pharmacologique, lors d'ischémie-reperfusion, revêt encore plus d'importance lorsque l'on considère que ses niveaux, dans la mitochondrie, sont réduits après l'atteinte ischémique.


5. 4-Hydroxynonénal : un produit de la peroxydation lipidique induite par les radicaux libres

      En raison des baisses d'ubiquinone observées suite à un traitement avec les statines et, vu le rôle antioxydant de l'ubiquinone (section 4.2.2), nous avons voulu vérifier si une baisse des niveaux tissulaires d'ubiquinone dans le myocarde serait accompagnée par une diminution de la résistance des tissus face à un stress oxydatif. Théoriquement, une diminution d'antioxydant (ubiquinone) devrait se traduire par une augmentation de la peroxydation lipidique. Dans la section qui suit nous allons, dans un premier temps, décrire les principaux processus impliqués dans la peroxydation lipidique induite par les radicaux libres : d'une part les sources de radicaux libres et les cibles que ces derniers atteignent; et d'autre part les systèmes de protection : les antioxydants. Dans un deuxième temps, nous discuterons en plus amples détails du HNE qui est le produit de peroxydation que nous avons choisi pour mesurer l'étendue de la peroxydation lipidique dans nos expériences.


5.1 Peroxydation lipidique induite par les radicaux libres


5.1.1 Radicaux libres


5.1.1.1 Définitions :
  1. Radicaux libres : un radical libre est une espèce chimique possédant un ou plusieurs électrons non appariés (Sahnoun et al, 1997), qui lui procurent une très grande réactivité (Halliwell, 1994). La formation d'un radical peut résulter d'un échange mono-électronique ou d'une rupture homolytique de liaisons covalentes (c'est-à-dire les deux atomes se séparent mais chacun emporte avec lui un électron de la liaison).
  2. ii) Espèces réactives dérivées de l'oxygène (ERO) : une entité chimique formée suite à la réduction monovalente de la molécule d'oxygène. L'oxygène moléculaire doit être activé pour manifester sa toxicité soit par une activation photodynamique qui aboutit à l'oxygène singulet (1O2), soit par une activation réductrice avec formation séquentielle de l'anion superoxyde (O2·-), du H2O2 et du radical hydroxyle (OH-) (qui est considéré comme l'espèce la plus réactive du monde biologique). Cette activation est accélérée en présence de métaux de transition. [N.B. : l'oxygène moléculaire O2 contient deux électrons non appariés à son état basal. Ils sont de spins opposés (O2 est «triplet»). Après activation, l'O2 est «singulet» (1O2) c'est-à-dire les deux électrons sont de même spins]. En présence de complexes de fer, le H2O2 se décompose en espèce à très fort potentiel d'oxydation, soit principalement le OH- via les réactions de Haber-Weiss (a) et de Fenton (b) :

      a) O2·- + H2O2 O2 + ·OH + OH -

      b1) Fe3+ + O2·- Fe2+ + O2

      b2) Fe2+ + H2O2 Fe3+ + OH + OH -

      L'oxygène singulet est très réactif avec les molécules organiques (RH)  ROOH, c'est-à-dire des hydroxyperoxydes; ces hydroxyperoxydes peuvent être réduits par des donneurs d'électrons (E-) tels les métaux de transition (Buettner, 1993), les SQH (Kehrer, 1993) et les protéines hémiques pour libérer le radical alcoxyle (RO·) : [E- + ROOH E + RO· + OH]-. Ces RO· peuvent initier une chaîne de réactions : [RO· + RH R· + ROH]. Ce radical organique (R·) peut s'adjoindre un O2  pour donner le radical peroxyle (ROO·) : R· + O2 ROO·(qui peut à son tour initier une chaîne de réactions) : [ROO· + RH ROOH + R·].

      Il est à noter que tous ces ERO, sauf le H2O2 et le 1O2 sont aussi des radicaux libres. Toutes ces espèces chimiques ont une réactivité et une toxicité très variables et la plupart ont une demi-vie très courte.


5.1.1.2 Source :

      Plusieurs cellules et tissus produisent des ERO via des réactions enzymatiques ou par auto-oxydation au cours de leur métabolisme normal ou en réponse à un stimuli. Ici nous allons présenter les principales sources d'ERO possiblement présentes dans le myocarde (la figure 18 présente un schéma des principales sources cellulaires de radicaux libres).

      

Figure 18 : Sources cellulaires de radicaux libres (Kehrer, 1993)

  1. La chaîne mitochondriale de transport d'électrons (section 4.2.1) : L'oxygène y est le récepteur final. Cette chaîne respiratoire fournit plus de 80 % de l'adénosine triphosphate (ATP) nécessaire aux besoins de la cellule et est la source la plus importante de production d'ERO. Environ 2 % de l'oxygène utilisé par les mitochondries aérobies intactes est partiellement réduit par des électrons qui s'échappent des transporteurs d'électrons de la chaîne respiratoire, formant ainsi le O2-(Ferrari et al, 1991).
  2. Xanthine oxydase : à l'état normal, les tissus contiennent peu de xanthine oxydase (XO), laquelle se retrouve principalement dans les cellules endothéliales. Au cours de l'ischémie, l'activation d'une protéine kinase convertit la xanthine déhydrogénase, une enzyme qui ne produit pas de ERO, en XO. La dégradation de l'ATP cellulaire conduit à l'accumulation d'hypoxanthine (Goldhaber et Weiss, 1992) qui, en présence d'oxygène à la reperfusion, est transformé par la XO en xanthine, puis en acide urique. Cette production s'accompagne de la formation de O2·- et de H2O2 (McCord, 1985). Il y a une certaine controverse dans le syndrome d'ischémie-reperfusion chez l'humain, car certains auteurs rapportent que le coeur ne possède peu ou pas de XO (Jong de et al, 1990; Eddy et al, 1987; Grum et al, 1989) alors que d'autres en rapportent la présence (Friedl et al, 1990; Wajner et Harkness, 1989).
  3. NADPH-oxydase et myéloperoxydase : les neutrophiles sont les leucocytes les plus abondants au début du processus de reperfusion ou d'athérogenèse et ils contiennent dans leur membrane plasmique une NADPH-oxydase qui réduit l'oxygène moléculaire en O2·-. Les neutrophiles activés sécrètent aussi l'enzyme myéloperoxydase (MPO) qui catalyse la formation de l'acide hypochlorique (HOCl) (Reimer et al, 1989), en plus d'induire la conversion de la xanthine déhydrogénase en XO dans les cellules endothéliales. Bien que ce rôle soit controversé (Ferrari, 1990), plusieurs auteurs lui attribuent une contribution importante dans la production d'ERO dans les coeurs reperfusés (Litt et al, 1989; Lucchesi, 1990).
  4. Cyclo-oxygénase et lipoxyénase : l'activation des phospholipases peut induire une libération d'acide arachidonique qui est métabolisé en prostaglandines et leucotriènes durant l'ischémie (Tesfamariam et Cohen, 1992). Cette activité implique un transfert d'électrons qui pourrait initier la formation d'ERO, par la cylo-oxygénase et la lipoxygénase, bien que ce rôle ne soit pas encore bien défini (Kukreja et Hess, 1992).
  5. Catécholamines : les catécholamines produites dans les membranes cellulaires et libérées de façon importante lors de la reperfusion pourraient aussi contribuer à une formation d'ERO. L'oxydation des catécholamines catalysée par une enzyme ou des métaux traces serait le mécanisme le plus probable.
  6. Système des oxydases à fonctions mixtes : le système des oxydases à fonctions mixtes est constitué par une chaîne de transport d'électrons similaire à celle de la chaîne respiratoire mitochondriale et comprend entre autre, des cytochromes P450 et le NADPH. L'O2 moléculaire pourrait être activé par ce système et être transformé en substances toxiques comme l'O2·- (Urban et al, 1995). Bien que le rôle de ce système ait été démontré dans le foie (Bondy et Naderi, 1994), il ne semble pas jouer un rôle important dans le syndrome d'ischémie-reperfusion cardiaque.
  7. NADH-oxydase : une NADH-oxydase non-mitochondriale, dépendante d'un cytochrome b558, a été mise en évidence dans des microsomes de cellules endothéliales provenant d'artères coronaires bovines (Mohazzab et al, 1996; 1994), de muscles lisses vasculaires et de myocytes (Mohazzab et al, 1997) comme étant une source majeure de la production intracellulaire de O2. Des études antérieures (Nohl, 1987; VandePlassche et al, 1990) avaient aussi mis en évidence une NADH-oxydase mitochondriale non-reliée à la chaîne de transport d'électrons dont l'activité augmentait proportionnellement à la gravité de l'ischémie dans le coeur de lapin.
  8. Autres voies : l'accumulation d'équivalents réducteurs pendant l'ischémie tels que le NADH, le NADPH, le lactate, les quinones et les flavoprotéines qui peuvent réagir entre eux ou avec l'oxygène, pourrait induire la formation d'ERO.

5.1.1.3 Cibles des radicaux libres (espèces réactives dérivées de l'oxygène) :

      En plus de la peroxydation lipidique, l'atteinte radicalaire a pour cible d'autres structures, notamment les protéines et les acides nucléiques. Les métabolites dérivés de l'oxygène s'attaquent à tous les constituants cellulaires possédant un groupement nucléophile. Les ERO altèrent les propriétés des membranes cellulaires, dont la fluidité et la compartimentation. Cela modifie l'activité des récepteurs et par conséquent la fonction des messagers secondaires, en plus d'entraîner la fuite des composés intracellulaires tels la lactate déshydrogénase (LDH) et la CK (Korthuis et Granger, 1993). Dans la présente section, nous allons discuter principalement de la peroxydation lipidique puisqu'il s'agit de l'effet le plus pertinent à notre sujet de recherche.

      La peroxydation lipidique des AGPI, libérés des glycérophospholipides membraneux par la phospholipase (PLase) A2 se subdivise en trois phases : initiation, propagation et terminaison (fig. 19) et conduit à des eicosanoïdes (c'est-à-dire des molécules ayant 20 carbones saturés) très actifs du point de vue biologique.

      

Figure 19 : Processus de peroxydation lipidique

  1. Initiation (Pré, 1992) : parmi les ERO, il est proposé que le radical hydroxyle et l'oxygène singulet puissent agir comme initiateurs. L'attaque, par le radical hydroxyle, d'un acide gras polyinsaturé (LH dans la figure 19) conduit à la formation d'un radical lipidique (L·) et à la stabilisation d'OH· en H2O (LH + HO·  L· + H2O). Il est possible que d'autres radicaux puissent également initier la peroxydation lipidique.
  2. Propagation : il y a d'abord formation d'un radical lipoperoxyde (L· + O2  LOO·) qui, en réagissant avec un autre LH, engendre simultanément un hydroxylipoperoxyde (LOOH), assurant ainsi la propagation du processus. Les formes ionisées des métaux de transition participent activement à cette phase de propagation. LOO· peut être directement produit par l'action de l'oxygène singulet sur les lipides insaturés. LO· est beaucoup plus réactif que LOO· et perpétue la peroxydation lipidique. Les réducteurs tels l'acide ascorbique, O2·-, ou la cystéine accélèrent la lipoperoxydation par les métaux de transition. Les radicaux thyil (RS·), issus de l'action de HO· sur les thiols (-SH) cystéiniques des protéines contribuent à amplifier le processus de peroxydation lipidique (Schoneich et al, 1989).
  3. Terminaison : Chaque L· est à l'origine d'une centaine de molécules de LOOH. La phase de terminaison consiste en la formation de composés stables issus de la rencontre de deux espèces radicalaires (ex. : L· + L· L-L; LO· + L· LOL, etc.) (Halliwell et al, 1992). Cette phase ne survient qu'après un certain temps car la probabilité de rencontre entre deux radicaux libres est beaucoup plus faible que celle entre radical libre et acides gras polyinsaturés (leurs concentrations étant de beaucoup supérieures). Plus le milieu est riche en piégeurs physiologiques de radicaux libres (section 5.1.2), plus ce temps est court.

      La peroxydation lipidique conduit à la formation de différents hydrolipoperoxydes (LOOH) qui, du fait de leur instabilité en présence d'ions de métaux de transition, sont à l'origine de «composés de coupures» constitués d'aldéhydes, d'acides gras et de trace d'hydrocarbures (éthane, pentane) (Wade et Van Rij, 1985). Parmi les aldéhydes, on retrouve le malondialdéhyde (MDA, issu de l'oxydation des insaturations maloniques présentes dans l'AGPI) (Frankel, 1983; Valenzuela, 1990) et les hydroxyalcénals (Esterbauer, 1993), dont le HNE (Benedetti et al, 1980; Pré, 1992).


5.1.2 Antioxydants (Krinsky, 1992; Pré, 1992; Sahnoun et al, 1997; Sies, 1997)


5.1.2.1 Généralités

      Définition : Un antioxydant peut être défini comme n'importe quelle substance qui retarde de façon significative ou inhibe l'oxydation d'un substrat et ce, à des concentrations bien inférieures à celles de ce dernier (Halliwell et Gutteridge, 1989). Les antioxydants biologiques sont des substances qui protègent les systèmes biologiques contre les effets délétères possibles des processus ou réactions engendrant une oxydation excessive (Krinsky, 1992). Les antioxydants sont donc des molécules qui peuvent prévenir la formation d'ERO, ou qui peuvent réagir avec ces derniers pour les neutraliser. Les termes antioxydants et piégeurs de radicaux libres sont interchangeables pour décrire les différents systèmes de protection. On retrouve à la figure 20, la structure des principaux antioxydants regroupés en fonction de leur caractère hydrophile ou lipophile.

      

Figure 20 : Structure moléculaire des principaux antioxydants (Krinsky, 1992)

      Pour se défendre contre les attaques de radicaux libres, l'organisme possède deux grands systèmes de protection : il y a des enzymes détoxicantes et des antioxydants nonenzymatiques intra- et extracellulaires qui interviennent selon un ordre hiérarchique (Buettner, 1993; Haramaki et al, 1998).

      Les enzymes antioxydantes, telles la superoxyde dismutase, la catalase et la glutathion (GSH) peroxydase, sont préventives parce qu'elles agissent sur les espèces impliquées dans l'initiation de la chaîne de réactions des radicaux libres; tandis que les molécules antioxydantes plus petites, telles l'ascorbate, le tocophérol, l'ubiquinone, l'urée et le GSH, sont capables de piéger directement les radicaux oxydants et sont ainsi des antioxydants «briseurs» de la chaîne radicalaire (Buettner, 1993). De façon générale, les actions respectives des diverses enzymes antioxydantes ne sont pas du même ordre d'importance (Harris, 1992).


Antioxydants intracellulaires

      Parmi les sites d'action des antioxydants intracellulaires, nous retrouvons les principaux à la figure 21 :

      

Figure 21 : Antioxydants intracellulaires (d'après Bankson et al, 1993)
* = systèmes enzymatiques


5.1.2.2 Systèmes enzymatiques

      Superoxydes dismutases : elles catalysent la dismutation du superoxyde : 2O2· + 2H+ O2 + H2O2 (Krinsky, 1992). Elles constituent une première ligne de défense très efficace en empêchant l'accumulation cellulaire de superoxyde. Il y a trois iso-enzymes, deux cytosoliques (une cupro-zincique et une ferrique) et l'autre mitochondriale (manganèse).

      Catalase : cette enzyme est présente principalement dans les peroxysomes [riches en oxydases génératrices de peroxyde d'hydrogène (H2O2)] et les hématies. Son rôle dans l'élimination de l'H2O2 peut être limité dans certaines conditions; elle sert d'appoint à l'action de la glutathion peroxydase (GSH-Px) et catalyse la dismutation de H2O2 en oxygène et en eau : 2 H2O2 catase 2H2O + O2. Ces catalases permettent de soustraire l'H2O2 à la réaction d'Haber-Weiss et d'éviter ainsi la genèse du radical hydroxyle. L'activité de la catalase est très faible dans le myocarde (Scholz et al, 1997).

      Systèmes enzymatiques liés au GSH : les superoxydes engendrent du peroxyde d'hydrogène (H2O2), composé non radicalaire et diffusable dont la toxicité semble liée à sa conversion en HO· au contact d'ions métalliques. Les systèmes enzymatiques liés au GSH s'avèrent une ligne de défense qui complémente les catalases pour éliminer le H2O2. De plus, ils permettent l'élimination des lipoperoxydes. Au cours de ces réactions, le GSH est oxydé en glutathion oxydé (GSSG). La GSH réductase régénère le GSH (figure 22), une action qui nécessite la présence d'équivalents réduits (NADPH) (GSSG + NADPH/H+ (GSH réductase) 2 GSH + NADP+). En outre, il y a plusieurs peroxydases liées au GSH autant cytosolique, mitochondriale que membraneuse : a) GSH peroxydase sélénium-dépendante (Se-GSH-Px) : son activité au niveau de la membrane cellulaire nécessite une interaction avec la PLase A2 : elle transforme les hydroxyperoxydes de phospholipides en hydroxyperoxydes d'acides gras et lysophospholipides, et par la suite en alcool d'acides gras moins actifs. La Se-GSH-Px serait l'enzyme la plus importante dans le myocarde (Scholz, 1997); b) Phospholipide-hydroxyperoxyde-GSH peroxydase (PLOOH-GSHPx) (Krinsky, 1992) : cette enzyme agit directement sur les hydroxyperoxydes phospholipidiques, sans hydrolyser les hydroxyperoxydes d'acides gras à partir des phospholipides. (PLOOH + 2GSH (PLOOH-GSH-Px) phospholipide LOH + GSSG + H2O). Ainsi l'atteinte des membranes par les phospholipides-LOOH est éliminée sans avoir à activer la PLase A2, qui pourrait libérer des quantités excessives de substrats pour la synthèse des prostanoïdes. Les Phospholipide-hydroperpxyde-glatathion peroxydase (PLOOH-GSH-Px) peuvent également réduire les hydroxyperoxydes, liés aux membranes, et par ce fait, diminuent davantage la quantité d'hydroxyperoxydes lipidiques potentiellement nocifs. c) GSH transférases : certains dérivés des hydroxyperoxydes ne sont pas des substrats pour la GSH-Px. Ces dérivés, ainsi que les «aldéhydes de coupure» provenant de la peroxydation lipidique, dont le HNE, sont détoxiqués sous forme d'acides mercapturiques issus de l'action successive d'une GSH-S-transférase (Chen et al, 1998; Jacoby et Habig, 1980; Xie et al, 1998), de la a-glutamyl transpeptidase puis d'une peptidase.

      

Figure 22 : Cycle du glutathion


5.1.2.3 Antioxydants nonenzymatiques

      L'action protectrice enzymatique est complétée par celle de différents réducteurs se comportant comme des piégeurs stoechiométriques (Kikugawa et Beppu, 1987). Ceux-ci opèrent comme un bouclier antioxydant et protègent les acides nucléiques, les protéines et les lipides. Il faut noter que leur action est paradoxale, selon la composition de leur micro-environnement, sous certaines conditions ils peuvent agir comme pro-oxydants (ex. : l'acide ascorbique ne peut exercer son action antioxydante qu'en l'absence d'ions de métaux de transition) (Halliwell, 1990).

      Les petites molécules et les macromolécules pouvant agir comme piégeurs sont présentes dans les milieux extra et intracellulaires. Les plus importantes sont présentées ci-dessous selon leurs propriétés de solubilité.

  1. Antioxydants liposolubles : Ceux-ci, du fait de leur lipophilicité, sont incorporés dans les structures lipoprotéiques membraneuses ou circulantes.
    1. Tocophérols (incluant la vitamine E) (Léger, 1992) : ils inhibent la propagation de la peroxydation lipidique (Burton et al, 1982). Ce sont d'excellents piégeurs de radicaux lipidiques, tout particulièrement LO· et LOO·. Chaque molécule d'a-tocophérol peut réagir avec deux radicaux peroxyles :
      [(TOH· + LOO· TO· + LOOH)] [(TO· + LOO· LOO - TO)].
      L'a-tocophérol agit en se convertissant en radical a-tocophéroxyle, peu réactif. Ensuite, le radical migre à la surface de la membrane où il est reconverti en a-tocophérol via l'ascorbate (Barclay et al, 1983; Wefers et Sies, 1988). Cependant, s'il y a des quantités excessives d'a-tocophérol, celui-ci peut fonctionner comme pro-oxydant (TOH + LOOH T-O· + LO· + H2O) (Bowry et al, 1995; Kontush et al, 1996).
    2. Caroténoïdes (Krinsky, 1992) : les caroténoïdes, dont la vitamine A, sont d'excellents piégeurs d'espèces radicalaires grâce à leur système conjugué de doubles liaisons (Packer et al, 1989). Il est proposé que la bcarotène (CAR) réagit directement avec le radical peroxyle (LOO·) (Burton et Ingold, 1984) neutralisant au moins deux radicaux peroxyles : [LOO-CAR-OOL + LOO· (LOO)2 - CAR-OOL·] [(LOO)2-CAR-OOL· + LOO· (LOO)2-CAR-(OOL)2] (Handelman et al, 1991).
    3. Ubiquinones : l'activité antioxydante de l'ubiquinone est traitée à la section 4.2.2.
    4. Bilirubine : c'est le produit final du métabolisme de l'hème. La bilirubine peut inhiber efficacement la peroxydation lipidique via un mécanisme qui s'apparenterait à celui de l'a-tocophérol (Stocker et al, 1987).
  2. Antioxydants hydrosolubles
    Les antioxydants hydrosolubles mentionnés ci-dessous sont connus pour leurs activités extracellulaires sauf l'acide ascorbique qui exerce une activité intra- et extracellulaire.
    1. Acide ascorbique (C-OH) : joue un rôle très important en assurant la régénération de l'a-tocophérol en se transformant en un radical très peu réactif (C-O·) (Bielski et Richter, 1975) à partir duquel l'acide ascorbique est régénéré grâce à une NADH réductase. Il est peu probable que l'acide ascorbique piège directement les radicaux hydroxyles. Comme dans le cas de plusieurs autres antioxydants, un surplus d'acide ascorbique peut s'avérer néfaste (c'est-à-dire avoir un effet oxydant), surtout lorsque les membranes sont pauvres en a-tocophérol ou en présence d'une concentration élevée de métaux de transition (Pré, 1992).
    2. GSH : un tripeptide qui joue un rôle important comme antioxydant endogène et dans le maintien de l'équilibre d'oxydo-réduction. En fait, le GSH participe à l'élimination du H2O2 et des LOOH, en servant de cosubstrat à l'enzyme GSH-Px (Ferrari et al, 1991). Le GSSG formé par cette première réaction est à nouveau réduit en GSH par la GSH réductase, une enzyme qui utilise le NADPH comme cofacteur (figure 22). Le GSH peut inhiber la peroxydation des lipides et s'avère efficace comme piégeur direct de certains ERO, tels les OH· et 1O2 (Biaglow, 1989; Halliwell, 1996).
    3. Acide urique : à des concentrations physiologiques, il présente une activité antioxydante soutenue vis-à-vis des radicaux hydrosolubles tels l'hydroxyle (Ames et al, 1981). Cependant, il est inefficace contre les générateurs de radicaux liposolubles (Krinsky, 1988).
    4. Protéines de fixation des métaux : elles diminuent la concentration des métaux de transition capables de réagir avec les hydroxyperoxydes. On retrouve : i) la transferrine, qui ne transporte que de 20 à 30 % de sa capacité totale de fixation de fer, maintenant ainsi le fer libre plasmatique à des niveaux très faibles (Gutteridge et al, 1982); ii) la lactoferrine, qui est produite par les neutrophiles et qui est similaire à la transferrine; iii) la céruloplasmine, qui a deux mécanismes antioxydants : la fixation des ions cuivre et l'oxydation du Fe2++; et iv) l'albumine par fixation des ions cuivre (Gutteridge et Wilkins, 1983).
    5. Protéines liant l'hème libre et protéines liant les protéines hémiques : l'hème libre et les protéines hémiques (ex. : hémoglobine et myoglobine) sont pro-oxydants. Ils peuvent réagir avec le peroxyde d'hydrogène et entretenir la peroxydation lipidique (Kanner et al, 1987). La protection contre ces événements est assurée par deux protéines : l'haptoglobine qui se lie fortement à l'hémoglobine, et l'hémopexine, qui se lie à l'hème libre, formant des complexes éliminés rapidement par l'organisme (Oshiro et Nakaijima, 1988).
    6. Éléments-traces dans l'homéostasie radicalaire (Pluchon-Richard, 1992) : les éléments-traces (zinc, sélénium, cuivre, manganèse et chrome) jouent un rôle important dans les mécanismes de défense antioxydants. Une déficience d'un ou de plusieurs de ces éléments diminue la protection cellulaire et contribue au développement des pathologies radicalaires (Tato et al, 1994; Winnefeld et al, 1995).

5.1.3 Effets de la peroxydation lipidique

      L'équilibre entre la production d'espèces oxygénées et les défenses antioxydantes est très fragile et peut basculer assez facilement en faveur des radicaux libres et ainsi créer une situation de stress oxydatif entraînant une variété d'effets nocifs. Un stress oxydatif peut déclencher une réaction inflammatoire et ainsi affecter la fonction et le métabolisme cardiaque (Ambrosio et al, 1992). C'est ce qui se produit lors du syndrome d'ischémie-reperfusion où le glutathion oxydé (GSSG) s'accumule plus vite qu'il est métabolisé en glutathion réduit (GSH). En fait, la cellule peut tolérer un certain niveau de stress oxydatif, cependant dans les cas les plus sévères, elle subit des dommages importants qui peuvent mener à la mort. Les radicaux lipidiques, les hydrolipoperoxydes et leurs «aldéhydes de coupure» perturbent de façon importante la cohésion des membranes cellulaires et se traduisent par les effets suivants : i) baisse de leur fluidité (Dobretsov et al, 1977), ii) baisse des activités enzymatiques, iii) modifications structurales des récepteurs à leur surface qui en empêchent la reconnaissance, iv) augmentation de leur perméabilité aux H+ ainsi qu'aux Ca++ (pouvant mener à la rupture de l'acide désoxyribonucléique (ADN)) (Orrenius et al, 1989).

      Au niveau des mitochondries et des lysosomes, la peroxydation lipidique se manifeste par un gonflement de ces organelles pouvant mener à leur lyse. L'oxydation des acides aminés et des protéines est générale. Pour ne citer que quelques exemples : l'oxydation réversible des groupes thiols, de la méthionine en sulfoxyde et en sulfane; celle des amino-acides cycliques, tryptophane, histidine, proline. Les modifications structurales engendrées chez les protéines peuvent être la cause d'une modification d'activité ou d'antigénicité, de même que d'une fragilité accrue à une protéolyse ultérieure par les protéases.

      L'oxydation de l'ADN peut mener à de multiples lésions telles que coupure de chaîne, formation de dimères cyclobutaniques, oxydation des bases puriques et pyrimidiques, et pontages des protéines nucléiques (Brennan et al, 1994).

      Les produits de la peroxydation lipidique sont également capables d'interagir avec l'ADN et peuvent conduire à des coupures double-brin ou mono-brin (Vaca et al, 1988; Dix et Mmett, 1983). Ces anomalies oxydatives de l'ADN peuvent conduire à des anomalies de la multiplication cellulaire, de la synthèse protéique et de la transmission du message génétique. Il existe de puissants systèmes de réparation qui assurent la conservation du génome.

      Les «aldéhydes de coupure» modifient les domaines protéiques et lipidiques des LDL-C en empêchant leur reconnaissance par les récepteurs tissulaires, diminuant ainsi leur rôle normal de vecteur du CH. Nous en discutons plus en détails dans la section suivante.


5.2 Le 4-Hydroxynonénal (Esterbauer et al, 1991)

      Au cours de la peroxydation lipidique, une grande variété d'aldéhydes tels le MDA, le HNE et les autres hydroxyalcénals, en tant que produits secondaires, sont formés à partir des hydroxyperoxydes lipidiques (les produits primaires de la peroxydation). Les hydroxyperoxydes sont instables et se décomposent en produits secondaires (les aldéhydes) qui, à leur tour, peuvent générer des produits tertiaires et quaternaires. Une grande variété de produits dérivés des lipides s'accumulent (possédant différents groupements : aldéhyde, céto, hydroxy, époxy et carboxy). La figure 23 présente un schéma de la formation des produits de la peroxydation lipidique :

      

Figure 23 : Formation des produits de la peroxydation lipidique
(d'après Moore et Roberts, 1998)

      Les aldéhydes générés par la peroxydation lipidique représentent une autre façon par laquelle les radicaux libres pourraient exercer leur toxicité. De plus, comparativement aux radicaux libres, les aldéhydes ont une t½ plus longue et peuvent ainsi diffuser de leur point d'origine (c'est-à-dire les membranes) pour atteindre des cibles intracellulaires ou extracellulaires distantes, propageant ainsi le dommage (figure 24). Ainsi, ces aldéhydes agiraient en tant que «messager toxique secondaire» amplifiant le dommage des radicaux libres (Esterbauer et al, 1991; 1985) (figure 24).

      

Figure 24 : Amplification du dommage radicalaire par les aldéhydes
(Esterbauer et al, 1991).

      En se liant aux groupements amines ou thiols, les aldéhydes dénaturent ou inactivent : i) les macromolécules telles les protéines, les enzymes, les phospholipides et les acides nucléiques et ii) les petites molécules telles le GSH, le coenzyme A, la cystéine et la lysine. Dans cette section, nous allons discuter des sources d'aldéhydes puis nous discuterons de la réactivité chimique et des effets biologiques du HNE, l'aldéhyde que nous avons choisi pour nos travaux de recherche, entre autres, en raison de sa cytotoxicité (sur des fibroblastes de peau humaine) qui est la plus sévère parmi les aldéhydes provenant de la peroxydation lipidique, tel qu'illustré sur la figure 25 :

      

Figure 25 : Toxicité de différents aldéhydes (Esterbauer et al, 1991)


5.2.1. Facteurs modulant la concentration endogène de HNE (Schaur et al, 1990; Srivastava et a, 1998a; 1998b)

      a) Source : Le mécanisme de formation des hydroxyalcénals, tels le HNE, n'est pas entièrement élucidé. La réaction principale qui conduit à la formation d'aldéhydes est la réaction de clivage-b des hydroxyperoxydes lipidiques ou, plus précisément, des radicaux alcoxy lipidiques. On peut toutefois supposer que les acides gras polyinsaturés w-6, tels le 18:2 et le 20:4 (c'est-à-dire une chaîne de 20 carbones avec 4 liaisons doubles), peuvent produire du HNE (Esterbauer et al, 1990b; 1985).

      Certains mécanismes ont été proposés (Pryor et Porter, 1990) et suggèrent que le HNE ne peut être formé qu'à partir des AGPI; un mécanisme préconise l'acide hydroperoxy-11-arachidonique alors qu'un autre préconise les isomères de position, l'acide hydroperoxy-15-arachidonique ou l'acide hydroperoxy-13-linoléique.

      Les protéines modifiées par le HNE apparaissent dans les athéromes de lapins hyperlipidémiques (Hoff et Cole, 1991). De nombreuses études ont montré que le HNE et les autres aldéhydes semblables étaient produits in vivo et qu'ils revêtaient un aspect pathophysiologique important (Chen et al, 1992; Comporti, 1989, 1985; Schaur et al, 1990; Witz, 1989).

      b) Métabolisme : Parmi tous les aldéhydes, les hydroxyalcénals, plus particulièrement le HNE, sont considérés comme les plus cytotoxiques (Benedetti et al, 1980; 1979; Esterbauer et al, 1991; Keller et Matson, 1998). Le HNE est un réactif électrophile qui réagit facilement avec les nucléophiles, tels les groupes - SH de biomolécules (ex. : la cystéine et le coenzyme A) (Comporti, 1998), avec les protéines ou avec les thiols de faible poids moléculaire (ex. : le GSH) (figure 26) :

      

Figure 26 : Réactions du HNE avec le GSH et les groupes -SH des protéines
(Benedetti et al, 1980; Srivastava et al, 1998b)

      La réactivité des groupements amines avec les hydroxyalcénals est de deux à trois fois moindre que celle avec les groupements thiols (Comporti, 1998).

      Les principales enzymes impliquées dans le métabolisme du HNE sont les GSH transférases, les aldéhydes déshydrogénases et les alcool déshydrogénases (Schaur et al, 1990). Dans les hépatocytes et la mitochondrie, les métabolites principaux du HNE seraient le GSH [28] (figure 27) conjugué, l'acide carboxylique correspondant, l'acide 4-hydroxy-2-nonénoïque [29] (figure 27) et l'alcool correspondant, le 1,4-dihydroxynonène (DHN) [30] (figure 27).

      

Figure 27 : Métabolisme du HNE (Esterbauer et al, 1991)

      Les isoenzymes aldéhydes déhydrogénases qui métabolisent le HNE sont présentes dans le cytosol hépatique, la mitochondrie et probablement aussi dans les microsomes, alors que l'alcool déhydrogénase NADH-dépendante est localisée principalement dans le cytosol hépatique. Il faut souligner qu'il y a plusieurs différences avec les autres tissus (Dianzani et al, 1989; Esterbauer et al, 1985; Grune et al, 1997; Haberland et al, 1992; Hartley et Petersen, 1993; Ishikawa et al, 1986; Siems et al, 1997; Srivastava et al, 1998b; Ullrich et al, 1996a, 1994). Parmi les isoenzymes, la GSH transférase 8-8 (de foie de rat) aurait la plus grande spécificité pour le HNE (Schaur et al, 1990). Chez l'homme, parmi les GSH transférases, c'est l'isoenzyme m qui démontre la plus grande activité avec le HNE. Bien que le HNE puisse réagir spontanément avec le GSH, l'action de la GSH-transférase accélère la réaction par un facteur de 300 à 600. Il faut noter que le complexe HNE-GSH exerce une rétroaction inhibitrice des GSH-transférases. On a également rapporté que l'acide mercapturique 1,4-dihydroxynonène (DHN-MA) pourrait être le métabolite principal dans l'urine (rat, humain) (Alary et al, 1998).

      Il n'y a pas beaucoup de documentation sur le métabolisme du HNE dans le myocarde, excepté le fait que la capacité du myocarde à métaboliser les hydroalcénals est faible (10 % de celle du foie) (Esterbauer et al, 1991) et que la conjugaison avec le GSH, catalysée par la GSH S-transférase, représente un mode spécifique de métabolisme dans le myocarde (Srivastava et al, 1998a). On a rapporté que les métabolites [28], [29] et [30] étaient également produits dans le myocarde, le [28] et le [29] étant les plus abondants (Srivastava et al, 1998b). Récemment, on a rapporté que l'aldose réductase représenterait la seule oxydoréductase importante capable d'utiliser le HNE dans le myocarde (Srivastava et al, 1998a).

      On a rapporté que les coeurs hypertrophiés, chez le rat, avaient une activité réduite de métabolisme du HNE et que cette baisse serait due à une diminution des concentrations tissulaires de GSH (Grune et al, 1994). On peut donc supposer qu'une baisse des niveaux d'ubiquinone pourrait être associée à une baisse de GSH, entraînant une augmentation des niveaux de HNE. Les patients ayant des niveaux d'ubiquinone moindres seraient plus vulnérables aux effets néfastes du HNE.


5.2.2 Réactivité chimique

      Les 4-hydroxyalcénals comprennent trois principaux groupes fonctionnels : le groupe aldéhyde, la double liaison carbone et le groupe hydroxyle. Les conditions de réaction déterminent lequel de ces groupes va réagir. Les 4-hydroxyalcénals, dont le HNE, électrophile réagissent facilement avec les groupes -SH des protéines et avec les thiols de faible poids moléculaire (figure 26) tels le GSH, le thioglycolate, l'ester éthylique de l'acide thioglycolique, le coenzyme A et la cystéineN-acétyl. Plusieurs études ont montré que les 4-hydroxyalcénals réagissent avec les groupements nucléophiles [NH2 (amine) ou SH (thiol)] des macromolécules (ADN, protéines) et de molécules telles les acides aminés, le GSH et le coenzyme A. [N.B. : le NH2 fait une liaison avec l'aldéhyde par une réaction de base de Schiff et le SH- par addition de Michaël (thioester)]. La réactivité est différente, mais dans les deux cas il y a possibilité de réversibilité (Chen et al, 1992; Hoff et al, 1989; Siems et al, 1996; Uchida et Stadtman, 1992). On peut noter que les enzymes avec des groupements thiols ayant été inactivées par le HNE peuvent être réactivées par un excès de GSH ou de cystéine (Schauenstein et al, 1971) via une réversibilité du lien SH-. On a également montré que les 4hydroxyalcénals peuvent réagir avec les acides aminés (nécessitant la présence d'un groupement fonctionnel) (Siems et al, 1996) [ex. : apolipoprotéine B des LDL (Chen et al, 1992; Hoff, 1993; Esterbauer, 1993, Palinski et al, 1989)]. On suggère que les réactions entre le HNE et les peroxydes, suivies d'une réaction avec un groupement NH2 (d'un acide aminé), peuvent induire des dommages à l'ADN des cellules qui produisent du HNE et des peroxydes dans des conditions de stress oxydatif.


5.2.3 Effets biologiques

      À une concentration >100 mM, on observe une cytotoxicité aigüe du HNE; à moins de 100 mM, on observe une gamme d'effets nocifs, mais dans cette section nous allons discuter principalement des effets qui pourraient être reliés aux effets nocifs des inhibiteurs de l'HMG CoA réductase (l'inhibition de la prolifération cellulaire et l'effet cataractogène). Il faut toutefois noter que les effets observés dans les divers systèmes cellulaires, à des concentrations supérieures à 100 mM, l'ont été au cours d'études in vitro où le plus souvent il y avait ajout exogène de HNE, car il est très peu probable que l'on puisse atteindre de telles concentrations in vivo. On a calculé que la concentration du HNE dans la bicouche lipidique de microsomes peroxydant isolés, par exemple, était approximativement de 4,5 mM (Esterbauer et al, 1991).

      Les Tableaux VII à IX présentent un résumé des principaux effets biologiques du HNE qui regroupe la grande diversité des effets du HNE en trois catégories selon sa concentration (VII : > 100mM; VIII : >0,1mM < 100mM; et IX : <0,1 mM).


5.2.3.1 Effets biologiques du HNE à une concentration > 100mM :

      À 100 mM et plus,le HNE entraîne des effets cytotoxiques aigus non spécifiques qui conduisent, dans la plupart des cas, à une mort cellulaire rapide. Ceci s'explique par le fait que plusieurs fonctions cellulaires fondamentales, autant cataboliques (telle la respiration mitochondriale) qu'anaboliques (ADN, acide ribonucléique (ARN) et synthèse des protéines), sont partiellement ou complètement inhibées à ces concentrations.

      Bien qu'il soit peu probable que le HNE atteigne de telles concentrations in vivo, on peut concevoir que ces niveaux puissent survenir localement et de façon transitoire, près ou à l'intérieur des membranes au site de la peroxydation lipidique (Benedetti et al, 1984a). Toutefois, si l'HNE diffuse hors de la membrane, sa concentration sera réduite soit par simple diffusion dans la phase aqueuse avoisinante, soit par son métabolisme enzymatique. Le Tableau VII présente plusieurs effets du HNE à ces concentrations :

      
Tableau VII : Effets biologiques du HNE à une concentration > 100mM
Systèmes étudiés Effets biologiques Références
MYOCARDE
cardiomyocytes libération de lactate (a) (b)
perturbation de l'homéostasie du calcium (c)
(a) Griffin et Segall, 1987; (b) Iliou et al, 1995; (c) Winkle van et al, 1994
cardiomyocytes (microtubules et microfilaments) certains changements morphologiques (a) (b)
inhibition de l'assemblage des microtubules (c)
(a) Gadoni et al, 1993; (b) Winkle van et al, 1994; (c) Gabriel et al, 1985
mitochondrie du myocarde (rat) perturbation des fonctions mitochondriales Humphries et al, 1998; Lucas et al, 1998
SANG
érythrocytes lyse (a)
¯ de la résistance au stress osmotique (b)
(a) Benedetti et al, 1980; (b) Poli et al, 1987a
membrane plasmatique inhibition de la calcium ATPase
inhibition de la 5'-nucléotidase
Dianzani et al, 1989
plaquettes (humaines) inhibition de l'ADP et de l'agrégation induite par l'acide arachidonique Hurst et al, 1987
FOIE
hépatocytes (rat) lyse et mort cellulaires, LD50, 1 h (a) (b)
déplétion de 90 % du glutathion en 3 min., 2 x 106 cellules/mL (c)
augmentation importante de la formation de chimioluminescence et de pentane TBARS (c) (d)
inhibition de la synthèse protéique (e)
inhibition du glucose-6-phosphate microcosmique (e)
destruction du cytochrome P450 (e)
inhibition du transport de la thymidine (f)
inhibition de la sécrétion de triglycérides (g)
inhibition de la protéine kinase C (h)
induction de la protéine HSP 31 (choc thermique) (I)
biotransformation rapide en conjugué du glutathion, acide carboxylique et DHN (j) (k) (a)
perturbation de l'homéostasie du calcium (l) (m)
effets génotoxiques variés (n) (o) (p) (q)
(a) Esterbauer et al, 1985; (b) Grasse et al, 1985; (c) Cadenas et al, 1983; (d) Poli et al, 1987b; (e) Poli et al, 1985; (f) Wawra et al, 1986; (g) Dianzani, 1982; (h) Marinari et al, 1988; (i) Cajone et Bernelli-Zazzera, 1988; (j) Schaur et al, 1990; (k) Fauler, 1987; (l) Carini et al, 1996; (m) Benedetti et al, 1984b; (n) Griffin et Segall 1987; (o) Eckl et al, 1989; (p) Griffin et Segall, 1986; (q) Esterbauer et al, 1990a
hépatomes capacité d'affecter l'expression des protéines de stress Cajone et Bernelli-Zazzara, 1989
hépatomes (cellules MH1C1) (rat) métabolisé en 5 min par 3.9 x 106 cellules/mL (a)
induction de la protéine HSP 31 (choc thermique) (b)
(a) Ferro, 1988; (b) Cajone et Bernelli-Zazzera, 1988
hépatomes (ascites de Yoshida) inhibition de l'ADN polymérase a et b
inhibition du transport de la thymidine
Wawra et al, 1986
microsomes hépatiques (souris) conversion du cytochrome P450 au P420 Lame et Segall, 1987
microsomes hépatiques inhibition de la glucose-6-phosphatase (a) (b)
destruction du cytochrome P450(a)
stimulation de la peroxydation lipidique par réduction de la protection dépendante du glutathion (c) (d)
formation de chromolipides fluorescents (430 nm) en présence de fer-ADP ou de NADPH (e)
(a) Benedetti et al, 1980; (b) Koster et al, 1986; (c) Haenen et al, 1987; (d) Dogterom et al, 1989 (e) Esterbauer et al, 1986
mitochondrie hépatique (rat) inhibition de la respiration (a)
formation de chromolipides fluorescents (430 nm) en présence de fer-ADP (b)
(a) Dianzani, 1982; (b) Koster et al, 1986
mitochondrie hépatique épuisement rapide du GSH Hartley et Petersen, 1993
AUTRES
cellules HeLa induction d'une protéine fixatrice d'ADN, similaire au facteur «choc thermique» Cajone et al, 1989
cellules tumorales (ascites d'Ehrlich) formation de bulles sous-pleurales d'emphysème, lyse et mort cellulaire, 1 h (a) (b) (c) (e)
LD50, 2 h (b) (c) (e)
inhibition de la croissance après. réimplantation i.p dans la souris (b) (c)
déplétion du glutathion (d) (b)
(a) Schauenstein et al, 1977; (b) Schauenstein, 1982; (c) Khoschsorur et al, 1981; (d) Schauenstein et Esterbauer, 1979; (e) Hauptlorenz et al, 1985
fibroblastes inhibition de la O6-méthylguanine ADN méthyltransférase Krokan et al, 1985
lysat de réticulocyte (lapin) inhibition de la synthèse protéique Benedetti et al, 1981
membrane pulmonaire (rat) inactivation des b-récepteurs adrénergiques Leurs et al, 1986
microtubule du cerveau (bovin) inhibition de la polymérisation Gabriel et al, 1985
ovaires (hamster chinois) lyse et mort cellulaire, LD50, 1.5 h Brambilla et al, 1986
Salmonella typhimurium mort cellulaire (c'est-à-dire baisse de survie) Marnett et al, 1985
synovioblastes (lapin) inhibition de la poly(ADP-ribosylation) Ulrich et al, 1996b

¯ = diminution;
↑ = augmentation;
TBARS = «thiobarbituric acid reactive substances»


5.2.3.2 Effets biologiques du HNE à des 0,1mM < concentrations <100mM :

      À desconcentrations variant de 1 à 20 mM le HNE peut inhiber la synthèse d'ADN et de protéines, stimuler la PLase A2 et inhiber l'expression de C-myc. Plusieurs études semblent indiquer que le HNE peut se manifester à de telles concentrations et suggèrent que certains de ces effets peuvent effectivement être produits dans les tissus en réponse à un stress oxydatif (Esterbauer et al, 1991). Le Tableau VIII présente plusieurs effets du HNE à ces concentrations.

      
TABLEAU VIII - Effets biologiques du HNE à des 0,1mM < concentrations < 100mM
Systèmes étudiés Effets biologiques Références
MYOCARDE
myocarde ¯ progressive dans la systole maximale du ventricule gauche (a)
¯ de la fonction du b-récepteur adrénergique et réduction de la force contractile suivies d'une insuffisance complète de contraction (b)
↑ instantanée du débit coronarien (c)
(a) Ishikawa et al, 1986; (b) Haenen et al, 1989; (c) Kraaij et al, 1990
SANG
cellules leucémiques monomyélocytaires ¯ du ARNm pour l'oncogène C-myc Barrera et al, 1987; Esterbauer, 1993; Fazio et al,1992
lymphocytes T (humains) modulation de la capacité de réponse des cellules T humaines Cambiaggi et al, 1997
neutrophiles (humains) stimulation de la migration aléatoire, chimiocinétique, inhibition de la migration Curzio et al, 1990
neutrophiles (rat) inhibition de la migration Curzio et al, 1985; Curzio et al, 1986; Curzio, 1988
plaquettes (humaines) potentialisation de l'ADP, de la thrombine, et agrégation induite par l'ionophore, stimulation de la phospholipase A2 (a)
métabolisé à 80 % en 30 min (b)
(a) Selley et al, 1988; (b) Hurst et al, 1987
FOIE
foie (rat) stimulation d'adénylate cyclase suivi par une inhibition Dianzani et al, 1989
hépatomes (ascites de Yoshida) inhibition de la synthèse d'ADN, incorporation de la thymidine Wawra et al, 1986
microsomes du foie (rat) disparution du HNE (50 mM, 1 mg protéine/mL) en 1 h (a)
inhibition de l'activité permettant la séquestration du calcium (b)
(a) Koster et al, 1986; (b) Benedetti et al, 1984
MUSCLE
cellules de muscle lisse de l'aorte croissance cellulaire de muscle lisse de l'aorte (athérogenèse) (a)
agrégation plaquettaire et formation de thromboxane A2 (b)
(a) Ruef et al, 1998; (b) Selley et al, 1988
AUTRES
cellules endothéliales lyse et mort cellulaire, LD50, 3 h
inhibition de la croissance cellulaire
Kaneko et al, 1988
cellules endothéliales cérébrales inhibition de l'ADN, de l'ARN et de la synthèse protéique Karlhuber et al, 1997
cellules tumorales (ascites d'Ehrlich) inhibition de la synthèse d'ADN, incorporation de la thymidine
LD50, 45 h
inhibition de la croissance en culture après 45 h
Bickis et al, 1968; Esterbauer, 1993; Hauptlorenz et al, 1985; Schauenstein et Esterbauer, 1979
cellules V79 (hamster chinois) ¯ de l'efficacité dans la formation de colonies
↑ des mutations
Cajelli et al, 1984
fibroblastes mort cellulaire, fibroblastes quiescents plus sensibles que proliférant (a) (b) (c) (d)
¯ de l'efficacité dans la formation de colonies (e)
perturbation du cycle cellulaire, arrêt dans G1 et G2 (c)
inhibition de la synthèse d'ADN (d)
inhibition de la synthèse protéique (d)
¯ de glutathion suivi d'une augmentation (par un facteur de 2) après 24 h (b)
(a) Kaneko et al, 1987; (e) Krokan et al, 1985; (b) Poot et al, 1987; (c) Poot et al, 1988a; (d) Poot et al, 1988b; (d) Poot et al, 1988c
jéjunum (rat) perturbation des fonctions Siems et al, 1995
macrophages pulmonaires ¯ de la fluidité membraneuse
¯ de la production de superoxyde
Witz et al, 1987; Witz et al, 1988
mitochondrie du cortex surrénal (rat) inhibition de la respiration Ullrich et al, 1996a
neurones cérébrocorticaux perturbation des récepteurs cholinergiques Blanc et al, 1997
ovaire (hamster chinois) ¯ de l'efficacité dans la formation de colonies
effets génotoxiques
Brambilla et al, 1986
parasite du paludisme inhibition de la synthèse de l'ADN (c'est-à-dire hypoxanthine) incorporation, toxique Clark et al, 1987
synaptosomes ¯ du transport de glucose et glutamate Keller et al, 1997
tissus lymphoïdes nécrose sévère des lymphocytes dans le thymus Oarada et al, 1988

¯ = diminution;
↑ = augmentation
ARNm = Acide ribonucléique messager


5.2.3.3 Effets biologiques du HNE à des concentrations < 0,1 mM :

      Les concentrations inférieures à 0,1 mM sont probablement celles que l'on retrouve aux niveaux physiologiques dans plusieurs tissus ainsi que dans le sérum et les effets observés à ces concentrations ont probablement une signification physiologique. Le tableau IX présente certains effets du HNE à ces concentrations.

      
TABLEAU IX : Effets biologiques du HNE à des concentrations < 0,1 mM
Systèmes étudiés Effets biologiques Références
SANG
cellules leucémiques monomyélocytaires ¯ de la transcription du C-myc Barrera et al, 1987
membrane plasmatique faible stimulation de la guanylate cyclase
stimulation de la phospholipase C (hydrolyse PIP2)
Dianzani et al, 1989; Rossi et al, 1988
neutrophiles (rat, humain)
lymphocytes (humain
chimiotaxie, stimulation de la migration orientée Cambiaggi et al, 1997; Curzio, 1988; Curzio et al, 1985; 1986; 1988; Dianzani et al, 1996; DiMauro et al, 1995; Esterbauer, 1993
AUTRE
neurones cérébrocorticaux (rat) modulation de l'activité de l'adénylate cyclase
faible stimulation de la guanylate cyclase
Blanc et al, 1997

¯ = diminution;
↑ = augmentation;
PIP2 = phosphatidylinositol 4,5-biphosphate

      Généralités : les effets que nous venons de présenter suggèrent que le HNE joue un rôle pathophysiologique et possiblement physiologique, mais il est important de souligner que la grande majorité de ces résultats proviennent d'évidences indirectes. Ces effets suggèrent l'importance des aldéhydes en tant que messagers secondaires de l'effet toxique du stress oxydatif et de la peroxydation lipidique (Esterbauer, 1993).


5.3 Lien potentiel avec la toxicité des inhibiteurs de l'HMG-CoA réductase

      La toxicité des statines peut être conséquente à une action pharmacologique exagérée (section 3.2), plus particulièrement à l'inhibition de la synthèse de l'acide mévalonique. L'ubiquinone a des propriétés antioxydantes (section 4.2.2) et l'administration d'inhibiteurs de l'HMG-CoA réductase entraîne une réduction des niveaux d'ubiquinone. Il est donc raisonnable de supposer que l'administration de statines pourrait indirectement entraîner une augmentation des niveaux de HNE. Cette augmentation des niveaux de HNE pourrait avoir des conséquences néfastes et pourrait constituer un facteur important, entre autres, dans les myopathies associées à l'utilisation des statines. C'est ce que nous avons tenté de vérifier avec notre recherche. Les deux sections suivantes présentent deux effets du HNE qui sont également caractéristiques des statines.


5.3.1 Effets sur la prolifération cellulaire (possiblement lié aux effets des statines)

      Le HNE possède la capacité de bloquer la prolifération cellulaire à des concentrations où les effets létaux sont faibles ou absents (Esterbauer, 1993; et al 1991). Les mécanismes proposés sont les suivants : i) l'inhibition par le HNE du système de l'ADN polymérase (une enzyme avec un groupementSH) (Wawra et al, 1986) et ii) une perturbation du cycle cellulaire (Poot et al, 1988a). Dans les fibroblastes humains, des concentrations de HNE variant de 2 à 20 mM provoquent un arrêt des cellules dans la phase G2 du premier cycle cellulaire ainsi que dans la phase G1 du second cycle cellulaire. Un délai dans le début de la prolifération, dû à un retard dans le transit cellulaire de G0 à G1, et un prolongement de la phase G1 représentent des effets additionnels. Cette atteinte sévère du cycle cellulaire explique le fait que les cellules traitées avec du HNE affichent une diminution de la synthèse d'ADN (Hauptlorenz et al, 1985; Wawra et al, 1986; Karlhuber et al, 1997). Il semble raisonnable de supposer que le HNE affecte la prolifération cellulaire en interférant avec l'expression de certains gènes (Barrera et al, 1987; Esterbauer et al, 1991; Fazio et al, 1992).

      L'activité antiproliférative des aldéhydes dépend également de leur structure et de leur lipophilicité (Kaneko al, 1988) : les inhibiteurs les plus puissants sont les 2,4, alcadiénals et le HNE.

      Plusieurs effets toxiques et carcinogènes ont été rapportés avec le HNE (Stohs, 1995) : retard ou prévention de la croissance chez certaines espèces, perturbation du cycle cellulaire des tumeurs, nécrose du thymus, nécrose tubulaire sévère du rein et dommage hépatique diffus.

      L'action antiproliférative du l'HNE pourrait être liée à une interaction avec les structures cytosquelettiques; on a rapporté que le HNE pouvait exercer des effets sur les microtubules et les microfilaments en altérant la morphologie cellulaire et en entraînant à la fois la dépolymérisation des structures microtubulaires et la dissolution des fibres de stress. Cette action du HNE pourrait être attribuée à son affinité pour les groupes sulphydryles, qui sont essentiels au maintien de la tubuline et de l'actine, les deux sous-formes polymérisées (Gadoni et al, 1993; Gabriel et al, 1985). Puisque la pravastatine s'est avérée moins myotoxique que la lovastatine (section 3.2.2), il est possible que leurs effets sur le HNE diffèrent aussi. De plus, on a également rapporté une inhibition de la prolifération cellulaire avec la lovastatine (section 3.1.8).


5.3.2 Effet cataractogène (possiblement lié aux effets des statines)

      Le HNE, formé lors d'hyperglycémie (associée à une peroxydation lipidique augmentée), pourrait jouer un rôle important dans la formation de cataractes chez les diabétiques (Ansari et al, 1996). Le HNE pourrait provoquer des opacifications du cristallin de rat et l'action d'un antioxydant puissant, l'hydroxytoluène t-butylé, pourrait augmenter la capacité du cristallin à détoxiquer le HNE (Srivastava et al, 1996). On a récemment rapporté que l'aldose réductase pourrait constituer la route principale de détoxication du HNE dans la rétine (He et al, 1998). L'opacité du cristallin, et plus particulièrement la formation de cataractes, est un des problèmes spécifiques à l'inhibition de la synthèse de l'acide mévalonique et donc de l'ubiquinone (Gerson et al, 1990; 1989) (section 3.2.3). Il est possible que le HNE y joue un rôle.


CHAPITRE II : OBJECTIFS DES TRAVAUX ET HYPOTHÈSES


1. Objectifs :

      Notre recherche a consisté en trois étapes principales : i) la mise au point de la méthode d'analyse pour l'ubiquinone; ii) la première expérience chez le rat; et iii) la seconde chez le hamster hypercholestérolémique. Dans cette section, nous présentons les objectifs et hypothèses associés à chacune de ces étapes.

      i) Méthode analytique
Le but principal de notre méthode d'analyse pour l'ubiquinone (HPLC) était de simplifier le procédé analytique en choisissant une seule phase mobile pour l'analyse de l'ubiquinone-9 et -10 dans le myocarde, le muscle, le foie et le sang afin d'optimiser l'analyse avec une résolution maximale.

      ii) Première expérience
Le but de la première expérience était de comparer les effets de la pravastatine et de la lovastatine sur les niveaux d'ubiquinone et de déterminer si ces effets étaient liés à la dose. L'objectif secondaire était d'établir s'il y a une corrélation entre les effets observés dans le sang et ceux observés dans le muscle, le myocarde ou le foie afin d'établir si une extrapolation à partir des niveaux sanguins serait possible. Pour élucider cette question, nous avons effectué l'expérience suivante chez le rat : quatre semaines de traitement à la lovastatine ou à la pravastatine (administrées par gavage à des doses de 0, 20, 40 ou 80 mg/kg/jour) (figure 1).

      

Figure 1 : Schéma de la première expérience (rat)

      iii) Deuxième expérience
L'objectif principal de l'expérience suivante était de comparer les effets de la lovastatine et de la pravastatine sur les niveaux d'ubiquinone et de HNE chez le hamster hypercholestérolémique, un modèle qui reproduit plus fidèlement les mécanismes de régulation du CH chez l'humain (figure 2). Nous avons choisi d'utiliser une dose de 20 mg/kg/j en raison des effets hypocholestérolémiques rapportés chez le hamster (Ma et al, 1986; Pogue et al, 1995).

      

Figure 2 : Schéma de la deuxième expérience (hamster hypercholestérolémique)

      L'objectif secondaire était d'établir une corrélation entre les effets observés sur les niveaux d'ubiquinone et ceux de HNE dans le myocarde.


2. But à long terme

      Le but à long terme de ces travaux est de déterminer si (en dépit des effets bénéfiques évidents des traitements aux statines) l'utilisation de ces médicaments pourrait induire une diminution de la capacité du myocarde à résister à un stress oxydatif. Ceci pourrait être particulièrement important chez des patients présentant des conditions pathologiques préexistantes liées à des niveaux diminués d'ubiquinone. Ces travaux pourraient permettre d'élucider s'il y aurait un avantage à utiliser, chez ces patients, une statine hydrosoluble plutôt que liposoluble.

      Finalement, si effectivement les statines entraînent une augmentation des produits de peroxydation, il faudrait alors envisager l'utilisation concomitante d'antioxydant (tel le tocophérol) afin de minimiser les effets néfastes possibles d'un traitement aux statines.


3. Hypothèses de départ :

  1. L'administration des statines entraîne une diminution des niveaux tissulaires d'ubiquinone.
  2. L'effet sur les niveaux tissulaires d'ubiquinone dépend de la dose.
  3. La diminution des niveaux tissulaires d'ubiquinone observée avec la lovastatine est plus grande que celle avec la pravastatine en raison d'une plus grande distribution dans les tissus.
  4. On peut extrapoler les niveaux d'ubiquinone tissulaires à partir des niveaux sanguins.
  5. Puisque l'ubiquinone est un antioxydant, sa diminution entraîne une augmentation des produits de peroxydation (c'est-à-dire on pourrait établir une corrélation entre les niveaux d'ubiquinone et ceux de HNE).
  6. L'augmentation des niveaux de HNE observée avec la lovastatine est plus grande qu'avec la pravastatine.

CHAPITRE III : MÉTHODE ANALYTIQUE

      Premier article : «Determination of Ubiquinone-9 and 10 levels in Rat Tissues and Blood by High Performance Liquid Chromatography with Ultraviolet Detection». Journal of chromatographic Science 1998, 36: 247-252.

      

Veuillez suivre le lien suivant : [article1.pdf]

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CHAPITRE IV : PROTOCOLES EXPÉRIMENTAUX (Première expérience)

      Deuxième article : «A Comparison of the Effects of Lovastatin and Pravastatin on Ubiquinone Tissue Levels in Rats».

      Current Therapeutic Research 1998, 59(9): 666-679

      

Veuillez suivre le lien suivant : [article2.pdf]

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CHAPITRE V : PROTOCOLES EXPÉRIMENTAUX (Deuxième Expérience)

      Troisième article : «Effects of Lovastatin and Pravastatin on Ubiquinone and 4-Hydroxynonenal Tissue Levels in the Hypercholesterolemic Hamster».

      Manuscrit accepté pour publication dans :

      Current Therapeutic Research 1999, 60(2); 87-104.

      

Veuillez suivre le lien suivant : [article3.pdf]

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CHAPITRE VI : DISCUSSION ET CONCLUSIONS GÉNÉRALES

      Avec la venue sur le marché de l'atorvastatine, qui est une statine beaucoup plus puissante que les autres, on a tendance à augmenter les doses des autres statines, ce qui accroît les risques associés à leur utilisation. Un effet pharmacologique exagéré pourrait être à l'origine de certains des effets nocifs des statines. Plus précisément, la diminution de formation de l'acide mévalonique conséquente à l'inhibition de l'HMG-CoA réductase pourrait entraîner une baisse des niveaux d'ubiquinone. L'ubiquinone joue un rôle important dans la bioénergie mitochondriale et est le seul antioxydant liposoluble synthétisé de novo.

      Suite aux premières publications qui démontraient que les statines pouvaient diminuer les niveaux d'ubiquinone (Appelkvist et al, 1993; Bélichard et al, 1993; Elmberger et al, 1991; Folkers et al, 1990; Ghirlanda et al, 1993; Löw et al, 1992; Nagata et al, 1990; Willis et al, 1990), nous avons entrepris d'approfondir cette question. Dans un premier temps, il a fallu mettre au point une méthode analytique efficace nous permettant de mesurer les niveaux d'ubiquinone. Une méthode HPLC [méthanol-éthanol (70:30); détection en ultraviolet à une longueur d'ondes de 275 nm] sensible, reproductible et précise a été développée (Rousseau et Varin, 1998). Le but principal de cette méthode était de simplifier le processus analytique en choisissant une seule phase mobile pour l'analyse de Q9 et Q10, dans le myocarde, le muscle, le foie et le sang afin d'optimiser l'analyse avec une résolution maximale.

      Nous avons choisi de comparer les effets de la lovastatine (liposoluble) et de la pravastatine (hydrosoluble) sur les niveaux d'ubiquinone en raison de leur distribution différente dans les tissus et de l'effet myotoxique plus grand de la lovastatine par rapport à la pravastatine (chapitre I, section 3.2.2). Ces effets des statines ont été documentés dans deux espèces animales, le rat et le hamster. Dans la première étude chez le rat, trois doses de statines ont été administrées. Dans la seconde étude chez le hamster, une dose de statine a été administrée avec une diète riche en cholestérol. Dans ce dernier modèle, nous avons comparé les effets des statines sur les niveaux de HNE dans le myocarde.

      Les résultats obtenus doivent être mis en contexte des limites des méthodologies et modèles animaux utilisés. Dans les deux sections suivantes nous présenterons les facteurs méthodologiques et physiologiques limitants, suivront ensuite nos conclusions générales.


1. Considérations méthodologiques

      a) Analyse de l'ubiquinone : L'originalité de la méthode analytique que nous avons développée réside dans la combinaison de plusieurs caractéristiques. Les principales caractéristiques sont les suivantes : i) la proportion du solvant a été choisie pour maximiser l'extraction (Ikenoya et al, 1981), ii) l'hydoxytoluène tert-butylé (BHT) est ajouté afin de prévenir l'auto-oxydation (Lang et al, 1986); iii) le dodécylsulfate sodique (SDS) est utilisé pour améliorer l'efficacité de l'extraction (Burton et al, 1985) en vertu de sa capacité de dissocier et de solubiliser les membranes protéiques; iv) la phase mobile (methanol-éthanol 70:30) pour la séparation chromatographique a été choisie pour simplifier et optimiser l'analyse des différents tissus avec une résolution maximale; v) l'utilisation d'ubiquinone-11 en tant que standard interne (Muratsu et al, 1988) constitue un facteur important pour l'analyse quantitative précise d'ubiquinone-9 et 10 dans les différents tissus à condition que le volume de la solution standard de Q11 soit mesuré avec exactitude; et vi) l'utilisation de courbes de références d'étalonnage (dans la solution tampon) permet une détermination exacte d'une baisse éventuelle des niveaux d'ubiquinone (telle qu'anticipée avec un traitement aux statines).

      La limite la plus grande de cette méthode est qu'elle ne permet pas une mesure directe de l'ubiquinol (la forme réduite de l'ubiquinone). Puisque le rapport Qred/Qox ne devrait pas varier à la suite d'un traitement aux statines, nous estimons que cette méthode est très adéquate pour répondre aux objectifs visés dans le cadre de ce projet. Notre modèle n'est pas soumis à un stress oxydatif, comme c'est le cas d'un stress adrénergique (c'est-à-dire que le rapport Qred/Qox demeure constant); le BHT est ajouté immédiatement après le prélèvement afin d'empêcher toute auto-oxydation et de préserver les ubiquinones dans leur forme initiale. Tel que l'indiquent nos données de reproductibilité, une fois les échantillons biologiques congelés (à -80°C), il n'y a aucune oxydation ou réduction qui a lieu pour au moins 13 mois (Lagendjik et al, 1996) et il n'y a pas de réduction post-mortem (Aberg et al, 1992).

      Dans nos expériences préliminaires, les niveaux d'ubiquinol dans le myocarde, le muscle et le sérum étaient approximativement le dixième de ceux de l'ubiquinone. Ces résultats sont en accord avec ceux déjà publiés : le myocarde (rat et souris), 80 à 90 % d'ubiquinone (Aberg et al, 1992; Podda et al, 1996; Takahashi et al, 1993; Wakayabashi et al, 1994; Zhang et al, 1995); le muscle (rat), 60 à 90 % (Aberg et al, 1992; Lang et Packer, 1987); et le sérum (rat), plus de 90 % d'ubiquinone (Takahashi et al, 1993; Wakayabashi et al, 1994). Dans le plasma (humain et rat) il n'y a que de 10 à 25 % d'ubiquinone (Lagendijk et al, 1996; Takahashi et al, 1993; Yamashita et Yamamoto, 1997). Dans le foie (rat et souris), on rapporte une proportion d'ubiquinone variant de 30 à 90 % et dans le rein (rat et souris), de 60 à 80 % (Leray et al, 1998; Podda et al, 1996; Wakabayashi et al, 1994; Zhang et al, 1995).

      b) Analyse de l'hydroxynonénal : La peroxydation lipidique résulte en la formation de diènes conjugués, d'hydroperoxydes lipidiques et de produits de dégradation tels les alcanes, les aldéhydes et les isoprostanes. Il existe plusieurs méthodes pour mesurer la peroxydation lipidique selon que les échantillons proviennent de matériel biologique complexe obtenu in vivo ou de simples mélanges in vitro (Moore et Roberts, 1998) (voir figure 23 du chapitre I).

      La mesure de la formation de diène conjugué s'applique généralement aux quantifications dynamiques (exemple : lors de l'oxydation des LDL) et ne s'applique pas aux échantillons obtenus in vitro. Les hydroperoxydes se décomposent rapidement mais ils peuvent être mesurés directement ou indirectement par une variété de techniques.

      La mesure de MDA par l'essai TBAR («thiobarbituric acid reactive substances»), bien que très utilisée, est non spécifique et n'est pas très efficace pour l'application aux échantillons biologiques.

      Nous avons choisi de mesurer le HNE puisque c'est un marqueur spécifique de la peroxydation lipidique, applicable aux échantillons biologiques (Blasig et al, 1998; Moore et Roberts, 1998), et qu'il peut former des produits d'addition relativement stables qui en permettent une analyse adéquate (Des Rosiers et al, 1993).

      Nous avons aussi choisi de le mesurer dans le myocarde pour les raisons suivantes : i) le myocarde est plus sensible aux dommages oxydatifs en raison de ses défenses antioxydantes différentes des autres tissus (plus particulièrement, dans le myocarde il y a absence de cytochrome P-450 et absence d'activité de la catalase; la distribution et la réponse de la glutathion peroxydase sélénium-dépendante et de la phospholipide-hydroperoxyde-glutathion peroxydase sont différentes des autres tissus) (Scholz et al, 1997); ii) le HNE induit des dommages aux cardiomyocytes; et iii) c'est dans cet organe que nous avons observé les baisses d'ubiquinone les plus significatives. On associe à plusieurs maladies coronariennes de faibles niveaux d'ubiquinone.

      La méthode d'analyse de l'hydroxynonénal a été développée à partir d'une méthode existante (Des Rosiers et al, 1993) (dilution d'isotope et essai par chromatographie en phase gazeuse et spectroscopie de masse après réduction de la fonction aldéhyde en alcool) qui a été modifiée afin d'inclure un traitement avec du Raney Nickel pour quantifier les niveaux de HNE et de DHN liés aux protéines via un groupement -SH par addition de Michael (lien thioester) (Uchida et Stadtman, 1992). Nous avons mesuré le HNE lié aux protéines parce qu'il est associé aux lésions athérosclérotiques dans la paroi des vaisseaux sanguins et que les changements observés devraient être un meilleur reflet de la peroxydation lipidique que le HNE libre. (Jurgens et al, 1993; Mark et al, 1997; Palinski et al, 1994). La méthode GCMS permet d'éviter certains problèmes qui pourraient être reliés à l'extraction (p. ex. avec une méthode HPLC) où il y aurait une grande possibilité de réaction avec les groupements -SH ou amine. Il faut toutefois noter que la méthode utilisée ne mesure pas le HNE lié aux groupements amines des protéines par une base de Schiff, mais selon certains auteurs les liaisons avec les groupements -SH sont plus résistantes que celles avec les groupements amines (Comporti, 1998).

      c) Analyse de la lovastatine et de la pravastatine (première expérience) : Une méthode HPLC a été développée pour la lovastatine et une seconde pour la pravastatine. Nous avons utilisé le même système HPLC (c'est-à-dire celui utilisé pour l'analyse d'ubiquinone) avec une longueur d'onde de 238 nm. Nous avons décidé de procéder à l'analyse de la lovastatine et de la pravastatine pour les raisons suivantes : les solutions de gavage utilisées dans cette expérience ont été préparées à partir de comprimés commerciaux broyés. La lovastatine et la pravastatine sont faiblement absorbées (30-35 %). Il était important de confirmer la présence de la lovastatine et de la pravastatine dans le plasma. Les prélèvements ayant été effectués tardivement, environ 24 heures après la dernière dose, (et plus particulièrement celui des groupes traités à la lovastatine) une évaluation adéquate de la dose-réponse des niveaux plasmatiques des statines n'a pas pu être effectuée. En raison de l'immense capacité du rat pour compenser l'inhibition de l'HMG-CoA réductase par les statines, aucun effet apparent sur les niveaux plasmatiques des lipides n'a pu être observé après le traitement de 4 semaines.

      Un autre facteur limitant provient du fait que les doses utilisées dans cette expérience sont supérieures par un facteur de 50 à la dose thérapeutique chez l'humain. Elles ont été utilisées afin de permettre d'observer une différence entre les effets de la lovastatine et de la pravastatine sur les niveaux d'ubiquinone.

      d) Analyse des lipides : Ces analyses ont été effectuées en utilisant des méthodes standards dans des laboratoires externes. Pour la mesure de LDL (expérience chez le hamster), nous avons effectué une comparaison entre la méthode standard (c'est-à-dire en utilisant la formule de Friedwald : LDL=[CH total]-[HDL]-[TG/2,22] et la méthode de mesure directe. Une bonne corrélation (r2=0,83) a été obtenue.

      Les résultats de la mesure directe étant plus adéquats pour les fortes concentrations (puisque les animaux n'étaient pas à jeun au moment du prélèvement des échantillons) et les niveaux de triglycérides étant très élevés, nous avons retenu la méthode directe pour la détermination des niveaux plasmatiques de LDL pour la deuxième expérience. Les implications du régime hypercholestérolémique que nous avons utilisé sont discutées un peu plus loin (section f).

      e) Modèle animal : Le rat a initialement été choisi comme modèle expérimental afin de pouvoir reproduire les résultats déjà publiés sur la lovastatine (Willis et al, 1990) et ainsi permettre, d'une part, une comparaison directe de cet effet avec celui de la pravastatine et, d'autre part, de déterminer si l'effet rapporté dépend de la dose. Cependant, ce modèle ne permet pas une extrapolation directe à l'humain puisque les statines n'y induisent pas de changements significatifs dans les niveaux plasmatiques des lipides (Fujioka et al, 1995; Tsujita et al, 1986). En effet, le rat possède une très grande capacité à synthétiser le CH via un mécanisme hypercompensateur à une baisse des niveaux plasmatiques. Cette compensation, après une baisse initiale, résulte en des niveaux lipidiques presque normaux chez le rat après 3 semaines de traitement. Le mécanisme de cette «hypercompensation» n'est pas élucidé à ce jour, mais pourrait être relié à des mécanismes différentiels, post-transcription, qui seraient uniques au rat. En deuxième lieu, nous avons repris l'expérience chez une espèce plus propice à l'étude des effets liés à un traitement agissant sur les mécanismes régulateurs du cholestérol : le hamster hypercholestérolémique. Ce modèle a été retenu pour les raisons suivantes : il reflète beaucoup plus fidèlement la réponse hypocholestérolémique à un traitement chez l'humain, ainsi que les mécanismes régulateurs du CH (tels le taux de dégradation des LDL récepteur-dépendants et le taux de synthèse des LDL) (figures 1-3).

      

Figure 1 : Synthèse du cholestérol in vivo en fonction du poids corporel (Dietschy et al, 1993). L'aire ombragée représente un groupe d'espèces pour lesquelles le taux de synthèse diminue par environ 10 mg/jour pour chaque augmentation de poids par un facteur de 10.

      

Figure 2 : Dégradation des LDL en fonction du poids corporel (Dietschy et al, 1993). L'aire ombragée représente un groupe d'espèces pour lesquelles le taux de dégradation diminue par environ 1,8 mL/h/kg pour chaque augmentation de poids par un facteur de 10.

      

Figure 3 : Synthèse du cholestérol dans chaque compartiment tissulaire (Dietschy et al, 1993)

      De plus, il s'est avéré que la lovastatine, à fortes doses, pouvait diminuer les niveaux plasmatiques de CH (Ma et al, 1986; Otto et al, 1995). Toutefois, il y a eu des rapports contraires (Amin et al, 1988; Krause et Princen, 1998) ainsi que des rapports d'hépatotoxicité et de néphrotoxicité suite à l'administration de statines chez des hamsters (Oms et al, 1995). Chez le hamster, la concentration des LDL plasmatiques répond aux changements alimentaires d'une façon essentiellement identique à celle de l'humain.

      f) Régime alimentaire : Le régime administré aux hamsters contenait du triacylglycérol (20%) et du CH (0,12%). Avec la prise de CH et de triacylglycérol saturé, il y a une augmentation marquée des taux de LDL dans le plasma ainsi qu'une réduction de la captation récepteur-dépendant de LDL par le foie (Dietschy et al, 1993). Nous avons opté pour ce régime en raison de l'effet plus marqué sur les niveaux plasmatiques de CH et de LDL (figure 4).

      Lorsque le CH est présent dans le régime alimentaire, l'ajout d'acides gras (à longues chaînes) augmente l'effet suppresseur des stérols alimentaires et entraîne une suppression encore plus grande de l'activité des récepteurs du foie. La prise de CH réduit l'ARN messager de plusieurs enzymes de la cascade du CH et des récepteurs LDL du foie du hamster (Shimomura et al, 1997). Cela réduit également la transcription des gènes régularisés par les stérols. Ainsi, en présence de CH alimentaire, les acides gras saturés influencent l'activité des récepteurs hépatiques des LDL de façon marquée (Woolett et al, 1989).

      fig033

      Les acides gras sont amenés au foie sous forme de triacylglycérols transportés dans les résidus de chylomicrons. Une telle expansion du réservoir de lipides, soit par une augmentation du piégeage, soit par synthèse d'acides gras, est associée à une sécrétion accrue de triacylglycérol hépatique dans les VLDL.

      Lors du prélèvement des échantillons de plasma, les hamsters n'étaient pas à jeun, ce qui explique les niveaux lipidiques élevés notés lors de l'étude. Cependant, on a pu observer l'effet sur les TG (une baisse variant de 40 à 60 %), ce qui a confirmé l'activité des statines.

      g) Activité des statines

      Dans la deuxième expérience nous avons effectivement choisi le hamster parce que c'est un modèle qui reflète plus fidèlement les mécanismes régulateurs du cholestérol tel que nous l'avons décrit à la section 1e) de la discussion (chapitre VI). Pour maximiser l'hypercholestérolémie, nous avons opté pour un régime contenant du triacylglycérol et du cholestérol (section 1f), chapitre VI). Avec un tel régime les LDL et le cholestérol plasmatique ne sont pas diminués sous l'action des statines (en raison de l'effet suppresseur additionnel de l'activité des récepteurs du foie).

      Il faut aussi souligner que lors du prélèvement des échantillons de plasma les hamsters n'étaient pas à jeun, ce qui a entraîné des niveaux lipidiques encore plus élevés lors de l'étude.

      Néanmoins, nous sommes confiants que les doses des statines ont été absorbées pour les raisons suivantes :

  1. les statines ont été administrées (sous forme de suspension fraîchement préparée dans une solution de carboxyméthylcellulose à 1 %) par gavage qui est une méthode reconnue d'administration.
  2. L'activité des statines a été confirmée par les fortes baisses de triglycérides (de 40 à 60 %) qui ont été observées chez les groupes traités. À titre d'exemple nous présentons un tableau de résultats obtenus chez le hamster après un traitement avec la lovastatine sous différents régimes dont celui que nous avons utilisé (i.e. cholestérol et triacylglycérol) (Himber et al, 1995).

      

Tableau 1 : Effet de la diète sur l'activité des statines chez le hamster

(d'après Himber et al, 1995)

      Il faut noter que bien que ces résultats ont été obtenus sur des échantillons plasmatiques de hamsters à jeun (ce qui explique que les niveaux soient inférieurs à ceux rapportés dans notre étude), ils corroborent néanmoins l'effet des statines sur les niveaux de triglycérides qui sont observés avec notre modèle.

      3) L'effet des statines sur les niveaux d'ubiquinone constitue aussi une évidence additionnelle de l'absorption des statines.


2. Considérations pathophysiologiques

      a) Généralités : Les niveaux tissulaires d'ubiquinone peuvent changer considérablement après un traitement avec des médicaments ou des produits chimiques (De Pinieux et al, 1996; Kalen et al, 1990; Nagata et al, 1990). Plusieurs conditions pathologiques chez l'humain, telles les cardiomyopathies, maladies musculaires et ischémie, sont associées à des niveaux faibles d'ubiquinone (Karlsson et al, 1990; Littaru et al, 1994; Mortensen, 1993; Mortensen et al, 1990) (chapitre I, section 4.3.1).

      La proportion ubiquinone/LDL est significativement plus faible chez les patients atteints d'ischémie du myocarde (Hanaki et al, 1993). Dans les membranes internes de la mitochondrie, un taux de respiration normal requiert le maintien d'une concentration élevée d'ubiquinone et même une faible diminution peut être nocive (Lenaz et Espoti, 1985).

      b) Première expérience : Dans la première expérience, nous avons voulu comparer les effets de la pravastatine et de la lovastatine sur les niveaux d'ubiquinone et déterminer si ces effets étaient liés à la dose. L'objectif secondaire était d'établir s'il y a une corrélation entre les effets observés dans le sang et ceux observés dans le muscle, le myocarde ou le foie. La lovastatine et la pravastatine ont diminué les concentrations d'ubiquinone dans le myocarde, le muscle et le sang chez le rat. L'effet de la lovastatine était plus grand et a été attribué à ses concentrations tissulaires plus élevées. En raison de propriété de liposolubilité, la lovastatine aurait un volume de distribution plus grand que celui de la pravastatine qui est hydrosoluble. Seul l'effet observé avec la lovastatine était lié à la dose.

      Ces résultats ont confirmé nos trois premières hypothèses, c'est-à-dire que les statines entraînent une diminution des niveaux tissulaires d'ubiquinone, que cet effet dépend de la dose (lovastatine), et que l'effet observé avec la lovastatine est plus grand que celui avec la pravastatine. Cependant, il n'y avait pas de corrélation entre les niveaux sanguins et ceux du myocarde. Ainsi, il ne serait pas possible de déceler une déficience d'ubiquinone dans le myocarde à partir des niveaux observés dans le sang périphérique.

      c) Modèle animal : Puisque le rat possède une immense capacité pour compenser l'inhibition de l'HMG-CoA réductase par les statines, il était désirable de reproduire cette expérience dans un modèle plus adéquat. Le modèle qui reproduit plus fidèlement les mécanismes de régulation chez l'humain, suite à un traitement aux statines, est le hamster. Pour cette expérience, nous avons choisi d'utiliser une dose unique de statines de 20 mg/kg/j d'une part en raison des effets significatifs observés sur les niveaux d'ubiquinone, dans notre premier modèle et de la plus grande sensibilité du hamster à l'administration de statines (Oms et al, 1995) et, d'autre part, en raison des effets hypocholestérolémiques rapportés chez le hamster (Ma et al, 1986; Pogue et al, 1995).

      d) Deuxième expérience : L'objectif principal de l'expérience suivante était de comparer les effets de la lovastatine et de la pravastatine sur les niveaux d'ubiquinone et de HNE chez le hamster hypercholestérolémique. L'objectif secondaire était d'établir une corrélation entre les effets observés sur les niveaux sanguins d'ubiquinone et ceux de HNE dans le myocarde.

      En raison des propriétés antioxydantes de l'ubiquinone, il était raisonnable de supposer qu'une diminution des niveaux d'ubiquinone pourrait se traduire par une augmentation des produits de peroxydation (dont le HNE) qui peut entraîner des effets délétères suite aux processus ou réactions qui génèrent une oxydation excessive.

      Si tel était le cas et que les statines entraînaient une augmentation des produits de peroxydation, il faudrait alors envisager l'utilisation concomitante d'antioxydants (tel le tocophérol ou l'ubiquinol) afin de minimiser les effets néfastes possibles d'un traitement aux statines.

      Le but à long terme était de déterminer si (en dépit des effets bénéfiques évidents des traitements aux statines) l'utilisation de ces médicaments pourrait induire une diminution de la capacité du myocarde à résister à un stress oxydatif, plus particulièrement chez des patients présentant des conditions pathologiques préexistantes associées à des niveaux diminués d'ubiquinone.

      Nos résultats indiquent que, chez le hamster hypercholestérolémique, la lovastatine et la pravastatine entraînent une diminution similaire des niveaux d'ubiquinone dans le sang, le myocarde et le muscle squelettique (section f). L'amplitude de la baisse d'ubiquinone observée était semblable à celle observée chez le rat.

      e) Effet sur les niveaux hépatiques d'ubiquinone : Le foie est l'organe cible de l'activité inhibitrice de l'HMG-CoA réductase et il est également l'organe principal de sécrétion de cholestérol chez le rat où il est responsable pour plus de la moitié de la synthèse totale de cholestérol. Certains auteurs ont rapporté que le CH était le produit principal de la cascade mévalonique dans le foie alors que dans les autres tissus, une grande partie du mévalonate produit dans cette même cascade est utilisée pour la synthèse de l'ubiquinone (Emberger et al, 1987).

      Ceci pourrait expliquer en partie pourquoi les niveaux d'ubiquinone sont plus affectés dans les tissus extrahépatiques que dans le foie (Bélichard et al., 1993) malgré la plus grande activité des statines dans le foie.

      En ce qui a trait à la réponse dans notre modèle de hamster rendu hypercholestérolémique par une diète contenant du CH et du triacylglycérol, l'explication précédente pourrait peut-être également s'appliquer même si seulement 10 % du cholestérol est synthétisé dans le foie. De plus, comme nous l'avons expliqué à la section 1f) du chapitre VII, l'addition de CH et de triacylglycérol entraîne une suppression de l'activité des récepteurs du foie (effet opposé à celui des statines) et aurait donc pour effet de favoriser la synthèse du cholestérol par le foie, au détriment de celle d'ubiquinone un peu de la même façon que chez le rat et pourrait s'expliquer en vertu du rôle principal de régulation du cholestérol dont le foie est responsable.

      f) Effet sur les niveaux tissulaires d'ubiquinone : Dans l'expérience chez le hamster rendu hypercholestérolémique nous avons obtenu des baisses de niveaux d'ubiquinone qui étaient similaires pour la pravastatine et la lovastatine. Pour tenter d'expliquer ces résultats discordants par rapport aux résultats précédents chez le rat, nous avons envisagé plusieurs possibilités:

  1. L'état nutritif du hamster, c'est-à-dire un régime hypercholestérolémiant, était différent de celui (normal) du rat dans l'expérience précédente. Il a été rapporté que bien qu'un ajout de CH et de triacylglycérol a beaucoup d'effet sur le foie et se traduit par des niveaux de CH modifiés, il n'a que peu ou pas d'effet sur la synthèse de CH dans les tissus extrahépatiques.
  2. Il est possible que la biodisponibilité des statines soient différentes chez le rat par rapport au hamster (d'autant plus que la lovastatine doit être métabolisée pour exercer son effet).

    La plus grande réponse observée avec la lovastatine (première expérience) était dose-dépendante et a été significative aux doses les plus fortes. Pour l'expérience chez le hamster, nous avons dû utiliser la dose de 20 mg/kg/j afin de limiter les risques de toxicité qui sont beaucoup plus grands chez le hamster (Oms et al, 1995). Il est possible qu'à des doses supérieures (telles que celles utilisées dans la première expérience) on puisse observer également un plus grand effet avec la lovastatine. Pour une même dose l'effet des statines chez le hamster pourrait être moindre ce qui nous amènerait au début de la courbe effet/réponse, alors que la différence observée entre les statines lors de la première expérience, chez le rat, l'a été aux doses plus élevées.
  3. Bien que la lovastatine soit liposoluble et la pravastatine hydrosoluble, il n'est pas impossible que la pravastatine atteigne, à un certain niveau, les tissus extrahépatiques.
  4. La captation de la pravastatine est régie par un système de transport (le transporteur anionique multispécifique) qui existe principalement dans le foie chez le rat (Ziegler et Stünkel, 1992). Il est possible que l'on retrouve un système de transport semblable dans les tissus extrahépatiques en plus grande quantité chez le hamster (comparativement au rat) ce qui lui conférerait une activité inhibitrice semblable à celle de la lovastatine.

      g) L'activité antioxydante des statines : Les diminutions de HNE, dans le myocarde, étaient également semblables pour la lovastatine et la pravastatine, ce qui porte à croire que leur effet serait similaire. En outre, les résultats obtenus, chez le hamster, n'ont pas confirmé l'hypothèse selon laquelle il y aurait une augmentation des produits de peroxydation et c'est plutôt une baisse, similaire pour la lovastatine et la pravastatine, des niveaux de HNE qui a été observée. Deux explications possibles pour ces résultats seraient que : i) que l'ubiquinone aurait une activité pro-oxydante dans le myocarde; et, ii) les statines y joueraient un rôle antioxydant.

      Il y a eu quelques rapports d'activité antioxydante pour la pravastatine dans le sang humain (Hoffman et al, 1992; Salonen et al, 1995), la lovastatine dans le sang de lapin (Singh et al, 1997) et la fluvastatine dans les LDL du sang de patients hypercholestérolémiques (Hussein et al, 1997b). Toutefois, il existe des rapports d'un effet contraire pour la lovastatine (c'est-à-dire un potentiel d'oxydation) (Loop et al, 1994; Palomaki et al, 1997).

      L'activité antioxydante des statines a été décrite à la section 3.1.8 du chapitre I. La seule explication qui s'applique à nos conditions expérimentales est celle de la structure chimique : la structure des statines contient des liaisons H, CH3O et OH (de même qu'un cycle aromatique) qui pourraient piéger des radicaux libres tels l'oxygène singulet ou l'ion hydroxyle (Singh et al, 1997). Nous ne pouvons toutefois exclure la possibilité que la baisse de HNE dans le myocarde puisse être un effet indirect de l'activité antioxydante des statines dans le sang.

      1) Dans le plasma, un effet antioxydant se traduit principalement par une inhibition de l'oxydation des LDL (section 4.2.2.3). Dans notre étude, nous n'avons pas abordé cet aspect, mais on peut supposer que les statines circulantes pourraient exercer un effet antioxydant directe par piégeage des radicaux libres (p. ex. via leur cycle aromatique) et pourraient ainsi compenser pour les pertes d'ubiquinol.

      Pour vérifier si un tel effet antioxydant des statines compensent pour la baisse d'ubiquinone, il serait de mise de mesurer les niveaux de HNE dans le plasma. Nous aurions bien aimé pouvoir procéder à ces vérifications, mais la quantité de plasma disponible aux fins d'analyse ne nous a pas permis de concrétiser ce protocole.

      Une autre vérification qui pourrait être effectuée pour documenter un effet antioxydant direct des statines, consisterait d'une étude in vitro sur des lipoprotéines qui seraient soumises à une peroxydation intensive (p. ex. avec du CuSO4) et où l'on documenterait les effets des statines sur la peroxydation lipidique (p. ex. le MDA).

      2) Il est possible que dans le myocarde, l'ubiquinone exerce une activité pro-oxydante plutôt qu'antioxydante (Schnurr et al, 1996; Castilho et al, 1995; Kowaltowski et al, 1995). De fait, c'est la forme réduite (l'ubiquinol) qui possède les propriétés antioxydantes mais, dans le myocarde, c'est la forme oxydée de l'ubiquinone qui prédomine (> 90 %). (Podda et al, 1996). Fort probablement ce haut niveau d'ubiquinone oxydée permet au myocarde de maintenir un métabolisme oxydatif élevé qui est essentiel pour la contraction (N.B. un pourcentage élevé d'ubiquinol inhibe l'oxydation aux complexes I et II).

      Nos résultats de HNE et de DHN chez le hamster ne constituent pas une preuve formelle de l'activité pro-oxydante de l'ubiquinone dans le myocarde. Toutefois si tel était le cas, il est possible que les statines exercent leur activité antioxydante via la diminution des niveaux d'ubiquinone (i.e. de l'activité pro-oxydante). Le docteur Des Rosiers et son équipe ont proposé de vérifier l'hypothèse selon laquelle des myocardes perfusés ayant des niveaux d'ubiquinone diminués devraient démontrer une capacité moindre de résister à une surcharge de travail, en raison d'une capacité métabolique oxydative réduite, mais seraient moins sensibles au dommage associé à l'ischémie-reperfusion en raison d'une activité pro-oxydante réduite de l'ubiquinone.

      L'activité antioxydante possible que nous avons observée avec la lovastatine et la pravastatine s'ajouterait aux effets suivants pour expliquer l'effet anti-athérogène associé à l'utilisation clinique des statines (Rosenson et Tangney, 1998) : inhibition de l'agrégation plaquettaire (Aviram et al, 1998a; Hussein et al, 1997a), de la formation de cellules spumeuses macrophagiennes (Shiomi et al, 1995), inhibition de l'oxydation des LDL (Aviram et al, 1992; Hoffman et al, 1992); amélioration de la relaxation endothélium-dépendante (Anderson et al, 1995; Egashira et al, 1994; Treasure et al, 1995) et effets hypocholestérolémiques.

      h) L'activité pro-oxydante de l'ubiquinone : En ce qui a trait à la possibilité d'une activité pro-oxydante pour l'ubiquinone, on peut aussi émettre l'hypothèse selon laquelle l'ubiquinone n'exercerait son activité antioxydante que dans les tissus où l'ubiquinol (responsable de l'activité antioxydante) est prédominant, ce qui n'est pas le cas pour le myocarde où l'ubiquinol, présent à moins de 10 %, ne serait probablement pas efficace pour l'inhibition de la peroxydation lipidique (Glinn et al, 1997; Schnurr et al, 1996; Scholz et al, 1997).


CONCLUSIONS GÉNÉRALES

      Nos résultats suggèrent que, chez le hamster hypercholestérolémique, la lovastatine et la pravastatine entraînent une diminution des niveaux d'ubiquinone dans le sang, le myocarde et le muscle squelettique et que cette diminution est semblable avec ces deux statines. Cette diminution des niveaux d'ubiquinone pourrait théoriquement être associée à certains effets nocifs attribués aux statines, telles les myopathies et les opacités du cristallin qui sont conséquentes à un effet pharmacologique exagéré.

      Ces baisses de niveaux d'ubiquinone étaient accompagnées de baisses semblables des niveaux de HNE et de DHN, liés aux protéines, pour la lovastatine et la pravastatine. La diminution des niveaux de HNE évoque un rôle antioxydant pour les statines, et porte à croire que l'ubiquinone ne serait pas un inhibiteur efficace de la peroxydation des lipides dans le myocarde. Un traitement avec des statines n'entraînerait pas une augmentation des produits de la peroxydation lipidique dans le myocarde. Ainsi, l'utilisation des statines chez des patients ayant des conditions pathologiques préexistantes associées à des faibles niveaux d'ubiquinone (par ex. : ubiquinol) dans le myocarde ne se traduirait pas par une baisse de la capacité à résister au stress oxydatif. Il n'y aurait pas d'avantages à utiliser la lovastatine ou la pravastatine chez ces patients et l'utilisation concomitante d'antioxydant ne serait pas nécessaire.

      L'activité antioxydante de la lovastatine et de la pravastatine s'ajouterait aux autres effets connus (effets hypocholestérolémiques, amélioration de la relaxation endothélium dépendante, inhibitions de l'oxydation des LDL et de l'agrégation plaquettaire) pour expliquer l'effet anti-athérogène associé à l'utilisation des statines.

      Pour vérifier l'hypothèse selon laquelle l'ubiquinol n'exercerait son activité antioxydante que dans les tissus où il est prédominant, il conviendrait de vérifier les effets de la lovastatine et de la pravastatine sur les niveaux de HNE dans les autres tissus et le sang.

      Il s'avère important de souligner que nos résultats de HNE ne constituent pas une preuve formelle contre l'activité antioxydante de l'ubiquinone dans le myocarde. Il serait intéressant de mesurer les niveaux de HNE, dans notre modèle, après avoir accentué la réponse du myocarde à un stress oxydatif soit à la suite d'épisodes d'ischémie-reperfusion, soit après un entraînement rigoureux à l'exercice ou encore dans des conditions où il y a un plus grand besoin de synthèse de l'ubiquinol.


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