Partie 1 : Polyphénols et santé visuelle : effets potentiels sur les maladies dégénératives de la rétine
Mar 23, 2022
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Résumé: Diététiquepolyphénolssont un groupe de composés naturels qui ont été proposés pour avoir des effets bénéfiques sur la santé humaine. Ils étaient d'abord connus pour leurantioxydantpropriétés, mais plusieurs études au fil des ans ont montré que ces composés peuvent exercer des effets protecteurs contre les maladies chroniques. Néanmoins, les mécanismes sous-jacents à ces bénéfices potentiels sont encore incertains et des effets contradictoires ont été rapportés. Dans cette revue, nous analysons les effets potentiels des composés polyphénoliques sur certaines maladies visuelles, avec un accent particulier sur les maladies dégénératives rétiniennes. Les thérapies efficaces actuelles pour le traitement de ces maladies rétiniennes font défaut et de nouvelles stratégies doivent être développées. Pour cette raison, il existe actuellement un regain d'intérêt pour trouver de nouveaux ligands (ou des ligands connus avec des caractéristiques auparavant inattendues) qui pourraient se lier aux photorécepteurs rétiniens et moduler leurs propriétés moléculaires. Certains polyphénols, notammentflavonoïdes(par exemple, la quercétine et l'acide tannique), pourraient atténuer les dommages aux récepteurs induits par la lumière et favoriser les bienfaits pour la santé visuelle. Des preuves récentes suggèrent que certains flavonoïdes pourraient aider à stabiliser la conformation correctement repliée de la rhodopsine, une protéine photoréceptrice visuelle, et à compenser l'effet délétère des mutations de la rétinite pigmentaire. À cet égard, certains polyphénols, comme les flavonoïdes mentionnés précédemment, se sont avérés améliorer la stabilité, l'expression, la régénération et le repliement des mutants de la rhodopsine dans des études expérimentales in vitro. De plus, ces composés semblent améliorer l'intégration du récepteur dans la membrane cellulaire tout en agissant contre le stress oxydatif en même temps. Nous prévoyons que les composés de polyphénols peuvent être utilisés pour cibler les protéines photoréceptrices visuelles, telles que la rhodopsine, d'une manière qui n'a été proposée que récemment et que ceux-ci peuvent être utilisés dans de nouvelles approches pour le traitement des maladies dégénératives rétiniennes telles que la rétinite pigmentaire ; cependant, les études dans ce domaine sont limitées et des recherches supplémentaires sont nécessaires afin de caractériser correctement les effets de ces composés sur les maladies dégénératives rétiniennes à travers les mécanismes proposés.
Mots clés: flavonoïdes; maladies dégénératives rétiniennes; rétinite pigmentaire ; repliement des protéines; liaison au ligand ; rhodopsine
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1. Introduction
Différentes études ont rapporté que l'alimentationpolyphénolsexercer des effets protecteurs et bénéfiques contre les maladies chroniques telles que les maladies neurodégénératives et cardiovasculaires, le cancer et le diabète [1] ; cependant, les mécanismes sous-jacents à ces avantages sont loin d'être complètement compris et des recherches supplémentaires sont nécessaires pour les définir. Malgré tous les avantages que les polyphénols peuvent apporter, certains aspects importants doivent être pris en compte lors de la discussion de leurs effets physiologiques. Ces composés ont une faible biodisponibilité orale et d'autres propriétés telles que leur stabilité physicochimique, leur absorption gastro-intestinale et leur métabolisme sont importantes pour assurer une action efficace [2,3].
Malgré le manque de connaissances existant sur leur mécanisme d'action, l'Organisation mondiale de la santé a recommandé d'augmenter la consommation de fruits, de légumes et de fibres en raison du nombre élevé de composants d'origine végétale [4], les polyphénols jouant un rôle important, car ils peuvent confèrent des avantages pour la santé liés aux maladies non transmissibles (MNT)[5,6]. Bien qu'il soit difficile d'associer les polyphénols à des maladies spécifiques [7], des résultats prometteurs ont été obtenus dans différentes études observationnelles concernant les polyphénols et certaines MNT [8,9], y compris certaines maladies visuelles. Pour cette raison, l'implication des polyphénols dans les états de santé et les maladies doit être étudiée et mieux définie en raison de l'impact positif attendu sur la santé humaine.
L'objectif principal de cette revue est de fournir un compte rendu synthétique de certains des avantages potentiels pour la santé que les polyphénols peuvent avoir pour améliorer la qualité de vie humaine et pour améliorer la progression de certaines maladies, avec un accent particulier sur les troubles visuels. L'utilisation d'un certain nombre de composés polyphénoliques omniprésents est étudiée ici comme traitements potentiels pour un large éventail de conditions pathologiques. Ici, nous nous concentrons sur les effets de ces composés sur le fonctionnement rétinien et en particulier sur leur utilisation potentielle pour contrer les mutations des protéines rétiniennes, comme celles associées aux maladies dégénératives rétiniennes telles que la rétinite pigmentaire (RP). Il est clair que davantage d'essais cliniques sont nécessaires pour démêler leur signification physiologique, car seul un petit nombre d'études ont été menées sur les effets des polyphénols sur la vision humaine et leurs résultats doivent encore être validés.
2. Méthodes
Cet article est une revue de la littérature sur l'effet que les polyphénols peuvent exercer sur certaines maladies visuelles, en particulier leur impact sur les maladies dégénératives rétiniennes. Compte tenu des nouvelles propriétés qui ont été conférées aux polyphénols au fil des années, l'objectif principal de nos recherches est de montrer que ces composés peuvent avoir des effets positifs sur la santé visuelle humaine et également d'inciter les chercheurs à se renseigner dans ce domaine. Les différentes études de cette revue (essais contrôlés randomisés, méta-analyses, revues et études expérimentales et observationnelles) ont été identifiées en recherchant dans les bases de données PubMed et Cochrane jusqu'en février 2021 inclus. Les mots-clés suivants ont été utilisés : "polyphénols ", "flavonoïdes", "maladies dégénératives rétiniennes" et "rétinite pigmentaire". Les articles pertinents ont été identifiés et sélectionnés indépendamment par deux auteurs selon les critères d'inclusion, c'est-à-dire les articles originaux en texte intégral rédigés en anglais (y compris les études cliniques et précliniques). D'autre part, les critères d'exclusion comprenaient les articles et articles rédigés dans d'autres langues que l'anglais.
3. Les polyphénols comme médicaments réutilisés
Les polyphénols ou composés phénoliques alimentaires sont connus comme le plus grand groupe de composés phytochimiques [10] et sont un groupe de composés naturels partageant des caractéristiques structurelles communes (Figure 1). Actuellement, il y a un regain d'intérêt pour cette vaste famille de composés naturels en raison des rôles potentiels concernant la santé humaine et les états pathologiques. Différentes sources de données, issues de travaux soutenus au cours des dernières années, confirment le rôle important des polyphénols à la fois dans le maintien d'un mode de vie sain et dans la prévention de maladies prévalentes telles que le cancer, les maladies cardiovasculaires et neurodégénératives [11-13 ]. Plus précisément, plusieurs études ont suggéré que la consommation de différents polyphénols provenant de sources naturelles telles que les fruits et légumes peut contribuer à préserver la vision et peut même inverser la déficience visuelle dans certains troubles visuels [14,15].
![es of representative and abundant polyphenols from different subfamilies. Quercetin is a typical flavonoid found in many products. Resveratrol is a natural polyphenolic phytoalexin. Curcumin is derived from the rhizome of turmeric and is usually found in its keto form. Finally, daidzein is one of the most common isoflavones. The polyphenol superfamily includes a large number of sub-families, among which we can find flavonoids, phenolic acids, stilbenes, and lignans [16]. In fact, they constitute a group of natural products in the plant kingdom that is one of the most numerous and ubiquitously distributed. One of the most studied groups, from these different sub-classes, is that of flavonoids, comprising over 4000 members [17]. Flavonoids have a characteristic structure of a 15-carbon skeleton of a chromane ring attached to another aromatic ring [18]. The biosynthesis of these complex polyphenols is linked to primary metabolism [10]. Flavonoids are stored, in their native state, in plants as glycoside and non-glycosylated conjugates and can be absorbed by the small intestine and readily metabolized, once ingested, by phase II enzymes. After this biochemical process, the resulting moieties can enter systemic circulation [19,20]. It should be noted that not all flavonoids are absorbed by the small intestine. A large number of them enter the large intestine, where the deconjugated metabolites are degraded by the colonic microbiota into molecules like phenolic acids that can be easily absorbed [19]. One of the main proposed biological actions of polyphenols is associated with their antioxidant power within living cells; however, detailed investigations indicate that these effects, in many tissues, may not be as relevant as previously suggested. This is due to the fact that in many tissues it is difficult for these compounds to reach the threshold concentration needed to exert any significant biological effect [21,22]. Nonetheless, recent studies have suggested that polyphenols may have significant effects on human health, such as anti-inflammatory, anti-microbial, and tumor-suppressing properties [23–25]. The diversity of polyphenolic compounds of natural origin, their chemical lability, and their complex bioavailability patterns consequently necessitates stringent evaluation of the physiological effects of these compounds, and such evaluations are not always available. These evaluations are absolutely needed for later use in therapeutic applications. 4. Implications and Potential Benefits of Polyphenols on Human Health As already discussed, polyphenols have been well characterized for their antioxidant effects, but their physiological relevance has been questioned due to the limited bioavailability that renders relatively low concentrations which may hamper achieving significant Figure 1. Structures of representative and abundant polyphenols from different subfamilies. Quercetin is a typical flavonoid found in many products. Resveratrol is a natural polyphenolic phytoalexin. Curcumin is derived from the rhizome of turmeric and is usually found in its keto form. Finally, daidzein is one of the most common isoflavones](/Content/uploads/2022842169/20220323103717b1b02e19a56a4000a29040e34368b70b.png "es of representative and abundant polyphenols from different subfamilies. Quercetin is a typical flavonoid found in many products. Resveratrol is a natural polyphenolic phytoalexin. Curcumin is derived from the rhizome of turmeric and is usually found in its keto form. Finally, daidzein is one of the most common isoflavones. The polyphenol superfamily includes a large number of sub-families, among which we can find flavonoids, phenolic acids, stilbenes, and lignans [16]. In fact, they constitute a group of natural products in the plant kingdom that is one of the most numerous and ubiquitously distributed. One of the most studied groups, from these different sub-classes, is that of flavonoids, comprising over 4000 members [17]. Flavonoids have a characteristic structure of a 15-carbon skeleton of a chromane ring attached to another aromatic ring [18]. The biosynthesis of these complex polyphenols is linked to primary metabolism [10]. Flavonoids are stored, in their native state, in plants as glycoside and non-glycosylated conjugates and can be absorbed by the small intestine and readily metabolized, once ingested, by phase II enzymes. After this biochemical process, the resulting moieties can enter systemic circulation [19,20]. It should be noted that not all flavonoids are absorbed by the small intestine. A large number of them enter the large intestine, where the deconjugated metabolites are degraded by the colonic microbiota into molecules like phenolic acids that can be easily absorbed [19]. One of the main proposed biological actions of polyphenols is associated with their antioxidant power within living cells; however, detailed investigations indicate that these effects, in many tissues, may not be as relevant as previously suggested. This is due to the fact that in many tissues it is difficult for these compounds to reach the threshold concentration needed to exert any significant biological effect [21,22]. Nonetheless, recent studies have suggested that polyphenols may have significant effects on human health, such as anti-inflammatory, anti-microbial, and tumor-suppressing properties [23–25]. The diversity of polyphenolic compounds of natural origin, their chemical lability, and their complex bioavailability patterns consequently necessitates stringent evaluation of the physiological effects of these compounds, and such evaluations are not always available. These evaluations are absolutely needed for later use in therapeutic applications. 4. Implications and Potential Benefits of Polyphenols on Human Health As already discussed, polyphenols have been well characterized for their antioxidant effects, but their physiological relevance has been questioned due to the limited bioavailability that renders relatively low concentrations which may hamper achieving significant Figure 1. Structures of representative and abundant polyphenols from different subfamilies. Quercetin is a typical flavonoid found in many products. Resveratrol is a natural polyphenolic phytoalexin. Curcumin is derived from the rhizome of turmeric and is usually found in its keto form. Finally, daidzein is one of the most common isoflavones")
La superfamille des polyphénols comprend un grand nombre de sous-familles parmi lesquelles on retrouve les flavonoïdes, les acides phénoliques, les stilbènes et les lignanes [16]. En effet, ils constituent un groupe de produits naturels du règne végétal parmi les plus nombreux et les plus répandus. L'un des groupes les plus étudiés, parmi ces différentes sous-classes, est celui des flavonoïdes, comprenant plus de 4000 membres [17].Flavonoïdesont une structure caractéristique d'un squelette 15-carboné d'un cycle chromane attaché à un autre cycle aromatique [18]La biosynthèse de ces polyphénols complexes est liée au métabolisme primaire [10]. Les flavonoïdes sont stockés, dans leur état natif, dans les plantes sous forme de glycosides et de conjugués non glycosylés et peuvent être absorbés par l'intestin grêle et facilement métabolisés, une fois ingérés, par les enzymes de phase I. Après ce processus biochimique, les fragments résultants peuvent entrer dans la circulation systémique [19,20].
Il convient de noter que tous les flavonoïdes ne sont pas absorbés par l'intestin grêle. Un grand nombre d'entre eux pénètrent dans le gros intestin, où les métabolites déconjugués sont dégradés par le microbiote colique en molécules comme les acides phénoliques qui peuvent être facilement absorbées [19].
L'une des principales actions biologiques proposées des polyphénols est associée à leur pouvoir antioxydant au sein des cellules vivantes ; cependant, des investigations détaillées indiquent que ces effets, dans de nombreux tissus, peuvent ne pas être aussi pertinents que suggéré précédemment. Cela est dû au fait que dans de nombreux tissus, il est difficile pour ces composés d'atteindre la concentration seuil nécessaire pour exercer un effet biologique significatif [21,22]. Néanmoins, des études récentes ont suggéré que les polyphénols pourraient avoir des effets significatifs sur la santé humaine, tels que des propriétés anti-inflammatoires, antimicrobiennes et anti-tumorales [23-25]. La diversité des composés polyphénoliques d'origine naturelle, leur labilité chimique et leurs schémas complexes de biodisponibilité nécessitent par conséquent une évaluation rigoureuse des effets physiologiques de ces composés, et de telles évaluations ne sont pas toujours disponibles. Ces évaluations sont absolument nécessaires pour une utilisation ultérieure dans des applications thérapeutiques.
4. Implications et avantages potentiels des polyphénols sur la santé humaine
Comme déjà discuté, les polyphénols ont été bien caractérisés pour leurs effets antioxydants, mais leur pertinence physiologique a été remise en question en raison de la biodisponibilité limitée qui rend des concentrations relativement faibles qui peuvent entraver l'obtention d'effets in vivo significatifs [21,22] ; cependant, différents mécanismes moléculaires alternatifs dans lesquels les polyphénols semblent avoir un rôle ont été identifiés et cela donne à ces composés
un autre ensemble de propriétés pouvant présenter des avantages pour la santé humaine. Celles-ci incluent différentes actions aux niveaux des voies de signalisation intra et intercellulaires, comme, par exemple, la régulation des facteurs de transcription nucléaire et du métabolisme des graisses et la modulation de la synthèse de médiateurs inflammatoires comme les cytokines, le facteur de nécrose tumorale x, l'interleukine-1 , et interleukine-6 [26,27]. De manière générale, il a été démontré que différents flavonoïdes étudiés jouent différents rôles dans les processus cellulaires, tels que l'augmentation de la sécrétion d'insuline, la réduction de l'apoptose, la promotion de la prolifération cellulaire et la réduction de l'inflammation et du stress oxydatif dans certaines cellules [28]. Tous ces effets jouent un rôle dans différents processus, tels que la glucorégulation, et montrent que les flavonoïdes peuvent avoir des effets favorables sur la prévention et le contrôle du diabète et de l'obésité [29-31].
Malgré tous les effets bénéfiques potentiels des polyphénols proposés à ce jour, un aspect clé à considérer concerne la concentration efficace dans le corps humain de ces composés et la quantité d'aliments naturels qui doit être consommée pour atteindre une telle concentration. Dans de nombreux cas, la quantité de polyphénols requise pour exercer une certaine fonction physiologique peut être atteinte par la consommation d'aliments courants en quantités appropriées dans un régime alimentaire normal et, dans de tels cas, la toxicité est évitée. Dans d'autres cas, où les effets bénéfiques potentiels peuvent être prévus, la consommation d'aliments contenant des polyphénols doit être augmentée et, en principe, aucun effet indésirable n'est attendu si cette augmentation est soigneusement planifiée. Enfin, si la concentration physiologiquement active ne peut être atteinte avec une ingestion alimentaire courante, une supplémentation alimentaire ou des approches pharmacologiques peuvent être nécessaires. Cela peut conduire à une augmentation des effets secondaires indésirables qui nécessiterait un suivi strict de la prise et un bon contrôle du régime posologique [30].
Les polyphénols sont principalement fournis par la consommation de différentes sources alimentaires, telles que le café, le thé, le cacao et les pommes, et ils ont été associés à plusieurs avantages potentiels pour la santé [56,11,14,32-36]. En fait, les polyphénols ont été mécaniquement impliqués dans le métabolisme du glucose, la fonction plaquettaire, la fonction endothéliale, la pression artérielle, l'inflammation et le taux de cholestérol, entre autres [37,38]. Cette variété de fonctions cellulaires susceptibles d'être affectées par l'action des polyphénols offre une excellente plate-forme pour le développement de stratégies efficaces de prévention de la santé ainsi que de nouvelles approches thérapeutiques non seulement pour les MNT prévalentes, mais même pour les maladies génétiques génétiques rares [5,6] . Certaines des preuves concernant l'effet bénéfique des polyphénols sur la santé humaine proviennent d'études observationnelles, ce qui implique la prise en compte de plusieurs facteurs lors de l'extraction de conclusions significatives lors de l'interprétation des données expérimentales. Par exemple, une consommation élevée de polyphénols provenant de différents aliments peut être contrebalancée par une consommation réduite d'aliments d'origine animale potentiellement nocifs ; cependant, les études d'observation peuvent être utiles dans de nombreux cas, par exemple, dans la formulation d'hypothèses qui seront ensuite incluses dans des études d'intervention contrôlées. En fait, les études observationnelles concernant cette question devraient être complétées et étayées par des études cliniques rigoureuses et larges qui évaluent l'hypothèse selon laquelle les composés phénoliques alimentaires ont un rôle positif dans l'amélioration de la santé humaine et la prévention des états pathologiques [28].
En plus de tous les effets sur la santé cardiométabolique, les polyphénols auraient également un rôle bénéfique sur la fonction cognitive. Par exemple, certaines études longitudinales montrent qu'une consommation alimentaire régulière de chocolat peut réduire le risque de déclin cognitif 39,40. Des études sur d'autres sources alimentaires comme le thé montrent que sa consommation peut aider à réduire le risque de troubles cognitifs, réduire le risque de dépression et avoir des effets protecteurs contre certaines maladies comme la maladie de Parkinson [41-44].
De tous les types de polyphénols, les flavonoïdes alimentaires peuvent également avoir des effets bénéfiques sur les maladies dégénératives de la rétine telles que la rétinite pigmentaire, où des mutations des protéines rétiniennes peuvent entraîner la mort des cellules photoréceptrices et une perte de vision, entraînant éventuellement la cécité. En fait, la quercétine flavonoïde s'est avérée avoir un effet sur la stabilité conformationnelle et la fonction de la rhodopsine (Rho) du récepteur visuel couplé aux protéines G (GPCR) [45]. Ces résultats suggèrent que la quercétine peut avoir un effet positif sur la stabilité et les propriétés conformationnelles du mutant G90V Rho RP. Ces résultats soulignent que d'autres rôles, en plus de leur effet antioxydant avéré, peuvent être envisagés pour les flavonoïdes et autres polyphénols. L'effet sur la rétine Rho suggère un effet au niveau du récepteur qui mérite une enquête plus approfondie. Ces résultats ouvrent un nouveau cadre de possibilités pour utiliser ce flavonoïde et d'autres, éventuellement en combinaison avec des rétinoïdes spécifiques, afin de traiter la dégénérescence rétinienne associée à la RP. Cette stratégie pourrait également être utilisée pour surmonter l'effet mutationnel associé à différentes conditions pathologiques chez d'autres membres de la superfamille des GPCR [45].
Les composés polyphénoliques, et en particulier les flavonoïdes, sont de bonnes perspectives pour traiter ou améliorer la progression des maladies humaines, en plus de leur potentiel antioxydant établi qui est considéré comme important dans le cadre d'un mode de vie sain.
