Polysaccharides sulfatés dérivés d'algues ; Les chimiopréventifs New Age : une revue complète
Sep 22, 2023
Résumé simple: Les polysaccharides sulfatés sont de puissants agents chimiothérapeutiques ou chimiopréventifs qui possèdent des propriétés anticancéreuses en augmentant l'immunité et en provoquant l'apoptose de plusieurs lignées de cellules cancéreuses. Les polysaccharides sulfatés ont des potentiels antioxydants et immunomodulateurs importants, qui contribuent à leur efficacité préventive contre les maladies avec une faible cytotoxicité et de bons résultats thérapeutiques dans le cancer via une modulation dynamique de l'apoptose. De plus, il peut être utilisé comme complément alimentaire ou comme traitement adjuvant du cancer.
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Abstrait: Les composés bioactifs dérivés des algues sont régulièrement utilisés pour traiter les maladies humaines. Les polysaccharides sulfatés sont de puissants médicaments chimiothérapeutiques ou chimiopréventifs depuis leur découverte. Ils ont montré des propriétés anticancéreuses en renforçant l’immunité et en provoquant l’apoptose. Grâce à la modulation dynamique des voies de signalisation intracellulaires critiques, telles que le contrôle de la génération de ROS et la préservation des processus essentiels de survie et de mort des cellules, les potentiels antioxydants et immunomodulateurs des polysaccharides sulfatés contribuent à leur efficacité préventive contre les maladies. Les polysaccharides sulfatés offrent une faible cytotoxicité et de bons résultats thérapeutiques via une modulation dynamique de l'apoptose dans le cancer. Comprendre comment les polysaccharides sulfatés affectent les cellules cancéreuses humaines et leur implication moléculaire dans les voies de mort cellulaire présentera une nouvelle voie de chimioprévention. Dans cette revue, l'importance de l'apoptose et des polysaccharides sulfatés modulateurs de l'autophagie a été soulignée, ainsi que l'orientation future d'une nanoformulation améliorée pour une plus grande efficacité clinique. De plus, cette revue se concentre sur les découvertes récentes concernant les mécanismes possibles d'utilisation chimiothérapeutique des polysaccharides sulfatés, leur potentiel en tant que médicaments anticancéreux et les mécanismes d'action proposés pour provoquer l'apoptose dans diverses tumeurs malignes. En raison de leurs propriétés physicochimiques et biologiques uniques, les polysaccharides sulfatés sont idéaux pour leurs ingrédients bioactifs, qui peuvent améliorer leur fonction et leur application en cas de maladie. Cependant, il existe une lacune dans la littérature concernant les propriétés physicochimiques et les fonctionnalités des polysaccharides sulfatés et l'utilisation de systèmes d'administration à base de polysaccharides sulfatés dans le cancer fonctionnel. De plus, les essais précliniques et cliniques révéleront l’efficacité du médicament contre le cancer.
Mots clés : apoptose ; cancer; chimioprévention; polysaccharides sulfatés
1. Introduction
L’explosion démographique mondiale actuelle et la modification des pratiques alimentaires et du mode de vie sont considérées comme des facteurs critiques d’apparition de maladies. De nombreuses maladies d'origine infectieuse, ainsi que la maladie d'Alzheimer, la maladie de Parkinson, le diabète, le cancer et d'autres troubles neurologiques, présentent un risque grave pour la durée de vie humaine [1]. Le cancer, un ensemble de nombreux problèmes pathologiques provoqués par une croissance cellulaire incontrôlée, a des effets néfastes sur les soins de santé individuels [2]. Selon les estimations de 2019, il existe plus de 200 types de cancer mortels qui causent plus de 9,6 millions de décès par an dans le monde [3]. Les principales causes de décès sont les cancers de la peau, de l’estomac, du sein, du poumon, de la prostate et colorectal [4]. Les cas de mortalité dans les pays à revenu faible ou intermédiaire sont documentés dans environ 70 % des cas [5]. Sur la base d'études épidémiologiques, l'Organisation mondiale de la santé (OMS) prédit 9,6 millions de décès liés au cancer et 18 millions de nouveaux cas en 2018 [6]. Plusieurs systèmes homéostatiques sont perturbés par la prolifération incontrôlée de cellules cancéreuses conduisant à leur caractère invasif et à leurs métastases dues à des modifications génétiques [7]. Les méthodes de traitement du cancer comprennent la chirurgie, la chimiothérapie, la radiothérapie et l'immunothérapie ; la chimiothérapie est la plus fréquemment utilisée [7–9]. La chimiothérapie est un traitement anticancéreux courant et efficace qui endommage plusieurs organes importants en provoquant une cytotoxicité dans les cellules cancéreuses et non cancéreuses [10]. La tolérance aux médicaments est la principale préoccupation du traitement du cancer afin d'éliminer les effets secondaires et les réactions graves [11,12]. Il est donc crucial de développer et de rechercher des médicaments anticancéreux présentant moins d’effets secondaires et une plus grande tolérance. La chimiothérapie crée parfois un environnement défavorable et des lésions irréversibles des organes entourant le site cible. De plus, l’indulgence cellulaire envers les médicaments pose des difficultés thérapeutiques supplémentaires. Par conséquent, il est souhaité de trouver de nouveaux agents thérapeutiques ayant de faibles effets secondaires pour résister à toutes les conditions indésirables [13]. Les composés bioactifs naturels utilisés comme médicaments ont diverses applications thérapeutiques [14-18]. De plus, la plupart des médicaments sont soit des composés naturels, soit des équivalents synthétiques [19]. En raison de leur composition chimique et de leur biodisponibilité variées, les produits naturels marins (MNP) ont récemment été étudiés pour leur potentiel en tant que candidats thérapeutiques (20-25). La biodiversité algale est abondante dans les milieux marins et d'eau douce et contribue aux principaux métabolites bioactifs [24,26-36]. Les algues se trouvent à la fois en eau douce et en eau salée et jouent un rôle important dans la préservation de l’écologie et de la biodiversité des écosystèmes marins [37,38]. Propriétés anticoagulantes, anticancéreuses, antidiabétiques, antivirales, immunomodulatrices, antiangiogéniques, anti-inflammatoires, antiadhésives et anti-neurodégénératives des polysaccharides sulfatés utilisés comme agents thérapeutiques potentiels (39-44). Le fucoïdane, la porphyrine, le carraghénane et l'ulvane sont des polysaccharides sulfatés souvent extraits d'algues brunes, rouges et vertes et contiennent des groupes sulfate qui peuvent servir de moyens thérapeutiques contre de nombreuses tumeurs malignes (45-47). Les polysaccharides sulfatés devraient être utilisés comme agents pharmacologiques chimiothérapeutiques dans la pratique clinique en raison de leur énorme variété structurelle et de leur solide capacité antioxydante (48). De plus, sa forte absorption, ses coûts d’entretien peu élevés, sa production améliorée et son utilisation comme compléments alimentaires en font un médicament de chimiothérapie plus recherché [49]. Des rapports antérieurs ont discuté des propriétés anticancéreuses des polysaccharides sulfatés dérivés d'algues [50–52]. Cependant, le mécanisme exact n’est pas entièrement compris ni discuté. De plus, les cibles médicamenteuses spécifiques au contexte, les sous-types de cancer et le microenvironnement tumoral ne sont pas discutés (52–54). La forme actuelle du manuscrit discute de l'implication mécaniste de ces polysaccharides sulfatés dérivés d'algues dans l'induction des voies de mort cellulaire. La thérapie monomédicamenteuse spécifique multi-cibles a également été discutée en gardant à l’esprit l’hétérogénéité des tumeurs. L'analyse systématique de l'origine et l'aperçu mécanistique des voies de régulation des polysaccharides sulfatés utilisées dans la prévention du cancer sont les principaux sujets de cette revue. Pour comprendre l'intervention thérapeutique dans le contexte de la prévention du cancer, nous nous sommes également concentrés sur la complexité chimique et les sources des polysaccharides sulfatés. De futures utilisations cliniques et nanomédicamenteuses sont suggérées par cette revue, qui prend également en compte la fonction potentielle des polysaccharides sulfatés dans la prévention du cancer.
Plante de cistanche aux herbes chinoises-Antitumorale
2. Rôle complexe de l’apoptose dans le traitement du cancer : la mort cellulaire programmée
Comprendre la pathogenèse des maladies provoquées par un dysfonctionnement de l'apoptose nécessite une compréhension des mécanismes de l'apoptose. La création de médicaments ciblant spécifiquement les gènes ou les voies apoptotiques pourrait en bénéficier. Parce qu’elles fonctionnent à la fois comme initiatrices et exécutrices, les caspases sont des éléments essentiels du mécanisme de l’apoptose. Il existe trois voies distinctes par lesquelles les caspases peuvent être activées. Intrinsèque (ou mitochondriale) et extrinsèque sont les deux voies d'initiation de l'apoptose les plus fréquemment évoquées (ou récepteur de mort) (Figure 1). Les deux voies mènent finalement à l’étape d’exécution de l’apoptose, qui est une voie courante. La voie intrinsèque du réticulum endoplasmique est une troisième voie d’initiation, moins connue [55].
Figure 1. Rôle de l'apoptose dans le traitement du cancer
De nombreuses caspases sont activées lors de la phase d'exécution de l'apoptose. La caspase 9 intervient dans la voie intrinsèque, tandis que la caspase 8 intervient dans la voie extrinsèque. Les voies intrinsèques et extrinsèques convergent vers la caspase 3 pour compléter l'apoptose. L'apoptose nucléaire est causée par la dégradation de l'inhibiteur de la désoxyribonucléase activé par la caspase par la caspase 3 (56). De plus, les protéines kinases, les protéines du cytosquelette, les protéines de réparation de l'ADN et les sous-unités inhibitrices des endonucléases sont clivées par les caspases en aval. De plus, ils influencent le cytosquelette, le cycle cellulaire et les voies de signalisation, qui contribuent tous à façonner les changements morphologiques spécifiques qui ont lieu au cours de l'apoptose (56). L'apoptose est une mort cellulaire programmée et dépendante de l'énergie, caractérisée par des saignements membranaires, une diminution de la condensation cytoplasmique de la chromatine et une désintégration nucléaire. L'apoptose est le processus par lequel les cellules meurent sans provoquer d'inflammation [57,58]. De plus, elle peut être déclenchée par des mécanismes médiés par les mitochondries ou par des récepteurs de mort de surface (DR ; apoptose extrinsèque) (apoptose intrinsèque) (59-62). Les deux voies provoquent l'activation des caspases exécutives, qui clivent les molécules liées aux molécules structurelles et régulatrices du réseau de cellules apoptotiques (46, 63, 64). Après des facteurs de stress pathogènes, l'apoptose est un mécanisme de mort cellulaire qui contribue au maintien de l'homéostasie cellulaire (65). Les cellules malignes subissent généralement une série de mutations génétiques pour survivre à des stimuli pathogènes. La résistance à l'apoptose ou une diminution de l'apoptose favorise la carcinogenèse (66-68). Les cellules cancéreuses évitent fréquemment l’apoptose en rééquilibrant l’équilibre protéique pro et anti-apoptotique. Les cellules cancéreuses peuvent également éviter l'apoptose si leur activité caspase est faible et si leur signalisation DR est compromise (62, 69, 70). Les protéines de la famille Bcl-2, un inhibiteur des protéines de l'apoptose (IAP), p53, les caspases des bourreaux et les DR sont fréquemment affectées par les cellules cancéreuses. Ces gènes moléculaires et leurs voies associées sont essentiels dans les thérapies anticancéreuses car ils provoquent la mort cellulaire par apoptose (71-75). Le rôle typique de l'apoptose dans le traitement du cancer est décrit (Figure 1).
3. Algues : le principal contributeur de polysaccharides sulfatés
En raison de leur énorme biodiversité et de leur utilisation comme aliment et médecine traditionnelle dans le monde entier, les algues sont considérées comme une bonne source de produits chimiques bioactifs [76-78]. Les effets thérapeutiques d'un certain nombre de produits chimiques bioactifs dérivés des algues, de leurs extraits non transformés et de polysaccharides partiellement purifiés sur une gamme de maladies humaines ont été étudiés [54,79,80]. Leurs qualités antioxydantes contribuent à la capacité des phytoproduits fabriqués à partir d’algues à résister aux maladies. Les algues brunes contiennent divers polysaccharides physiques et fonctionnels distincts, notamment des acides alginiques et des fucoïdanes [81,82]. En biotechnologie, en médecine et dans la préparation des aliments, les polysaccharides sulfatés sont fréquemment utilisés [83,84]. Les polyphénols, les acides aminés libres, les substances contenant de l'iode, les vitamines et les lipides isolés des algues sont des exemples de métabolites de faible poids moléculaire utilisés dans la transformation des aliments et en médecine [81,85]. Les polysaccharides sulfatés sont physiologiquement actifs, hautement ramifiés, différents de la composition des monosaccharides et ont un poids moléculaire plus élevé. De longues chaînes de molécules de sucre liées constituent le fucoïdane, qui est décoré de groupes sulfate [86]. La capacité des polysaccharides sulfatés à combattre de nombreuses tumeurs malignes est principalement attribuée à leur capacité antioxydante [87-89]. Il est bien connu que les polysaccharides sulfatés dérivés des algues sont des médicaments anticancéreux efficaces. Les algues contiennent une variété de polysaccharides sulfatés. Selon leur composition chimique, les polysaccharides sont classés en Galates et en xylanes sulfatés, polysaccharides de l'acide sulfurique (généralement présents dans les algues vertes). Les algues brunes contiennent également du fucoïdane [90]. Les algues rouges contiennent fréquemment de l'agar, des carraghénanes, des xylanes et du floridien. Plusieurs polysaccharides sulfatés d'algues pourraient être utilisés comme candidats thérapeutiques pour lutter contre diverses inégalités en matière de santé humaine (91). Les galactanes sulfatés, appelés carraghénanes, sont fréquemment utilisés dans les industries alimentaires et pharmaceutiques. les fibres solubles, comme les fucanes, se trouvent dans les algues brunes. D’autre part, les algues rouges sont abondantes en fibres solubles comme les xylanes, l’amidon floridien et les galactanes sulfatés (agars et carraghénanes) [92]. Les algues vertes contiennent également du xylose, du galactose, des acides uroniques, de l'arabinose et du rhamnose, ainsi que des mannanes, des xylanes, de l'amidon et des polysaccharides avec des groupes sulfate ioniques. Il existe de nombreux types de fibres solubles et insolubles dans les polysaccharides [93,94]. Par rapport à leur poids sec, les algues apportent un pourcentage de fibres alimentaires plus important (entre 25 % et 75 %) que celles présentes dans les fruits et légumes [95]. La consommation de fibres alimentaires provenant d’algues a de nombreux effets positifs sur la santé puisqu’elles agissent comme agent antitumoral, anticancéreux, anticoagulant et antiviral. Chez les macroalgues brunes, les polysaccharides sulfatés sont largement distribués dans les parois cellulaires [80]. Entre autres actions biologiques, les polysaccharides sulfatés agissent comme un agent antioxydant, anti-inflammatoire, anticoagulant, anticancéreux, antiviral, antidiabétique et antithrombotique. Ils altèrent également le système immunitaire humain [7]. De plus, le fucoïdane, qui est riche en algues brunes et constitue la deuxième source de polysaccharides sulfatés, favorise le métabolisme intestinal dans la santé humaine (94).
La complexité structurelle des polysaccharides sulfatés dérivés des algues
La recherche se concentre de plus en plus sur les polysaccharides, présents dans les algues et possédant des propriétés anticancéreuses, antioxydantes, anticoagulantes et anti-inflammatoires [7,96]. Les polysaccharides sont de grosses molécules classées par unité monomère en homopolysaccharides, homoglycanes, hétéropolysaccharides ou hétéroglycanes. Les polysaccharides sont également classés selon leur origine algue : brun, rouge, vert ou bleu. Le fucoïdane (un polysaccharide sulfaté) est le principal composant des algues brunes. Les agars, les xylanes, les carraghénanes, l'amidon de Floride (glucane qui ressemble à l'amylopectine), le galactane sulfaté soluble dans l'eau et la porphyrine sont des produits à base d'algues rouges. Les algues vertes contiennent des galactanes sulfatés, des xylanes et des polysaccharides. Les algues contiennent une variété de polysaccharides, certains genres, notamment Ascophyllum, Porphyra et Palmaria, contenant jusqu'à 76 % de polysaccharides en poids sec (97).
4. Activité préventive des polysaccharides sulfatés : les balles magiques
De nombreuses études ont démontré que l'activité biologique des polysaccharides est influencée par leur poids moléculaire, leur état conformationnel, leur composition chimique et leurs connexions glycosidiques (98). Comprendre la relation entre le poids moléculaire et les propriétés essentielles, telles que la viscosité, la conformation, la solubilité dans l'eau et autres du polysaccharide, est important dans le cancer [99, 100]. Les porphyrines de poids moléculaire inférieur (LMW) ont des propriétés antioxydantes plus puissantes [101,102]. Étant donné que le porphyrane a une masse moléculaire moyenne plus faible, il a une activité de piégeage des ROS plus significative (103). De plus, le sous-produit de l’hydrolyse acide de la porphyrine, l’oligo-porphyrine, a le potentiel de prévenir et de traiter un certain nombre de cancers. Une dose d'exposition à l'irradiation plus élevée et une porphyrine avec un poids moléculaire plus faible étaient nécessaires car le rayonnement gamma endommageait la réponse anticancéreuse de la porphyrine dérivée de P. yezoensis (45). Contrairement à des recherches antérieures selon lesquelles la porphyrine de faible poids moléculaire avait une activité anticancéreuse plus puissante, la porphyrine a inhibé les lignées de cellules cancéreuses HeLa et Hep3B plus puissamment que les produits dégradés. La composition du monosaccharide ou du sulfate n'a pas changé de manière significative [100]. Par conséquent, les recherches futures devraient se concentrer sur la relation entre le poids moléculaire de la porphyrine et son activité anticancéreuse. Dans les pays asiatiques comme le Japon, la Chine, la Thaïlande et la Corée du Sud, les algues comestibles sont considérées comme une source alimentaire saine. La lutte contre le cancer nécessite l'utilisation de polyphénols, terpènes, phycobiliprotéines, caroténoïdes, phlorotanins, pigments et polysaccharides [104]. Les antioxydants présents dans les propriétés anticancéreuses des algues aident à arrêter la propagation du cancer. À mesure que le cancer progresse, les antioxydants jouent un rôle crucial car ils inhibent la croissance tumorale sans provoquer de cytotoxicité [105]. Par exemple, un modèle murin de sarcome 180 a été traité avec succès avec un polysaccharide sulfaté immunostimulant de Champia feldmannii sans cytotoxicité (106). Les polysaccharides de Gracilaria lemaneiformis induisent la prolifération des splénocytes, la phagocytose des macrophages et l'inhibition des tumeurs. Les souris ayant subi une greffe de cellules d'hépatome H22 présentaient des taux plus élevés de lymphocytes T IL-2 et CD8+ dans leur sang (107). Un polysaccharide sulfaté de C. feldmannii a montré une efficacité anticancéreuse chez des souris suisses in vitro et in vivo. L'augmentation de la production d'anticorps spécifiques à l'OVA améliore l'immunité (106). Les propriétés anticancéreuses des fucoïdanes ont été confirmées dans divers cancers, notamment les cancers de l'estomac, du sein, du poumon et du foie [7]. Le fucoïdane a reçu plus d'attention que la porphyrine et d'autres polysaccharides sulfatés. Les polysaccharides sulfatés issus d'algues vertes, brunes et rouges ont suscité beaucoup d'intérêt dans ce contexte en raison de leurs propriétés anticancéreuses. Les caractéristiques physicochimiques des différents polysaccharides sulfatés et leur large spectre de potentiel thérapeutique (Tableau 1) dirigeront cette recherche. Certaines propriétés physicochimiques des polysaccharides sulfatés ont été rapportées, notamment la solubilité ionique, la réticulation, la biocompatibilité, la non-toxicité, les propriétés rhéologiques et la biodégradabilité (108-110). Ces propriétés sont des caractéristiques importantes des polysaccharides sulfatés qui ont suscité beaucoup d’intérêt pour leur application. Les principales propriétés du fucoïdane sont la réticulation ionique et la solubilité [109]. Les polysaccharides sulfatés hydrosolubles facilitent le développement de fucoïdane et d'autres systèmes d'administration à base de molécules chargées positivement. Les groupes sulfate chargés négativement du fucoïdane, par exemple, pourraient être communs aux groupes ammonium du chitosane pour former des nanoparticules, des hydrogels et des films comestibles pour l'administration nutraceutique [111,112]. La non-toxicité est une propriété importante en plus de la réticulation ionique et de la solubilité. Sauf indication contraire, la biodégradabilité et la biocompatibilité sont des facteurs critiques pour faciliter l'utilisation de polysaccharides sulfatés dans des systèmes thérapeutiques et d'administration de médicaments. Les chercheurs se sont récemment intéressés aux polysaccharides sulfatés en raison de leur excellente biocompatibilité et biodégradabilité. La biodégradabilité des polysaccharides sulfatés peut augmenter la biodisponibilité et l'efficacité de l'administration des ingrédients bioactifs. La dépolymérisation et la purification peuvent généralement augmenter la biodégradabilité des polysaccharides sulfatés en abaissant leur poids moléculaire, mais cette méthode est trop coûteuse pour être largement utilisée [113].
Tableau 1. Les caractéristiques physicochimiques des polysaccharides sulfatés et leur potentiel thérapeutique avec d'autres fonctions.
Polysaccharides sulfatés dérivés d'algues modulatrices de l'apoptose
En tant que médicaments anticancéreux, anti-angiogéniques et anti-inflammatoires, les polysaccharides sulfatés ont divers effets biologiques [43,114]. Les polysaccharides sulfatés isolés de différents habitats marins ont été largement étudiés et se sont révélés être des médiateurs anticancéreux efficaces contre diverses lignées de cellules cancéreuses en modulant de nombreuses voies de survie cellulaire et en induisant l'apoptose (43, 46). Par conséquent, les polysaccharides sulfatés isolés de diverses algues vertes, brunes et rouges provenant de divers habitats marins ont été étudiés de manière approfondie pour leur capacité à réguler dynamiquement les voies de mort cellulaire. Ces polysaccharides sont des agents anticancéreux efficaces car ils modulent de nombreuses voies de survie cellulaire et induisent l'apoptose. Les polysaccharides sulfatés sont largement utilisés dans les thérapies contre le cancer ainsi qu’en médecine de précision pour développer des médicaments de nouvelle génération. Algues vertes : Les algues vertes, également connues sous le nom de Chlorophyta, sont un groupe influent d'algues marines qui sont une source de polysaccharides [115]. Cependant, les polysaccharides des parois cellulaires des algues vertes ont reçu moins d’attention que les polysaccharides des algues rouges (agarans et carraghénane) et brunes (fucoïdane) (96). Néanmoins, l'étude des polysaccharides sulfatés dérivés d'algues vertes a suscité l'intérêt de la communauté scientifique ces dernières années, principalement en raison de leur diversité structurelle et de leurs propriétés biologiques et physicochimiques (116). De plus, en raison de leur variété de liaisons glycosidiques qui se traduisent par des structures ramifiées et des groupes sulfate attachés avec diverses distributions spéciales, les polysaccharides sulfatés sont les candidats les plus bioactifs et les plus prometteurs (117). Les Ulvan sont des polysaccharides sulfatés solubles dans l'eau et dérivés des parois cellulaires des algues vertes. Ils sont présents dans les plantes appartenant aux genres Ulva, Enteromorpha, Monostroma, Caulerpa et autres. Ils consistent en des fragments disaccharides répétitifs comme le rhamnose sulfaté et l'acide uronique (glucuronique ou iduronique). Les glycosaminoglycanes, présents dans la matrice extracellulaire des tissus conjonctifs animaux, ont une structure comparable à celle des fragments disaccharides d'Ivan. Certains présentent même également des résidus de xylose visibles (Figure 2) [118]. Le sulfate de 1,3-D-galactane hautement pyruvate des frais de Codium et un polysaccharide similaire de Codium est le thmocladium sont deux autres types de polysaccharides trouvés dans les algues vertes [119,120]. Des -D-mannanes sulfatés ont également été découverts, comme ceux isolés de Codium vermilara (121). La structure moléculaire du polysaccharide van sulfaté est présentée à la figure 2.
Figure 2. La structure moléculaire d'Ivan est dessinée dans ChemDraw 12.0 Ultra.
Les polysaccharides sulfatés isolés de diverses algues vertes tropicales se sont récemment révélés dotés de propriétés antioxydantes et antiprolifératives. Après 72 h d'incubation, la prolifération des cellules HeLa a été réduite de 36,3 % à 58,4 % par le polysaccharide isolé de Caulerpa prolifera (122). Deux fractions de polysaccharides de Caulerpa racemosa, une algue verte, ont montré une activité antitumorale à une dose de 100 mg/kg/jour, avec des taux d'inhibition de la tumeur H22 transplantée chez la souris de 59,5 à 83,8 % (48 h) et de 53,9 % (14 jours). ), respectivement [123]. Grâce à des expériences in vivo et in vitro, il a été démontré que des fractions de polysaccharides sulfatés hydrosolubles d'Enteromorpha prolifera stimulent l'immunité. Ces polysaccharides ont significativement augmenté la prolifération des splénocytes induite par la ConA et la production de cytokines grâce à une expression élevée de l'ARNm (124). Ulvan d'Ulva rigida a stimulé la sécrétion et l'activité des macrophages murins, augmenté l'expression de COX-2 et NOS-2 et a plus que doublé l'expression de certaines cytokines (125). Les ulvanes d'Ulva pertusa ont stimulé la production d'oxyde nitrique et de cytokines tout en provoquant peu de cytotoxicité contre les cellules tumorales (126). Plusieurs études sur l'activité antioxydante d'Ivan dans l'hépatite expérimentale induite par la D-galactosamine chez le rat ont été publiées (127, 128). Les polysaccharides dérivés d’algues vertes possèdent de puissantes propriétés immunomodulatrices et antioxydantes, ce qui implique qu’ils pourraient être utilisés pour prévenir le cancer. L'activité anticancéreuse d'Ulvan a été récemment découverte chez U. australis, U. lactuca, U. ohnoi et U. rigita (129). Plusieurs études ont étudié la toxicité et la viabilité cellulaire de l'ulvane pour tester son activité anticancéreuse, en particulier son activité anti-cancer du sein, anti-côlon et anti-cancer du col de l'utérus (129-132). Ulvan contient des polysaccharides sulfatés, qui inhibent la prolifération du carcinome hépatocellulaire et induisent l'apoptose. En réduisant le stress oxydatif, les polysaccharides sulfatés protègent le foie des dommages induits par la DNEA (133). De plus, ils améliorent l’apoptose, réduisent le stress oxydatif et l’inflammation et renforcent le système de défense antioxydant chez les souris traitées au DMBA (130). Ulvan était moins toxique pour les cellules A459 et LS174 (IC50 > 200 mg/mL), mais il était plus efficace contre les cellules Fem-x et K562 (IC50 74,73 et 82,24 mg/mL, respectivement) lorsqu'il était présent. pour prévenir une cytotoxicité modérée [134]. Avec des valeurs IC50 allant de 21 à 99 µg/mL, même une croissance tumorale réduite dans les cellules MCF-7 et HCT-116 [132] et de fortes liaisons ligands semblent relier cela aux polysaccharides sulfatés [135]. Ulvan a inhibé la croissance du carcinome hépatocellulaire (IC50 29,67 ± 2,87 µg/mL), du cancer du sein humain (IC50 25,09 ± 1,36 µg/mL) et du cancer du col de l'utérus (IC{{65 }},33 ± 3,84 µg/mL) [131]. Cependant, la prolifération ou la différenciation des cellules Caco-2 peut être inhibée par des polysaccharides de faible poids moléculaire (5 000 Da), généralement des oligosaccharides (129). Les polysaccharides sulfatés ont un effet antiprolifératif, mais cela dépend du type cellulaire. Les TP polysaccharides sulfatés (précipités dans l'alcool) extraits de l'algue verte Codium Bernabei présentaient une faible cytotoxicité sur les lignées cellulaires HCT-116 et MCF-7 par rapport aux AP (précipités dans un milieu acide). En revanche, les lignées cellulaires HL-60 ont montré peu de cytotoxicité lorsqu'elles sont exposées aux AP [51]. En raison de sa forte activité antioxydante, Enteromorpha spp. l'extrait a des effets antiprolifératifs sur les lignées de cellules cancéreuses comme Fem-x, A549, LS174 et K562 (136). De plus, un extrait solvant différent de l'extrait de compresse d'Enteromorpha induit une activité anticancéreuse via l'apoptose dans les lignées cellulaires cancéreuses buccales Cal33 et FaDu (38). Algues brunes : Les algues brunes sont les sources les plus prometteuses de polysaccharides sulfatés et présentent l'activité anticancéreuse la plus prometteuse contre diverses lignées de cellules cancéreuses. La structure typique des polysaccharides sulfatés dérivés des algues brunes est affichée (Figure 3). Les cellules du cancer du poumon de Lewis (LCC) et les cellules du mélanome B16 se sont révélées sensibles au fucoïdane isolé de Sargassum sp. [137]. Il a réduit la prolifération cellulaire et favorisé l'apoptose de manière dose-dépendante, comme le montrent les altérations morphologiques. Les fucoïdanes de S. hemiphyllum ont inhibé la croissance du cancer du sein par régulation positive de miR-29c et régulation négative de miR-17-5p. De plus, il était clair qu’après l’administration de fucoïdane, la progression de l’EMT était ralentie par l’amplification de la E-cadhérine et par la réduction de l’expression de la N-cadhérine. De plus, l'activation de la voie de la phosphoinositide 3- kinase/Akt a favorisé l'apoptose des cellules cancéreuses du sein (138). Le fucoïdane de L. gurjanovae a démontré un effet antinéoplasique dans les cellules épidermiques JB6 Cl41 de rat en retardant la phosphorylation de l'EGFR. Il contrôlait la signalisation c-jun induite par l'EGF et inhibait l'action de la protéine activatrice -1 (AP-1) (139).
figure 3. La structure moléculaire de différents types de polysaccharides sulfatés tels que le fucoïdane, avec des effets thérapeutiques potentiels, est dessinée dans ChemDraw 12.0 Ultra.
Le fucoïdane dérivé de F. vesiculosus a inhibé la prolifération cellulaire et arrêté le cycle cellulaire dans les cellules du cancer de l'ovaire (ES2 et OV90). Il a également produit des ROS, qui régulaient l’apoptose intrinsèque. En supprimant les voies de signalisation PI3K et MAPK, le stress ER a également favorisé l'apoptose. Il a également démontré des effets anticancéreux sur le carcinome mucoépidermoïde humain en modifiant les voies p-38 MAPK, ERK1/2 et JNK (MC3) (140). De plus, il a réduit la quantité de calcium dans le cytosol et les mitochondries pour favoriser la mort cellulaire apoptotique. Des techniques d'extraction similaires du fucoïdane produit à partir de F. vesiculosus ont montré une efficacité anticancéreuse in vivo dans la xénogreffe de poisson zèbre et le modèle fli1 Tg (141). Dans les cellules HepG2 et HeLa G-63, le fucoïdane de Fucus vesiculosus a démontré une puissante activité anticancéreuse. Le fucoïdane s’est révélé plus efficace dans les cellules cancéreuses du foie humain (HepG2) (142). Le fucoïdane de Fucus vesiculosus a augmenté la MMP, ce qui a induit une apoptose dépendante de la caspase -3- dans les cellules humaines du lymphome de Burkitt (HS-Sultan). En outre, des rapports de mort cellulaire apoptotique indépendante de la caspase dans des cellules HS-Sultan ont été observés après l'administration de fucoïdane. De plus, le fucoïdane a empêché la phosphorylation des voies ERK et GSK, toutes deux nécessaires à l'activation de l'apoptose (143). Sa faible IC50 (34 µg/mL) a activé la pro-caspase-3, la pro-caspase-9 et la caspase-3/7 tout en régulant à la baisse Bcl-2 dans HCT{{28 }} cellules [144]. La capacité des protéines anti-apoptotiques comme Bcl-xl, Bcl-2 et Mcl-1 à provoquer l'apoptose dans les cellules MDA-MB231 a été inhibée par le fucoïdane à la CI50 (820 µg/mL) (46). Le traitement au fucoïdane (IC50 ; 20 µg/mL) a entraîné une fluctuation similaire dans l'expression de Bad, Bcl-2, Bim, Bcl-xl et Bik dans les lignées cellulaires du cancer du côlon (144). Le fucoïdane dérivé de C. okamuranus a été combiné avec Con A et a favorisé l'apoptose intrinsèque par induction de la caspase -3/7 dans les cellules HL60 (145). De plus, la déplétion en glutathion et la production de NO étaient des médiateurs importants de l’apoptose dans les cellules leucémiques humaines, tout comme l’activation de MEKK1, ERK1/2, MEK1 et JNK (146). Le fucoïdane de C. novaecaledoniae a été extrait et utilisé pour induire l'apoptose intrinsèque dans les cellules HeLa, MCF-7, MDA-MB-231 et HT1080. Cette apoptose intrinsèque s'accompagnait de MMP, de fragmentation de l'ADN, de condensation nucléaire et d'extériorisation de la phosphatidylsérine (147). Le fucoïdane de C. okamuranus a induit l'apoptose dépendante de la caspase dans les cellules U937 en induisant les voies de la caspase -3 et -7 (148). De plus, il a amélioré l'immunité à médiation cellulaire de la souris, les phagocytes et la prolifération des cellules immunitaires dans le modèle in vivo (149).
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De plus, dans les cellules normales de l'estomac (Hs 677. St), le fucoïdane isolé de C. okamuranus a réduit les dommages cellulaires provoqués par le 5-fluorouracile (5- FU) [150]. Dans ce contexte, une activité antiproliférative significative dans les cellules MCF-7 a été observée, sans cytotoxicité pour les cellules épithéliales mammaires humaines. Il y a eu une augmentation de l'activité des caspases-7, des caspases-8 et des caspases-9, de la fragmentation de l'ADN internucléosomal et de la condensation de la chromatine dans les deux lignées cellulaires (151). Un traitement au fucoïdane a également été rapporté pour la mort cellulaire indépendante de la caspase dans le MCF-7 [152]. Les hydrolyses augmentent la teneur en fucoïdane luminal, qui est un puissant médiateur chimiopréventif du cancer du côlon car elles ne digèrent pas ces fucoïdanes (153). Le traitement au fucoïdane (0–20 µg/mL) a favorisé la mort mitochondriale dans les cellules HT-29 et HCT116 via la régulation de la caspase-3. L'apoptose extrinsèque dans les cellules HT -29 a également été rapportée récemment (144). Les propriétés anticancéreuses du fucoïdane de faible poids moléculaire (LMWF ; 6,5 à 40 kDa) de C. okamuranus, du fucoïdane de haut poids moléculaire (HMWF ; 300 à 330 kDa) et du fucoïdane de poids moléculaire intermédiaire (IMWF ; 110 à 138 kDa) ont été démontrées dans un modèle de rat porteur d'une tumeur de carcinome du côlon [154]. Le fucoïdane (MW 5 100 kDa) d'U. pinnatifida a induit l'apoptose dans les cellules du cancer de la prostate humaine (PC-3) via l'induction de ERK1/2 MAPK, l'inhibition de p38 MAPK et la voie PI3K/Akt. De plus, la régulation négative de la voie Wnt/-caténine a contribué à la progression de l'apoptose (155). Le fucoïdane a également amplifié les voies p21Cip1/Waf dans les cellules PC-3. De plus, il a réduit les protéines liées au cycle cellulaire E2F-1 tout en augmentant les voies Wnt/-caténine. L'activation de GSK-3 a réduit l'expression de c-MYC et de la cycline D1, ce qui a contribué à l'activité anti-proliférative (156). Ces fucoïdanes se sont révélés avoir une activité anticancéreuse dans les cellules HeLa, A549 et HepG2 en modifiant les voies de signalisation cellulaire critiques mentionnées précédemment (157). Le fucoïdane de F. vesiculosus a induit l'apoptose dans les lignées de cellules cancéreuses, notamment NB4, THP-1 et HL-60. L'administration de fucoïdane a activé les caspases -3, -8 et -9, clivé Bid et modifié la MMP dans les cellules HL -60. L'initiation de l'apoptose a eu un effet comparable dans les cellules U937. De plus, dans les cellules U937, le traitement au fucoïdane a augmenté la libération de MMP (potentiel de membrane mitochondriale) et de cytochrome C cytosolique, ainsi que le rapport Bax/Bcl-2. Les inhibiteurs de la caspase, en revanche, ont retardé le début de l'apoptose, démontrant que l'activité de la caspase régulée par le fucoïdane était responsable de l'induction de l'apoptose. De plus, le traitement avec SB203580, un inhibiteur spécifique de p38 MAPK, était responsable de la réduction de l'apoptose, démontrant l'importance de la MAPK dans l'activation de l'apoptose (158). La thérapie au fucoïdane a inhibé le cycle cellulaire G1 dans les cellules EJ en affectant la cycline D1, la cycline E et les Cdks (kinases dépendantes de la cycline). De plus, il inhibe la phosphorylation de Rb, ce qui entraîne le vieillissement cellulaire (159). Le fucoïdane de F. vesiculosus a inhibé la croissance des cellules MCF-7 en arrêtant le cycle cellulaire à la phase G1 et en abaissant les niveaux de CDK-4 et de cycline D1. De plus, en divisant PARP et Bid, en diminuant Bcl-2 et en augmentant Bax, il a induit une apoptose dépendante des ROS. Les cellules MCF -7 ont présenté le début de l'apoptose intrinsèque via la régulation des caspases -7, -8 et -9 et la libération cytosolique du cytochrome C (160, 161). De plus, le fucoïdane issu du traitement par F. vesiculosus a réduit la migration et l'invasion cellulaires ainsi que l'EMT dans les cellules MCF-7 en régulant négativement la MMP-9 et en surexprimant la E-cadhérine (162). Les fucoïdanes dérivés de F. vesiculosus ont inhibé la croissance des cellules de souris Balb/c femelles MDA-MB-231 et 4T1xénogreffes, ce qui a entraîné un développement moindre de nodules pulmonaires métastatiques. Le recul efficace de l’EMT induit par le TGFR a été obtenu de manière mécanique en régulant à la baisse le TGFRII et le TGFRI. Les cas mentionnés ci-dessus ont tous été associés à la régulation positive des marqueurs épithéliaux et à leur phosphorylation de l'expression de Smad2/3 Smad4, à la phosphorylation de l'expression de Smad2/3 Smad4 et aux molécules de signalisation en aval (163). De plus, l'activation de la caspase -3, la libération cytosolique du cytochrome C, la régulation négative de Bcl -2 et l'augmentation de l'expression de Bax ont induit l'apoptose. De plus, la régulation de l'expression du VEGF, de la Survivine et des ERK a contribué au début de l'apoptose (164). Dans les lignées cellulaires MDS/AML et SKM1, le traitement avec du fucoïdane commercialisé (100 µg/mL pendant 48 h) a provoqué un arrêt du cycle cellulaire (phase G1) et une incitation à Fas pour induire l'apoptose extrinsèque via des modulations des caspases 8 et 9. De plus, il a influencé la voie PI3K/Akt de manière dépendante des ROS, favorisant ainsi l'apoptose (165). Il a modifié p-Akt, p-PI3K, p-P38 et p-ERK pour moduler les voies de signalisation MAPK et PI3K/Akt dans les cellules DU-145 (cancer de la prostate). De plus, il a augmenté l'expression de Bax tout en diminuant l'expression de Bcl-2, du clivage PARP et de la caspase-9 de manière dépendante de la concentration (166). L'administration de fucoïdane a induit l'apoptose dans les cellules d'ostéosarcome (MG-63) (mise en évidence par le bavardage cellulaire, la désintégration nucléaire et la condensation de la chromatine) (167). Le traitement avec le fucoïdane synthétique commercialisé a augmenté l'apoptose régulée par les ROS dans les cellules du cancer de la vessie humaine (5637) en activant le potentiel de membrane mitochondriale (MMP), en augmentant le rapport Bax/Bcl-2 et en augmentant la libération de cytochrome C cytosolique. De plus, l'inhibition de la signalisation PI3K/Akt et des activités anti-télomérase a favorisé la mort cellulaire apoptotique dans 5 637 cellules cancéreuses de la vessie humaine via une régulation négative de l'activité de la télomérase (168). De plus, l'activation de la signalisation AKT serait essentielle pour inhiber la prolifération et supprimer la capacité des cellules cancéreuses de la vessie à migrer et à envahir (169). Le fucoïdane a inhibé le cycle cellulaire dans les cellules 5637 et T-24 (carcinome de la vessie humaine) en modifiant l'expression de p21/WAF1, des cyclines et de CDK. De plus, l'inhibition de la MMP-9 via AP-1 et NF-kB a réduit la prolifération des cellules cancéreuses de la vessie (169). Les polysaccharides sulfatés d'algues brunes en tant qu'agents anticancéreux puissants sont présentés dans le tableau 2.
Tableau 2. Polysaccharides sulfatés d'algues brunes comme agents anticancéreux puissants. ↑ : régulation positive, ↓ : régulation négative, ⊥ : inhibition
Algues rouges : Le porphyran est un polymère présent dans Porphyra sp., une algue rouge. Le porphyrane est un galactose qui a été fortement remplacé par le L-galactose 6-O-sulfation et 6-O-méthylation [100]. La structure répétitive typique du porphyran est affichée (Figure 4). Le porphyran est extrait des algues rouges par extraction à l'eau chaude, traitement par ultrasons et dégradation radicale. Des études humaines ont démontré les propriétés anticancéreuses, hypolipidémiques et anti-inflammatoires du porphyrane (170). Lorsqu'il est consommé par voie orale, le porphyran protège le foie des souris ICR des effets d'un régime riche en graisses, ce qui suggère qu'il pourrait être utilisé comme composant hypolipidémique alimentaire (171).
Figure 4. La structure moléculaire des différents types de porphyranes ayant des effets thérapeutiques potentiels est dessinée dans Chemdraw 12.0 Ultra.
Figure 5. La structure moléculaire des différents types de carraghénane ayant des effets thérapeutiques potentiels est dessinée dans ChemDraw 12.0 Ultra. Les structures polymères des différentes structures moléculaires du carraghénane comme le Υ-carraghénane (a) ; -carraghénane (b); le δ-carraghénane (c); -carraghénane (d); µ-carraghénane (e); κ-carraghénane (f); ν-carraghénane (g); ι-carraghénane (h); λ-carraghénane (i); et θ-carraghénane (j).
On sait que le cancer est accéléré par les radicaux libres et les ROS (espèces réactives de l’oxygène). Les médicaments chimiopréventifs synthétiques génèrent généralement des effets secondaires indésirables dans l'environnement tumoral en raison de leur faible sélectivité et de leur biodistribution étendue (173). La porphyrine est un puissant agent chimiopréventif en raison de son influence sur la prolifération cellulaire, le cycle cellulaire et l'induction de l'apoptose (174). L'algue rouge Porphyra yezoensis peut induire la mort cellulaire apoptotique dans les lignées de cellules cancéreuses in vitro sans provoquer de cytotoxicité pour les cellules normales. De manière générale, la porphyrine n'est pas toxique pour les cellules saines, mais elle l'est pour les cellules cancéreuses, entraînant une mort cellulaire dose-dépendante (175). De plus, il a été démontré que la porphyrine inhibe la croissance cellulaire globale tout en induisant l'apoptose des cellules cancéreuses de l'estomac humain AGS (175). Dans les cellules AGS, la voie du récepteur du facteur de croissance I analogue à l'insuline/Akt augmente le clivage de la PARP et l'activation de la caspase-3, ce qui favorise la mort cellulaire (175). De nombreuses études ont démontré les propriétés antitumorales et anticancéreuses de la porphyrine et de ses oligosaccharides. La porphyrine peut favoriser le clivage de la poly (ADP-ribose) polymérase et l'activation de la caspase 3 dans les cellules cancéreuses gastriques. En réduisant les niveaux d'expression dans les cellules AGS (cancer gastrique), la porphyrine peut ralentir la croissance des cellules cancéreuses. Cela empêcherait alors la phosphorylation de l’IGF-IR et activerait la caspase 3 [175]. La porphyrine brute et purifiée a une activité antiproliférative dans les cellules HT-29 et AGS in vitro. L'apoptose est induite par le composant polysaccharide porphyrine brut, comme le montre une augmentation de l'activation de la caspase -3 (176). La porphyrine inhibe la prolifération des cellules HT-29 en activant la caspase-3 [176]. La porphyrine s'est avérée efficace contre le carcinome à cellules d'Ehrlich (EAC) et le fibrosarcome Meth-A dans des modèles de tumeurs murines (177).
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La porphyrine naturelle n'a eu aucun effet sur le MDA-MB-231, alors que deux produits de dégradation ont eu un impact lorsque la porphyrine et deux OP (oligo-porphyrine) créés par irradiation gamma ont été testés pour leur activité anticancéreuse. En empêchant le cycle cellulaire d’entrer dans la phase G2/M, les OP ont la capacité de réduire la croissance des cellules [45]. En conséquence, le MW du porphyran a montré un impact significatif sur son efficacité anticancéreuse. Les PO à faible poids moléculaire sont particulièrement efficaces contre le cancer ; cependant, la porphyrine macromoléculaire n'a aucune activité antitumorale. De plus, l'activité anticancéreuse de la porphyrine a été découverte, la porphyrine agissant principalement comme un médicament anticancéreux en entravant la croissance cellulaire et en tentant l'apoptose [180]. Il a été démontré dans de nombreuses études que les carraghénanes ont une activité antiproliférative dans les lignées de cellules cancéreuses in vitro et une efficacité inhibitrice de la croissance tumorale chez la souris (181-183). Ils ont également un effet antimétastatique en empêchant les cellules cancéreuses de se connecter à la membrane basale et en limitant la propagation et l'adhésion des cellules tumorales aux différents substrats ; cependant, les mécanismes d’action précis sont encore inconnus. Il a été démontré que les carraghénanes de Kappaphycus alvarezii empêchent la croissance des cellules cancéreuses du foie, du côlon, du sein et de l'ostéosarcome (184). Yamamoto et coll. (1986) ont découvert que la prise orale de diverses algues réduisait de manière significative la survenue de carcinogenèse in vivo [185]. Hagiwara et coll. (2001) [186] ont examiné les effets du carraghénane sur la carcinogenèse du côlon chez les rats mâles. Le traitement n’a eu aucun effet sur les symptômes cliniques ou sur le poids corporel. Selon les recherches histologiques, le carraghénane n'a aucune activité favorisant la carcinogenèse colorectale à l'apport alimentaire maximum de 5,0 % dans les contextes expérimentaux existants (186). Il a été démontré dans plusieurs études que le carraghénane avait des effets cytotoxiques spécifiques sur les cellules cancéreuses. Dans de telles études, des doses de 250 à 2 500 µg/mL de k-carraghénane et de λ-carraghénane ont inhibé les cellules humaines du cancer du col de l'utérus en arrêtant le cycle cellulaire à des stades spécifiques et en retardant son achèvement (47). Le k-carraghénane a retardé le cycle cellulaire (stade G2/M), tandis que le λ-carraghénane a retardé les stades G1 et G2/M. Cependant, le k-sélénocarraghénane (sélénocarraghénane contenant du sélénium) inhibe la propagation cellulaire dans une cellule d'hépatome humain. Le cycle cellulaire se termine pendant la phase S du cycle cellulaire (187). Des études in vivo et in vitro ont toutefois révélé que le carraghénane natif n'avait aucun effet anti-prolifération perceptible dans la lignée cellulaire de l'ostéosarcome humain. En raison d'une réduction de la voie de signalisation Wnt/-caténine, l'apoptose dégradée induite par le carraghénane a inhibé la croissance tumorale et arrêté la phase G1 du cycle cellulaire, ce qui a augmenté les taux existants de souris porteuses de tumeurs (188). L'angiogenèse est une étape cruciale dans la progression du cancer. En conséquence, l’activité anti-angiogénique dans le traitement du cancer fait l’objet de recherches approfondies. Les carraghénanes sont des inhibiteurs de l'angiogenèse en raison de leur activité anti-angiogénique plus élevée que la suramine (189, 190). Dans le modèle CAM (membrane chorioallantoïque de poulet), il a été démontré que l'effet anti-angiogénique des oligosaccharides k-carraghénanes sur les cellules ECV304 limitait la prolifération cellulaire, la migration et la formation de tubes (191). De plus, en régulant négativement le bFGFR, le bFGF, le CD105 et le VEGF humains, les oligosaccharides ont inhibé la formation de nouveaux vaisseaux sanguins dans les tumeurs xénogreffes MCF-7. Les cellules endothéliales de la veine ombilicale humaine ont été traitées avec des oligosaccharides de λ-carraghénane à des concentrations relativement faibles (150 à 300 µg/mL), ce qui a eu un impact négatif sur le développement des cellules endothéliales des vaisseaux sanguins tumoraux (192). La quantité et la position de la sulfatation, ainsi que le poids moléculaire, influencent l'activité biologique des polysaccharides sulfatés. En d’autres termes, les changements chimiques modifient les activités biologiques des glucides [193]. Par exemple, le λ-carraghénane peut être décomposé en cinq composés différents de poids moléculaires variables, qui possèdent tous des propriétés anticancéreuses, probablement dues à l'immunomodulation. Les produits de poids moléculaire inférieur, tels que ceux ayant des poids moléculaires de 15 et 9,3 kDa, ont démontré des propriétés anticancéreuses et immunomodulatrices supérieures (193). La sulfatation, l'acétylation et la phosphorylation ont amélioré les propriétés anticancéreuses et immunomodulatrices des oligosaccharides k-carraghénanes de Kappaphycus striatum. Les modifications chimiques ont également augmenté l'activité oxydante des oligosaccharides de k-carraghénane [194]. Les polysaccharides sulfatés provenant d'algues rouges et leur modulation de l'apoptose dans les traitements anticancéreux sont présentés dans le tableau 3. L'induction de l'apoptose est le mécanisme adopté par les chimiopréventifs. Différents polysaccharides sulfatés dérivés de différentes algues déclenchent l'apoptose dans diverses lignées de cellules cancéreuses (Figure 6). Les polysaccharides sulfatés ont joué différents rôles chimiopréventifs dans le cancer (Figure 7).
Figure 6. Modulation de l'apoptose par différents polysaccharides sulfatés dérivés de différentes algues dans la prévention du cancer.
Figure 7. Les polysaccharides sulfatés ont joué différents rôles chimiopréventifs dans le cancer.
Tableau 3. Polysaccharides sulfatés d'algues rouges et leur apoptose modulant les thérapies anticancéreuses
5. Synthèse de nanoparticules à l’aide de polysaccharides sulfatés et son impact sur l’efficacité thérapeutique du cancer
Les trois principaux traitements contre le cancer actuellement disponibles sont la chirurgie, la chimiothérapie et la radiothérapie ; La chimiothérapie, cependant, n'a pas été le pilier des soins contre le cancer ces dernières années en raison du niveau auquel elle peut nuire aux cellules normales saines. Les nanoparticules sont apparues comme des techniques alternatives pour traiter uniquement les cellules cancéreuses, augmentant ainsi la possibilité d'obtenir des médicaments pour les cellules cancéreuses tout en épargnant les cellules saines (195). Les algues sont une source courante de polysaccharides sulfatés naturels, mais il existe également d'autres sources. De nombreuses applications biologiques et biomédicales ont été étudiées pour Ivan, la carraghénane, la porphyrine, le fucoïdane et leurs autres dérivés dans la gestion des plaies, l'ingénierie tissulaire, l'administration de médicaments et les biocapteurs (196). Les polysaccharides d'algues interagissent facilement avec les tissus biologiques car ils possèdent des groupes de surface hydrophiles tels que carboxyle, hydroxyle et sulfate (197). Les techniques préparatoires qui produisent des nanoparticules de polysaccharides sulfatés présentant les propriétés souhaitées pour des systèmes efficaces d'administration de médicaments ont reçu beaucoup d'attention (198, 199). La gélification ionique est généralement un processus simple et doux pour créer des nanoparticules de polysaccharides sulfatés. Cependant, pour créer des nanoparticules à base d’ulvane, de fucoïdane, de porphyrine et de carraghénane ayant la forme souhaitée, l’optimisation du processus est cruciale. L'optimisation peut être réalisée en ajustant le pH, la température, la concentration en ions calcium, la concentration en polysaccharide sulfaté, la vitesse d'addition et la vitesse d'agitation. Les cellules MCF7 et HepG2 sont inhibées par la prolifération de van dans l'albumine de nanoparticules en raison d'une augmentation des niveaux de caspase-8 et de caspase-9, ce qui dénote l'induction de l'apoptose (129). Lors de la création de nanoparticules d'or (AuNps), qui sont utilisées comme systèmes d'administration de médicaments pour les traitements anticancéreux, la porphyrine peut également être utilisée comme agent réducteur. Par exemple, une lignée cellulaire de gliome humain est plus toxique pour les AuNps recouverts de porphyrine (LN-229). En conséquence, des AuNps coiffés de porphyrine ont été développés et utilisés comme supports de médicaments anticancéreux à base de chlorhydrate de doxorubicine (200). Un inhibiteur de la thymidylate synthase appelé 5-fluorouracile (5-FU) est utilisé depuis longtemps pour traiter le cancer, mais son utilisation a été restreinte en raison d'effets secondaires (201). Pour créer une macromolécule hydrosoluble pour le promédicament 5-FU, les AuNps coiffés de porphyrine peuvent être utilisés comme support de médicament, retardant la libération du 5-FU et minimisant les effets secondaires (202). Les AuNP coiffés de porphyran se sont révélés sûrs dans une étude de cytotoxicité in vitro, suggérant qu'ils pourraient être utilisés comme systèmes d'administration de médicaments (203). Pour cette raison, l’utilisation de la porphyrine comme transporteur d’agent réducteur pour l’administration de médicaments n’a aucun effet défavorable et pourrait permettre aux médicaments anticancéreux d’agir plus rapidement. Le porphyrane de fucoïdane et les nanoparticules à base de carraghénane en particulier ont fait l'objet d'études approfondies pour l'administration de médicaments anticancéreux (Tableau 4).
Tableau 4. Synthèse de nanoparticules à l'aide de polysaccharides sulfatés et son impact sur l'efficacité thérapeutique du cancer.
6. Limites de la recherche sur les polysaccharides sulfatés et expansion future de la prévention du cancer
Bien que les polysaccharides sulfatés aient de nombreuses utilisations médicinales, leur faible capacité de biodisponibilité les rend peu pratiques à utiliser dans la vie quotidienne. Différentes structures de polysaccharides sulfatés affectent leur absorption dans différents organes [7]. De plus, une fluctuation continue des doses efficaces dans les applications in vitro et in vivo compromet leur essai clinique [7]. L'efficacité in vitro des polysaccharides sulfatés n'est souvent pas reproduite dans les études précliniques ou cliniques (215). De plus, leur métabolisme intracellulaire lent et leur solubilité restreinte rendent leur application clinique plus difficile (216). Plus important encore, leur large application thérapeutique résulte de leur spécificité cellulaire et de leur sélectivité des cibles moléculaires. En fonction des paramètres cellulaires, tissulaires et tumoraux, ces produits chimiques bioactifs ont différentes manières de provoquer la mort cellulaire (216). De plus, les études cliniques sont plus efficaces lorsque les fonctions d'action mono-spécifiques et multi-spécifiques sont comprises (216). Les analogues synthétiques des polysaccharides sulfatés pourraient être plus biodisponibles s'ils sont créés et testés (217). Pour augmenter la biodisponibilité et la spécificité de la cible, les polysaccharides sulfatés et leurs équivalents synthétiques peuvent bénéficier de l'utilisation de micro-émulsions, de nano-supports, de polymères, de liposomes et de micelles (218). Ces techniques, selon nous, seront plus fréquemment utilisées à l'avenir pour créer des nanoparticules à base de polysaccharides. En termes de délivrance de médicaments anticancéreux à biodisponibilité accrue, les nanoparticules à base de polysaccharides d'algues ont démontré des résultats prometteurs (170). Ces techniques amélioreront également leur métabolisme dans les systèmes hôtes et leur solubilité (170). De plus, l’efficacité préclinique et clinique de l’apoptose sera renforcée par sa spécificité cible. La combinaison de polysaccharides sulfatés avec des médicaments ayant reçu l'approbation de la FDA pourrait augmenter considérablement l'efficacité clinique (170). De plus, les polysaccharides sulfatés, lorsqu’ils sont ajoutés ou utilisés comme adjuvants dans les aliments, améliorent l’efficacité thérapeutique des médicaments modernes (170).
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7. Conclusions et perspectives futures
Le système actuel de thérapie contre le cancer a identifié les polysaccharides sulfatés comme une source fiable pour découvrir des molécules bioactives médicamentables ayant une variété d'effets chimiothérapeutiques dans diverses tumeurs malignes. Plus de la moitié des médicaments approuvés par la FDA ces dernières années ont été directement extraits de sources marines ou créés à l’aide d’un équivalent chimique. L'isolement et l'utilisation de ces composés sulfatés provenant de sources marines ont une plus grande biodisponibilité, une composition chimique diversifiée et une cytotoxicité non réductrice. En raison de ces caractéristiques, les polysaccharides sulfatés dérivés des algues agissent comme de possibles pharmacophores principaux dans le traitement de diverses tumeurs malignes. Cependant, un obstacle important à leur utilisation pharmaceutique réside dans leur biodisponibilité, leur séparation améliorée, la propreté des isolats et la sélectivité des cibles en tant que spécificité multi-cibles d'un médicament et contexte cellule/tissu/cancer. De plus, ils jouent un rôle important en tant que médiateurs médicamenteux en raison de leur grande variété d’interventions thérapeutiques, de leur production commerciale à faible coût et de leurs applications précliniques et cliniques prometteuses. Entre-temps, il existe un certain optimisme quant à la commercialisation de ces polysaccharides sulfatés issus d’algues marines en raison de la récolte intensive des organismes sur site et hors site et de l’entretien de la culture à faible coût. De plus, la fabrication à grande échelle de ces polysaccharides sulfatés destinés à la chimiothérapie est rendue plus efficace par l'application hors des limites de la synthèse chimique de ces polysaccharides. Avec l’avènement de nouvelles perspectives d’isolement et de criblage de polysaccharides sulfatés issus d’algues en tant qu’agents pharmacologiques innovants contre divers cancers, l’utilisation chimiothérapeutique de ces agents prometteurs est susceptible de prospérer sous peu. De plus, les nanoparticules à base de polysaccharides sulfatés médiées par des nanoparticules sont capables d'une libération prolongée de médicaments, d'une stabilité élevée et d'une biocompatibilité, qui seront toutes utilisées dans les essais cliniques à l'avenir. Le ciblage des fragments augmentera l’efficacité thérapeutique des nanoparticules à base de polysaccharides tout en minimisant les effets secondaires indésirables. De plus, la création de tels candidats médicaments améliorera les médicaments actuellement disponibles pour faire progresser la médecine personnalisée et de précision.
Les références
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