Référence : Frontiers in Plant Science 2016. — PMC4939296 · DOI 10.3389/fpls.2016.01004 Type : Revue (review-article) · Plante : Millepertuis perforé · Propriété → Dépression & neuro Accès : ⭐ libre (CC-BY 4.0) → texte intégral traduit Fidélité : traduction intégrale et fidèle du texte des auteurs. Appels [n] omis ; figures/tableaux « [ ] ».
Hypericum perforatum est une plante vivace, à répartition mondiale, communément appelée millepertuis (St. John’s wort). Elle est utilisée depuis des siècles en médecine traditionnelle pour le traitement de plusieurs troubles, tels que les brûlures mineures, l’anxiété et la dépression légère à modérée. Au cours des dernières années, ses propriétés antidépressives ont été étudiées de manière approfondie. Malgré cela, d’autres activités biologiques d’H. perforatum, comme ses propriétés neuroprotectrices, ont également été évaluées. La présente revue vise à fournir un résumé complet des principaux composés biologiquement actifs d’H. perforatum, quant à sa chimie, ses activités pharmacologiques, ses interactions médicamenteuses et ses effets indésirables, et à rassembler les informations dispersées concernant ses capacités neuroprotectrices. À ce sujet, il a été démontré que les extraits d’H. perforatum et plusieurs de ses principaux composants moléculaires ont la capacité de protéger contre les agressions toxiques, soit directement, par des mécanismes neuroprotecteurs, soit indirectement, par ses propriétés antioxydantes. H. perforatum a donc le potentiel de devenir un agent thérapeutique neuroprotecteur efficace, malgré les études supplémentaires qui doivent être menées.
Hypericum perforatum, également connu sous les noms de St. John’s wort, hypericum ou millepertuis, est un membre de la famille des Hypericaceae et une plante herbacée vivace originaire d’Europe, d’Asie occidentale et d’Afrique du Nord. De nos jours, elle a une répartition mondiale. La drogue brute, appelée herba hyperici, se compose des parties aériennes supérieures de la plante récoltées juste avant ou pendant la période de floraison.
Hypericum perforatum est utilisé comme plante médicinale depuis des siècles, pour le traitement de troubles externes et internes. En usage externe, des préparations huileuses de la plante peuvent être appliquées pour traiter les brûlures mineures, les plaies, l’inflammation cutanée et les douleurs nerveuses. En usage interne, il est indiqué pour le traitement de l’anxiété et de la dépression légère à modérément sévère, rivalisant pour le statut de thérapie antidépressive standard et étant la seule alternative végétale aux antidépresseurs de synthèse.
Hypericum perforatum contient plusieurs classes de composés biologiquement actifs. Ces constituants varient souvent dans leur concentration, en raison de la variation génétique au sein de l’espèce et/ou de l’adultération, des facteurs écologiques, du moment de la récolte, de la préparation et du traitement du matériel échantillonné et des conditions de stockage, telles que l’exposition à la lumière, le moment de la récolte. D’importants composants bioactifs sont concentrés dans les bourgeons, les fleurs et les extrémités des rameaux. Malgré cette variation, on sait qu’environ 20 % de l’extrait végétal est constitué de composés bioactifs.
L’activité pharmacologique du millepertuis la plus étudiée a été ses propriétés antidépressives. Il existe plusieurs rapports d’une plus grande efficacité d’H. perforatum par rapport à la prise de placebo et d’une activité similaire, en comparaison avec plusieurs médicaments antidépresseurs. Le mécanisme exact de l’activité antidépressive d’H. perforatum est encore obscur, quant à savoir quels sont les constituants les plus pertinents. Des recherches précoces in vitro ont suggéré une activité antidépressive due à l’hypéricine, par l’inhibition de l’enzyme monoamine oxydase (MAO). Cependant, sa concentration était trop faible pour expliquer les effets cliniques détectés. D’autres études ont montré que l’hyperforine était capable d’inhiber la recapture de la sérotonine, de la dopamine, de la noradrénaline, du GABA et du L-glutamate. Une activité antidépressive a également été rapportée pour plusieurs flavonoïdes. En prenant en considération tous ces résultats et le fait que les mécanismes sous-jacents à la dépression ne sont toujours pas bien compris, il est plus probable que l’activité antidépressive d’H. perforatum soit due à une multiplicité de composés bioactifs et non à un seul constituant et/ou mécanisme d’action.
Hypericum perforatum présente également des propriétés antimicrobiennes. Concernant l’activité antibactérienne, des extraits bruts des parties aériennes de la plante, des fractions et des composés isolés ont été testés, démontrant des résultats positifs. Concernant des composés spécifiques, l’hyperforine est rapportée comme présentant une activité antibactérienne contre Staphylococcus aureus et les bactéries à Gram positif, telles que Streptococcus pyogenes et Corynebacterium diphtheriae, étant considérée comme l’agent antibactérien d’H. perforatum. Quant aux propriétés antifongiques, les flavonoïdes quercitrine, hypéroside, avicularine, rutine, quercétine et kaempférol ont été rapportés comme présentant une activité antifongique contre Helminthosporium sativum. Un autre composé largement étudié, en ce qui concerne son activité antimicrobienne, plus spécifiquement antivirale, est l’hypéricine. Cette naphtodianthrone a démontré une activité antivirale in vitro contre une variété de virus, influencée par la lumière et l’oxygène. Les études in vivo n’ont toutefois pas obtenu des résultats aussi prometteurs, possiblement en raison de différences en termes d’irradiation lumineuse dans de nombreuses régions du corps humain.
Outre ses propriétés antivirales, l’hypéricine a suscité l’intérêt de la communauté scientifique pour son activité antitumorale. Étant donné que l’hypéricine est probablement le photosensibilisant le plus puissant trouvé dans la nature et pour ses propriétés spécifiques, telles qu’une forte absorption aux longueurs d’onde plus longues, une toxicité minimale à l’obscurité, une certaine sélectivité tumorale et un taux de clairance de l’organisme hôte beaucoup plus élevé que les hématoporphyrines, son potentiel pour la thérapie photodynamique antitumorale a été exploré dans plusieurs études. L’hyperforine et son dérivé stable et hydrosoluble, l’aristoforine, ont également été rapportés comme possédant une activité antitumorale, à savoir des effets anticarcinogènes, antiprolifératifs, proapoptotiques, anti-invasifs, antimétastatiques et antiangiogéniques.
Des effets anti-inflammatoires, cicatrisants et anti-nociceptifs ont également été associés à H. perforatum.
Un certain nombre d’interactions pharmacocinétiques et pharmacodynamiques cliniquement significatives ont été rapportées au fil des ans, suggérant que l’usage d’H. perforatum de manière concomitante avec plusieurs autres médicaments pourrait représenter son risque le plus pertinent. Ces interactions sont possiblement dues à une modulation des isoenzymes du cytochrome P450 (CYP), qui métabolise une série de substances pharmaceutiques, et à une induction de la P-glycoprotéine, qui est responsable d’une augmentation de l’excrétion des médicaments hors de l’organisme. Le tableau [ ] résume les interactions les plus connues.
Quant aux effets indésirables, H. perforatum est décrit comme généralement bien toléré. Lorsque des effets secondaires surviennent, ils sont considérés comme légers et transitoires. Les plus courants sont les symptômes gastro-intestinaux, les vertiges, la confusion, la fatigue et/ou la sédation, les réactions cutanées, l’agitation ou l’anxiété, les maux de tête, la sécheresse buccale et les réactions allergiques. Ceux-ci peuvent survenir chez 1 à 3 % des patients prenant H. perforatum. Il a également été décrit de rares effets indésirables qui incluent la phototoxicité. Les symptômes indicatifs de phototoxicité incluent l’érythème dermique, l’éruption cutanée et le prurit. Ces effets indésirables ont été attribués aux naphtodianthrones. D’autres rares effets indésirables décrits comprennent l’alopécie, la neuropathie et la manie.
Le système nerveux central (SNC) est connu pour être particulièrement sensible au stress oxydatif, qui peut être décrit comme un déséquilibre entre la génération et l’élimination des espèces réactives de l’oxygène (ROS) et des espèces réactives de l’azote (RNS). Cette susceptibilité particulière du cerveau est causée par un taux métabolique élevé, une faible concentration de glutathion et de l’enzyme antioxydante catalase (CAT) et une proportion élevée d’acides gras polyinsaturés. L’incapacité générale des neurones à se diviser explique une certaine perte de fonction liée au vieillissement et aux maladies neurodégénératives, à mesure que les neurones meurent, sans possibilité d’être remplacés. L’apoptose et l’excitotoxicité font partie des mécanismes qui causent la mort neuronale, impliquant les ROS et les RNS. Par conséquent, le stress oxydatif joue un rôle important dans le développement des maladies neurodégénératives, telles que la maladie d’Alzheimer et de Parkinson et l’accident vasculaire cérébral. Afin de prévenir ces maladies dépendantes de la cause, il est important de préserver l’environnement redox et la fonction mitochondriale de la cellule. Cela peut être réalisé en évitant les causes du stress oxydatif et en renforçant les défenses par l’utilisation d’antioxydants endogènes et l’apport d’autres. Les antioxydants endogènes comprennent des défenses enzymatiques et non enzymatiques. Les antioxydants enzymatiques réagissent avec les espèces réactives et sont, par la suite, recyclés efficacement, prévenant la majeure partie de la formation de radicaux libres toxiques. Seules de petites quantités de ces enzymes sont donc nécessaires pour offrir une protection. Les antioxydants enzymatiques pertinents sont la Se-glutathion peroxydase (GPx), la CAT et la superoxyde dismutase (SOD) qui métabolisent le superoxyde, le peroxyde d’hydrogène (H2O2) et les peroxydes lipidiques. Les défenses non enzymatiques peuvent être divisées en antioxydants hydrophobes et hydrophiles. Les antioxydants lipophiles comprennent l’α-tocophérol, les caroténoïdes et l’ubiquinone-10 et sont principalement présents dans les membranes et les lipoprotéines. Les antioxydants hydrophiles incluent le glutathion, les histone-peptides, les protéines liant le fer transferrine et ferritine, l’acide dihydrolipoïque, la mélatonine, l’acide urique et l’acide ascorbique. Ils peuvent être trouvés dans les compartiments aqueux cytosoliques, mitochondriaux et nucléaires. Ces mécanismes de défense sont complémentaires les uns des autres, en raison des différentes espèces et des différents compartiments cellulaires contre lesquels ils agissent. Les antioxydants exogènes comprennent plusieurs vitamines, telles que A, E et C, les caroténoïdes et les composés polyphénoliques, tels que les flavonoïdes.
Outre leur utilisation dans la prévention des maladies neurodégénératives, les antioxydants pourraient également être pertinents dans leur traitement, en tant que composé unique ou en combinaison supplémentaire avec des médicaments ciblant d’autres mécanismes pathogènes.
Un effet neuroprotecteur d’extraits standardisés d’H. perforatum a été rapporté sur un traumatisme induit par H2O2 à une concentration optimale de 200 μM dans la lignée cellulaire de phéochromocytome de rat PC12 (lignée cellulaire largement utilisée dans les modèles in vitro de lésion neuronale et de stress oxydatif) au cours d’un traitement de 24 h. L’extrait a amélioré le taux de survie des cellules neurales, de manière dose-dépendante, à des concentrations de 1 à 40 μg/mL, avec une amélioration de 133 % à 40 μg/mL. Dans les concentrations d’extrait allant de 60 à 100 μg/mL, une diminution de la viabilité cellulaire a été rapportée, maintenant toutefois des niveaux de viabilité plus élevés, en comparaison avec le témoin (p < 0,05). L’extrait d’H. perforatum, à des concentrations de 1 à 100 μg/mL, a également diminué les niveaux de ROS intra- et extracellulaires, de 71 et 50 %, respectivement, en comparaison avec le groupe témoin. Cela est indicatif d’une limitation de la génération de ROS intracellulaires pendant le métabolisme aérobie de la cellule et de l’entrée de l’extrait dans les cellules, avec une réduction conséquente des niveaux de ROS. Il a également été rapporté un blocage de la fragmentation de l’ADN de l’apoptose induite par H2O2 (qui reflète l’activité endonucléase caractéristique de l’apoptose) à des concentrations de 10 à 100 μg/mL. Ces résultats sont en accord avec ceux décrits mais avec une agression de 300 μM de H2O2. Le prétraitement avec l’extrait standardisé a également atténué l’activité de la caspase-3, augmentée par l’agression au H2O2. Les caspases, dont la caspase-3 est la plus largement étudiée, sont une classe de cystéine protéases, considérées comme d’une extrême importance dans le processus apoptotique, déclenchant une cascade de clivage protéolytique dans les cellules de mammifères.
En utilisant le même modèle biologique et la même agression, un extrait riche en flavonoïdes, particulièrement en rutine, hypéroside, isoquercétine, avicularine et quercitrine, a démontré des effets protecteurs significatifs contre l’apoptose induite, dans les concentrations étudiées supérieures à 6,25 μg/mL. Des résultats similaires (concernant la protection contre l’apoptose induite et l’atténuation de l’activité de la caspase-3) ont été décrits pour un extrait sec méthanolique d’H. perforatum dans la lignée cellulaire de neuroblastome humain SK-N-MC. Il a également été observé, sous le microscope à contraste de phase, que les cellules traitées avec H2O2 (à une concentration de 10-10 mM) pendant 5 h se détachaient de la boîte, avec un arrondissement cellulaire, une formation de bourgeons cytoplasmiques (blebbing) et une irrégularité de forme. Toutes les altérations morphologiques décrites étaient moins fréquentes parmi les cellules prétraitées avec H. perforatum. Le test DAPI a révélé une condensation nucléaire, une fragmentation de l’ADN et des corps apoptotiques périnucléaires dans les mêmes conditions de traitement avec H2O2. L’aspect des cellules prétraitées avec H. perforatum était, comme décrit ci-dessus, plus proche de celui du témoin. Il a également été décrit que l’extrait standardisé d’H. perforatum a la capacité de protéger contre la peroxydation lipidique enzymatique et non enzymatique dans le cerveau de rat, inhibant la peroxydation lipidique dépendante du NADPH et atténuant la peroxydation lipidique non enzymatique dépendante du Fe2+/ascorbate dans les mitochondries du cortex cérébral. L’inhibition de la peroxydation lipidique a été rapportée comme étant le résultat de l’effet piégeur de l’extrait sur les radicaux libres générés par le NADPH et le Fe2+/ascorbate.
Le glutamate, un neurotransmetteur dont l’accumulation extracellulaire conduit à une surstimulation des récepteurs postsynaptiques du glutamate, avec une inhibition conséquente de la synthèse intracellulaire du glutathion et une surcharge en Ca2+, peut agir comme un toxique, menant à la mort cellulaire. En prenant cela en considération, l’activité neuroprotectrice de l’extrait d’H. perforatum a été étudiée dans la mort cellulaire induite par le glutamate dans la lignée cellulaire nerveuse hippocampique HT22. La pré-incubation pendant 2 à 25 h avec l’extrait et/ou l’incubation simultanée avec le glutamate et l’incubation de l’extrait des cellules jusqu’à 8 h après l’exposition au glutamate ont prévenu la mort cellulaire. Il n’y a pas de différence statistiquement significative entre les cellules témoins et les cellules pré- et co-incubées avec l’extrait, alors que les cellules exposées au glutamate diminuent en viabilité cellulaire de plus de 80 %. Il a également été démontré que l’extrait d’H. perforatum était capable de contrecarrer les pertes d’énergie induites par le glutamate. Les auteurs ont conclu que l’extrait protégeait les cellules HT22 de la cytotoxicité induite par le glutamate en réduisant ou en atténuant la perte de glutathion, les flux de calcium, le statut énergétique et la mort cellulaire médiée par les ROS, mais seulement jusqu’à 8 h après l’exposition au glutamate.
La maladie d’Alzheimer est caractérisée par une dégénérescence neuronale, particulièrement des neurones pyramidaux de l’hippocampe, du cortex entorhinal et d’autres aires néocorticales, qui incluent la perte spécifique des neurones cholinergiques dans le cerveau antérieur médian. Outre cela, deux caractéristiques distinctives de ce trouble neurodégénératif sont les enchevêtrements neurofibrillaires et les plaques séniles, ces dernières étant principalement constituées de fibres de protéine amyloïde, dérivées d’une protéine précurseur de l’amyloïde, arrangées dans une conformation dite en feuillet plissé β croisé (cross-β-pleated sheet). Ce peptide hétérogène en taille s’avère être neurotoxique et cette toxicité générale semble médiée en partie par le stress oxydatif. En effet, la toxicité induite par l’amyloïde-β sur les cellules neuronales est proposée comme une voie principale vers la perte neuronale dans la maladie d’Alzheimer. En prenant cela en considération et les caractéristiques protectrices des extraits d’H. perforatum, son action neuroprotectrice potentielle a été étudiée dans la toxicité cellulaire induite par le β-amyloïde, par la peroxydation lipidique et le test Syto-13/PI. Après incubation de neurones hippocampiques de rat wistar avec des concentrations non toxiques d’extrait éthanolique d’H. perforatum et de fractions, une inhibition significative de la peroxydation lipidique induite par l’ascorbate/Fe2+ a été observée sur les fractions contenant des acides caféoylquiniques et des glycosides de flavonol, des glycosides de flavonol (type quercétine), des aglycones de flavonol et de biflavone et plusieurs phénols (respectivement 19, 21 (p < 0,05), 77 et 98 % (p < 0,001)). L’extrait d’H. perforatum et les fractions contenant des bianthraquinones, des glycosides de flavonol et des aglycones de flavonol et de biflavone ont significativement inhibé la peroxydation lipidique, après incubation cellulaire avec du β-amyloïde(25-35) 25 μM (p < 0,001), avec des niveaux inférieurs à la peroxydation basale témoin. La viabilité cellulaire a été déterminée par le test Syto-13/PI. L’extrait éthanolique d’H. perforatum et les fractions contenant des glycosides de flavonol, des aglycones de flavonol et de biflavone ont réduit la mort cellulaire [respectivement 65, 58 et 59 %, en comparaison avec le témoin (p < 0,001)]. L’analyse morphologique avec des cellules colorées au violet de crésyl a montré qu’après l’exposition cellulaire au peptide amyloïde β, un schéma de mort neuronale était observé, spécifiquement par une diminution du volume cellulaire, une condensation nucléaire, l’apparition de corps apoptotiques et une rétraction dendritique. Ces altérations n’étaient pas évidentes en présence de l’extrait d’H. perforatum et des fractions contenant des bianthraquinones et des glycosides de flavonol. En accord avec ces résultats, les auteurs ont conclu que l’extrait alcoolique d’H. perforatum et les fractions étudiées ont une activité neuroprotectrice, qui peut être pertinente pour prévenir la dégénérescence neuronale par le peptide amyloïde-β. Les plaques séniles, dans la maladie d’Alzheimer, sont également enrichies en microglie et astrocytes réactifs. En tant que cellules immunocompétentes du cerveau, la microglie est capable de contrecarrer les effets délétères de l’amyloïde-β dans la maladie d’Alzheimer. En prenant cela en considération et la toxicité du peptide amyloïde β décrite ci-dessus, les effets du peptide sur la viabilité cellulaire de la microglie et un possible mode d’action protecteur de l’extrait d’H. perforatum ont été étudiés en examinant l’influence d’un prétraitement sur la survie cellulaire. Dans les cellules BV2 et N11 (lignées cellulaires microgliales) prétraitées avec de l’extrait éthanolique d’H. perforatum 50-100 μg/mL, la mort cellulaire évoquée par le traitement avec l’amyloïde-β(25-35) et l’amyloïde-β(1-40) a été significativement atténuée de manière dose-dépendante. Il a été conclu que le traitement avec l’extrait éthanolique d’H. perforatum peut restaurer ou améliorer la viabilité microgliale, atténuant la toxicité médiée par l’amyloïde-β dans la maladie d’Alzheimer. Concernant les altérations biochimiques et des neurotransmetteurs dans le cerveau, ce trouble neurodégénératif est caractérisé par une perte des marqueurs cholinergiques butyrylcholine et acétylcholine qui sont hydrolysés respectivement par la butyrylcholinestérase et l’acétylcholinestérase. Les cholinestérases sont une classe ubiquitaire de sérine hydrolases qui hydrolysent les esters de choline avec des efficacités variables. Les effets inhibiteurs des extraits d’H. perforatum à l’acétate d’éthyle, au méthanol et à l’eau contre la butyrylcholinestérase et l’acétylcholinestérase ont donc été étudiés. L’extrait méthanolique a été celui qui, parmi les trois testés, a exercé la plus forte inhibition de l’acétylcholinestérase (49,54 ± 4,44 %), tandis que l’extrait à l’acétate d’éthyle avait la meilleure inhibition envers la butyrylcholinestérase (50,79 ± 3,07 %). L’extrait aqueux n’a présenté aucun effet inhibiteur dans les concentrations testées (50-200 μg/mL). Une autre enzyme qui est devenue une cible de recherche dans l’investigation des maladies neurodégénératives a été la tyrosinase, une enzyme multifonctionnelle, impliquée dans la production de neuromélanine et les neurones endommagés associés à la maladie de Parkinson. Les trois extraits d’H. perforatum décrits ci-dessus ont également été testés contre la tyrosinase, et seul l’extrait méthanolique s’est avéré avoir un faible effet inhibiteur (19,21 ± 1,44 %).
L’activité neuroprotectrice d’H. perforatum a également été étudiée en association avec d’autres composés. Par exemple, un médicament couramment utilisé pour le traitement de la maladie de Parkinson est la bromocriptine, qui est rapportée comme ayant une forte action piégeuse de radicaux libres in vivo et de puissantes actions neuroprotectrices. En raison de plusieurs effets indésirables de la monothérapie à la bromocriptine, l’effet combiné de la bromocriptine et de l’extrait alcoolique d’H. perforatum contre la 1-méthyl-4-phényl-1,2,3,6-tétrahydropyridine (MPTP), une neurotoxine, chez la souris, a été évalué. La peroxydation lipidique a augmenté dans le groupe traité au MPTP en comparaison avec le témoin (de 91 %). L’extrait d’H. perforatum et la bromocriptine seuls ont abaissé la peroxydation lipidique (p < 0,05) et le traitement combiné a montré des résultats encore meilleurs, en comparaison avec tous les autres groupes (témoin, groupes traités à l’H. perforatum et au MPTP ; p < 0,05). Un mélange de Panax quinquefolius, Ginkgo biloba et H. perforatum s’est avéré améliorer la survie des cellules ganglionnaires rétiniennes après axotomie, augmentant le nombre de cellules ganglionnaires rétiniennes en régénération de 87 %, 21 jours après la section du nerf optique. Les effets du mélange d’extraits végétaux sur la survie des cellules ganglionnaires rétiniennes axotomisées 7 jours après l’axotomie ont montré un retard de la mort cellulaire, offrant donc une neuroprotection significative (p < 0,01) versus la section du nerf optique. La mort des cellules ganglionnaires rétiniennes induite par l’axotomie a été adoptée comme modèle animal dans l’investigation de la mort neuronale dans le SNC. Elle est connue pour être liée à l’activation de voies apoptotiques, comme les caspases-3 et -9. En étudiant les mécanismes sous-jacents à une activité neuroprotectrice du mélange végétal décrit, une propriété apoptotique a été vérifiée, par l’inhibition de la fragmentation nucléaire de la cellule, sans effet sur l’action de la caspase-3, suggérant que la réduction de la fragmentation nucléaire n’était pas obtenue par la limitation de l’activation de la caspase-3. Le mélange a néanmoins réduit le pourcentage de noyaux fragmentés caspase-3-négatifs, bien que sans effet sur la fragmentation nucléaire dépendante de la caspase-3, suggérant une inhibition par une voie indépendante de la caspase-3. De plus, une injection intravitréenne de wortmannine, un inhibiteur de la phosphoinositide-3 kinase (PI3K), a aboli l’effet neuroprotecteur du mélange végétal, indiquant, selon les auteurs, que cet effet était dépendant de la PI3K. Il est important de mentionner que la voie de signalisation PI3K–Akt (Akt : protéine kinase identifiée dans le virus AKT [également connue sous le nom de protéine kinase B]) joue un rôle critique dans la médiation des signaux de survie dans un large éventail de types de cellules neuronales.
Étant donné que l’élimination des ROS excessives ou la suppression de leur génération par des antioxydants peut être efficace dans la prévention des dommages cellulaires oxydatifs, ayant donc un effet neuroprotecteur, les propriétés antioxydantes protectrices d’H. perforatum seront également décrites.
L’effet d’un extrait éthanolique sec d’H. perforatum sur le statut oxydatif cérébral de rats naïfs lors de l’administration d’une dose amnésique de scopolamine a été étudié. À des doses équivalentes à celles utilisées pour traiter la dépression, l’extrait s’est avéré inhiber la formation de malondialdéhyde (MDA) cérébral, modulant également l’activité de la GPx et les niveaux de glutathion sans aucune altération d’aucun des indices de stress oxydatif mesurés, suggérant que de faibles doses d’extrait d’H. perforatum ont des propriétés antioxydantes, protégeant le cerveau de rat d’un statut oxydatif élevé dû à l’administration d’antidépresseurs. Ces activités protectrices ont également été rapportées dans des extraits hydroéthanolique standardisé et éthanolique d’H. perforatum par une activité directe de piégeage de radicaux sur le radical 1,1-diphényl-2-picryl-hydrazyl (DPPH) [EC50 = 109 μg/mL, 49,3 ± 1,05 μg/dwb/mL et 21 μg/dwb/mL] et l’inhibition de l’activité de la xanthine oxydase (XO) (à une concentration de 5 μg/mL, l’inhibition rapportée de l’activité de la XO était de 16 % avec un IC50 = 68,3 μg/mL), ce qui peut également contribuer à l’action de piégeage du radical O2- par H. perforatum. Selon ces découvertes, H. perforatum pourrait avoir la capacité de lier les ions fer et une action de piégeage direct modérée à élevée pour le radical hydroxyle, indépendante de toute activité enzymatique. Outre ces propriétés, les extraits éthanolique et aqueux d’H. perforatum ont la capacité d’inhiber le stress induit par le dichlorhydrate de 2,2′-azo-bis(2-méthylpropionamidine) (AAPH), un inducteur de peroxydation lipidique par formation de radicaux peroxyle [IC50 = 50,4 ± 2,57 μg/dwb/mL et 16,77 μmol d’équivalent Trolox/g de poids frais] et de piéger l’oxyde nitrique (NO) [par mesure du nitrite, utilisé comme estimation du contenu en NO] (10 μg/dwb/mL d’extrait a montré une réduction de 78,7 ± 1,3 % de la libération de nitrite) et l’acide hypochloreux (par la réduction de l’acide 5-thio-2-nitrobenzoïque (TNB) ; 50 μg/dwb/mL d’extrait a montré une réduction de 17,1 ± 1,3 % de l’oxydation du TNB).
Comme indiqué précédemment, la maladie de Parkinson est une maladie neurodégénérative. Chez les patients souffrant de cette pathologie, une réduction de l’activité du complexe mitochondrial I a été rapportée. La roténone, un pesticide et inhibiteur spécifique de ce complexe, cause des dommages tissulaires en raison de son effet toxique, avec une implication de dommages oxydatifs. En prenant cela en considération, l’effet protecteur antioxydant potentiel d’un extrait standardisé d’H. perforatum contre des rats exposés à la roténone a été étudié. L’extrait a été testé sur l’expression et les activités cérébrales de MDA, GPx, CAT, MnSOD et CuZnSOD. Le prétraitement des rats avec l’extrait d’H. perforatum avant l’agression à la roténone a abouti à une activité antioxydante avec une diminution de la formation de MDA cérébral et une augmentation des niveaux de SOD, CAT et GPx. Concernant les activités enzymatiques, l’extrait d’H. perforatum a récupéré les niveaux cérébraux d’ARNm de SOD et GPx, altérés par la roténone. Dans le cas de la CAT, le prétraitement avec l’extrait a également révélé un effet antioxydant réduisant les niveaux d’ARNm de l’enzyme élevés après l’administration de roténone, mais ce résultat était différent de ceux de l’activité. Cela pourrait être expliqué par une régulation à la hausse de l’expression du gène pertinent, protégeant donc la cellule de la toxicité de la roténone.
De manière similaire aux propriétés neuroprotectrices, les propriétés antioxydantes des extraits d’H. perforatum ont également été testées dans des régimes de traitement combiné. Lors de l’administration simultanée avec la bromocriptine et après une agression au MPTP, une restauration des niveaux de CAT, SOD, glutathion réduit (GSH) et GPx (CAT – 0,19 ± 0,01 à 0,57 ± 0,02 ; SOD – 1,97 ± 0,12 à 3,51 ± 0,08 ; GSH – 0,28 ± 0,02 à 0,53 ± 0,02 ; GPx – 8,6 ± 0,02 à 12,0 ± 0,07) à des valeurs proches de la normale (CAT – 0,58 ± 0,01 ; SOD – 3,83 ± 0,02 ; GSH – 0,62 ± 0,01 ; GPx – 12,21 ± 0,17) a été vérifiée. Le mélange végétal de P. quinquefolius, G. biloba et H. perforatum décrit précédemment a également présenté une activité antioxydante, principalement une propriété de piégeage du NO, en abaissant le contenu en NO dans les rétines axotomisées [le traitement avec 30 mg du mélange a significativement abaissé la quantité de nitrite (p < 0,05) versus le groupe témoin traité au PBS] sans affecter l’activité de la NO synthase.
Les principaux composés d’H. perforatum sont décrits comme neuroprotecteurs dans plusieurs études, cette activité étant liée à des voies directes, telles qu’un effet cytoprotecteur in vitro et in vivo, et à des voies indirectes, particulièrement par ses propriétés antioxydantes.
La quercétine, dont la capacité à interagir avec de multiples cibles cellulaires est probablement la base de son activité thérapeutique, a été décrite comme protégeant contre plusieurs agressions, telles que H2O2, l’hydroperoxyde d’acide linoléique (LOOH), la 6-hydroxydopamine (6-OHDA) et le tert-butylhydroperoxyde (t-BOOH), dans les cellules PC12, les cultures primaires de cellules corticales de rat et les neurones granulaires cérébelleux de rat et les cellules neuronales humaines SH-SY5Y. Dans le premier cas, une action cytoprotectrice de la quercétine 25 et 50 μM et 30-100 μM contre H2O2 200 et 400 μM, respectivement, dans les cellules PC12 est décrite. Des effets similaires ont été décrits, pour les cultures primaires de cellules corticales de rat, avec la quercétine à des concentrations de 3 et 10 μg/mL, face à une lésion par H2O2 à 100 μM (IC50 = 4,1 μg/mL). Dans les neurones granulaires cérébelleux primaires de rat, un prétraitement avec la quercétine 25 μM a significativement protégé (p < 0,001) les cellules de la lésion par H2O2 à 60 μM. Ces découvertes ont été soutenues par l’analyse morphologique des cellules. La capacité de la quercétine à bloquer les dommages membranaires induits par H2O2 a également été étudiée, vérifiant un effet protecteur significatif de ce flavonol (p < 0,05). Dans les cellules neuronales humaines SH-SY5Y, la quercétine a augmenté la viabilité des cellules traitées au H2O2 de manière concentration-dépendante, atteignant environ 67 % de celle des cellules traitées au véhicule à 100 μM. Les caractéristiques apoptotiques induites par H2O2, telles que la fragmentation de l’ADN, ont également été supprimées par co-traitement avec la quercétine, de manière concentration-dépendante. De plus, la quercétine a supprimé la cascade des caspases et l’expression du gène pro-apoptotique Bax et augmenté l’expression du gène anti-apoptotique Bcl-2. Concernant l’agression au LOOH, des effets protecteurs ont été rapportés dans les cellules PC12 indifférenciées et différenciées avec la quercétine 25 et 50 μM, respectivement, en régimes de pré- et co-incubation. Le prétraitement avec la quercétine 12,5-200 μM a protégé les cellules PC12 contre les dommages induits par la 6-OHDA (à une concentration de 1 mM) de manière dose-dépendante et a significativement réduit (p < 0,05) la fuite de LDH causée par la neurotoxine. De même, la quercétine a prévenu l’apoptose cellulaire induite par la 6-OHDA et atténué la surproduction de NO et la surexpression d’iNOS induites par la 6-OHDA. L’analyse morphologique des cellules traitées à la 6-OHDA a révélé la présence de points condensés brillants, de corps apoptotiques. Une réduction de la densité des colonies et de la taille cellulaire a également été vérifiée. Le prétraitement avec la quercétine 25, 50 et 100 μM a significativement atténué la condensation nucléaire et, à des concentrations plus élevées (50 et 100 μM), a inhibé la réduction des colonies et le rétrécissement cellulaire induits par la 6-OHDA. Concernant la production de NO, on pense que son augmentation et l’induction conséquente d’iNOS jouent un rôle important dans la phase initiale des neuro-dommages induits par la 6-OHDA dans les modèles in vitro et in vivo. En prenant cela en considération, avec une étude mécanistique, l’effet de la quercétine sur la surproduction de NO et la surexpression d’iNOS induites par la 6-OHDA dans les cellules PC12 a été testé, concluant que la quercétine atténuait la surproduction de NO par régulation à la baisse de la surexpression d’iNOS dans les cellules traitées à la 6-OHDA. L’effet protecteur de la quercétine contre les cassures de brins induites par le t-BOOH a été étudié. Lorsqu’elle était ajoutée simultanément avec l’agression, l’effet protecteur de la quercétine était significativement augmenté (p ≤ 0,001, comparé au t-BOOH 200 μM), en comparaison avec un régime de co-incubation (p ≤ 0,01).
De même, le prétraitement des cellules HT22 avec la quercétine 5 et 10 μM a significativement atténué la cytotoxicité induite par l’amyloïde-β(1-42) (p < 0,001) et diminué les niveaux de 4-hydroxynonénal (un indice de peroxydation lipidique), en comparaison avec le témoin (p < 0,001). De faibles doses de quercétine (5 et 10 μM) ont également atténué les altérations morphologiques induites par l’amyloïde-β(1-42), caractérisées par un soma vacuolé et des neurites fragmentés, des bourgeonnements membranaires (blebbings) et un rétrécissement cellulaire, inhibant donc la mort cellulaire apoptotique induite par l’amyloïde-β(1-42).
L’effet de la quercétine dans l’unité neurovasculaire (NVU) et ses mécanismes sous-jacents ont été étudiés. La NVU comprend les vaisseaux sanguins cérébraux et les cellules environnantes, telles que les astrocytes, les neurones et les péricytes, où le récepteur des produits terminaux de glycation avancée (RAGE) et la protéine-1 liée au récepteur des lipoprotéines de basse densité jouent un rôle important dans le contrôle des niveaux d’amyloïde-β dans le cerveau, le maintenant. Après injection d’amyloïde-β(25-35), la quercétine, à des concentrations de 5 à 40 mg/kg, a été administrée par voie orale, chez des souris mâles Kunming, pendant 8 jours. Le traitement à la quercétine a amélioré les capacités d’apprentissage et de mémoire et conféré une protection du couplage neurovasculaire, impliquant le maintien de l’intégrité de la NVU, la réduction de l’oxydation neurovasculaire, la modulation de la fonction microvasculaire, l’amélioration du système cholinergique et la régulation de la voie de signalisation neurovasculaire RAGE. Les auteurs concluent sur un possible mécanisme de la quercétine par la réduction des dommages oxydatifs, l’inactivation de la voie médiée par RAGE et la préservation des neurones cholinergiques.
Les effets des composés phénoliques d’H. perforatum, tels que la quercétine, contre l’excitotoxicité neuronale et le dysfonctionnement mitochondrial ont été étudiés. La quercétine 10 μM a significativement réduit la mort neuronale due à l’agression au kaïnate et au NMDA (p < 0,05). Les auteurs ont corrélé cette protection avec la prévention de la dérégulation calcique retardée induite par le toxique et le maintien du potentiel électrique mitochondrial. La quercétine 10 μM a également été capable de réduire la peroxydation lipidique mitochondriale et la perte de potentiel électrique transmembranaire mitochondrial causées par le stress oxydatif induit par l’ADP plus le Fe.
Chez des rats Sprague-Dawley, avec un parkinsonisme induit par la neurotoxine 6-OHDA, un traitement de 14 jours à la quercétine a significativement augmenté la dopamine striatale (p < 0,05) de 34,56 % et diminué le niveau de protéines carbonylées striatales (p < 0,05) de 49,69 % comparé aux niveaux trouvés dans le groupe traité à la 6-OHDA. L’augmentation des protéines carbonylées est une preuve de protéines endommagées par oxydation, caractéristique de la maladie de Parkinson. Chez le poisson-zèbre, considéré comme un bon modèle pour étudier les troubles du système dopaminergique, le co-traitement avec la quercétine (6 ou 12 μM) a significativement inhibé la perte de neurones dopaminergiques induite par la 6-OHDA (p < 0,05). Cependant, il n’y a pas eu de réversion de la perte neuronale par la quercétine après une exposition de 48 h à la 6-OHDA, ce qui pourrait être attribué à la faible perméabilité de la quercétine à travers la barrière hémato-encéphalique.
Concernant ses propriétés antioxydantes, il a été montré que la quercétine a une excellente activité antioxydante in vitro et elle est considérée comme le piégeur le plus puissant de ROS, RNS et peroxynitrite de la famille des flavonoïdes. Dans la lignée cellulaire d’hépatome humain HepG2, la quercétine 50 et 100 μM a évoqué une augmentation significative du GSH intracellulaire (76 ± 6 ng/mg/protéine et 83 ± 7 ng/mg/protéine, respectivement), après 4 h de traitement (p < 0,05), ce qui peut être attendu, en supposant la préparation de la cellule contre une potentielle agression oxydative. Ce flavonol a également été capable d’inhiber significativement la génération de ROS (p < 0,05), après agression au t-BOOH, prévenant donc ou retardant les conditions qui favorisent le stress oxydatif dans la cellule. Une augmentation du GSH intracellulaire a également été rapportée dans les neurones granulaires cérébelleux primaires de rat, après un prétraitement de 24 h à la quercétine 25 μM (146,3 ± 12 %, en comparaison avec le témoin). Concernant la synthèse du GSH, il est important de mentionner le rôle de la voie cytoprotectrice dépendante du Nuclear factor erythroid 2 related factor 2 (Nrf2) dans l’induction de l’expression des gènes des enzymes qui y sont impliquées. En tenant compte du fait que Nrf2 est un facteur de translocation, il est essentiel qu’il se transloque vers le noyau afin de transactiver. Par conséquent, l’activité de la quercétine dans la translocation nucléaire de Nrf2 dans les neurones a été étudiée. Par l’utilisation de l’immunocytochimie, il a été vérifié que les cultures traitées à la quercétine présentaient un signal Nrf2 majeur à la fois dans le cytoplasme et, particulièrement, le noyau. Les auteurs concluent que la quercétine a la capacité de provoquer la translocation nucléaire de Nrf2 dans les cultures neuronales, activant donc la voie de signalisation cytoprotectrice Nrf2. De même, l’activité protectrice de la quercétine a été vérifiée par l’inhibition de la lésion oxydative induite par la xanthine/XO dans les cultures primaires de cellules corticales de rat (quercétine 10 μg/mL et IC50 = 5,5 μg/mL).
La quercétine prévient la cassure des simples brins d’ADN et la cytotoxicité, dans la lignée cellulaire de lymphoblastes humains U937, causées par le t-BOOH grâce à ses propriétés de chélation du fer. En effet, la quercétine 100 μM et la desferroxamine, un chélateur du fer (utilisé comme témoin pour cette activité) ont prévenu le clivage de l’ADN généré par H2O2, alors que les antioxydants trolox et N,N′-diphényl-1,4-phénylènediamine n’étaient pas efficaces. La chélation des ions métalliques est également impliquée dans la capacité de la quercétine à diminuer et prévenir les dommages hépatiques oxydatifs produits par l’éthanol, outre l’interruption de la réaction en chaîne qui a lieu sur la membrane lipidique. Le prétraitement à la quercétine chez des souris traitées avec des doses chroniques d’éthanol est plus efficace pour la CAT, la GPx sélénium-dépendante, la GPx totale et le GSH, ce qui peut être expliqué par une possible promotion des défenses antioxydantes endogènes.
La quercétine pourrait être utile pour réduire ou prévenir les dommages photobiologiques, causés par la lumière ultraviolette A, puisqu’elle diminue significativement les niveaux de MDA (p < 0,05 et p < 0,001) et augmente les défenses antioxydantes, à savoir les activités de la SOD et de la CAT (p < 0,001), chez des rats Sprague-Dawley. Dans le même modèle animal, avec un parkinsonisme induit par la 6-OHDA, un traitement de 14 jours à la quercétine a partiellement restauré les niveaux de GSH, les augmentant de 97,88 % comparé au GSH chez les rats traités uniquement à la 6-OHDA (p < 0,05).
Les activités antioxydantes de la quercétine ont également été rapportées par son activité antiradicalaire sur le DPPH [EC50 = 8,30 ± 1,03 μM, 11,34 ± 0,04 μM et 10,37 ± 1,53 μg/mL] et l’AAPH (EC50 = 29,4 ± 2,29 μM), le potentiel d’inhibition de la peroxydation lipidique (EC50 = 0,08 ± 1,90 μM) et l’effet inhibiteur sur la NO synthase de manière concentration-dépendante, déterminé dans l’homogénat cérébral et le sang de rat (IC50 = 63,06 et 57,54 μM, respectivement).
Malgré ses activités bénéfiques, la quercétine a également été rapportée comme ayant des effets toxiques, étant par conséquent important de définir la concentration thérapeutique de ce composé, pour différentes pathologies, afin de maximiser les effets positifs et minimiser les effets délétères. Il est également pertinent de mentionner que les études sur l’activité neuroprotectrice in vivo de la quercétine restent controversées, ce qui peut être dû à l’incapacité d’examiner des expositions prolongées à des niveaux micromolaires du flavonol et à une concentration in vivo requise inatteignable.
L’hypéroside est le principal composant actif d’H. perforatum. Malgré cela, son activité neuroprotectrice n’a pas été explorée. La capacité de l’hypéroside à prévenir la génération de ROS et à diminuer les dommages neuronaux a été évaluée, dans les cellules PC12. Seul, l’hypéroside a favorisé le taux de croissance des cellules entre les concentrations de 10-180 μg/mL, de manière marquée entre 10 et 120 μg/mL. Quant à son activité cytoprotectrice, l’hypéroside a été efficace pour prévenir la toxicité induite par le t-BOOH et H2O2, de manière dose-dépendante, avec la meilleure amélioration à 175 % du groupe témoin à 160 μg/mL et 177 % du groupe témoin à 100 μg/mL. Ces résultats étaient concordants avec ceux du test de cytométrie en flux, où les cellules apoptotiques formées via la toxicité induite par le t-BOOH et H2O2 ont été mesurées (pic sub-G1). L’hypéroside (160 et 100 μg/mL) a atténué la mort cellulaire par apoptose à 1,0 et 1,3 %, respectivement. Les propriétés protectrices de l’hypéroside dans la toxicité induite par l’amyloïde-β(25-35), dans les neurones corticaux primaires de rat, ont également été étudiées. Après exposition à l’amyloïde-β(25-35) (20 μM) pendant 24 h, la viabilité cellulaire a diminué à 63,1 ± 3,2 %. Le prétraitement pendant 30 min avec l’hypéroside 5, 10 et 20 μM a significativement augmenté la viabilité cellulaire [p < 0,05 pour 5 et 10 μM et p < 0,01 pour 20 μM, en comparaison avec le groupe traité à l’amyloïde-β(25-35)]. L’analyse morphologique des cellules a soutenu ces résultats, avec une réversion efficace de la lésion des neurites par l’amyloïde-β(25-35) (observée comme une perte et un clivage des neurites) après prétraitement avec l’hypéroside (2,5, 5, 10 et 20 μM). L’apoptose a également été inversée de manière dose-dépendante, après prétraitement avec l’hypéroside, en inversant le dysfonctionnement mitochondrial induit par l’amyloïde-β, incluant la diminution du potentiel de membrane mitochondrial, la production de ROS et la libération mitochondriale du cytochrome c. Les activités de la caspase-9 et de la caspase-3 ont également été significativement inhibées (p < 0,01), après prétraitement avec l’hypéroside (5, 10 et 20 μM) et lésion induite par l’amyloïde-β(25-35). Une étude plus approfondie a indiqué que l’hypéroside peut activer la signalisation PI3K/Akt, résultant en l’inhibition de l’interaction Bad–BclXL, sans intervenir dans l’interaction Bad–Bcl-2. Il a été conclu que l’hypéroside peut protéger contre la lésion induite par l’amyloïde-β(25-35) dans les neurones corticaux en culture primaire via la voie apoptotique mitochondriale régulée par PI3K/Akt/Bad/BclXL. Dans le même modèle biologique, l’activité neuroprotectrice de l’hypéroside a été étudiée, en utilisant un modèle ischémique in vitro de privation d’oxygène et de glucose suivie de reperfusion (OGD-R). Le prétraitement avec l’hypéroside (3, 10, 30 et 100 μM) pendant 24 h a été capable de protéger significativement les neurones corticaux en culture de la lésion par OGD-R (p < 0,05 pour 3 μM et p < 0,01 pour 10, 30 et 100 μM, en comparaison avec le groupe OGD-R). Afin d’étudier l’effet protecteur de l’hypéroside dans l’excitotoxicité neuronale qui peut survenir après la lésion par OGD-R, les neurones corticaux en culture ont été exposés au glutamate 200 μM combiné à la glycine 10 μM pendant 2 h, suivi de 24 h de reperfusion. Le prétraitement avec l’hypéroside 24 h avant l’exposition au glutamate a inversé la dégradation de la viabilité cellulaire de manière concentration-dépendante et a significativement augmenté le taux de survie neuronale (p < 0,05 pour 1 μM et p < 0,01 pour 3, 10, 30 et 100 μM en comparaison avec le groupe exposé au glutamate). L’hypéroside (10 μM) a également soulagé l’élévation de [Ca2+]i induite par le récepteur NMDA (p < 0,01, comparé au groupe NMDA). Le récepteur NMDA médie l’influx de Ca2+, qui est responsable de l’excitotoxicité. Quant aux possibles mécanismes associés, les auteurs décrivent une atténuation de la phosphorylation de CaMKII causée par les lésions par OGD-R. L’hypéroside a également diminué l’expression d’iNOS induite par OGD-R via l’inhibition de l’activation de Nf-kB et a amélioré les voies de signalisation apoptotiques liées à la kinase régulée par signal extracellulaire, à la kinase N-terminale c-Jun et à la famille Bcl-2, liées à la voie de signalisation du NO.
Quant à son activité antioxydante, l’hypéroside est connu pour son activité de piégeage des ROS. Il a une activité antiradicalaire active sur le DPPH (EC50 = 6,38 ± 1,06 μM) et l’APPH (EC50 = 11,5 ± 1,76 μM), un potentiel d’inhibition de la peroxydation lipidique (EC50 = 5,37 ± 1,05 μM) et un effet inhibiteur sur la NO synthase de manière concentration-dépendante, déterminé dans l’homogénat cérébral et le sang de rat (IC50 = 56,23 et 158,49 μM, respectivement).
On pense que la quercitrine pourrait possiblement surpasser la quercétine dans son activité antioxydante et neuroprotectrice en raison de sa haute biodisponibilité dans le tractus digestif. Malgré cela, peu d’études ont été publiées se concentrant sur l’activité neuroprotectrice de la quercitrine. Les effets neuroprotecteurs de la quercitrine sur la lésion induite par l’amyloïde-β(25-35) dans les neurones hippocampiques de rat en culture, ainsi que ses mécanismes possibles, ont été étudiés. La co-incubation de la quercitrine (50 et 100 μM) et de l’amyloïde-β(25-35) pendant 72 h a significativement augmenté la viabilité cellulaire (p < 0,01), en comparaison avec les cellules soumises uniquement à la lésion par l’amyloïde-β(25-35). Ces résultats ont été soutenus par l’analyse de la mort cellulaire, par le test de fuite de LDH. Ici et dans toutes les conditions expérimentales, l’ampleur de la mort cellulaire était corrélée avec le pourcentage de viabilité cellulaire de manière complémentaire. Le potentiel neuroprotecteur de la quercitrine a également été évalué, en utilisant des cellules ganglionnaires rétiniennes primaires isolées de rat cultivées dans trois types de conditions de stress : hypoxie, niveaux excessifs de glutamate et stress oxydatif. Après 12 h de stress hypoxique, le taux de survie des cellules ganglionnaires rétiniennes a été réduit dans les cellules sans quercitrine à 55,5 ± 10 %. Le traitement avec la quercitrine 100 nM et 1 μM a significativement augmenté la viabilité des cellules ganglionnaires rétiniennes (p < 0,05). Concernant la mort cellulaire induite par le glutamate, des résultats similaires ont été vérifiés, avec les cellules ganglionnaires rétiniennes traitées à la quercitrine [augmentation de la viabilité cellulaire, dans les mêmes concentrations mentionnées ci-dessus (p < 0,05)].
Quant à son activité antioxydante, la co-exposition de la quercitrine (50 et 100 μM) et de l’amyloïde-β(25-35) pendant 72 h a significativement diminué la peroxydation lipidique cellulaire de manière concentration-dépendante (p < 0,05, comparé au groupe exposé à l’amyloïde-β(25-35)). Il n’y a eu, toutefois, aucun effet significatif sur l’accumulation de ROS induite par l’amyloïde-β(25-35). Il a été émis l’hypothèse qu’une longue exposition des cellules à la quercitrine pourrait altérer le système de défense antioxydant intracellulaire, incluant la production de GSH, SOD et GPx. Cependant, seule la GPx a significativement augmenté son activité après co-exposition à la quercitrine et à l’amyloïde-β(25-35) (p < 0,05).
Les activités antioxydantes de la quercitrine ont également été rapportées par son activité antiradicalaire sur le DPPH (EC50 = 13,0 ± 1,10 μM) et le potentiel d’inhibition de la peroxydation lipidique (EC50 = 7,33 ± 1,16 μM).
Les propriétés neuroprotectrices de la rutine, un flavonoïde avec un large éventail d’activités biologiques, ont été étudiées. L’interférence de la rutine dans les facteurs pathogènes de la maladie d’Alzheimer a été étudiée. L’analyse morphologique de la fibrillisation de l’amyloïde-β a révélé que la co-incubation de l’amyloïde-β42 avec la rutine 200 μM a inhibé de plus de 95 % la formation de fibrilles. Dans les cellules SH-SY5Y, la rutine 20 μM a significativement inhibé la cytotoxicité de l’amyloïde-β42 (p < 0,05), restaurant également la valeur du ratio d’intensité fluorescente des cellules de manière concentration-dépendante, ce qui est, selon les auteurs, indicatif d’une atténuation du dysfonctionnement mitochondrial induit par l’amyloïde-β42. Afin de déterminer la capacité de la rutine à protéger contre un dommage oxydatif, les cellules SH-SY5Y ont été traitées avec l’amyloïde-β42, en présence et en absence de rutine. Le flavonoïde a diminué la production de ROS induite par l’amyloïde-β42 de manière concentration-dépendante, avec une inhibition significative lorsque la rutine 8 μM était employée (p < 0,05). De même, les niveaux de MDA ont été significativement diminués avec la rutine 0,8 et 8 μM (p < 0,05). Concernant l’effet régulateur de la rutine sur le contenu en GSH, la rutine 0,8 et 8 μM a augmenté, de manière concentration-dépendante, le contenu en GSH des cellules microgliales BV-2 et diminué les niveaux de GSSG. Les ratios GSH/GSSG ont également été diminués par l’amyloïde-β42 et augmentés avec l’ajout de rutine 8 μM (p < 0,05). Les effets de la rutine sur l’activité de l’aldéhyde déshydrogénase 2 (enzyme qui métabolise l’acétaldéhyde en acétate non toxique ; ALDH2) dans les cellules HT22 ont également été étudiés. Le prétraitement avec la rutine 1 μg/mL a significativement inhibé la mort cellulaire induite par l’éthanol (p < 0,01). Le co-traitement avec la rutine a également significativement inversé l’augmentation de Bax induite par l’éthanol (p < 0,05, comparé à l’éthanol), l’activité de la caspase 3, et diminué l’expression des protéines Bcl-2 et Bcl-xL (p < 0,01, comparé à l’éthanol). Afin de clarifier les mécanismes impliqués dans les effets protecteurs de la rutine, un inhibiteur de l’ALDH2, la daidizine, a été employé. En tenant compte du fait que le prétraitement à la rutine a également abaissé l’expression du cytochrome c (impliqué dans l’apoptose induite par l’éthanol dans les cellules HT22 ; p < 0,01) et augmenté l’expression de l’ALDH2, il est conclu que la rutine protège les cellules HT22 contre la neurotoxicité induite par l’éthanol en augmentant l’activité de l’ALDH2. Nakayama et al. ont également étudié les effets de la rutine dans les trois types de conditions de stress mentionnés ci-dessus. Concernant le stress hypoxique, le taux de survie des cellules ganglionnaires rétiniennes a été réduit dans les cellules sans rutine à 56,0 ± 3,1 %. Le traitement avec la rutine 1, 10 et 100 nM a significativement augmenté la viabilité des cellules ganglionnaires rétiniennes (p < 0,05). Quant à la mort cellulaire induite par le glutamate, des résultats similaires ont été vérifiés [augmentation de la viabilité cellulaire, dans les mêmes concentrations mentionnées ci-dessus (p < 0,05)]. Dans les conditions de stress oxydatif, les activités de la caspase-3 et de la calpaïne ont été étudiées, afin d’investiguer l’effet de la rutine dans la signalisation de la mort cellulaire apoptotique et nécrotique, respectivement. Les calpaïnes sont une famille de cystéine protéinases cytosoliques dont les activités enzymatiques dépendent du Ca2+ et sont supposées fonctionner dans divers processus biologiques, incluant la mort cellulaire, plus spécifiquement la nécrose. La rutine à des concentrations finales de 1, 10 et 100 nM a montré une réduction significative de l’activité de la caspase-3 sous hypoxie et par stress au glutamate (p < 0,05) et de l’activité de la calpaïne par stress oxydatif (p < 0,05).
Les effets protecteurs de la rutine sur l’ischémie cérébrale chez des rats Wistar ont été étudiés. Le prétraitement avec la rutine (25 mg/kg, pendant 21 jours) a protégé les animaux du déficit moteur et a conduit à une coordination motrice récupérée (p < 0,05, en comparaison avec le groupe lésé), améliorant donc les résultats neurologiques. Il a également été vérifié une atténuation significative (p < 0,05) des espèces réactives à l’acide thiobarbiturique, des niveaux de H2O2 et du contenu en protéines carbonylées, en comparaison avec les rats lésés. L’analyse morphologique des cerveaux de rats a révélé que l’activation de la régulation à la hausse de p53 (associée à la mort des cellules neuronales dans l’ischémie cérébrale) était également atténuée par la rutine. Ces résultats amènent les auteurs à conclure que la rutine offrait une protection significative chez les rats à occlusion de l’artère cérébrale moyenne, probablement en raison de l’inhibition du déficit neurologique, de la peroxydation lipidique, de l’expression de p53 et de l’augmentation des enzymes de défense antioxydante endogène (données montrées plus bas), évoquant une neuroprotection pour les neurones dopaminergiques en dégénérescence. En prenant les résultats précédents en considération, l’activité neuroprotectrice de la rutine sur la maladie de Parkinson induite par la 6-OHDA chez des rats a été étudiée. Des résultats similaires ont été obtenus concernant l’activité protectrice de la rutine, amenant les auteurs à suggérer que la consommation de rutine pourrait avoir des effets positifs sur la prévention des troubles neurologiques, tels que la maladie de Parkinson. Concernant la maladie d’Alzheimer et à la suite de l’étude, les effets de la rutine sur des souris transgéniques APPswe/PS1dE9 ont été étudiés. Ces animaux surproduisent l’amyloïde-β40 et l’amyloïde-β42 humains, développant également un dépôt cérébral progressif de β-amyloïde et une altération de l’apprentissage et de la mémoire, étant considérés comme des modèles animaux de la maladie d’Alzheimer. L’administration orale de rutine (100 mg/kg pendant 6 semaines) a significativement atténué les déficits de mémoire, associés à la réduction de la formation d’oligomères de β-amyloïde. Elle a également amélioré la mémoire spatiale (p < 0,05, comparé au groupe témoin de la maladie) chez les souris transgéniques. De manière similaire aux études in vitro réalisées, il a également été rapporté une activité protectrice de la rutine dans l’atténuation du stress oxydatif et de la peroxydation lipidique induits par le β-amyloïde. La rutine a également été capable de réduire la neuro-inflammation chez les souris transgéniques en atténuant la microgliose et l’astrocytose.
La rutine est considérée comme ayant une puissante capacité antioxydante contre plusieurs systèmes antioxydants in vitro, étant une propriété concentration-dépendante. Comme la quercétine, dans les cellules HepG2, la rutine 100 μM a significativement augmenté le GSH intracellulaire (52 ± 2 ng/mg/protéine ; p < 0,05). Malgré ses effets similaires, la rutine s’est démontrée moins active que la quercétine, ce qui pourrait être lié à sa plus faible biodisponibilité.
Quant aux études in vivo, des activités antioxydantes ont également été rapportées. Le prétraitement de rats Wistar avec la rutine (25 mg/kg, pendant 21 jours) a significativement restauré (p < 0,05) le GSH, la GPx, la GR, la SOD et la CAT dans l’hippocampe (GPx – de -35,69 à 31,31 % ; GR – de -45,12 à 48,65 % ; SOD – de -45,18 à 39,42 % ; CAT – de -54,28 à 66,96 %) et le cortex frontal (GPx – de -41,53 à 45,56 % ; GR – de -46,36 à 36,53 % ; SOD – de -50,51 à 68,73 % ; CAT – de -55,95 à 43,80 %), en comparaison avec les rats lésés.
Les activités antioxydantes de la rutine ont également été rapportées par son activité antiradicalaire sur le DPPH [EC50 = 11,3 ± 1,06 μM ; IC50 = 18,27 ± 0,62 μM], l’AAPH [EC50 = 31,5 ± 4,93 μM], le potentiel d’inhibition de la peroxydation lipidique (EC50 = 8,98 ± 1,03 μM) et le piégeage des radicaux superoxyde (IC50 = 0,13 mg/mL) et du peroxyde d’hydrogène (IC50 = 24 μg/mL).
L’effet de l’hypéricine (neuroprotection ou apoptose) sur le facteur de transcription NF-kB, qui est impliqué dans la régulation de gènes pertinents dans plusieurs processus cellulaires, comme la survie neuronale et la réponse inflammatoire, a été évalué. Un traitement d’une heure de cellules granulaires cérébelleuses avec 0,1 μM d’hypéricine a abouti à l’activation de NF-kB, qui est encore renforcée avec 1 ou 10 μM d’hypéricine. Malgré l’hypothèse qu’une activation prolongée du facteur de transcription aboutirait à une neuroprotection, un traitement de 24 h avec différentes concentrations d’hypéricine a conduit à une perte de l’activation de NF-kB précédemment observée. Se basant sur ces résultats, l’effet de l’hypéricine dans la mort cellulaire induite par les ions Fe2+ a été étudié. Alors que de faibles concentrations d’hypéricine (0,1 et 1 μM) n’avaient aucun effet sur la survie cellulaire, 10 μM ont exercé une mort cellulaire jusqu’à 100 % après 24 h de traitement, ayant donc un effet synergique avec le Fe2+. Il a été conclu que des stimuli comme l’hypéricine, selon les promoteurs de gènes qui sont activés, peuvent avoir une activité neuroprotectrice donc anti- ou apoptotique.
Une faible activité antioxydante de l’hypéricine a été rapportée par son potentiel d’inhibition de la peroxydation lipidique (EC50 = 21,0 ± 2,86 μM).
La capacité du kaempférol à protéger les cellules SH-SY5Y et les neurones primaires de la toxicité induite par la roténone a été étudiée. Le prétraitement des cellules avec le kaempférol 30 μM pendant 1 h avant une agression à la roténone 1 μM a significativement contrecarré la toxicité induite par la roténone (p < 0,01). L’analyse morphologique microscopique a indiqué que le kaempférol était capable d’inhiber le phénotype de forme arrondie et le détachement cellulaire induits par la roténone, caractéristiques du processus apoptotique. Au niveau moléculaire, il a été prouvé que le kaempférol inhibe significativement le clivage des caspases-3 et -9 induit par la roténone (p < 0,001). Le kaempférol a également été capable de préserver et restaurer la fonction mitochondriale lors du défi médié par la roténone, au moins s’il était fourni avant l’activation des caspases, dans les 12 h. Sous-jacente à l’activité protectrice du kaempférol se trouvait sa capacité autophagique, précédemment démontrée dans les cellules de carcinome en altérant les énergétiques cellulaires. Les auteurs concluent que celle-ci est maintenue à des doses plus faibles et protège les cellules neuronales contre la toxicité induite par la roténone. À noter que l’autophagie a été observée comme étant dérégulée dans la maladie de Parkinson.
Le kaempférol a également été étudié pour sa capacité à protéger les neurones de l’excitotoxicité et du dysfonctionnement mitochondrial. Les résultats étaient similaires à ceux de la quercétine, ce qui a amené les auteurs à conclure à une possible activité neuroprotectrice induite par les propriétés antioxydantes de ces composés.
Les activités antioxydantes du kaempférol ont été rapportées par son activité antiradicalaire sur le DPPH (EC50 = 21,3 ± 1,04 μM) et le potentiel d’inhibition de la peroxydation lipidique (EC50 = 0,69 ± 1,62 μM).
La biapigénine est un composé peu étudié pour sa possible activité neuroprotectrice. Il a été étudié (ainsi que la quercétine et le kaempférol) sa capacité à protéger les neurones de l’excitotoxicité et du dysfonctionnement mitochondrial. Outre les résultats déjà décrits, qui étaient similaires pour la biapigénine, cette biflavone affecte significativement la bioénergétique mitochondriale (p < 0,001, en comparaison avec l’agression) et a diminué la capacité des mitochondries à accumuler le calcium (p < 0,05, en comparaison avec le témoin). La biapigénine module le pore de transition de perméabilité mitochondriale, réduisant la charge calcique et contribuant contre les agressions excitotoxiques.
Les activités antioxydantes de la biapigénine ont été rapportées par son potentiel d’inhibition de la peroxydation lipidique (EC50 = 5,10 ± 1,11 μM).
L’hyperforine est le principal constituant lipophile d’H. perforatum et considérée comme le principal composé actif de l’activité antidépressive.
La capacité d’un analogue synthétique de l’hyperforine, la tétrahydroperforine (IDN 5706) sur la réduction du dépôt de β-amyloïde et l’amélioration de l’acquisition de l’apprentissage spatial, en déstabilisant l’interaction amyloïde-β–acétylcholinestérase, a été étudiée. Il est important de mentionner que des études in vivo et in vitro sont indicatives d’un renforcement de l’agrégation de l’amyloïde-β et de la formation de fibrilles amyloïdes par l’acétylcholinestérase. Cette étude a montré que l’IDN 5706 diminuait la formation de fibrilles de β-amyloïde in vitro, les dépolymérisant.
Une administration orale de 1,25 mg/kg/jour, pendant 7 jours, chez des rats, a amélioré la capacité d’apprentissage dès le deuxième jour. De plus, la mémoire des réponses apprises acquises pendant le temps d’administration et l’entraînement a été retenue après 9 jours sans traitement ni entraînement supplémentaires. Il a également été vérifié que chez la souris, une dose unique de 1,25 mg/kg d’hyperforine améliorait l’acquisition et la consolidation de la mémoire et inversait complètement l’amnésie induite par la scopolamine. Les auteurs ont conclu que l’hyperforine possède des propriétés d’amélioration de la mémoire, pouvant être potentiellement considérée comme un composé anti-démence.
In vivo et chez des souris transgéniques, il a été vérifié que l’IDN 5706 était capable d’éliminer l’acétylcholinestérase présente dans les plaques et améliorait le comportement animal, indiquant que la présence de l’enzyme était corrélée à l’altération comportementale observée.
Dans un travail ultérieur, les effets in vivo de l’IDN 5706 sur la neurotoxicité du β-amyloïde ont été étudiés en utilisant de jeunes souris transgéniques. Des souris âgées de cinq mois ont été traitées pendant 10 semaines, testées pour la mémoire spatiale et leurs cerveaux analysés par plusieurs techniques. Les auteurs ont rapporté que l’IDN 5706 réduisait significativement les altérations de la mémoire spatiale, l’hyperphosphorylation de tau, l’accumulation d’oligomères de β-amyloïde et augmentait la potentialisation à long terme, suggérant que ce composé pourrait être un nouvel outil pharmacologique pour le traitement de la maladie d’Alzheimer.
Hypericum perforatum est utilisé en médecine traditionnelle depuis plusieurs centaines d’années. Bien que non pleinement étudié ou compris, l’extrait et les composés isolés de cette plante ont démontré des activités neuroprotectrices. La neuroprotection peut être obtenue par une action directe sur un ou plusieurs mécanismes, tels qu’un effet anti-apoptotique, ou indirectement, par des propriétés antioxydantes. Chimiquement, les relations structure-activité suggèrent que la chaîne latérale sucrée des flavonoïdes pourrait être importante pour les activités neuroprotectrices et que de multiples groupes hydroxyle confèrent à ces composés des propriétés antioxydantes substantielles. Pris ensemble, les données recueillies suggèrent un effet protecteur d’H. perforatum et de certains de ses principaux composés dans la neurotoxicité, donc une possible activité bénéfique dans les troubles neurodégénératifs, tels que la maladie d’Alzheimer et de Parkinson. Néanmoins, des études supplémentaires sont nécessaires pour pleinement comprendre et caractériser l’activité de cette plante et de ses composés et sa possible activité thérapeutique.
Tous les auteurs ont contribué à la conception et à l’élaboration du travail. AO et CP sont spécifiquement intervenus dans l’acquisition et l’interprétation des données et AO, BS et AD ont collaboré à la structure du travail. AO a été le principal responsable de la rédaction. CP, BS et AD l’ont révisé de manière critique. Tous les auteurs ont approuvé la version finale de ce travail et acceptent d’être responsables de tous les aspects du travail.
Les auteurs déclarent que la recherche a été menée en l’absence de toute relation commerciale ou financière qui pourrait être interprétée comme un potentiel conflit d’intérêts.
Encart — neuroprotection et niveau de preuve : Cette revue synthétise les données in vitro (lignées PC12, HT22, SH-SY5Y, SK-N-MC, neurones corticaux/hippocampiques primaires) et in vivo (rats, souris, poisson-zèbre) sur la neuroprotection par le millepertuis (Hypericum perforatum) et ses composants. Deux voies : action directe (anti-apoptotique, anti-excitotoxique, préservation mitochondriale) et action indirecte antioxydante (piégeage ROS/RNS/NO, restauration GSH/SOD/CAT/GPx). Composants clés : flavonoïdes — quercétine (le plus étudié, piégeur le plus puissant de la famille, mais efficacité in vivo controversée à cause de sa faible perméabilité de la barrière hémato-encéphalique), hypéroside, quercitrine, rutine, kaempférol, biapigénine ; naphtodianthrone — hypéricine (effet ambivalent : neuroprotecteur ou pro-apoptotique selon les gènes activés, faible activité antioxydante) ; hyperforine (analogue synthétique IDN 5706 réduisant dépôts β-amyloïdes et améliorant la mémoire, piste anti-Alzheimer). Niveau de preuve : essentiellement préclinique (cultures cellulaires et modèles animaux) ; les auteurs concluent au potentiel neuroprotecteur mais soulignent qu’aucune donnée clinique humaine n’établit l’efficacité et que des études supplémentaires sont nécessaires. Modèles de maladies visés : Alzheimer, Parkinson, ischémie/AVC.
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