Référence : Life 2023. — PMC9967538 · DOI 10.3390/life13020556 Type : étude in vitro (test MTT sur lignées cellulaires cancéreuses humaines) · Plante : Plantain lancéolé · Propriété → Cancer Accès : ⭐ libre (CC BY) → texte intégral traduit Fidélité : traduction intégrale et fidèle du texte des auteurs. Appels [n] omis ; figures/tableaux « [ ] ».
L’objectif de l’étude est de rechercher si les composés bioactifs isolés des inflorescences de P. lanceolata, à savoir les glucosides phényléthanoïdes, l’actéoside, le plantamajoside, et un flavonoïde, l’isorhamnétine-3-O-rutinoside-4′-O-glucoside, possèdent une activité cytotoxique contre des lignées cellulaires cancéreuses sélectionnées. Les effets antitumoraux potentiels de deux glycosides phényléthanoïdes et d’un flavonoïde ont été évalués par le test MTT (bromure de 3-(4,5-diméthylthiazol-2-yl)-2,5-diphényltétrazolium) sur sept lignées de carcinome humain (MCF-7, MDA-MB-231, Caco-2, HepG2, OVCAR-3, U138-MG, U251-MG) et une lignée cellulaire épithéliale mammaire non tumorigène (MCF-12A). Pour la première fois, l’actéoside a été étudié dans la lignée cellulaire de cancer de l’ovaire OVCAR-3, et le plantamajoside dans toutes les lignées cellulaires à l’exception de l’adénocarcinome mammaire MDA-MB-281 et de l’hépatocarcinome HepG2. Les glycosides phényléthanoïdes ont montré une activité cytotoxique plus forte que celle du flavonoïde glycoside. L’actéoside et le plantamajoside, à des concentrations respectives de 200 et 300 μM, ont eu un effet hautement toxique sur les deux lignées cellulaires cancéreuses sélectionnées d’adénocarcinome mammaire MDA-MB-231 et MCF-7, la lignée de cancer de l’ovaire OVCAR-3, la lignée de glioblastome U138-MG, et la lignée d’hépatocarcinome HepG2. Les deux glycosides étaient significativement moins cytotoxiques envers la lignée non tumorigène MCF-12A ; l’effet apparaissait à une concentration de 400 μM. Pour la première fois, l’activité de l’actéoside et du plantamajoside a été comparée dans une seule et même investigation parallèle. Les résultats sont discutés dans le large contexte des connaissances existantes sur les effets biologiques, leurs mécanismes, et les relations structure-activité. Les phényléthanoïdes pourraient être des composés potentiels dotés d’une activité cytotoxique contre les types de cancer sélectionnés.
Mots-clés : plantain lancéolé (ribwort plantain) ; plantamajoside ; actéoside ; triglycoside d’isorhamnétine ; test MTT ; cytotoxicité ; lignées cellulaires cancéreuses.
Plantago lanceolata L. (plantain lancéolé), appartenant à la famille des Plantaginaceae, est une espèce vivace à distribution mondiale, incluant la flore d’Europe. P. lanceolata, plante médicinale bien connue, a des activités antispasmodique, anti-inflammatoire, antioxydante, antibactérienne, antiasthmatique et cytotoxique. Elle contient principalement des iridoïdes et des glycosides phényléthanoïdes, avec des composés biologiquement actifs, en particulier l’aucubine, l’actéoside et le plantamajoside. Des flavonoïdes ont également été identifiés, principalement des glucuronides d’apigénine et de lutéoline, et quelques flavonols, 3-O-glycoside, à une teneur bien plus faible que celle des flavones. Le matériel médicinal approuvé dans les monographies officielles, nommé Plantaginis lanceolatae folium, est défini comme les feuilles et les hampes florales, les feuilles, ou les parties aériennes fleuries (Plantaginis lanceolatae herba).
L’actéoside (aussi connu sous le nom de verbascoside ou kusaginine), un glycoside phényléthanoïde naturel, est dérivé de l’hydroxytyrosol et de l’acide trans-caféique, tous deux liés au glucose, lui-même substitué par du rhamnose (Figure 1). C’est un composé largement distribué dans le règne végétal, qui a été détecté dans plus de 200 espèces végétales représentant 23 familles de plantes. Toutes les informations scientifiques concernant le composé ont démontré un large éventail d’activités biologiques, notamment antioxydante, anti-inflammatoire, antiépileptique, neuroprotectrice, antifongique, antivirale et anticancéreuse.
Le plantamajoside est un glycoside phényléthanoïde qui diffère de l’actéoside en ayant du glucose à la place du rhamnose (Figure 2). Seulement 33 espèces végétales de 3 familles de plantes, à savoir les Plantaginaceae, les Gesneriaceae et les Orobanchaceae, contiennent du plantamajoside. Ce phényléthanoïde se rencontre principalement dans la famille des Plantaginaceae (30 espèces) et particulièrement dans le genre Plantago (20 espèces). C’est un composé plus rare et moins étudié, qui présente de multiples propriétés biologiques et pharmacologiques : anti-inflammatoire, diurétique, cicatrisante, antiasthmatique, hépatoprotectrice, anti-âge, antibiotique, antifongique, inhibitrice d’enzymes et neuroprotectrice, et anticancéreuse.
L’isorhamnétine-3-O-rutinoside-4′-O-glucoside (Figure 3) a été récemment rapportée comme flavonoïde principal de l’inflorescence de Plantago lanceolata et comme composé nouveau pour le genre Plantago. Elle n’avait pas été étudiée auparavant pour son activité biologique, contrairement à ses dérivés, l’isorhamnétine-3-O-rutinoside et l’isorhamnétine-3-O-glucoside, qui exercent des propriétés anticancéreuses.
Selon l’Organisation mondiale de la Santé et le World Cancer Research Fund International, le cancer est un problème majeur de santé publique à l’échelle mondiale et deviendra la cause majeure de décès la plus fréquente dans un proche avenir. La croissance anormale et incontrôlable des cellules peut débuter dans n’importe quel tissu ou organe et se propager à d’autres parties du corps. En 2020, 2,3 millions de femmes ont reçu un diagnostic de cancer du sein (685 000 décès dans le monde) et il y a eu 313 000 nouveaux cas de cancer de l’ovaire (le huitième cancer le plus fréquent chez la femme). Le cancer colorectal (aussi appelé cancer de l’intestin), avec plus de 1,9 million de nouveaux cas en 2020, est le troisième cancer le plus fréquent au monde. Le cancer du foie est le sixième cancer le plus fréquent au monde, avec plus de 900 000 nouveaux cas en 2020. Le glioblastome est l’une des formes les plus fréquentes et les plus délétères de tumeurs cérébrales solides. Les données statistiques sur l’incidence et la mortalité du cancer sont effrayantes. Cependant, comme le soutiennent les oncologues, de nombreux types de cancer peuvent être guéris avec succès s’ils sont détectés à un stade précoce et traités efficacement. Le développement de nouveaux médicaments anticancéreux suppose d’éviter les effets nocifs sur les cellules normales, ce qui constitue souvent un immense défi. De nouveaux composés susceptibles d’agir comme médicaments chimiothérapeutiques doivent être découverts, car toutes les tumeurs ne réagissent pas de la même manière au traitement. De nombreuses unités scientifiques et centres de recherche du monde entier sont confrontés à ce problème dans le traitement du cancer, à commencer par la recherche initiale sur des lignées cellulaires cancéreuses isolées in vitro. Plusieurs agents actifs naturels d’origine végétale ont été appliqués au traitement de différents types de cancer, c’est-à-dire la vincristine et ses dérivés (vinblastine, anhydrovinblastine, et les dérivés semi-synthétiques vindésine, vinorelbine et vinflunine), l’étoposide, la camptothécine (également l’irinotécan et le topotécan), la podophyllotoxine, et le paclitaxel et ses dérivés semi-synthétiques docétaxel et cabazitaxel dérivés de la 10-baccatine III ou de la 10-désacétylbaccatine III. Il existe une pléthore de composés en essais précliniques et cliniques, à savoir le resvératrol, la curcumine, l’épigallocatéchine-3-gallate, la quercétine, la rutine, l’acide bétulinique et l’artémisinine. Ces substances comprennent un large spectre de groupes, tels que les alcaloïdes, les diterpènes, la diterpénoquinone, les composés à base de purine, la sesquiterpène lactonique, et exercent des propriétés cytotoxiques par de nombreux mécanismes d’action différents. Elles peuvent être utilisées seules ou en association avec des médicaments de synthèse. Dans de nombreux cas, l’isolement de composés à partir d’extraits végétaux est plus efficace, moins chronophage et moins coûteux que leur synthèse chimique.
L’objectif de l’étude était de rechercher si les composés bioactifs isolés des inflorescences de P. lanceolata — l’actéoside, le plantamajoside et l’isorhamnétine-3-O-rutinoside-4′-O-glucoside — possèdent une activité cytotoxique contre des lignées cellulaires cancéreuses sélectionnées : adénocarcinome mammaire (MCF-7 et MDA-MB-231), adénocarcinome colorectal (Caco-2), hépatocarcinome (HepG2), cancer de l’ovaire (OVCAR-3), glioblastome (U138-MG et U251-MG), et une lignée cellulaire épithéliale non tumorigène (MCF-12A).
Les inflorescences de Plantago lanceolata L. ont été récoltées en juin, juillet et septembre sur les plantes cultivées dans le Jardin botanique du Département des plantes médicinales (plus tard Département des produits naturels médicinaux et cosmétiques) de l’Université des sciences médicales de Poznań. Les inflorescences ont été coupées des tiges et séchées à température ambiante. Les échantillons ont été extraits au méthanol bouillant (×3), et les extraits séchés ont été séparés en fractions dichlorométhane et eau par partage entre solvants. Les fractions aqueuses qui présentaient la même composition après analyse chromatographique ont été combinées et partagées entre l’eau et le n-butanol. Cette dernière fraction a d’abord été séparée par chromatographie sur colonne de polyamide avec une élution séquentielle par de l’eau, des mélanges eau–2-butanone et du méthanol. Les fractions de colonne contenant des mélanges de flavonoïdes et de glycosides phényléthanoïdes ont été ensuite séparées par une combinaison de CCM préparative sur polyamide ou avicel et de chromatographie sur colonne de polyamide, Sephadex LH-20, Cosmosil C₁₈-OPN, Toyopearl HW-40 comme décrit en détail ailleurs. L’actéoside, le plantamajoside et l’isorhamnétine-3-O-rutinoside-4′-O-glucoside isolés ont été déterminés structurellement par spectroscopie de résonance magnétique nucléaire (RMN ¹H et ¹³C) comme décrit ailleurs. La pureté des composés étudiés était > 98 % par spectroscopie RMN ¹H.
Sept lignées cellulaires cancéreuses humaines et une lignée cellulaire épithéliale mammaire non tumorigène ont été utilisées dans cette étude. Six lignées cellulaires ont été achetées auprès de l’American Type Cell Culture Collection (ATCC, Manassas, VA, USA) et une auprès de l’European Collection of Authenticated Cell Cultures (ECACC, Merck, Allemagne). Les deux lignées cellulaires d’adénocarcinome mammaire MCF-7 (ATCC® HTB-22™) et MDA-MB-231 (ATCC® HTB-26™) ont été maintenues en monocouche dans un milieu de croissance complet RPMI-1640 (Biowest, Nuaillé, France) supplémenté en 10 % de sérum de veau fœtal (SVF) (Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA). La lignée cellulaire d’adénocarcinome colorectal Caco-2 (ATCC® HTB-37™) a été maintenue dans le milieu essentiel minimal d’Eagle (EMEM) (ATCC®, Manassas, VA, USA) avec ajout de 10 % de SVF. La lignée cellulaire d’hépatocarcinome HepG2 (ATCC® HB-8065™) a été maintenue dans le milieu EMEM supplémenté en 10 % de SVF sans antibiotique (Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA). La lignée cellulaire de cancer de l’ovaire OVCAR-3 (ATCC® HTB-161™) a été cultivée dans un milieu RPMI-1640 (Biowest, Nuaillé, France) supplémenté en insuline (10 µg/mL) et 20 % de SVF (Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA). Les deux lignées cellulaires de glioblastome U138-MG (ATCC® HTB-16™) et U251-MG (ECACC, Salisbury, UK, réf. n° 09063001) ont été cultivées dans un milieu de croissance complet EMEM (ATCC®, Manassas, VA, USA), supplémenté en 10 % de SVF (Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA). La lignée cellulaire épithéliale MCF-12A (ATCC® CRL-10782™) a été maintenue dans un milieu DMEM-F12 (Biowest, Nuaillé, France) supplémenté en hydrocortisone (0,5 µg/mL), insuline (10 µg/mL), facteur de croissance épidermique humain (hEGF) (20 ng/mL), toxine cholérique (0,1 µg/mL) et 5 % de sérum de cheval fœtal (tous achetés auprès de Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA). Toutes les lignées cellulaires ont été cultivées près de la confluence dans des boîtes de Petri Falcon® de 100 × 15 mm (Corning, Pologne) à 37 °C dans une atmosphère contenant 5 % (v/v) de CO₂ à 95 % (v/v) d’humidité relative. L’absence de mycoplasme a été vérifiée systématiquement à l’aide du Mycoplasma Stain Kit (Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA).
La cytotoxicité des composés étudiés a été évaluée sur un large spectre de toutes les lignées cellulaires testées à l’aide d’un test MTT (bromure de 3-(4,5-diméthylthiazol-2-yl)-2,5-diphényltétrazolium). Les cellules ont été ensemencées à une densité de 5 × 10³ dans 100 μL du milieu total dédié à la lignée cellulaire dans des plaques stériles de 96 puits et cultivées une nuit. Puis, les cellules ont été réparties en différents groupes : un groupe témoin (solvant sans composés testés), et des groupes traités par l’actéoside, le plantamajoside et l’isorhamnétine-3-O-rutinoside-4′-O-glucoside dans une gamme de concentrations de 0 à 500 µM. Tous les composés ont été dissous dans du diméthylsulfoxyde (DMSO) avec une concentration finale en solvant de 0,25 % (v/v), qui n’affectait pas la viabilité cellulaire. Les cellules ont été exposées aux composés étudiés pendant 24, 48 et 72 h d’incubation, et une solution de MTT a été ajoutée à chaque puits (5,0 mg/mL) (Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA). Les cellules ont été incubées à 37 °C pendant 4 h, suivies de l’ajout de 100 μL d’un tampon de solubilisation (SDS 10 % dans HCl 0,01 M). Enfin, l’absorbance à 570 nm a été mesurée à l’aide d’un lecteur de microplaques Multiscan FC (Thermo Scientific, Waltham, MA, USA), avec une longueur d’onde de référence de 630 nm. Trois expériences distinctes ont été réalisées avec trois répétitions pour chaque concentration. La viabilité des cellules a été calculée avec le logiciel Excel (Microsoft, Redmond, WA, USA), tandis que les valeurs d’IC₅₀ ont été calculées à l’aide du logiciel CompuSyn (disponible en téléchargement gratuit sur www.combosyn.com, consulté le 27 septembre 2022).
Les données obtenues sont exprimées en moyenne ± ET d’au moins trois expériences distinctes. Toutes les analyses statistiques ont été effectuées à l’aide de GraphPad Prism (GraphPad Software, College Station, TX, USA). Les différences ont été évaluées pour leur signification statistique à l’aide d’une ANOVA à mesures répétées. Le seuil de signification était p < 0,05 ; les symboles *, #, ♦, °, •, ∇ et × ont été utilisés pour p < 0,05, et **, , ♦♦, °°, ••, ∇∇ et ×× pour p < 0,01.
Les données d’IC₅₀ ont été analysées à l’aide d’une analyse de variance à un facteur (ANOVA), et la signification statistique a été déterminée à l’aide du test post hoc de Duncan (p < 0,05). Toutes les analyses ont été menées avec STATISTICA v. 13 (StatSoft, Inc. 2015). Les valeurs moyennes au sein d’une ligne (lettres majuscules) et d’une colonne (lettres minuscules) portant les mêmes lettres n’étaient pas significativement différentes.
Les composés bioactifs isolés des inflorescences de P. lanceolata — l’actéoside (Figure 1), le plantamajoside (Figure 2) et l’isorhamnétine-3-O-rutinoside-4′-O-glucoside (Figure 3) — ont été étudiés contre sept lignées cellulaires de carcinome humain (MCF-7, MDA-MB-231, Caco-2, HepG2, OVCAR-3, U138-MG, U251-MG) et une lignée cellulaire épithéliale mammaire non tumorigène immortalisée (MCF-12A). Un test de cytotoxicité bien conçu devrait inclure une lignée cellulaire non cancéreuse pour vérifier la spécificité. La lignée cellulaire MCF-12A a été développée à partir de tissu mammaire atteint d’une maladie fibrokystique non maligne. Elle a été choisie comme témoin puisqu’elle est non tumorigène.
La viabilité cellulaire des composés étudiés a été évaluée après 24, 48 et 72 h de traitement dans la gamme de concentrations de 0 à 500 µM à l’aide d’un test MTT. Cette large gamme de concentrations a été choisie sur la base d’une variété de valeurs d’IC₅₀ rapportées pour différentes lignées cellulaires cancéreuses et des différents effets des composés observés à différentes concentrations.
Comme le montre la présente étude (Figure 4), l’activité des composés testés était différente selon la structure chimique du composé ; les glycosides phényléthanoïdes ont montré une activité cytotoxique plus forte que celle du flavonoïde glycoside. L’effet cytotoxique était dose- et temps-dépendant dans chaque cas (Figure 4). L’actéoside, à une concentration de 200 μM, a eu un effet hautement toxique après 24 h de traitement sur les deux lignées cellulaires cancéreuses sélectionnées d’adénocarcinome mammaire MDA-MB-231 et MCF-7, la lignée de cancer de l’ovaire OVCAR-3, la lignée de glioblastome U138-MG, et la lignée d’hépatocarcinome HepG2. La lignée cellulaire d’hépatocarcinome HepG2 et la lignée cellulaire d’adénocarcinome colorectal Caco-2 étaient moins sensibles au composé testé, et l’effet cytotoxique était induit à une concentration plus élevée. Aucune toxicité significative des composés testés n’a été démontrée à l’égard de la lignée cellulaire de glioblastome U251-MG. Une structure similaire du tracé de l’effet cytotoxique de la concentration du composé testé en fonction du temps a été observée pour un autre phényléthanoïde, le plantamajoside. Il y avait un effet cytotoxique net du plantamajoside à une concentration de 200 μM sur les cellules de cancer de l’ovaire, et à une concentration de 300 μM sur les autres lignées cellulaires cancéreuses, sauf U251-MG. L’isorhamnétine-3-O-rutinoside-4′-O-glucoside n’a montré aucune activité cytotoxique contre aucune des lignées cancéreuses testées, quel que soit le temps de traitement des cellules avec ce flavonoïde, jusqu’à une concentration de 200 μM ; à une concentration plus élevée, elle a montré une activité très faible. De façon intéressante, dans la lignée cellulaire épithéliale mammaire humaine MCF-12A, les deux composés ont montré une cytotoxicité significativement plus faible que dans les lignées cellulaires de cancer du sein.
Les IC₅₀ (concentration inhibitrice médiane) les plus basses, et donc l’activité la plus élevée de l’actéoside et du plantamajoside, ont été estimées pour les lignées cellulaires MCF-7, HepG2, OVCAR-3, U138-MG (Tableau 1). La valeur d’IC₅₀ la plus basse a été observée pour l’actéoside à l’égard de la tumeur MCF-7 et a diminué au fil du temps, atteignant 154,2 µM à 48 h et 113,1 µM à 72 h. La valeur d’IC₅₀ la plus basse pour le plantamajoside a été obtenue contre la lignée HepG2 et a diminué au fil du temps, atteignant 228,2 µM à 48 h et 156,1 µM à 72 h. Le résultat le plus intéressant était la très grande divergence entre les réponses des deux lignées cellulaires de glioblastome, U138-MG et U251-MG, aux composés testés.
L’effet cytotoxique le plus élevé des glycosides phényléthanoïdes testés (Tableau 1) a été observé contre la lignée MCF-7. L’actéoside et le plantamajoside ont tous deux montré des valeurs d’IC₅₀ inférieures à 200 µM dans cette étude : actéoside — 154,2 µM après 48 h et 113,1 µM après 72 h ; plantamajoside — 170,8 µM après 72 h. La plupart des résultats étaient statistiquement différents, et deux ne présentaient aucune différence. Le résultat d’IC₅₀ obtenu pour l’actéoside à l’égard de cette lignée après 72 h était aussi le meilleur résultat de l’ensemble de l’expérience. Des résultats d’IC₅₀ inférieurs à 200 µM ont également été obtenus pour la lignée OVCAR-3. Dans ce cas, le plantamajoside a montré une meilleure activité (IC₅₀ 138,9 µM) que celle de l’actéoside (IC₅₀ 162,8 µM), et les deux résultats après 72 h étaient statistiquement différents. L’actéoside a aussi montré une activité cytotoxique similaire contre la lignée U138-MG, IC₅₀ = 201,9 µM après 48 h et 156,6 µM après 72 h. Ce dernier résultat n’était pas statistiquement différent de celui obtenu avec l’actéoside contre la lignée OVCAR-3 au même moment. En revanche, le plantamajoside avait un effet cytotoxique plus faible contre la lignée U138-MG, montrant l’IC₅₀ la plus basse après 72 h — 266,7 µM. La dernière lignée pour laquelle l’activité cytotoxique des deux phényléthanoïdes testés était inférieure à 200 µM était HepG2. L’actéoside et le plantamajoside ont tous deux montré des valeurs d’IC₅₀ inférieures à 200 µM seulement après 72 h : actéoside, 173,8 µM ; plantamajoside, 156,1 µM. Les deux résultats étaient statistiquement différents, mais les valeurs à 48 h pour les deux composés n’étaient pas statistiquement différentes. L’activité de l’actéoside contre la lignée MDA-MB-231 était supérieure à celle du plantamajoside (IC₅₀ après 72 h, respectivement 200,2 et 263,1 µM), et les valeurs étaient statistiquement différentes. La puissance de l’actéoside et du plantamajoside contre la lignée MCF-12A était similaire (IC₅₀ d’environ 300 µM) ; la valeur après 48 h pour les deux composés n’était pas statistiquement différente. Parmi les six études sur les lignées cellulaires ci-dessus, l’actéoside a montré un effet cytotoxique plus fort sur les lignées MCF-7, U138-MG, MDA-MB-231, et le plantamajoside était plus puissant sur la lignée OVCAR-3, les deux composés ayant une puissance comparable sur les lignées HepG2 et MCF-12A. Cependant, les deux composés ont montré une activité plus faible contre la lignée Caco-2 (IC₅₀ après 72 h, 280,3 µM pour l’actéoside et 316,4 µM pour le plantamajoside) et une activité très faible contre la lignée U251-MG — la valeur d’IC₅₀ la plus basse était 985,6 µM après 72 h pour le plantamajoside (Tableau 1).
Efficacité cytotoxique de l’actéoside et du plantamajoside contre les cellules OVCAR-3, MCF-7, MDA-MB-231, MCF-12A, U251-MG, U138-MG, Caco-2 et HepG2, exprimée en valeurs d’IC₅₀. L’IC₅₀ représente la concentration à laquelle une substance exerce la moitié de son effet inhibiteur maximal. Les valeurs supérieures à 500 μM ont été déterminées avec CompuSyn sur la base de l’estimation de la courbe dose–réponse. Résultats de trois expériences indépendantes (estimations ± ET). Les valeurs moyennes au sein d’une ligne (lettres majuscules) et d’une colonne (lettres minuscules) portant les mêmes lettres n’étaient pas significativement différentes à p < 0,05 par le test des étendues multiples de Duncan.
IC₅₀ [μM] :
| Lignée cellulaire | Actéoside 24 h | Actéoside 48 h | Actéoside 72 h | Plantamajoside 24 h | Plantamajoside 48 h | Plantamajoside 72 h |
|---|---|---|---|---|---|---|
| OVCAR-3 | 314,1 ± 3,52 ᵈ˒ᶠ | 232,0 ± 5,08 ᵈ˒ᴰ | 162,8 ± 3,41 ᵇ˒ᴮ | 243,5 ± 2,61 ᵃ˒ᴱ | 201,3 ± 5,29 ᵃ˒ᶜ | 138,9 ± 4,85 ᵃ˒ᴬ |
| MCF-7 | 219,1 ± 1,40 ᵃ˒ᴰ | 154,2 ± 2,71 ᵃ˒ᴮ | 113,1 ± 2,81 ᵃ˒ᴬ | 312,9 ± 4,11 ᶜ˒ᴱ | 243,8 ± 3,57 ᶜ˒ᴰ | 170,8 ± 2,50 ᶜ˒ᶜ |
| MDA-MB-231 | 312,2 ± 3,28 ᵈ˒ᴰ | 244,9 ± 4,96 ᵉ˒ᴮ | 200,2 ± 2,45 ᵈ˒ᴬ | 366,7 ± 3,71 ᵈ˒ᵉ˒ᴱ | 311,7 ± 4,83 ᵈ˒ᴰ | 263,1 ± 3,20 ᵈ˒ᶜ |
| MCF-12A | 362,3 ± 1,86 ᵉ˒ᴰ | 346,8 ± 3,67 ᶠ˒ᶜ | 326,3 ± 3,89 ᶠ˒ᴮ | 376,3 ± 7,91 ᵉ˒ᴱ | 339,2 ± 4,31 ᵉ˒ᶜ | 296,2 ± 4,90 ᵉ˒ᴬ |
| U251-MG | 3152,7 ± 4,15 ᶠ˒ᶠ | 2412,5 ± 7,97 ʰ˒ᴱ | 1165,3 ± 6,05 ᵍ˒ᶜ | 2099,9 ± 5,61 ᵍ˒ᴰ | 1117,3 ± 6,21 ᵍ˒ᴮ | 985,6 ± 5,71 ᵍ˒ᴬ |
| U138-MG | 274,3 ± 2,61 ᶜ˒ᴰ | 201,9 ± 4,90 ᵇ˒ᴮ | 156,6 ± 4,74 ᵇ˒ᴬ | 359,5 ± 2,75 ᵈ˒ᶠ | 342,1 ± 2,35 ᵉ˒ᴱ | 266,7 ± 3,88 ᵈ˒ᶜ |
| Caco-2 | 507,6 ± 4,05 ᵉ˒ᶠ | 466,9 ± 8,71 ᵍ˒ᴱ | 280,3 ± 6,13 ᵉ˒ᴬ | 447,0 ± 6,16 ᶠ˒ᴰ | 378,0 ± 5,23 ᶠ˒ᶜ | 316,4 ± 4,27 ᶠ˒ᴮ |
| HepG2 | 261,3 ± 3,52 ᵇ˒ᴰ | 219,6 ± 2,65 ᶜ˒ᶜ | 173,8 ± 1,59 ᶜ˒ᴮ | 284,7 ± 5,04 ᵇ˒ᴱ | 228,2 ± 1,95 ᵇ˒ᶜ | 156,1 ± 2,90 ᵇ˒ᴬ |
Cet article présente les résultats de l’activité cytotoxique de deux représentants (l’actéoside et le plantamajoside) d’une classe importante de composés, les phényléthanoïdes, sur des lignées cellulaires tumorales qui représentent des cancers parmi les causes de décès les plus fréquentes. Puisque les composés d’origine végétale peuvent être appliqués avec succès au traitement de différents types de cancer, c’est-à-dire la vinblastine, la vincristine, l’étoposide, la camptothécine et le taxol, il y a eu des tentatives de recherche d’autres composés dotés d’une telle activité.
L’effet anticancéreux de l’actéoside a été confirmé dans plusieurs études antérieures ; par exemple, une activité cytotoxique a été trouvée sur des cellules de leucémie lymphocytaire chez la souris P-388 (DE₅₀ 2,6 µg/mL = 4,16 μM). L’actéoside était cytotoxique pour les cellules d R Lh-84 (cancer du foie de rat) (IC₅₀ 61,98 µg/mL = 99,23 μM), HeLa (carcinome épithélial humain) (IC₅₀ > 200 µg/mL = > 320 μM), S-180 (sarcome) (IC₅₀ 29,6 µg/mL = 47,39 μM), P-388/D1 (tumeur lymphoïde de souris) (IC₅₀ 221,0 µg/mL = 353,83 μM), et les cellules HeLa (IC₅₀ 7,8 µg/mL = 12,49 μM). L’actéoside a modifié la malignité de la lignée cellulaire d’adénocarcinome gastrique humain MGc80-3 et a induit sa différenciation. La mort induite par l’actéoside des cellules de leucémie promyélocytaire HL-60 a également été observée (IC₅₀ 26,7 µM). Ce glycoside phényléthanoïde était aussi un inhibiteur de la protéine kinase C (PKC), une enzyme libérée lors de la prolifération et de la différenciation cellulaires.
L’activité cytotoxique de l’actéoside a été récemment étudiée par Şenol et coauteurs (2021) sur les lignées cellulaires MCF-7 et MDA-MB-231 et évaluée à l’aide du kit de comptage cellulaire 8 TEBU-BIO. L’actéoside à 100 μM a eu l’effet cytotoxique le plus élevé sur les cellules de cancer du sein MCF-7 après 72 h de traitement. De plus, les valeurs d’IC₅₀ pour une exposition de 24, 48 et 72 h de l’actéoside sur les cellules MCF-7 étaient respectivement de 0,127, 0,2174 et 0,2828 μM. En outre, 100 μM d’actéoside ont eu l’effet cytotoxique le plus élevé sur les cellules MDA-MB-231 après 24, 48 et 72 h d’exposition. Les valeurs d’IC₅₀ pour une exposition de 24, 48 et 72 h de l’actéoside des cellules MDA-MB-231 étaient respectivement de 0,1597, 0,2584 et 0,2563 μM. En raison de l’utilisation d’un test et d’une méthodologie différents, il est difficile de comparer directement les résultats de ce travail et de notre expérience. Notre recherche a montré une sensibilité plus élevée de la lignée cellulaire MCF-7 par rapport à la réponse de MDA-MB-231. Ces lignées cellulaires représentent différents sous-types moléculaires de cancer du sein. Les cellules MCF-7 (ER/PR+, HER2−, Ki-67−, TP53WT), comparées aux cellules MDA-MB-231, sont peu agressives et non invasives. En revanche, le sous-type basal-like MDA-MB-231, aussi appelé cancer du sein triple négatif (TNBC ; ER/PR−, HER2, TP53mut), est une lignée cellulaire hautement agressive, invasive et peu différenciée. De façon intéressante, dans la lignée cellulaire épithéliale mammaire humaine MCF-12A, l’actéoside a montré une cytotoxicité significativement plus faible que dans les lignées cellulaires de cancer du sein. Dans ce cas, les différentes réponses au traitement par le composé pourraient suggérer un mécanisme d’action dépendant du profil moléculaire du cancer. L’actéoside active une forte réponse antioxydante. Une étude a suggéré que l’actéoside peut exercer des effets pro-oxydants dose-dépendants qui mobilisent l’activation de Nrf-2. De plus, en inhibant la protéine kinase C (PKC), il affecte le statut de signalisation de nombreuses voies oncogéniques ; à de fortes concentrations (après administration parentérale), il mobilise des réponses immunitaires antitumorales réactives. L’effet antitumoral in vivo de l’actéoside dépend de la voie d’administration et de la concentration atteinte dans la tumeur.
Le traitement combiné d’actéoside et de 5-fluorouracile (5-FU) a conduit à l’arrêt de la phase G1, a renforcé l’apoptose en modifiant les niveaux protéiques et l’expression génique de Bax, Bcl-2 et p53, et a réduit le rapport PI3K et p-AKT/AKT total dans les lignées cellulaires de cancer colorectal Caco-2 et HCT-116. De plus, les données suggèrent un rôle potentiel de l’actéoside dans une réduction de la résistance du CCR au 5-FU en ciblant la voie de signalisation PI3K/AKT.
L’actéoside et le plantamajoside ont des structures très similaires (Figure 1 et Figure 2), la question se pose donc de savoir quelles différences dans les structures chimiques des composés pourraient déterminer leur activité. Dans les premières investigations de l’actéoside, ses produits d’hydrolyse (désrhamnosyl actéoside, acide caféique, caféate de méthyle, alcool 3,4-dihydroxyphényléthylique (= hydroxytyrosol), 3,4-dihydroxyphénéthyl glucoside (= dopéol glucoside)), et les mêmes produits pouvaient être obtenus à partir du plantamajoside et de composés apparentés (martynoside ; acides cinnamique, p-coumarique, férulique et sinapique ; isomères des acides dihydroxybenzoïques) en utilisant le test MTT sur les cellules de mélanome murin (B16F10), d’adénocarcinome gastrique humain (MK-1) et de carcinome utérin humain (HeLa). Les auteurs ont conclu qu’un système ortho-dihydroxyphénolique (3,4- et 3′,4′-dihydroxy) était important pour l’activité. En même temps, le type de sucre, glucose ou rhamnose, n’avait aucune influence. L’aglycone commun à l’actéoside et au plantamajoside, l’alcool 3,4-dihydroxyphényléthylique nommé hydroxytyrosol, est abondant dans les feuilles et les fruits de l’olivier (Olea europaea L.), et possède de nombreuses propriétés bénéfiques pour la santé humaine, notamment des activités anticancéreuses montrées dans les lignées cellulaires cancéreuses du sein (MCF-7, MDA-MB-231), du foie (HepG2, Huh7), du côlon (Caco-2, DLD1, LSI80), de la prostate (LNCaP, C4-2) et de glioblastome (U-87 MG) tout en considérant les mécanismes d’action moléculaires.
L’actéoside et le plantamajoside diffèrent structurellement par un sucre. Dans nos expériences, les deux composés ont diminué la viabilité cellulaire à 30 % ou moins dans les lignées cellulaires OVCAR-3, MCF-7, MDA-MB-231, U138-MG et HepG2 ; cependant, l’actéoside à la dose plus faible de 200 µM, et le plantamajoside à la dose plus élevée de 300 µM. Les deux composés ont montré l’activité la plus faible envers les lignées cellulaires MCF-12A, U251-MG et Caco-2. Ces différences d’activité impliquent l’influence des sucres terminaux rhamnose et glucose.
Le plantamajoside a montré une activité inhibitrice sur la viabilité de cellules cancéreuses humaines dans les lignées cellulaires suivantes : sein MDA-MB-231, carcinome hépatocellulaire Huh7, PLC/PRF 5, THLE-2 et HepG2, col de l’utérus SiHa et CaSki, œsophage Eca-109 et TE-1, et mélanome malin A2058. Les comparaisons avec nos résultats sont difficiles puisque les valeurs d’IC₅₀ n’ont pas été rapportées dans ces investigations.
L’activité antiproliférative du plantamajoside sur la lignée mammaire MDA-MB-231, mesurée à l’aide du test kit de comptage cellulaire 8 (WST-8, une version du test MTT), a montré une diminution de 50 % de la viabilité cellulaire à la dose de 250 µg/mL (390 µM) après 24 h, et à la dose de 125 µg/mL (195 µM) après 48 h. Ces valeurs étaient proches de celles trouvées dans nos investigations : respectivement 367 et 312 µM.
Un agent anticancéreux devrait être simultanément non toxique pour les cellules saines normales. Dans nos investigations, l’actéoside et le plantamajoside ont montré une cytotoxicité similaire et nettement plus faible dans la lignée cellulaire non tumorigène MCF-12A par rapport à celle dans les cellules cancéreuses étudiées (sauf Caco-2 et U251-MG). Les composés ont diminué la viabilité cellulaire de MCF-12A à moins de 30 % à la dose de 400 µM, ce qui est bien plus élevé que les doses dans les lignées cellulaires cancéreuses (respectivement 200 et 300 µM). De plus, le traitement pendant 3 semaines de fibroblastes diploïdes humains normaux pré-sénescents par l’actéoside n’a révélé aucun effet cytotoxique. En outre, il a augmenté la croissance cellulaire et a contribué au léger retard de la sénescence cellulaire. Par ailleurs, l’administration orale chez des rats Wistar a atténué les effets inflammatoires de l’injection dermique de doxorubicine.
L’actéoside, lorsqu’il est encapsulé dans des nanoparticules liposomiques, était moins cytotoxique dans les cellules pulmonaires humaines normales MRC-5 (IC₅₀ 24 µM) que dans les lignées cellulaires cancéreuses de glioblastome T98G et U-138 MG (respectivement 2,9 et 4,0 µM).
Le plantamajoside est non cytotoxique dans quelques lignées cellulaires normales, telles que les ovaires de hamster chinois (CHO), les mélanocytes et le foie L-02.
Il existe plusieurs effets biologiques sous-jacents à l’activité anticancéreuse de l’actéoside, et de nombreuses investigations ont révélé les mécanismes moléculaires responsables de ces effets. Les principaux effets sont le stress oxydatif, l’apoptose, et les effets antiprolifératif, antiangiogenèse, antimétastase, anti-invasion, antitumoral et anti-inflammatoire, ainsi que les effets synergiques avec les médicaments anticancéreux.
L’activité de l’actéoside peut être renforcée par une formulation spécifique. L’actéoside dans des nanoparticules liposomiques de 190 nm, capables de pénétrer la membrane dans le processus de macropinocytose, a montré une activité significativement renforcée, passant d’IC₅₀ de 85,0 et 44,0 µM à IC₅₀ de 2,9 et 4,0 µM dans les lignées cellulaires de glioblastome T98G et U-138 MG, respectivement, par une augmentation des protéines associées à l’apoptose p35 et caspase-3. L’actéoside peut aussi renforcer l’activité d’agents anticancéreux. Un traitement combiné de témozolomide et d’actéoside de la lignée cellulaire de glioblastome de rat C6 aux doses de 5 mM et 50 µM n’a montré aucun effet significatif sur la viabilité cellulaire lorsqu’administrés séparément (env. 52 % et 80 %) et a supprimé la viabilité cellulaire à 30 %. Les effets sous-jacents étaient l’apoptose et l’autophagie dans les cellules C6, et la contribution de l’actéoside était le stress oxydatif et l’induction de l’expression génique de la voie des protéines kinases activées par les mitogènes.
Les rapports moins fréquents sur l’activité anticancéreuse du plantamajoside ont indiqué des effets similaires à ceux de l’actéoside. Dans la lignée cellulaire de cancer du sein humain MDA-MB-231, le plantamajoside a inhibé la prolifération, la migration et l’invasion cellulaires en diminuant l’activité des métalloprotéinases matricielles-9 et -2. Dans la lignée cellulaire d’hépatocarcinome HepG2, le plantamajoside a exercé une activité en supprimant la transition épithélio-mésenchymateuse (EMT) par une régulation à la baisse de la voie de signalisation HIF-1α, a inhibé la migration et l’invasion cellulaires, et a supprimé la croissance et la métastase in vivo de tumeurs implantées chez la souris. Le plantamajoside a montré une synergie en augmentant la cytotoxicité de la metformine dans les lignées cellulaires de cancer du foie HepG2 et Huh-7, où il a supprimé l’activation de la signalisation Akt/GSK3β. Le triglycoside flavonoïde a montré une faible cytotoxicité. Les triglycosides d’isorhamnétine (les positions exactes des fractions sucre n’ont pas été déterminées) sont moins actifs que les diglycosides d’isorhamnétine dans les cellules de cancer du côlon. L’isorhamnétine, contrairement à l’actéoside et au plantamajoside, n’a pas de système 3′,4′-dihydroxyphénol libre en raison du groupe méthyle bloquant l’hydroxyle en position 3′. Un autre flavonoïde, l’apigénine (5,7,4′-trihydroxyflavone), sans substitution par un sucre, a révélé une activité antimétastatique beaucoup plus efficace dans la lignée de cancer du sein humain MCF-7 que celle de l’actéoside ; les deux ont été isolés d’Anisomeles indica (L.) Kuntze (Lamiaceae). Une C-glucosylflavone, l’orientine, avec un système 3′,4′-dihydroxy libre, a montré une activité plus faible dans les lignées cellulaires de glioblastome T98G et U-138MG, à la fois libre (IC₅₀ > 100 µM) et nanoformulée dans une substance liposomique (IC₅₀ 12,0 et 19,5 µM), que celle de l’actéoside (IC₅₀ libre 85 et 44 µM, nanoformulé IC₅₀ 2,9 et 4,0 µM).
L’activité anticancéreuse de Plantago lanceolata a été analysée quelques fois, mais aucune étude ne l’a rapportée à la présence de glycosides phényléthanoïdes. L’extrait méthanolique de P. lanceolata a montré des valeurs d’inhibition de croissance de 50 % (GI₅₀) de > 250, 47,17 et 50,58 µg/mL dans les lignées cellulaires d’adénocarcinome rénal (TK-10), de carcinome mammaire (MCF-7) et de mélanome (UACC-62), respectivement. L’activité a été attribuée aux flavonoïdes lutéoline-7-O-glucoside et lutéoline, et le mécanisme de leur action était des dommages à l’ADN médiés par la topoisomérase I. L’extrait méthanolique à 80 % dégraissé de l’herbe, testé dans les lignées cellulaires HeLa, MCF-7, HT-29 (cancer du côlon) et MRC-5 (cellules pulmonaires humaines normales), a montré des valeurs d’IC₅₀ de 172,3, 142,8, 405,5 et 551,7 µg/mL, respectivement. Un extrait à l’éthanol à 70 % des feuilles a présenté un effet non significatif dans les lignées cellulaires mammaires humaines MCF-7, MDMAB et AMJ13, à l’exception des cellules de cancer du sein triple négatif CAL51 (IC₅₀ 23,7 µg/mL) ; l’inhibition de la viabilité des cellules fibroblastiques embryonnaires normales (MEF) était beaucoup plus faible (IC₅₀ 430 µg/mL).
Ces études ont confirmé l’effet pharmacologique significatif des glycosides phényléthanoïdes dans des entités pathologiques importantes. Ce groupe de composés est répandu dans environ 20 familles de plantes supérieures et est largement étudié pour des applications pharmaceutiques, médicales et industrielles. Cependant, en raison de la demande de substances médicinales naturelles, de nouvelles sources biotechnologiques de ces composés sont aussi recherchées. Dans nos études précédentes, nous avons obtenu des matériaux à partir de cultures in vitro du genre Plantago avec une teneur élevée en actéoside et plantamajoside, par ex. une lignée de cals stabilisée de P. lanceolata avec 28,4 mg/g de plantamajoside, des pousses de P. media micropropagée avec une teneur en actéoside de 93,0 mg/g, les racines de cette espèce micropropagée avec une teneur en plantamajoside de 44,1 mg/g, et les racines adventives de P. ovata agitées en milieux artificiels liquides produisant 33,02 mg/g d’actéoside. Au regard du besoin de ces composés à des fins pharmacologiques, toute nouvelle source est précieuse. Les études ci-dessus montrent que les cultures in vitro d’espèces de Plantago constituent un système prometteur pour la biosynthèse de glycosides phényléthanoïdes bioactifs.
Les phényléthanoïdes sont des composés potentiels dotés d’une activité cytotoxique contre les types de cancer sélectionnés. Pour la première fois, les activités de l’actéoside et du plantamajoside ont été comparées dans une seule et même investigation parallèle. Les deux composés ont agi sur les mêmes lignées cellulaires cancéreuses, mais l’actéoside était généralement plus puissant. La différence d’un sucre dans la structure chimique de ces deux phényléthanoïdes influence leur effet cytotoxique. Malgré les nombreux effets anticancéreux et mécanismes d’action trouvés en particulier pour l’actéoside, les composés étudiés se sont révélés peu efficaces dans la lignée cellulaire de glioblastome U251-MG.
Encart de synthèse
↩ Retour : Plantain lancéolé · Cancer · Index : _INDEX études plantain lancéolé (accès libre)