Référence : Nutrients 2016. — PMC5133115 · DOI 10.3390/nu8110731 Type : revue systématique exhaustive · Plante : Romarin officinal · Propriété → Cancer Accès : ⭐ libre (open access) → texte intégral traduit. Fidélité : traduction intégrale et fidèle du texte des auteurs. Appels [n] omis ; figures/tableaux « [ ] ».
Les cellules cancéreuses présentent des taux de croissance accrus et une résistance à l’apoptose. La capacité des cellules cancéreuses à échapper à l’homéostasie et à proliférer de façon incontrôlable tout en évitant la mort cellulaire programmée/l’apoptose est acquise par des mutations de molécules de signalisation clés, qui régulent les voies impliquées dans la prolifération et la survie cellulaires. Les composés d’origine végétale, notamment les composants alimentaires, ont suscité l’intérêt scientifique en tant qu’agents destinés à la prévention et au traitement du cancer. L’exploration des produits naturels offre une excellente occasion d’évaluer de nouveaux agents anticancéreux ainsi que de comprendre des mécanismes d’action nouveaux et potentiellement pertinents. Il a été rapporté que l’extrait de romarin possède des propriétés antioxydantes, anti-inflammatoires, antidiabétiques et anticancéreuses. L’extrait de romarin contient de nombreux polyphénols, l’acide carnosique et l’acide rosmarinique étant présents aux concentrations les plus élevées. La présente revue résume les études in vitro et in vivo existantes portant sur les effets anticancéreux de l’extrait de romarin et des polyphénols de l’extrait de romarin, l’acide carnosique et l’acide rosmarinique, ainsi que leurs effets sur des molécules de signalisation clés.
Les caractéristiques sans doute les plus fondamentales des cellules cancéreuses sont leurs capacités prolifératives accrues et leurs capacités apoptotiques réduites. Les cellules normales contrôlent étroitement la production et la libération des facteurs de croissance, qui régulent la croissance/prolifération cellulaire, assurant ainsi l’homéostasie cellulaire et le maintien de l’architecture normale des tissus. Dans les cellules cancéreuses, ces signaux sont dérégulés et l’homéostasie au sein de la cellule est donc perturbée. La prolifération des cellules cancéreuses peut être renforcée de plusieurs façons. Les cellules cancéreuses peuvent produire des facteurs de croissance auxquels elles peuvent répondre par l’expression des récepteurs correspondants. Le niveau de protéines réceptrices présentées à la surface des cellules cancéreuses peut également être élevé, rendant ces cellules hyperréactives aux facteurs de croissance ; le même résultat peut découler d’altérations des molécules réceptrices qui facilitent l’activation des voies de signalisation en aval indépendamment de la liaison du facteur de croissance. Autrement, les cellules cancéreuses peuvent envoyer des signaux aux cellules normales voisines, entraînant des mutations/altérations des voies de signalisation. Ces altérations stimulent la libération de facteurs de croissance qui sont renvoyés aux cellules cancéreuses, renforçant leur prolifération. Les récepteurs des facteurs de croissance (GFR), tels que le GFR épidermique (EGFR), sont des protéines de la membrane plasmique dotées d’une activité tyrosine kinase (TK) intrinsèque. La liaison du facteur de croissance renforce l’activité tyrosine kinase du récepteur, provoquant l’autophosphorylation de celui-ci. Les résidus tyrosine phosphorylés du récepteur agissent comme des sites d’ancrage pour les protéines intracellulaires contenant des domaines d’homologie Src 2 (SH2), ce qui entraîne la stimulation de cascades de signalisation intracellulaires telles que les cascades phosphatidylinositol 3-kinase (PI3K-Akt) et Ras-protéine kinase activée par les mitogènes (Ras-MAPK), qui aboutissent à une prolifération accrue et à une inhibition de l’apoptose/une survie accrue.
Le développement du cancer est divisé en trois stades : initiation, promotion et progression. L’initiation implique une modification du patrimoine génétique d’une cellule qui prédispose celle-ci à devenir cancéreuse. Au cours du stade de promotion, divers facteurs permettent à une cellule mutée unique de survivre, de résister à l’apoptose et de se répliquer, favorisant la croissance d’une tumeur. Enfin, à mesure que la cellule cancéreuse se réplique et se développe pour former une tumeur, l’état pathologique progresse. À mesure que des cellules normales et saines évoluent vers un état néoplasique, elles acquièrent une série de capacités caractéristiques qui leur permettent de devenir malignes. Les 6 caractéristiques du cancer proposées par Hanahan et Weinberg comprennent le maintien de la signalisation proliférative, l’échappement aux suppresseurs de croissance, la résistance à la mort cellulaire, l’acquisition de l’immortalité réplicative, l’induction de l’angiogenèse et l’activation de l’invasion et des métastases. À mesure que les tumeurs progressent et deviennent plus agressives, elles commencent à présenter davantage de ces caractéristiques. Les agents anticancéreux actuels peuvent être classés comme chimiopréventifs ou chimiothérapeutiques selon le stade de la carcinogenèse qu’ils ciblent. Pour explorer le potentiel chimiopréventif d’agents anticancéreux, des cellules en culture ou des modèles animaux peuvent être exposés à un agent anticancéreux avant de l’être à un carcinogène. Cela fournit des données sur l’effet d’un agent anticancéreux aux stades d’initiation et de promotion du cancer. Autrement, des cellules en culture ou des modèles animaux peuvent être exposés à un carcinogène afin d’établir un état néoplasique avant d’être traités par un agent anticancéreux, ce qui fournit des données sur l’effet d’un agent anticancéreux sur la progression du cancer.
De nombreux agents pharmaceutiques ont été découverts en criblant des produits naturels issus de plantes. Certains de ces médicaments, comme les chimiothérapeutiques étoposide, isolé de la mandragore et de la carotte sauvage, et paclitaxel et docétaxel, isolés du bois et de l’écorce d’un arbre de la famille des Nyssaceae, sont actuellement employés avec succès dans le traitement du cancer. L’exploration des produits naturels offre une excellente occasion d’évaluer de nouvelles classes chimiques d’agents anticancéreux ainsi que d’étudier des mécanismes d’action nouveaux et potentiellement pertinents. De nombreux laboratoires, dont le nôtre, ont montré que la metformine, un médicament dérivé du lilas, possède des propriétés anticancéreuses. De plus, il a été montré que le resvératrol, polyphénol présent à des concentrations élevées dans le vin, exerce des effets anticancéreux in vitro et in vivo. Fait important, la metformine et le resvératrol présentent des effets à la fois chimiopréventifs et chimiothérapeutiques.
La plante Rosmarinus officinalis L., membre de la famille des menthes Lamiaceae, est originaire de la région méditerranéenne et possède de nombreux usages culinaires et médicinaux. Les principaux polyphénols présents dans l’extrait de romarin (ER) comprennent les diterpènes acide carnosique (AC) et acide rosmarinique (AR). L’extrait de romarin et ses polyphénols AC et AR ont récemment été étudiés et se sont révélés exercer de puissants effets anticancéreux, comme examiné récemment. Pour établir une revue systématique de la littérature, nous avons utilisé le moteur de recherche en ligne PubMed. Nous avons recherché les expressions clés suivantes : extrait de romarin et cancer, acide carnosique et cancer, acide rosmarinique et cancer. Nous avons également inclus des sous-types de cancer, tels que cancer du sein, cancer du côlon, etc., comme mots-clés de notre recherche. Toutes les études portant sur notre sujet et publiées après l’année 2000 ont été incluses dans la présente revue. Dans les sections suivantes, les études in vitro et in vivo sur les effets de l’ER et de ses principaux polyphénols ont été résumées et classées par type de cellule cancéreuse, dans l’ordre chronologique, de la plus ancienne à la plus récente. La chronologie a été choisie comme méthode de classement afin de mettre en évidence la progression de la littérature et les connaissances actuellement disponibles. Nous nous sommes d’abord concentrés sur les études examinant les effets anticancéreux de l’ER, puis avons mis en évidence les études dans lesquelles les mécanismes d’action ont été examinés et résumé séparément les études utilisant les polyphénols AC et AR. Les études présentées dans le texte sont également résumées, organisées et présentées sous forme de tableaux afin de permettre au lecteur d’en extraire facilement les informations.
Il s’agit d’une revue systématique exhaustive qui complète la littérature existante en résumant toutes les études pertinentes utilisant l’ER, l’AC et l’AR dans chaque sous-type de cancer. La revue est organisée selon le traitement expérimental (ER, AC, AR), le type de cancer (histologie) et le modèle d’étude (in vitro ou in vivo), ce qui aboutit à un résumé clair, détaillé et inclusif de la littérature existante. Cette revue se concentre également sur les données mécanistiques fournies par ces études, ce qui sera bénéfique aux recherches futures en aidant à concentrer les efforts sur l’identification des principaux mécanismes impliqués dans l’action anticancéreuse de l’ER, de l’AC et de l’AR.
Plusieurs études in vitro utilisant des lignées cellulaires de cancer du côlon ont montré que l’ER présente des propriétés anticancéreuses [ ]. L’exposition de cellules de cancer du côlon CaCo-2 à l’ER a considérablement diminué la formation de colonies à 30 µg/mL (24 h). Yi et al. (2011) ont examiné l’effet antitumorigène de plusieurs plantes culinaires et médicinales sur des cellules de cancer du côlon SW480 et ont constaté que l’ER diminuait significativement la croissance cellulaire à une concentration de 31,25 µg/mL (48 h), avec une IC50 d’environ 71,8 µg/mL. La prolifération cellulaire a été considérablement réduite et un arrêt du cycle cellulaire a été induit dans les cellules HT-29 et SW480 au moyen d’extraits standardisés en AC (25 %–43 %) ou selon leur teneur totale en polyphénols (10 µM). La croissance cellulaire des cellules de cancer du côlon SW620 et DLD-1 a été significativement inhibée par l’ER à 30 µg/mL (48 h), avec une IC50 aussi basse que 34,6 µg/mL. En outre, l’ER a renforcé les effets inhibiteurs du médicament chimiothérapeutique 5-fluorouracile (5-FU) sur la prolifération et sensibilisé les cellules résistantes au 5-FU.
Dans les cellules de cancer du côlon SW620 et DLD-1, l’ER a inhibé la viabilité cellulaire de manière dépendante de la dose, entraînant une inhibition significative à des concentrations aussi faibles que 20 µg/mL et une IC50 d’environ 25 µg/mL (48 h). Cette étude a utilisé 5 ER différents, contenant des concentrations croissantes de carnosol (CN : 1 %–3,8 % p/p) et d’AC (10 %–30 % p/p). L’inhibition de la viabilité cellulaire était corrélée à l’augmentation de la teneur en AC. En outre, l’AC seul, aux doses présentes dans l’ER, a diminué la viabilité cellulaire et cet effet a été potentialisé par l’ajout de CN, aux doses présentes dans l’ER. Toutefois, l’inhibition observée avec l’ER était supérieure à la réponse observée avec l’AC ou le CN seuls ou en association, ce qui suggère que des substances chimiques autres que l’AC et le CN présentes dans l’ER contribuent également à ses effets anticancéreux. De même, l’ER a inhibé la viabilité cellulaire dans les cellules de côlon HT29, SW480 et HGUE-C-1 à des doses comparables (1,5–100 µg/mL ; 48 h), et les auteurs ont rapporté que les fractions individuelles de l’ER contenant de l’AC et d’autres polyphénols, bien que puissantes, ne l’étaient pas autant que l’extrait complet. Dans les cellules HCT116 et SW480, 10–100 µg/mL d’ER standardisé à 23 % d’AC (24–72 h) ont inhibé la viabilité cellulaire et induit l’apoptose. Valdes et al. ont montré, dans des cellules de côlon HT-29, que 30–60 µg/mL d’ER (24–72 h) inhibaient la prolifération cellulaire (IC50 de 16,2 µg/mL). De plus, l’ER a induit l’arrêt du cycle cellulaire, la nécrose ainsi que l’accumulation de cholestérol et de ROS. Ces études fournissent des données en faveur du rôle de l’ER comme agent anticancéreux dans les cellules de cancer du côlon, capable d’inhiber de façon constante la croissance et la viabilité cellulaires à des concentrations relativement faibles, comprises entre 20 et 100 µg/mL.
Dans les cellules d’insulinome de rat RINm5F, l’ER a significativement inhibé la prolifération cellulaire à 25 µg/mL (24 h), la viabilité à 12 µg/mL (24 h) et augmenté l’apoptose à 25 µg/mL (24 h) [ ]. L’exposition des cellules de cancer du pancréas PANC-1 et MIA-PaCa-2 à des ER contenant des concentrations croissantes de CN (1 %–3,8 % p/p) et d’AC (10 %–30 % p/p) a entraîné une inhibition significative de la viabilité cellulaire, avec une IC50 de 50 µg/mL (48 h) et de 30 µg/mL (48 h), respectivement. L’ER contenant 25,66 % p/p d’AC (sub-max) a provoqué l’inhibition maximale comparativement aux autres ER dans les cellules PANC-1, inhibant significativement la viabilité cellulaire jusqu’à environ 60 % à 40 µg/mL (48 h).
Le cancer du sein peut être classé en trois sous-types selon la sensibilité des tumeurs aux agents chimiothérapeutiques. Ces sous-types sont : (i) positifs pour le récepteur des œstrogènes (ER+), qui expriment ERα et répondent donc aux œstrogènes ; (ii) positifs pour le récepteur 2 du facteur de croissance épidermique humain (HER2+), qui surexpriment HER2 et peuvent être ER+ ou ER− ; (iii) triples négatifs (TN), qui n’expriment ni ERα, ni le récepteur de la progestérone, ni HER2. Une étude a utilisé des cellules de cancer du sein MCF-7 (ER+) et une solution de fumée de cigarette, dans du PBS, recueillie à partir d’une cigarette dont le filtre contenait ou non 40 mg d’ER. Le contrôle utilisé dans cette expérience était constitué de cellules stimulées avec 2,5 µM de benzopyrène pendant 12–18 h et exposées pendant 2 h à une solution de fumée de cigarette à 1:19 v/v sans filtre contenant de l’ER. La présence d’ER dans le filtre a entraîné une réduction considérable des concentrations de benzopyrène et de la formation associée d’adduits à l’ADN [ ].
L’ER a inhibé la prolifération cellulaire dans les cellules de cancer du sein, avec une IC50 de 90 µg/mL et de 26,8 µg/mL dans les lignées cellulaires MCF-7 (ER+) et MDA-MB-468 (TN), respectivement [ ]. Dans une étude similaire, une inhibition de la viabilité cellulaire dépendante de la dose par 6,25–50 µg/mL (48 h) d’ER a été observée dans les cellules de cancer du sein MDA-MB-231 (TN) et MCF-7 (ER+), et les cellules MCF-7 présentaient une IC50 d’environ 24,02 µg/mL. Une divergence est observée entre les valeurs d’IC50 rapportées, qui peut être attribuée aux différentes méthodes d’extraction utilisées pour préparer l’extrait de romarin : CO₂ supercritique et extraction à l’éthanol. En outre, des cellules MCF-7 ont été utilisées dans 2 études supplémentaires et, bien que toutes deux aient constaté une inhibition de la prolifération cellulaire, les valeurs d’IC50 variaient fortement, de 187 µg/mL à 9,95–13,89 µg/mL pour un ER standardisé à 25 %–43 % d’AC. Conformément aux études susmentionnées, l’ER donnant une valeur d’IC50 plus élevée avait été obtenu par une extraction au méthanol à base d’alcool.
Les effets de l’ER à 1–120 µg/mL (48 h) ont été étudiés dans les trois sous-types de cancer du sein : ER+, HER2+ et TN. L’ER a provoqué une inhibition de la viabilité cellulaire dépendante de la dose dans tous les sous-types de cellules de cancer du sein. En outre, l’ER a renforcé l’efficacité de l’anticorps monoclonal (mAb) trastuzumab et des médicaments chimiothérapeutiques tamoxifène et paclitaxel utilisés dans le traitement du cancer du sein. Prises ensemble, ces études suggèrent que l’ER peut inhiber la viabilité et la prolifération des cellules de cancer du pancréas et du sein et induire l’apoptose à des concentrations comprises entre 10 et 100 µg/mL.
L’extrait de romarin (6,25–50 µg/mL ; 48 h) a inhibé la viabilité des cellules de cancer de la prostate DU145 et PC3 [ ]. Conformément à ces données, une inhibition significative de la prolifération et de la viabilité des cellules de cancer de la prostate LNCaP et 22RV1 ainsi qu’une induction de l’apoptose ont été observées avec l’ER (50 µg/mL standardisé à 40 % d’AC ; 24–48 h). L’ER a pu combattre l’augmentation des concentrations d’antigène spécifique de la prostate (PSA) mesurées dans le milieu de culture cellulaire, indicatrice d’un cancer de la prostate, en les réduisant à moins d’un cinquième de celles observées dans le groupe témoin. Parallèlement, les concentrations du récepteur des androgènes, auquel le PSA se lie, ont été significativement diminuées par 50 µg/mL d’ER. Les effets inhibiteurs exercés sur les lignées cellulaires sensibles comme insensibles aux androgènes sont importants et suggèrent des effets chimiothérapeutiques potentiels dans différents sous-types de cancer de la prostate.
À l’aide de cellules de cancer de la vessie 5637, Mothana et al. (2011) ont montré que l’ER inhibait la prolifération cellulaire avec une IC50 de 48,3 µg/mL (48 h) [ ]. L’exposition de cellules de cancer de l’ovaire A2780 à un milieu contenant 0,08 % d’ER (0,8 mg/mL ; 48 h) a entraîné une inhibition significative de la prolifération et l’induction de l’apoptose et de l’arrêt du cycle cellulaire. Le cisplatine est un agent chimiothérapeutique souvent utilisé dans le traitement du cancer ; toutefois, comme avec de nombreux chimiothérapeutiques, les patients développent fréquemment une résistance au traitement. À 0,08 %, l’ER a accru la sensibilité des lignées cellulaires A2780 et A2780CP70 résistantes au cisplatine à l’inhibition de la croissance par le cisplatine, ce qui suggère que l’ER pourrait être utile en association avec le cisplatine ou potentiellement avec d’autres médicaments chimiothérapeutiques chez les patients ayant développé une résistance acquise. Dans les cellules de cancer du col de l’utérus HeLa, l’ER a inhibé la prolifération cellulaire avec une IC50 de 23,31 µg/mL (72 h), et un ER standardisé en AC (25 %–43 %) a inhibé la prolifération cellulaire avec une IC50 d’environ 10 µg/mL (48 h), ce qui suggère que les extraits standardisés contenant des concentrations plus élevées d’AC pourraient exercer des effets anticancéreux plus importants. En outre, dans les cellules humaines de cancer de l’ovaire SK-OV3 et HO-8910, l’huile essentielle de romarin (0,0625 %–1 %) a inhibé la viabilité cellulaire avec une IC50 de 0,025 % et de 0,076 % dans chaque lignée cellulaire, respectivement (48 h) [ ]. Cette étude a noté que l’huile essentielle de romarin était plus puissante que ses composants individuels — α-pinène, β-pinène et 1,8-cinéole — lorsqu’ils étaient testés seuls aux mêmes concentrations.
Dans les cellules hépatiques humaines Hep-3B, l’ER à 0–50 µg/mL (24–48 h) a diminué la viabilité cellulaire de manière dépendante de la dose, avec une IC50 de 22,88 µg/mL [ ]. La viabilité cellulaire a été inhibée dans les cellules hépatiques Bel-7402 par l’huile essentielle de romarin, avec une IC50 de 0,13 % (1,3 mg/mL ; 48 h), et dans les cellules hépatiques HepG2 par l’ER, avec une IC50 de 42 µg/mL (48 h). Cette dernière étude a également constaté que, parmi les 4 extraits différents testés, ceux qui présentaient les concentrations d’AC les plus élevées entraînaient une inhibition plus puissante de la prolifération cellulaire. Dans les cellules de cancer du poumon, l’ER a diminué la viabilité des cellules de carcinome à petites cellules NCI-H82 (6,25–50 µg/mL ; 48 h) et la prolifération des cellules de carcinome non à petites cellules A549 (2,5–200 µg/mL), avec une IC50 de 24,08 µg/mL et de 15,9 µg/mL dans chaque lignée cellulaire, respectivement [ ]. Dans une lignée de fibroblastes pulmonaires normaux de hamster V79, l’ER était cytotoxique à 30 µg/mL (24 h). La cytotoxicité de l’ER dans les fibroblastes normaux soulève des questions quant à son potentiel comme option thérapeutique efficace ; toutefois, des recherches supplémentaires sont nécessaires pour examiner pleinement la question de la cytotoxicité dans les tissus normaux.
Les analogues de la vitamine D (VDA) sont couramment utilisés dans le traitement clinique de différenciation de la leucémie myéloïde aiguë (AML) afin de tenter de corriger une anomalie de la capacité des cellules progénitrices myéloïdes à mûrir en cellules adultes non réplicatives. Cependant, il a été constaté que les doses pharmacologiquement pertinentes entraînaient de nombreux événements indésirables tels que l’hypercalcémie, et les tentatives visant à contourner ces événements indésirables ont échoué. Un ER contenant l’équivalent de 10 µM d’AC, ou 10 µM d’AC seul (96 h), a potentialisé la capacité des dérivés de la vitamine D à inhiber la viabilité et la prolifération cellulaires, à induire l’apoptose et l’arrêt du cycle cellulaire et à accroître la différenciation des cellules leucémiques murines WEHI-3BD et humaines HL-60 [ ]. Une étude examinant les lignées leucémiques humaines HL-60 et K-562 et la lignée murine de macrophages/monocytes RAW264.7 a constaté une inhibition significative de la prolifération, avec une IC50 de 0,14 % (1,4 mg/mL) et de 0,25 % (2,5 mg/mL) pour les cellules HL-60 et K-562, respectivement. De plus, 0,1 % d’ER (1 mg/mL ; 72 h) a significativement accru la différenciation des cellules HL-60. L’ER a inhibé la viabilité à 50 µg/mL (48 h) dans les cellules leucémiques K-562. Des effets similaires de l’ER (50 µg/mL ; 24 h), conduisant à une diminution de la prolifération des cellules K-562, ont été rapportés par d’autres auteurs.
Un nombre limité d’études a examiné les effets de l’administration d’ER sur la croissance tumorale chez des animaux in vivo [ ]. L’administration ad libitum d’ER (1 mg/mL) dans l’eau de boisson pendant 32–35 jours a entraîné une diminution significative de la taille des tumeurs chez des souris nues xénogreffées avec des cellules de cancer du côlon SW620. Une étude similaire utilisant des souris nues athymiques xénogreffées avec des cellules de cancer du côlon HCT116 et recevant 100 mg/kg/jour d’ER dissous dans de l’huile d’olive pendant 4 semaines a montré une diminution significative de la taille des tumeurs chez les animaux traités comparativement aux témoins. L’analyse biochimique d’échantillons de sérum prélevés chez des rats Sprague Dawley atteints d’un cancer du côlon induit par la N-méthylnitrosourée a montré des effets anticancéreux significatifs après 4 mois de traitement par l’ER à dose élevée (3333,3 mg/kg/jour) comme à faible dose (1666,6 mg/kg/jour), avec une altération significative de la signalisation génique et protéique et une agrégation des cellules lymphoïdes. Une réduction significative du volume tumoral a été observée chez des souris xénogreffées avec des cellules de cancer de la prostate 22RV1 grâce à l’ER (100 mg/kg/jour), administré dissous dans de l’huile d’olive pendant 22 jours.
Dans un modèle de cancer du foie induit par la diéthylnitrosamine (DEN) chez des rats F344, l’ER à 100 mg/kg/jour pendant 5 jours a été administré par voie intragastrique, avec une injection intrapéritonéale (i.p.) de DEN au jour 4. À partir de ce moment, les rats ont reçu une alimentation normale pendant 3 semaines avant de subir une hépatectomie partielle. L’examen du tissu hépatique a suggéré que l’ER pouvait exercer certains effets antioxydants protecteurs. De façon concordante, l’utilisation de souris Swiss dont le foie avait été exposé une fois à 6 grays (Gy) de rayonnements ionisants (RI), suivie d’un traitement oral quotidien par 1000 mg/kg d’ER pendant 5 jours, a suggéré une activité antioxydante protectrice de l’ER. Un retard de l’apparition de la mortalité induite par les RI et une atténuation de l’augmentation des concentrations de glycogène et de protéines ont été observés dans le foie des souris exposées aux RI et recevant l’ER, comparativement aux souris exposées aux RI ne recevant pas d’ER. Il convient toutefois de faire preuve de prudence en raison de la concentration élevée utilisée (1000 mg/kg), qui est au moins 10 fois supérieure à celle ayant exercé de puissants effets anticancéreux dans d’autres études. Prises ensemble, ces études suggèrent que l’ER inhibe la carcinogenèse induite par des substances chimiques ou les RI en exerçant des effets antioxydants protecteurs sur les tissus sains. Ainsi, l’ER pourrait présenter des effets radioprotecteurs qui seraient bénéfiques aux tissus sains pendant une radiothérapie.
Chez des souris xénogreffées avec des cellules de leucémie myéloïde WEHI-3BD et recevant ad libitum 1 % p/p d’ER dans leur alimentation pendant 29 jours, les chercheurs ont constaté une diminution significative du volume et de l’incidence des tumeurs. En outre, l’ER a présenté un effet additif lorsqu’il était associé à des analogues de la vitamine D (VDA). Chez des souris xénogreffées avec des cellules WEHI-3BD recevant de l’ER (4 % p/p dans l’alimentation) pendant une durée allant jusqu’à 15 semaines en association avec des VDA, la durée médiane de survie a été significativement accrue et le nombre de globules blancs a diminué jusqu’à des valeurs comparables à celles observées dans le groupe témoin de souris saines.
Dans un modèle de cancer cutané induit par le 7,12-diméthylbenz(a)anthracène (DMBA) chez la souris nue, l’ER (500 ou 1000 mg/kg/jour ; 15 semaines), administré par voie orale dans l’eau, a entraîné une diminution significative du nombre, du diamètre et du poids des tumeurs, ainsi qu’une diminution de l’incidence et de la charge tumorales et une augmentation de la période de latence comparativement aux souris témoins traitées uniquement par le DMBA. Un groupe de souris ayant reçu de l’ER pendant 7 jours avant la première application de DMBA a présenté une réduction de 50 % de la croissance tumorale comparativement aux souris traitées uniquement par le DMBA, ce qui suggère de puissants effets chimioprotecteurs.
De nombreuses études ont examiné les capacités antiprolifératives de l’ER et son aptitude à inhiber la formation de colonies in vitro dans des lignées cellulaires de cancers du côlon, du pancréas, du sein, de la prostate, du col de l’utérus, de la vessie, de l’ovaire et du poumon, ainsi que dans des lignées leucémiques ; toutefois, on sait peu de choses sur le mécanisme sous-jacent. Il a été montré que l’ER exerçait un effet inhibiteur sur l’expression de l’ARNm et de la protéine AKT1, une protéine impliquée dans la voie de signalisation de survie PI3K/Akt, dans une lignée cellulaire leucémique ; toutefois, aucune mesure de l’activité d’Akt n’a été mentionnée. Aucun effet sur les concentrations de la protéine ERK2, impliquée dans la prolifération et la différenciation cellulaires, n’a été observé dans ces cellules. L’arrêt du cycle cellulaire empêche les cellules en prolifération de poursuivre leur division, et il a été montré que l’ER induisait l’arrêt du cycle cellulaire dans plusieurs lignées cellulaires cancéreuses et augmentait le gène 2 apparenté au rétinoblastome (Rb2), qui régule l’entrée en division cellulaire. Récemment, Moore et al. (2016) ont constaté que l’ER inhibait l’activation de la voie de signalisation Akt/mTOR/p70S6K, ce qui était associé à une diminution significative de la prolifération et de la survie cellulaires.
Il a été montré que la viabilité de diverses lignées cellulaires cancéreuses était significativement inhibée par le traitement par l’ER, ce que de nombreuses études ont attribué à une augmentation de l’apoptose et de la mort cellulaire. Une augmentation du clivage de la poly(ADP-ribose) polymérase (PARP), indicateur établi d’une apoptose accrue, a été observée dans des lignées cellulaires de cancers du côlon, du pancréas, du sein et du poumon après des traitements par l’ER. Autrement, l’ER a accru l’accumulation de nitrates, c’est-à-dire augmenté la production d’oxyde nitrique, et la production de TNFα dans les cellules de cancers du pancréas et du foie, ce qui indique une augmentation des capacités de mort cellulaire et de l’apoptose induite par l’oxyde nitrique. Dans les cellules de cancer de l’ovaire, l’augmentation de l’apoptose était associée à une expression génique accrue de protéines de l’apoptose régulée par les mitochondries : le cytochrome c, impliqué dans la chaîne de transport des électrons, et la protéine de choc thermique 70 (hsp70), impliquée dans le repliement des protéines et dans la protection de la cellule contre le stress thermique et les substances chimiques toxiques. Parmi les autres mécanismes d’apoptose provoqués par l’ER figurent l’augmentation de l’expression protéique de la protéine proapoptotique Bax et de la caspase 3 clivée, l’augmentation de l’expression de la protéine de liaison aux immunoglobulines (BiP) et de la protéine homologue de la protéine de liaison à l’amplificateur CCAAT (CHOP), qui induisent un stress du réticulum endoplasmique, ainsi que la réponse aux protéines mal repliées dans les cellules de cancers de la prostate et du côlon. Fait intéressant, dans les cellules épithéliales normales de la prostate, le traitement par l’ER a entraîné une diminution de la protéine kinase du réticulum endoplasmique de type PRKR (PERK), liée au stress du réticulum endoplasmique, ce qui suggère que l’ER induit sélectivement un stress du réticulum endoplasmique dans les cellules de cancer de la prostate, mais épargne les cellules prostatiques normales. De même, dans les cellules de cancer du sein, l’ER a diminué l’expression du récepteur des œstrogènes α (ERα) dans le sous-type ER+ et celle du récepteur 2 du facteur de croissance épidermique humain (HER2) dans le sous-type HER2+, et il a été suggéré que la diminution de l’expression des récepteurs était corrélée à une augmentation de l’apoptose dans ces sous-types cellulaires. Parallèlement, des concentrations accrues de Fos, facteur de transcription oncogène, ont été détectées dans les lignées cellulaires ER+ et HER2+ ; on pense que cet événement précède l’apoptose et correspond au clivage de la PARP observé dans ces cellules. Bien que l’ER soit également capable d’induire des effets anticancéreux dans les cellules de cancer du sein triple négatif (TN), son mécanisme n’a pas encore été élucidé.
L’induction de l’apoptose par le stress du réticulum endoplasmique a été mise en évidence par plusieurs études dans des cellules de cancer du côlon et implique la translocation dans le noyau du facteur nucléaire apparenté au facteur érythroïde 2 (Nrf2) ainsi que l’induction de l’activité de p38 MAPK et de PERK. La voie de signalisation Nrf2/élément de réponse antioxydante (ARE) a été considérée comme protégeant les cellules contre la carcinogenèse et atténuant le développement du cancer par neutralisation des ROS et des carcinogènes, et des membres de cette voie, notamment la sestrine-2 et l’hème oxygénase-1 (HO-1), sont régulés à la hausse par l’ER dans les cellules de cancer du côlon. Dans l’ensemble, la majorité des études existantes indiquent que les effets anticancéreux de l’ER pourraient être dus en grande partie à l’induction de l’apoptose.
Les antioxydants sont des molécules qui piègent les radicaux libres nocifs, protégeant les cellules des lésions oxydatives de l’ADN et potentiellement de la mort. Il a été montré que l’ER exerce des effets antioxydants dans des lignées cellulaires de cancers du côlon et du sein ainsi que dans des lignées leucémiques. Des cellules de cancer du côlon prétraitées par l’ER puis traitées par du peroxyde d’hydrogène, souvent utilisé en culture cellulaire pour induire des lésions oxydatives de l’ADN, présentaient moins de cassures double brin de l’ADN et de lésions oxydatives que les cellules témoins traitées uniquement par du peroxyde d’hydrogène. De même, l’ER a réduit les lésions oxydatives induites par le bleu de méthylène, qui oxyde les purines, dans ces cellules. Le traitement par l’ER a entraîné une augmentation des concentrations d’antioxydants et de NADP(H)-quinone réductase, une oxydoréductase impliquée dans le transfert d’électrons d’une molécule réduite vers une molécule oxydée, ce qui a diminué les concentrations d’espèces réactives de l’oxygène (ROS), et a inhibé la production de monoxyde d’azote (NO), un radical libre, stimulée par le lipopolysaccharide (LPS) dans des lignées cellulaires leucémiques. Dans un modèle in vitro de tabagisme, l’utilisation d’un filtre de cigarette contenant de l’ER a considérablement réduit les concentrations de benzopyrène, un carcinogène, et la formation associée d’adduits à l’ADN dans des cellules de cancer du sein. L’effet du traitement par l’ER consistant à inhiber les concentrations de ROS dans les cellules cancéreuses peut être considéré comme un effet bénéfique, et non anticancéreux, pour ces cellules. Traditionnellement, les traitements du cancer doivent entraîner l’apoptose/la destruction des cellules cancéreuses. Les propriétés antioxydantes exercées par le traitement par l’ER indiquent un potentiel de l’ER comme stratégie préventive susceptible de cibler les stades d’initiation et de promotion du cancer. Les antioxydants agissent pour restaurer l’ADN endommagé à son état normal et protéger la cellule de lésions supplémentaires, empêchant ainsi la mutation potentielle en cellule cancéreuse et la formation ultérieure d’une tumeur.
Outre les mécanismes antiprolifératifs, apoptotiques et antioxydants mentionnés ci-dessus, certaines données indiquent que l’ER pourrait : (i) exercer des effets anti-inflammatoires par inhibition des molécules interleukine-1 (IL-1) et cyclooxygénase 2 (COX2) ; (ii) contribuer à inverser la résistance médicamenteuse acquise en inhibant les concentrations de glycoprotéine P, impliquée dans la résistance aux médicaments ; et (iii) modifier des gènes liés au métabolisme, tels que la glycosyltransférase (GCNT3), qui forme des liaisons glycosidiques dans diverses macromolécules, ainsi que son régulateur épigénétique potentiel, le microARN-15b. L’induction de l’autophagie et les modifications du métabolisme du cholestérol pourraient également constituer des mécanismes de l’ER dans les cellules de cancer du côlon.
Il existe peu de données concernant le mécanisme de l’ER in vivo ; toutefois, quelques études énumèrent des effets antioxydants potentiels et des biomarqueurs sériques des effets anticancéreux de l’ER. Des augmentations du glutathion (GSH), un antioxydant, et des réductions de la peroxydase lipidique (LPx), agent oxydant entraînant la production de radicaux libres et des lésions cellulaires, ont été enregistrées dans des modèles de foie de souris soumis aux RI et de cancer cutané de souris induit par le DMBA traités par l’ER. De même, l’ER a diminué les foyers positifs à la glutathion-S-transférase (GST), associés aux lésions oxydatives dues à la réduction du GSH, dans un modèle de cancer du foie induit par la DEN chez le rat ; toutefois, les résultats n’étaient pas significatifs et doivent être interprétés avec prudence.
Des échantillons de sérum provenant de souris xénogreffées avec des cellules de cancer de la prostate et recevant de l’ER dans leur alimentation ont montré une diminution des concentrations d’antigène spécifique de la prostate (PSA), dont des concentrations élevées suggéreraient un cancer de la prostate, et l’examen d’échantillons tissulaires a montré une diminution de l’expression du récepteur des androgènes et de CHOP, indiquant une induction de l’apoptose associée au stress du réticulum endoplasmique. De même, des souris xénogreffées avec des cellules de cancer du côlon HCT116 ont présenté une augmentation de l’expression de Nrf2 et de la sestrine-2, indicatrice d’un stress du réticulum endoplasmique et susceptible d’entraîner une augmentation de l’apoptose. Une diminution significative des concentrations plasmatiques de microARN-15b (miR-15b) après l’administration d’ER à des souris xénogreffées avec un cancer du côlon a suggéré que les concentrations circulantes de miR-15b pourraient constituer une méthode peu invasive de surveillance des effets antitumoraux de l’ER in vivo. En outre, des rats atteints d’un cancer du côlon induit par la N-méthylnitrosourée (NMN) et recevant de l’ER ont présenté des modifications significatives des protéines modulant la mort cellulaire, notamment le cytochrome c, la protéine 4 de mort cellulaire programmée (PCDP4), l’antigène carcinoembryonnaire (CEA) et l’antigène 4 spécifique du cancer du côlon (CCSA-4). Il existe suffisamment de données pour soutenir l’utilisation potentielle de l’ER en chimiothérapie ; toutefois, on ne comprend pas encore bien si les effets anticancéreux observés avec l’ER sont attribuables aux polyphénols individuels présents dans l’extrait ou dépendent de l’association de tous les composants de l’extrait. La section suivante de cette revue explore le rôle de deux des principaux polyphénols de l’ER, l’AC et l’AR, ainsi que leur contribution potentielle aux effets anticancéreux de l’ER.
Le traitement de différentes cellules de cancer du côlon par l’AC a entraîné une inhibition significative de la viabilité cellulaire à des concentrations allant de 1 à 400 µM, avec des valeurs d’IC50 comprises entre 20 et 90 µM [ ]. En outre, l’AC a induit l’apoptose et l’arrêt du cycle cellulaire dans les cellules Caco-2 et inhibé l’adhésion et la migration cellulaires dans les cellules Caco-2, HT-29 et LoVo en inhibant l’activité de la cycline A, régulatrice du cycle cellulaire, ainsi que l’activité de MMP-9, de l’uPA et de COX-2, associées aux propriétés d’adhésion et de migration cellulaires. De même, dans les cellules de cancer colorectal SW480 présentant une β-caténine hyperactive et oncogène, l’AC a ciblé la β-caténine en vue de sa dégradation protéasomale, ce qui suggère que l’AC pourrait être utilisé comme inhibiteur de petite taille moléculaire de la β-caténine oncogène. Dans les cellules SLW620 et DLD-1, l’AC a inhibé la viabilité cellulaire, ce qui était associé à une régulation à la baisse de miR-15b et à une augmentation de l’activité de GCNT3, associées à la régulation de gènes liés au métabolisme. En outre, dans les cellules de côlon HT-29, l’AC a inhibé la prolifération cellulaire et renforcé l’arrêt du cycle cellulaire, ce qui était corrélé à une modification de l’expression d’un ensemble de gènes du transport et de la biosynthèse ainsi qu’à une modification de l’activité d’enzymes et de métabolites de détoxification. Il convient de noter que les concentrations de GSH, un antioxydant important, étaient accrues et que les concentrations de N-acétylputrescine, toxique à fortes doses, étaient diminuées. Dans des cellules HT-29 cocultivées avec des adipocytes 3T3-L1, l’AC a atténué les effets négatifs des adipocytes sur les cellules de cancer du côlon en inhibant l’accumulation des triglycérides et en régulant à la baisse l’expression du récepteur Ob-R. Dans ces cellules, l’AC a également inhibé la viabilité cellulaire en diminuant la phosphorylation des régulateurs de survie cellulaire Akt et Bcl-xL et en augmentant l’expression de Bax. En outre, un arrêt du cycle cellulaire a été induit par l’inhibition de la cycline D1 et de CDK4. De même, une fraction d’extrait de romarin composée principalement d’AC, pur à 98,7 %, a été testée sur des cellules de cancer du côlon HT-29, SW480 et HGUE-C-1 et a significativement inhibé leur viabilité. Parmi les différentes fractions de l’ER testées, la fraction contenant l’AC comptait parmi les plus actives, et il a été suggéré que la synergie entre de nombreux composants de l’extrait joue un rôle dans les effets anticancéreux du romarin. Il a été constaté que l’inhibition de la prolifération cellulaire et l’augmentation de l’arrêt du cycle cellulaire par l’AC dans les cellules HT-29 étaient orchestrées par la réponse aux protéines mal repliées et déclenchées par le stress du réticulum endoplasmique, qui peut conduire à l’apoptose et donc à la destruction des cellules cancéreuses. Il a également été montré que l’accumulation accrue de cholestérol et de ROS dans les cellules cancéreuses traitées par l’AC contribuait à l’inhibition observée de la prolifération. De même, l’activité des marqueurs proapoptotiques, notamment p53, Bax, les caspases et la PARP, était accrue, tandis que les marqueurs antiapoptotiques MDM2, Bcl-2 et Bcl-xL étaient diminués dans les cellules de côlon HT-29, HCT116 et SW480. Les concentrations de ROS et de H₂O₂ ont été augmentées in vitro dans le milieu cellulaire par l’AC, ce qui peut déclencher un stress cellulaire et donc la mort des cellules cancéreuses. Les molécules de signalisation STAT3 et survivine jouent un rôle clé dans la régulation de la survie cellulaire, et l’AC a inhibé l’activité de ces molécules dans les cellules de cancer du côlon. Ces études fournissent des données solides indiquant que l’AC, à des doses relativement faibles (1–100 µM), est capable d’inhiber la croissance et la survie des cellules de cancer du côlon en modulant l’expression de molécules de signalisation clés et en modifiant le métabolisme cellulaire.
Dans les cellules de cancer du sein, notamment MCF-7, MDA-MB-231 et MDA-MB-468, l’AC a inhibé la prolifération cellulaire et augmenté l’apoptose à des concentrations de 1,5–150 µM [ ]. Il a été constaté que les effets inhibiteurs de l’AC dépendaient de l’augmentation des concentrations de glutathion antioxydant dans les cellules de cancer du sein et, en conséquence, l’expression des gènes impliqués dans la biosynthèse du glutathion (CYP4F3, GCLC) et son transport (SLC7A11) était également significativement accrue. Fait important, il a été constaté que la sensibilité à l’AC était associée à l’expression de HER2 ; les cellules MCF-7 étaient donc plus sensibles au traitement par l’AC que la lignée triple négative MDA-MB-468, qui n’exprime pas HER2. Dans la lignée triple négative MDA-MB-361, l’AC a induit une apoptose médiée par TRAIL par la régulation à la baisse de l’expression de c-FLIP et de Bcl-2 ainsi que par la régulation à la hausse, dépendante de CHOP, de l’expression de DR5, Bim et PUMA, protéines associées au stress du réticulum endoplasmique, ce qui suggère que l’AC est capable d’inhiber la survie des cellules de cancer du sein par différents mécanismes selon les mutations présentes.
L’inhibition de la viabilité cellulaire par l’AC a été mise en évidence dans les cellules d’insulinome de rat RINm5F et les cellules humaines de cancer du pancréas MIA-PaCa-2 et PANC-1 à des doses de 6–300 µM. Dans les cellules de cancer de la prostate, des doses plus faibles d’AC (<100 µM) ont inhibé la viabilité cellulaire et augmenté l’apoptose. L’induction de l’apoptose dans les cellules prostatiques PC-3 était associée à l’activation des voies apoptotiques intrinsèque et extrinsèque. L’inhibition des caspases 8 et 9, de Bcl-2, Bid, IAP, p-Akt, p-GSK3 et NF-κB ainsi que l’activation des caspases 3 et 7, de la PARP, de Bax, du cytochrome c et de PP2A contribuent toutes à l’augmentation de l’apoptose dans ces cellules. L’utilisation d’un inhibiteur pan-caspase a atténué les effets apoptotiques de l’AC et fournit des données solides en faveur de la participation des caspases au mécanisme apoptotique de l’AC dans les cellules de cancer de la prostate. De faibles doses d’AC, seules et en association avec d’autres phytonutriments tels que la curcumine, ont présenté de puissants effets anticancéreux dans les cellules prostatiques LNCaP, PC3 et DU145 et inhibé l’activité du récepteur des androgènes. L’inhibition de la prolifération de ces cellules était associée à une inhibition du système de transcription antioxydant EpRE/ARE et de la sécrétion de PSA. En outre, l’AC a inhibé la prolifération des cellules de cancer de l’ovaire A2780 et accru la sensibilité d’une lignée cellulaire résistante A2780CP70 au cisplatine, puissant agent chimiothérapeutique. L’acide carnosique exerce de puissants effets anticancéreux à lui seul, mais agit également en synergie avec d’autres composés, notamment des phytonutriments et des chimiothérapeutiques, ce qui représente une voie prometteuse pour de futurs traitements du cancer utilisant des associations d’agents anticancéreux à plus faibles doses.
Dans les cellules humaines de cancer du foie Hep-3B, HepG2 et SK-HEP1, l’AC a inhibé la viabilité cellulaire et augmenté l’apoptose [ ]. Dans les cellules Hep-G2, la formation de vacuoles autophagiques et d’autolysosomes a contribué à l’augmentation de la mort cellulaire provoquée par l’AC, induite par l’inhibition de la voie de survie cellulaire Akt/mTOR. En outre, dans les cellules SK-HEP1, l’AC a induit une apoptose médiée par TRAIL en modifiant des marqueurs apoptotiques tels que c-FLIP, Bcl-2, DR5, Bim, PUMA et CHOP. Les cellules du clone hépatique 9 de rat sont souvent utilisées comme modèle de dépistage de l’hépatotoxicité, et il a été constaté que l’AC augmentait l’activité de l’élément amplificateur GPEI, qui régule la classe pi de la glutathion S-transférase et module les systèmes antioxydants et de détoxification au sein de la cellule. Il a été constaté que l’AC exerçait un effet protecteur dans ces cellules hépatiques non cancéreuses, modulé par la voie de signalisation Nrf2/p38 MAPK. En outre, l’AC a inhibé la viabilité des cellules de cancer du poumon à petites cellules NCI-H82.
Dans plusieurs modèles de cancer cutané, notamment les cellules HT-1080, BEAC, HUVEC et B16F10, l’AC a inhibé la survie, la migration et l’adhésion cellulaires, augmenté l’apoptose et induit l’arrêt du cycle cellulaire [ ]. Une condensation de la chromatine et une fragmentation de l’ADN ont été observées dans les cellules HT-1080, conduisant à l’apoptose. Dans des lignées de cellules endothéliales ombilicales humaines et aortiques bovines, l’AC a inhibé la tubulogenèse et l’expression de MMP-2, ce qui suggère des propriétés antiangiogéniques de l’AC qui seraient bénéfiques dans les traitements anticancéreux. L’inhibition de la transition épithélio-mésenchymateuse dans les cellules de mélanome B16F10 suggère un mécanisme possible de l’inhibition de la migration cellulaire par l’AC. Une inhibition des marqueurs de migration cellulaire MMP-9, TIMP-1, uPA et VCAM-1 a été observée dans cette lignée cellulaire avec de faibles doses d’AC (10 µM). L’inhibition de la phosphorylation des molécules de signalisation Akt, FAK et Src était également associée à l’inhibition de la transition épithélio-mésenchymateuse et de la migration cellulaire dans les cellules B16F10. Dans les cellules de cancer du rein Caki, l’AC a induit l’apoptose par un stress du réticulum endoplasmique médié par les ROS. L’activité des marqueurs apoptotiques PARP, caspase 3, ATF4 et CHOP était accrue dans ces cellules. De même, une apoptose médiée par TRAIL a été induite dans les cellules rénales Caki, AHCN et A498 par modulation des protéines liées au stress du réticulum endoplasmique c-FLIP, Bcl-2, DR5, Bim, PUMA et CHOP.
Dans les cellules de glioblastome T98G, l’AC favorise la production du facteur de croissance nerveuse, laquelle s’est révélée régulée par la voie de signalisation Nrf2 [ ]. Le facteur de croissance nerveuse participe à la régulation de la croissance ainsi qu’au maintien et à la survie de certains neurones cibles et peut donc protéger les cellules neurales contre des agents toxiques susceptibles de provoquer un cancer. Dans les cellules de neuroblastome IMR-32, l’AC a induit l’apoptose par activation des caspases, de la PARP et de la voie p38 MAPK et inhibé la viabilité cellulaire, ce qui était associé à une diminution de l’activation d’ERK. Fait intéressant, toutefois, dans les cellules de neuroblastome SH-SY5Y, l’AC a atténué l’apoptose induite par les composés neurotoxiques méthylglyoxal et amyloïde β, exerçant un effet cytoprotecteur. Cet effet protecteur était associé à une activation accrue de la signalisation PI3K/Akt, à une inhibition de la libération du cytochrome c et à une inhibition des cascades de caspases, ce qui produit un effet favorisant la survie cellulaire. De même, dans les cellules d’astrocytome U373MG, l’AC a inhibé la production et la libération du peptide amyloïde β, ce qui était associé, au moins en partie, à l’activation de l’α-sécrétase TACE/ADAM17. L’utilisation de l’AC pourrait présenter un potentiel dans la prévention des maladies médiées par l’amyloïde β. En outre, dans les cellules de glioblastome GBM, l’AC a favorisé l’apoptose en induisant l’arrêt du cycle cellulaire et la dégradation de la cycline B1, de RB, de SOx2 et de GFAP, molécules impliquées dans les processus de survie et de maturation cellulaires.
La leucémie est un cancer qui se développe généralement dans la moelle osseuse et entraîne la libération dans la circulation sanguine d’un grand nombre de globules blancs qui ne sont pas complètement développés. La plupart des options thérapeutiques de la leucémie font intervenir des agents qui favorisent la différenciation de ces globules blancs immatures en cellules matures et différenciées. Malheureusement, de nombreux effets indésirables sont associés aux doses élevées de ces agents de différenciation, et des stratégies sont nécessaires pour réduire la dose requise afin d’observer des effets anticancéreux. L’un de ces agents est la 1α25-dihydroxyviatmine D (1,25D). De nombreuses études ont constaté que de faibles doses d’AC (5–10 µM) pouvaient potentialiser les effets favorisant la différenciation de la 1,25D et contribuer à sensibiliser les cellules leucémiques, notamment les cellules humaines HL-60, U937 et MOLM-13 et les cellules murines WEHI-3B, à ses effets anticancéreux [ ]. En outre, l’AC a inhibé la viabilité cellulaire et induit l’apoptose et l’arrêt du cycle cellulaire dans ces cellules au moyen d’une multitude de stratégies différentes. Dans les cellules HL-60, l’AC a augmenté l’expression des récepteurs de la vitamine D et de l’acide rétinoïque, augmentant ainsi la sensibilité des cellules à la 1,25D, ainsi que l’expression des régulateurs du cycle cellulaire p21 Waf1 et p27 Kip1, susceptibles d’exercer des fonctions suppressives de tumeur. L’acide carnosique a également augmenté les concentrations du GSH antioxydant et de l’enzyme de phase II NADP(H)-quinone réductase, qui contribuent à protéger les cellules contre la carcinogenèse induite chimiquement, et renforcé la signalisation par les voies MAPK, notamment ERK et JNK, impliquées dans la prolifération et la différenciation cellulaires. Dans les cellules leucémiques K562, l’AC a inhibé la viabilité cellulaire et sensibilisé les cellules résistantes à l’adriamycine, un agent chimiothérapeutique. De même, l’AC a renforcé l’activité du doxercalciférol, agent qui contribue à prévenir le problème fréquent de calcification associé à l’administration de dérivés de la vitamine D tels que la 1,25D, et diminué les concentrations de microARN181a, liées à la prolifération cellulaire. Des effets antioxydants ont également été produits par l’AC dans les cellules leucémiques U937, HL-60 et NB4, qui présentaient des concentrations accrues de GSH et de NADPH, et l’AC a atténué les effets cytotoxiques induits par le trioxyde d’arsenic. Une activation de la voie de signalisation Nrf2/ARE, susceptible de modifier la survie cellulaire, a également été observée. Les auteurs suggèrent que la voie Nrf2/ARE joue probablement un rôle important dans l’induction coopérative de la différenciation des cellules leucémiques par la 1,25D et l’AC. Fait important, dans les cellules HL-60, l’AC a augmenté l’expression de PTEN et le clivage des caspases et inhibé la phosphorylation de Bad et d’Akt, événements associés à une augmentation de l’apoptose. Les puissants effets inhibiteurs de l’AC sur la voie de survie PTEN/Akt en font un bon candidat à associer à d’autres traitements de la leucémie.
Les études in vitro ci-dessus fournissent des données solides en faveur des effets anticancéreux de l’AC dans diverses lignées cellulaires cancéreuses. Plusieurs études utilisant des modèles animaux ont également exploré les effets de l’AC in vivo et constaté des effets anticancéreux significatifs, ce qui soutient les futures recherches sur les mécanismes anticancéreux de l’AC dans des modèles animaux comme humains [ ]. Dans des modèles de cancer buccal induit par le DMBA chez des hamsters, il a été montré que l’utilisation de 10 mg/kg/jour d’AC, administré par voie orale pendant 14 semaines, entraînait une diminution significative du nombre de tumeurs chez les animaux. En outre, l’expression des enzymes de détoxification était accrue, les marqueurs de l’apoptose, notamment p53, Bax, Bcl-2 et les caspases, étaient augmentés, et les régulateurs de la croissance cellulaire, notamment COX-2, c-fos, KF-κB et la cycline D1, étaient diminués. Dans le même modèle de hamster, l’administration quotidienne pendant 11 semaines de 750 µg d’AC dissous dans 0,1 mL de solution saline (20 µM) a significativement ralenti la progression des lésions et le développement du cancer buccal. Chez des souris xénogreffées avec des prélèvements prostatiques issus de biopsies humaines, l’administration quotidienne pendant 25 jours de 100 mg d’AC dissous dans 100 µL d’huile de coton a diminué la croissance tumorale. L’azoxyméthane a été utilisé pour induire un cancer du côlon chez des souris, et l’administration de 0,01 %–0,02 % d’AC avec une alimentation riche en lipides (45 %) pendant 11 semaines a diminué à la fois la taille et le nombre des tumeurs et modulé des molécules de signalisation impliquées dans le métabolisme et la croissance cellulaires. Les échantillons sériques prélevés chez les souris après le traitement ont montré une diminution des concentrations d’insuline, de leptine et d’IGF-1, et l’analyse des échantillons tissulaires a montré une diminution des récepteurs associés de l’insuline et de la leptine, ainsi qu’une diminution de l’activité d’ERK et de l’expression de la cycline D1 et de Bcl-xL, qui régulent la survie cellulaire. Chez des souris inoculées avec des cellules leucémiques K562 et recevant 1 % d’AC avec une alimentation standard en poudre, le nombre de cellules leucémiques a diminué, ce qui a été partiellement attribué à une augmentation de l’apoptose. En outre, la durée de survie des animaux a significativement augmenté. Dans l’ensemble, l’AC présente des effets anticancéreux significatifs dans des modèles murins et de hamsters de plusieurs types de cancer, et ces données soutiennent son potentiel d’utilisation contre le cancer chez l’être humain.
Le traitement de cellules de cancer du côlon HT29 par l’AR (5–20 μM) a entraîné une réduction de l’activité du promoteur de COX2 et des concentrations de la protéine COX2 [ ]. Dans les cellules de cancer du côlon HCT15 et CO115, l’AR (10–100 μM) a induit l’apoptose et diminué les concentrations d’ERK phosphorylée, qui régule la prolifération cellulaire. L’acide rosmarinique (55–832,6 µM) a diminué les concentrations de ROS, ce qui était associé à une diminution des taux de migration et d’adhésion dans les cellules de côlon Ls174-T. En outre, le traitement des cellules CO115 par l’AR (50 μM) les a protégées contre les lésions de l’ADN induites par la BCNU, ce qui suggère des effets chimiopréventifs potentiels. Le traitement des cellules de cancer du sein MCF-7 et MDA-MB-231 par l’AR (0–300 μM) a diminué la viabilité cellulaire [ ]. L’acide rosmarinique a diminué l’activité de la méthyltransférase, ce qui inhibe l’hyperméthylation de l’ADN associée à la maladie, et sensibilisé une lignée cellulaire résistante (MCF-7/Adr) à l’agent chimiothérapeutique adriamycine.
Dans les cellules de cancer de la prostate DU145 et PC3, l’AR (17,3–138,8 µM) a diminué la viabilité cellulaire, et dans les cellules de cancer de l’ovaire A2780 et A2790CP70, l’AR (6,9–27,8 µM) a entraîné une réduction de la prolifération cellulaire et accru la sensibilité des cellules résistantes au cisplatine [ ]. Dans les cellules de cancer gastrique SCG7901/Adr, il a été constaté que l’AR (0,096–60 μM) diminuait la viabilité cellulaire, la résistance aux médicaments ainsi que l’expression et l’activité de la glycoprotéine P. En outre, le traitement de cellules de cancer gastrique MKN45 par l’AR (200–300 μM) a entraîné une diminution de la viabilité cellulaire, de l’effet Warburg/de l’absorption du glucose et des cytokines pro-inflammatoires. Dans les cellules de mélanome B16, il a été constaté que l’AR (1–100 μM) augmentait la teneur en mélanine, l’expression de la tyrosinase et la phosphorylation de CREB.
Le traitement de cellules de cancer du foie HepG2 par l’AR (25–250 μM) a diminué les lésions cellulaires, l’apoptose, les concentrations de ROS et l’activation de la caspase 3 médiées par l’ochratoxine et l’aflatoxine [ ], ce qui suggère que l’AR peut exercer des effets protecteurs et prévenir la cytotoxicité induite par des agents toxiques. Autrement, dans les cellules HepG2 en l’absence d’agents cytotoxiques, l’AR (13,9 et 27,8 µM) a entraîné une augmentation de l’apoptose, associée à une augmentation de l’ARNm de la caspase 8, de NFBIA, de TNFSF9 et de Jun et à une diminution des concentrations d’ARNm de Bcl-2. L’AR possède donc plusieurs mécanismes anticancéreux potentiels dans les cellules hépatiques. Dans les cellules de cancer du foie Hep-3B, il a été constaté que l’AR (17,3–138,8 µM) diminuait la viabilité cellulaire, tandis que le traitement de cellules de cancer du foie HepG2 par l’AR (20–80 μM) n’a montré aucune modification significative de la viabilité cellulaire, mais une augmentation de la translocation nucléaire de Nrf2, de l’activité ARE-luciférine, des concentrations de MRP2, des concentrations intracellulaires d’ATP et de l’efflux de la glycoprotéine P. Dans les cellules de cancer du poumon NCI-H82 et A549, l’AR (10–500 µM) a diminué la croissance cellulaire, ce qui était associé à une diminution de l’activité de hCOX2, suggérant un rôle anti-inflammatoire de l’AR.
Le traitement de cellules leucémiques K562 par l’AR a inhibé la viabilité cellulaire et inversé l’induction de l’apoptose provoquée par l’hyperosmose ainsi que la production associée de ROS/RNS [ ]. Dans les cellules leucémiques U937, l’AR (60 μM) a renforcé l’apoptose induite par le TNF-α et diminué l’activation de NF-κB et la production de ROS induites par le TNF-α. De façon surprenante, les concentrations d’AKT1 et d’ERK2, qui régulent la survie cellulaire, n’ont pas été affectées par le traitement par l’AR dans les cellules U937 ou K562. L’acide rosmarinique (40 μM) a augmenté la différenciation des macrophages induite par l’ATRA, médiée par une augmentation de l’expression de CD11b à la surface cellulaire. Dans les cellules leucémiques HL-60, l’AR (50–150 μM) a inhibé la croissance cellulaire et induit l’apoptose, ce qui était associé à une diminution des concentrations de dNTP. Les cellules leucémiques CCRF-CEM et CEM/ADR5000 traitées par l’AR (3–100 μM) ont présenté une augmentation de la cytotoxicité, de l’apoptose, de la nécrose, de l’arrêt du cycle cellulaire et de l’apoptose indépendante des caspases, médiée par une augmentation du clivage de la PARP et le blocage de la translocation nucléaire de p65. Conformément à d’autres études, l’AR (0,07–2,2 mM) a exercé des effets protecteurs de l’ADN et anticarcinogènes dans les cellules leucémiques HL-60.
Outre les études in vitro utilisant différentes lignées cellulaires cancéreuses, plusieurs études utilisant l’AR dans des modèles animaux de cancer ont été réalisées. Il a été constaté que l’administration de 0,25–1,35 mg d’AR 30 min avant le traitement par le TPA diminuait l’activité de la myéloperoxydase et l’induction de COX2 chez des souris [ ]. L’utilisation de 1–4 mg/kg d’AR pendant 20 jours chez des souris xénogreffées avec un carcinome pulmonaire de Lewis a entraîné une diminution de la croissance tumorale, et 100 mg/kg d’AR pendant 14 semaines ont réduit la formation de tumeurs induite par le DMBA dans les poches buccales de hamsters. L’administration de 360 mg/kg d’AR entre les semaines 4 et 12 de la vie des animaux a diminué la fréquence des grands adénomes chez les souris. Des rats ayant reçu 2,5–10 mg/kg d’AR pendant 16 semaines ont présenté une diminution du développement des foyers de cryptes aberrantes induits par le DMH grâce à une réduction de l’élévation des enzymes bactériennes induite par le DMH. L’administration de 100 mg/kg d’AR 1 semaine avant le traitement par le DMBA chez des souris a diminué les tumeurs cutanées en augmentant les concentrations des agents de détoxification de phase I (cyt p450) et de phase II (GST, GR, GSH) et en rétablissant les concentrations de caspase 3, caspase 9, p53 et Bcl-2. Venkatachalam et al. ont constaté que 2,5, 5 et 10 mg/kg d’AR administrés à des rats pendant 4 semaines diminuaient la formation de tumeurs du côlon induite par le DMH, le nombre de polypes, le statut antioxydant, la teneur en CYP450 et l’activité PNPH, et inversaient les marqueurs du stress oxydatif. Il a été constaté que des hamsters recevant 1,3 mg/mL d’AR pendant 2 semaines présentaient une diminution de l’incidence des tumeurs induites par le DMBA, une diminution du score de grade tumoral et une augmentation de la différenciation tumorale. L’acide rosmarinique administré à 2 mg/kg pendant 14 jours à des souris a exercé un effet anti-Warburg, médié par une diminution de l’absorption du glucose. En outre, il a été constaté que l’administration de 5 mg/kg d’AR pendant 30 semaines diminuait la formation de tumeurs du côlon induite par le DMH chez le rat par une diminution des concentrations de TNF-α, d’IL-6 et de COX2. Prises ensemble, ces études fournissent des données en faveur des effets anticancéreux de l’AR dans des modèles animaux et suggèrent plusieurs mécanismes susceptibles d’être responsables de l’inhibition de la croissance et de la progression tumorales.
Les effets de l’ER ont été étudiés dans de nombreuses lignées cellulaires cancéreuses et, bien que les concentrations utilisées dans les études in vitro soient variables (0,1–500 μg/mL), il semble que les concentrations comprises entre 0,1 et 100 μg/mL soient les plus efficaces. Comme dans les études in vitro, les doses rapportées d’ER utilisées in vivo s’inscrivent dans une large plage, allant de 1 mg/mL dans l’eau de boisson à 3333,3 mg/kg/jour. Cette forte variabilité indique la nécessité d’études plus systématiques afin de déterminer les doses efficaces d’ER in vivo. Une étude a examiné les concentrations des composants de l’ER dans des échantillons de plasma et de tissus d’animaux ayant reçu de l’ER. L’administration d’une dose unique d’ER (100 mg/mL d’eau) enrichi en AC (40 % p/p) par gavage intragastrique chez des rats a été suivie de mesures des composés et métabolites de l’ER dans le plasma, le foie, le contenu de l’intestin grêle et le cerveau. Les chercheurs ont provisoirement identifié 26 composés, et les principaux métabolites détectés dans le plasma, le foie et l’intestin étaient des conjugués glucuronides de l’AC, du carnosol et du rosmanol. Les métabolites ont été détectés dès 25 min après l’administration orale et la plupart des composés sont restés présents à des concentrations substantielles, dans la gamme micromolaire, pendant plusieurs heures. Doolaege et al. ont rapporté que l’administration orale de 64,3 mg/kg (193,43 mM) d’AC à des rats entraînait une concentration plasmatique de 0,015 mg/mL (45,12 μM). Une autre étude a rapporté que l’ingestion de 360 mg/kg/jour d’AR pendant 8 semaines entraînait une concentration plasmatique de 1,1 μM. Les concentrations plasmatiques rapportées d’AC, de carnosol et de leurs métabolites se situaient dans la gamme micromolaire, ce qui indique que l’absorption et la biodisponibilité ne constituent probablement pas des obstacles pour ces composants de l’ER.
Un autre problème important devant être systématiquement examiné dans des études bien conçues est la toxicité potentielle de l’administration chronique d’ER et de polyphénols de l’ER. L’extrait de romarin a déjà été approuvé comme additif alimentaire sûr par l’Autorité européenne de sécurité des aliments (EFSA) et est considéré comme généralement reconnu comme sûr par la Food and Drug Administration (FDA) des États-Unis (21CFR182.10). Dans une étude examinée par l’EFSA, il a été constaté que le romarin présentait une faible toxicité aiguë et subchronique chez le rat, le seul effet observé à fortes doses étant une légère augmentation du poids relatif du foie, qui s’est révélée réversible. Dans l’ensemble, l’administration d’ER pendant 90 jours (180–400 mg/kg/jour, équivalant à 20–60 mg/kg/jour de carnosol plus AC) chez des rats n’a révélé aucune dose sans effet indésirable observé (NOAEL), comme examiné précédemment. En outre, une dose aiguë unique de 24 et 28,5 g/kg d’ER administrée respectivement à des souris femelles et mâles, ou l’administration quotidienne de 11,8 et 14,1 g/kg respectivement à des souris femelles et mâles pendant 5 jours, n’a entraîné aucune lésion macroscopique générale observée à l’autopsie, hormis une stéatose hépatique chez les souris soumises à une administration répétée de l’extrait, ce qui indique une faible toxicité aiguë, comme examiné précédemment. Dans une autre étude, il a été rapporté qu’une LD50 de 169,9 mg/kg/jour d’AR avait été constatée chez des souris implantées avec des cellules de carcinome pulmonaire de Lewis. Une étude réalisée chez l’être humain a utilisé un ER en poudre mélangé à un extrait d’agrumes dans un rapport de 1:1 (Nutroxsun™), consommé quotidiennement à raison de 250 mg pendant 3 mois. Les résultats ont montré un effet protecteur contre les lésions cutanées induites par les UV. Des résultats significatifs ont été observés après 8 semaines et ont continué à augmenter après 85 jours de traitement. Dans l’ensemble, les études in vivo limitées rapportent des doses d’ER ou de composants de l’ER relativement élevées et des effets indésirables minimes ou inexistants, ce qui indique une faible toxicité. Néanmoins, des recherches supplémentaires doivent être réalisées afin de confirmer les doses maximales recommandées d’ER et de ses composants.
Chez l’être humain, l’obtention de concentrations de polyphénols de l’ER procurant des bienfaits pour la santé nécessiterait une consommation élevée de romarin, ce qui n’est pas pratique. Une orientation plus raisonnable pour l’utilisation future potentielle de l’ER et de ses polyphénols comme agents anticancéreux consisterait à développer des comprimés facilement ingérables et solubles contenant de l’ER ou ses composants. Dans l’ensemble, les études actuellement disponibles suggèrent que l’ER et ses polyphénols AC et AR sont de bons candidats au développement de médicaments et que des recherches supplémentaires sur les doses efficaces chez les animaux sont nécessaires avant le lancement de toute étude clinique chez l’être humain. En outre, des études systématiques chez les animaux visant à déterminer si l’administration chronique entraîne une quelconque toxicité sont nécessaires avant les études cliniques humaines.
Il convient de noter qu’au cours des dernières années, les scientifiques ont reconnu que le microbiote intestinal jouait un rôle important dans la santé générale et la prévention des maladies. Bien que certains composés végétaux bioactifs puissent présenter une faible biodisponibilité, les bactéries intestinales peuvent produire des métabolites plus puissants que les composés parents. Une étude récente a constaté que l’administration d’un ER riche en AC (40 % p/p) à des rats exerçait un effet sélectif sur le microbiote du cæcum — augmentation des groupes Blautia coccoides et Bacteroides/Prevotella et réduction du groupe Lactobacillus/Leuconostoc/Pediococccus —, diminuait l’activité de la β-glucosidase et augmentait l’élimination fécale des fibres. Ces données sont associées à la diminution du poids corporel et à l’amélioration de l’état métabolique et inflammatoire observées avec l’ER. Bien que l’étude ci-dessus suggère un effet prébiotique potentiel de l’administration d’ER contre les troubles métaboliques et l’obésité, aucune étude n’a spécifiquement examiné l’effet du microbiote intestinal sur les métabolites de l’ER.
Il convient de noter que les concentrations de polyphénols et de composés bioactifs présents dans l’ER peuvent être influencées par de nombreux facteurs, tels que les conditions de croissance de la plante — sol, climat et exposition aux facteurs de stress. En outre, la méthode d’extraction et le stockage de l’ER peuvent affecter sa puissance. L’extraction à l’eau, au méthanol, à l’éthanol et au dioxyde de carbone supercritique fait partie des méthodes utilisées dans différentes études, et les données suggèrent que l’extraction au méthanol, un solvant alcoolique, peut conduire à un ER plus puissant, avec une IC50 plus faible. Puisque la source et la méthode d’extraction de l’ER peuvent affecter sa puissance/son activité biologique, cette question doit être prise en considération lors de la planification de futures études.
Ces dernières années, l’attention s’est tournée vers la mise au point de nouveaux traitements ciblés du cancer capables de moduler des voies spécifiques fréquemment mutées dans le cancer. L’ER et ses polyphénols AC et AR peuvent être utilisés comme substances chimiques ciblant des voies spécifiques, conduisant à l’induction de l’apoptose et à une diminution de la survie cellulaire. En outre, l’ER, l’AC et l’AR peuvent être utilisés comme nutraceutiques afin de renforcer les effets anticancéreux des chimiothérapeutiques actuels. Cela pourrait permettre d’utiliser des doses plus faibles et d’induire moins de toxicité dans les tissus sains environnants. Bien que les études examinant les molécules et voies de signalisation ciblées par l’ER, l’AC et l’AR soient limitées, les études existantes fournissent des données à l’appui de l’utilisation de ces composés, seuls comme en association avec d’autres traitements du cancer.
Dans l’ensemble, il a été montré que l’ER, l’AC et l’AR possédaient diverses propriétés anticancéreuses puissantes et efficaces. Toutefois, des études plus systématiques chez les animaux sont nécessaires avant le lancement d’études chez l’être humain. Les études animales in vivo doivent déterminer : (1) les doses à administrer ; (2) la meilleure voie d’administration ; (3) les concentrations plasmatiques d’AC, d’AR et d’autres ingrédients bioactifs de l’ER ; (4) les molécules/voies de signalisation affectées ; et (5) les éventuels effets toxiques associés à l’administration chronique.
Cette revue systématique exhaustive des études in vitro et animales in vivo montre que l’extrait de romarin, l’acide carnosique et l’acide rosmarinique exercent des effets antiprolifératifs, apoptotiques, antioxydants, anti-inflammatoires et de sensibilisation à certains chimiothérapeutiques dans de nombreux modèles de cancer ; les mécanismes rapportés impliquent notamment PI3K/Akt/mTOR, Nrf2/ARE, le stress du réticulum endoplasmique, les caspases, PARP, Bax/Bcl-2, COX2 et la résistance médiée par la glycoprotéine P. Le niveau de preuve reste préclinique : études cellulaires et études expérimentales chez des souris, rats et hamsters, sans essai clinique anticancéreux chez l’être humain, et des études animales systématiques sur les doses, la voie d’administration, les concentrations plasmatiques et la toxicité chronique sont nécessaires avant les études humaines.
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