Nouvel éclairage sur les effets cardioprotecteurs de l’extrait d’Allium ursinum L. contre les lésions d’ischémie-reperfusion myocardique
Référence : Frontiers in Physiology 2021 · PMID 34393815. — PMID 34393815 · DOI 10.3389/fphys.2021.690696 Type : etude in vivo · Plante : Ail des ours · Propriété → Circulation & coeur Accès : ⭐ libre (open access) → texte intégral traduit Fidélité : traduction intégrale et fidèle du texte des auteurs. Appels [n] omis ; figures/tableaux « [ ] ».
Résumé
Cette étude visait à estimer les effets de doses croissantes d’extrait méthanolique d’Allium ursinum sur les lésions d’ischémie/reperfusion cardiaque (I/R), en mettant particulièrement l’accent sur le rôle du stress oxydatif. Cinquante rats ont été répartis au hasard en cinq groupes (10 animaux par groupe) selon le traitement appliqué, comme suit : sham (témoins), rats n’ayant bu que de l’eau du robinet pendant 28 jours et dont les cœurs ont été perfusés de façon rétrograde durant 80 min sans lésion d’I/R ; I/R, rats n’ayant bu que de l’eau du robinet pendant 28 jours et dont les cœurs ont été exposés à une lésion d’I/R ex vivo ; et rats ayant consommé des doses croissantes d’A. ursinum de 125, 250 et 500 mg/kg pendant 28 jours avant la lésion d’I/R. Les cœurs de tous les rats ont été isolés et perfusés de façon rétrograde selon la technique de Langendorff. Les paramètres du stress oxydatif ont été mesurés par spectrophotométrie dans des échantillons de sang, d’effluent veineux coronaire et de tissu cardiaque. La prise d’extrait d’ail des ours pendant 28 jours a contribué de façon significative à la récupération de la fonction cardiaque, ce qui s’est traduit par une contractilité cardiaque, une fonction systolique et une réponse vasodilatatrice coronaire préservées après l’ischémie. De plus, l’extrait d’ail des ours a montré un potentiel de modulation de l’équilibre redox systémique et s’est distingué comme un puissant antioxydant. La dose la plus élevée a conduit à la diminution la plus efficace du stress oxydatif cardiaque et à une amélioration de la récupération de la fonction myocardique après la lésion d’I/R. Nous pourrions conclure que l’ail des ours joue un rôle significatif dans la cardioprotection et possède une forte activité antioxydante, ce qui implique la possibilité de son utilisation seule dans la prévention ou comme thérapie antioxydante adjuvante dans les maladies cardiovasculaires (MCV).
Introduction
L’infarctus aigu du myocarde (IAM) et l’insuffisance cardiaque (IC) qui complique souvent cette affection figurent parmi les principales causes de décès et d’invalidité dans le monde. Pendant l’IAM, le flux sanguin coronaire à travers les artères devient gravement limité ou s’arrête, tandis que le tissu situé sous l’occlusion est privé d’oxygène et de nutriments. Par conséquent, si le déséquilibre entre la demande et l’apport en oxygène du myocarde persiste longtemps, la nécrose tissulaire se produit, conduisant à la formation d’une cicatrice fibreuse non contractile qui réduit la force contractile du myocarde. À ce jour, la restauration rapide et efficace du sang (reperfusion) s’est imposée comme la stratégie de référence pour le traitement du myocarde infarci. Bien que la reperfusion apporte de grands bénéfices en amenant du sang frais au tissu ischémique, elle peut aussi provoquer des dommages myocardiques irréversibles appelés « lésion d’ischémie/reperfusion (I/R) ». En outre, le processus de reperfusion est également connu comme une arme à double tranchant en raison des différentes pathologies associées. La restauration du flux sanguin vers le tissu ischémique délivre aussi des éléments figurés du sang qui, à leur tour, conduisent à une augmentation du stress oxydatif par la génération de ROS (espèces réactives de l’oxygène) et à une réduction de la biodisponibilité de l’oxyde nitrique (NO), agent cardioprotecteur intracellulaire. Ces derniers provoquent une exacerbation des lésions des cellules parenchymateuses qui induit finalement une lésion secondaire du tissu. Les dommages de reperfusion incluent une série d’événements tels que les arythmies induites par la reperfusion, la sidération myocardique, l’obstruction microvasculaire et la lésion de reperfusion myocardique létale, dont seuls les deux premiers sont réversibles. La taille finale et la sévérité du tissu endommagé dépendent surtout de facteurs cardiaques ou extra-cardiaques, dont la taille du vaisseau occlus, la durée de la réduction de l’apport en oxygène au tissu ischémique, l’activation neurohumorale ou le processus inflammatoire. La pathogenèse de la lésion d’I/R comporte de nombreux mécanismes, tandis que les mécanismes moléculaires exacts sous-jacents à la lésion de reperfusion létale ne sont pas entièrement connus et demeurent un immense défi pour les cliniciens.
Étant donné que le temps d’ischémie est un déterminant critique de la mort des cardiomyocytes, de nombreuses données suggèrent le déclenchement des voies cardioprotectrices durant la première minute de reperfusion. Parmi tous les outils thérapeutiques étudiés au cours de l’I/R, la cardioprotection induite par le préconditionnement ischémique représente l’une des interventions les plus puissantes qui limite la taille de l’infarctus après une lésion d’I/R. Dès le milieu des années 1980, des chercheurs ont rapporté que de courts épisodes d’ischémie suivis de reperfusion pouvaient protéger les cardiomyocytes exposés par la suite à une ischémie prolongée. Cette stratégie, nommée préconditionnement ischémique, n’a pas seulement limité la taille de l’infarctus, mais a aussi réduit l’incidence et la durée des événements arythmiques ainsi que de la tachycardie et de la fibrillation ventriculaires. À la suite des effets bénéfiques de cette stratégie, il est devenu clair qu’un stimulus non ischémique, y compris des agents pharmacologiques appliqués avant le début de l’ischémie myocardique, pouvait imiter la cardioprotection induite par le préconditionnement ischémique. De nombreuses données indiquent les puissants effets des plantes médicinales enrichies en polyphénols dans la prévention des effets nocifs de la maladie ischémique. Les composés actifs des plantes exercent de multiples effets bénéfiques, notamment des propriétés anti-inflammatoires, anti-apoptotiques et anticancéreuses, mais les extraits de plantes sont considérés comme des agents cardioprotecteurs prometteurs pour diminuer la production de ROS dans les conditions ischémiques. En ce sens, il existe un effort continu pour découvrir des composés cardioprotecteurs d’origine naturelle qui atténueraient les conséquences de la lésion d’I/R sur la fonction myocardique.
Allium ursinum L. (synonymes : ail des ours, ail sauvage ou ail des bois) est une plante herbacée vivace appartenant à la famille des Alliacées et utilisée depuis des siècles en médecine traditionnelle comme agent prophylactique et thérapeutique. Un intérêt croissant pour l’utilisation de cette espèce végétale comme complément alimentaire et aliment indique la nécessité d’étudier davantage ses bénéfices thérapeutiques. La grande efficacité d’A. ursinum dans la prévention et le traitement des maladies du système cardiovasculaire a été documentée, et elle repose sur le potentiel d’abaisser la pression artérielle, la concentration d’insuline, le taux de cholestérol total, et d’exercer un effet antiagrégant. Comme cette plante possède un niveau significativement plus élevé d’ajoène par rapport à l’ail commun (Allium sativum) et 20 fois le niveau d’adénosine, l’ail des ours exerce de puissants effets sur le système cardiovasculaire. Les composés dérivés des sulfoxydes de l’ail sont un contributeur majeur à la capacité antioxydante des extraits d’ail, qui piègent les radicaux libres et préservent le tissu des dommages. De plus, cette plante inhibe l’activité de l’enzyme de conversion de l’angiotensine et, ainsi, diminue la pression artérielle systolique mais réduit également les arythmies et la taille des zones ischémiques. Les investigations phytochimiques d’A. ursinum ont révélé la présence de composés soufrés et phénoliques comme constituants les plus caractéristiques, qui pourraient être efficaces pour atteindre la cardioprotection. Nous avons donc supposé que l’extrait d’A. ursinum pourrait être impliqué dans l’atténuation des effets délétères de la lésion d’I/R sur les propriétés fonctionnelles du cœur.
Sur la base de toutes les données mentionnées ci-dessus, cette étude visait à estimer les effets de l’application chronique de doses croissantes d’extrait méthanolique d’A. ursinum (AUE) sur la fonction myocardique et la circulation coronaire sous lésion d’I/R, avec un accent particulier sur le rôle du stress oxydatif cardiaque.
Matériels et méthodes
Approbation éthique
Cette investigation a été menée au laboratoire de physiologie cardiovasculaire de la Faculté des sciences médicales de l’Université de Kragujevac, Serbie. Le protocole de l’étude a été approuvé par le Comité d’éthique pour le bien-être des animaux d’expérimentation de la Faculté des sciences médicales de l’Université de Kragujevac, Serbie. Toutes les expériences ont été réalisées conformément à la directive de l’UE relative au bien-être des animaux de laboratoire (86/609/CEE) et aux principes des Bonnes Pratiques de Laboratoire (BPL).
Matériel végétal et préparation de l’extrait
La plante entière A. ursinum a été récoltée en mai 2018 sur le mont Bukulja (coordonnées GPS : 40°17′55″ N et 20°31′45″ E). L’identification et la classification du matériel végétal ont été réalisées au Département de biologie de la Faculté des sciences naturelles de l’Université de Kragujevac et à l’Institut de botanique et jardin botanique « Jevremovac » de l’Université de Belgrade. Des spécimens de référence sont déposés dans l’herbier de l’Institut de botanique et jardin botanique « Jevremovac » sous le numéro 17417. Le matériel récolté a été séché à l’ombre et réduit en poudre (tamis 0,75). L’extrait méthanolique a été préparé en extrayant 100 g de la partie aérienne de la plante avec 500 ml de méthanol par extraction à reflux à chaud, à une température de 90 °C, pendant 2 h. Le mélange a été filtré sur papier filtre (Whatman, n° 1). L’extrait sec a été obtenu par évaporation sous pression réduite (RV05 basic IKA, Allemagne). Le résidu (6,7 g) a été conservé dans un flacon de verre foncé à +4 °C pour un traitement ultérieur. Pour nourrir les animaux, l’AUE était quotidiennement dissous dans l’eau juste avant d’être administré aux animaux d’expérimentation.
Animaux et plan expérimental
La présente étude a été réalisée sur 50 rats mâles Wistar albinos (âgés de 8 semaines, poids corporel 200 ± 50 g, 10 rats par groupe). Les animaux ont consommé de la nourriture commerciale pour rats (nourriture pour rats à 20 % de protéines, Institut vétérinaire de Subotica, Serbie), et ils étaient hébergés dans des conditions environnementales contrôlées, à température ambiante (23 ± 2 °C) avec une photopériode établie de 12 h de lumière/jour. Les rats avaient un accès libre à la nourriture et à l’eau du robinet, ad libitum. Les rats ont été répartis au hasard en cinq groupes selon le traitement appliqué.
Sham, rats n’ayant bu que de l’eau du robinet pendant 28 jours et dont, après le sacrifice, les cœurs ont été perfusés de façon rétrograde durant 80 min sans lésion d’I/R ;
I/R, rats n’ayant bu que de l’eau du robinet pendant 28 jours et dont, après le sacrifice, les cœurs ont été exposés à une lésion d’I/R ex vivo ;
125 AUE, rats ayant bu de l’eau du robinet contenant 125 mg/kg d’extrait méthanolique d’A. ursinum pendant 28 jours avant la lésion d’I/R ex vivo ;
250 AUE, rats ayant bu de l’eau du robinet contenant 250 mg/kg d’extrait méthanolique d’A. ursinum pendant 28 jours avant la lésion d’I/R ex vivo ;
500 AUE, rats ayant bu de l’eau du robinet contenant 500 mg/kg d’extrait méthanolique d’A. ursinum pendant 28 jours avant la lésion d’I/R ex vivo.
Les cœurs de rats mâles Wistar albinos ont été excisés et perfusés sur un appareil de Langendorff (Experimetria Ltd., 1062 Budapest, Hongrie) après les traitements. Après une courte narcose à la kétamine/xylazine, les animaux ont été tués par dislocation cervicale (Schedule 1 of the Animals/Scientific Procedures, Act 1986, Royaume-Uni) et prémédiqués à l’héparine comme anticoagulant. Après une thoracotomie d’urgence et un arrêt cardiaque rapide par superfusion avec du sérum physiologique isotonique glacé, les aortes ont été rapidement excisées, canulées et perfusées de façon rétrograde sous une pression de perfusion constante (CPP = 70 cmH₂O). Un tampon de Krebs-Henseleit a été utilisé pour la perfusion rétrograde (en mmol/l : NaCl 118, KCl 4,7, CaCl₂·2H₂O 2,5, MgSO₄·7H₂O 1,7, NaHCO₃ 25, KH₂PO₄ 1,2, glucose 11 et pyruvate 2). Le tampon a été équilibré avec 95 % d’O₂ et 5 % de CO₂, avec un pH de 7,4 et une température de 37 °C. Immédiatement après la restauration d’un rythme cardiaque normal, un capteur (transducteur BS473-0184, Experimetria Ltd., Budapest, Hongrie) a été inséré dans le ventricule gauche pour la surveillance continue de la fonction cardiaque à travers une entrée créée vers l’oreillette gauche du cœur et la valve mitrale endommagée. Les paramètres suivants de la fonction myocardique ont été mesurés en continu : vitesse maximale de développement de la pression dans le ventricule gauche (dp/dt max), vitesse minimale de développement de la pression dans le ventricule gauche (dp/dt min), pression ventriculaire gauche systolique (SLVP), pression ventriculaire gauche diastolique (DLVP) et fréquence cardiaque (HR). Le flux coronaire (CF) a été mesuré par débitmétrie.
Dans tous les groupes, les cœurs isolés ont été stabilisés en 30 min, moment où tous les paramètres cardiodynamiques et le CF ont été mesurés (marqué comme point S). Après la période de stabilisation, les cœurs des groupes I/R et traités par AUE ont été exposés à 20 min d’ischémie suivies de 30 min de reperfusion, tandis que les cœurs du groupe sham ont été perfusés pendant 80 min sans intervention. En plus des mesures pendant la période de stabilisation (S), les paramètres cardiodynamiques et le CF ont été recueillis pendant la période de reperfusion à intervalles de 5 min sur les cœurs exposés aux protocoles d’I/R, et de la 50e à la 80e min dans le groupe sham (points 1–7).
Marqueurs du stress oxydatif et détermination des enzymes antioxydantes
Après le sacrifice des animaux, des échantillons de sang pour l’analyse biochimique ont été prélevés dans une veine jugulaire afin de tester l’état redox systémique. De plus, l’effluent veineux coronaire a été recueilli aux points temporels S et 1–7, tandis que les cœurs ont été recueillis après l’accomplissement des protocoles sur l’appareil de Langendorff.
Les échantillons de plasma et les érythrocytes ont été séparés par centrifugation du sang veineux héparinisé. Dans les échantillons de plasma et l’effluent veineux coronaire, nous avons mesuré la concentration de marqueurs pro-oxydants tels que l’indice de peroxydation lipidique, mesuré comme substances réactives à l’acide thiobarbiturique (TBARS), les nitrites (NO₂⁻), l’anion radical superoxyde (O₂⁻) et le peroxyde d’hydrogène (H₂O₂). Dans le lysat, nous avons déterminé l’activité des antioxydants non enzymatiques, dont le glutathion réduit (GSH), et l’activité du système de défense enzymatique en évaluant les niveaux de catalase (CAT) et de superoxyde dismutase (SOD), tandis que dans les homogénats de tissu cardiaque, nous avons déterminé l’activité de CAT et SOD. Les homogénats de tissu cardiaque ont été préparés selon une méthode publiée précédemment. Tous les paramètres biochimiques du stress oxydatif mentionnés ont été déterminés par spectrophotométrie (spectrophotomètre Shimadzu UV-1800 UV-VIS, Japon).
Détermination des TBARS (indice de peroxydation lipidique)
Le degré de peroxydation lipidique dans l’effluent veineux coronaire et les échantillons de plasma a été estimé en mesurant les TBARS, à l’aide d’acide thiobarbiturique à 1 % dans du NaOH 0,05, qui a été incubé avec l’effluent coronaire à 100 °C pendant 15 min et mesuré à 530 nm. La solution de Krebs-Henseleit a été utilisée comme sonde à blanc.
Détermination des NO₂⁻
L’oxyde nitrique se décompose rapidement pour former des produits nitrite/nitrate stables. Le niveau de nitrite (NO₂⁻) a été mesuré et utilisé comme indice de la production de NO, à l’aide du réactif de Griess. Un total de 0,5 ml d’échantillons a été précipité avec 200 μl d’acide sulfo-salicylique à 30 %, agité au vortex pendant 30 min et centrifugé à ×3 000 g. Des volumes égaux du surnageant et du réactif de Griess, contenant 1 % de sulfanilamide dans 5 % d’acide phosphorique / 0,1 % de naphtalène éthylènediamine-dihydrochlorure, ont été ajoutés et incubés pendant 10 min à l’obscurité et mesurés à 543 nm. Les niveaux de nitrite ont été calculés en utilisant le nitrite de sodium comme étalon.
Détermination des O₂⁻
Le niveau de l’O₂⁻ a été mesuré via une réaction au nitro bleu de tétrazolium (NBT) dans un tampon TRIS avec l’effluent veineux coronaire ou les échantillons de plasma, à 530 nm. La solution de Krebs-Henseleit a été utilisée comme sonde à blanc.
Détermination du H₂O₂
La mesure du niveau de H₂O₂ était basée sur l’oxydation du rouge de phénol par le H₂O₂ dans une réaction catalysée par la peroxydase de raifort (HRPO). Deux cents microlitres d’échantillons ont été précipités à l’aide de 800 ml de solution de rouge de phénol fraîchement préparée ; 10 μl de HRPO (1:20) (préparée extemporanément) ont ensuite été ajoutés. Pour la sonde à blanc, un volume adéquat de solution de Krebs-Henseleit a été utilisé à la place de l’effluent veineux coronaire. Le niveau de H₂O₂ a été mesuré à 610 nm.
Détermination des marqueurs de la défense antioxydante
Pour la détermination de la SOD, les échantillons comprenant le lysat et l’homogénat de tissu cardiaque ont été mélangés à un tampon carbonate, puis de l’épinéphrine a été ajoutée. La détection de la SOD a été réalisée à 470 nm. Pour la détermination de la CAT, du tampon CAT, l’échantillon préparé et du H₂O₂ 10 mM ont été utilisés. La détection a été réalisée à 360 nm. Le niveau de glutathion réduit a été déterminé sur la base de l’oxydation du GSH avec l’acide 5,5-dithio-bis-6,2-nitrobenzoïque dans des échantillons d’érythrocytes. La détection a été réalisée à 420 nm.
Analyse histologique
Les cœurs de rats isolés ont été coupés en deux et la paroi des ventricules gauche et droit a été entièrement exposée. Les échantillons de cœur ont été fixés dans du formol neutre à 4 %, déshydratés dans de l’éthanol, éclaircis dans du xylène, inclus dans de la Histowax® (Histolab Product AB, Göteborg, Suède) et traités pour l’analyse histologique ultérieure. Des coupes de tissu, d’une épaisseur de 5 μm, ont été colorées à l’H/E pour la visualisation des structures tissulaires. À partir de chaque moitié du cœur, 100 coupes de tissu en série ont été réalisées. L’analyse a été effectuée sur 10 coupes de tissu pour chaque spécimen. Les images des coupes de tissu ont été capturées avec une caméra numérique fixée au microscope Olympus BX51 au grossissement ×40. Les critères de l’analyse histologique comprenaient : présence (+) ou absence (–) de changements dégénératifs, d’interstitium dilaté et d’hypercellularité. Pour estimer l’intensité des changements, le score suivant a été utilisé : (–) aucun changement morphologique, (+) léger (<10 % par coupe transversale), (++) modéré (<20 % par coupe transversale) et (+++) sévère (<30 % par coupe transversale).
Analyse statistique
IBM SPSS Statistics 20.0 pour Windows a été utilisé pour l’analyse statistique des données. Trois points mesurés ont été analysés statistiquement : le premier point était S, le deuxième était le premier et le dernier point de la période de reperfusion de 30 min (points 1 et 7) pour les groupes I/R et traités, et la 50e et la 80e min pour le groupe sham. Les valeurs ont été exprimées en moyenne ± ES. La distribution des données a été vérifiée par le test de Shapiro–Wilk. Les données issues des mesures au cours du temps (changements des paramètres de la fonction cardiaque ex vivo et des pro-oxydants dans l’effluent veineux coronaire) ont été analysées à l’aide d’une ANOVA à deux facteurs et du test post-hoc de Bonferroni pour les comparaisons multiples. En outre, d’autres données (comparaison entre les marqueurs redox systémiques et les activités enzymatiques tissulaires) ont été analysées à l’aide d’une ANOVA à un facteur et du test post-hoc de Bonferroni pour les comparaisons multiples. Les valeurs de p < 0,05 ont été considérées comme statistiquement significatives, tandis que les valeurs de p < 0,01 ont été considérées comme hautement statistiquement significatives.
Résultats
Effets de l’extrait d’A. ursinum sur la fonction cardiaque ex vivo
Vitesse maximale de développement de la pression ventriculaire gauche (dp/dt max)
Des valeurs significativement plus élevées de dp/dt max au point 1 et au dernier point 7 ont été observées dans le groupe sham par rapport aux autres groupes. De plus, dans le groupe I/R, une augmentation significative de la valeur de dp/dt max a été observée pendant le premier instant de la reperfusion par rapport à la période de stabilisation et au dernier instant de la reperfusion (point 7). Cependant, des valeurs nettement plus élevées de dp/dt max ont été trouvées dans les groupes traités par AUE par rapport aux rats I/R pendant la période de reperfusion, à l’exception du premier point de la période observée. En outre, l’augmentation la plus marquée de dp/dt max a été observée dans le groupe de rats traités par la dose la plus élevée par rapport aux deux autres doses d’AUE appliquées. [ ] [ ]
Vitesse minimale de développement de la pression ventriculaire gauche (dp/dt min)
En comparant la valeur de dp/dt min entre les groupes traités par AUE et les rats des groupes I/R et sham, on a observé une augmentation statistiquement significative de ce paramètre au point 7 dans les groupes de rats traités par différentes doses d’extrait. Cependant, dp/dt min avait des valeurs similaires après l’application des trois doses de l’extrait. [ ] [ ]
Pression artérielle systolique dans le ventricule gauche
Des valeurs significativement plus élevées de SLVP pendant les points 1 et 7 ont été observées dans le groupe sham par rapport aux rats I/R et aux rats traités par des doses plus faibles d’AUE. De plus, le traitement par l’AUE le plus élevé a conduit à une valeur améliorée de ce paramètre par rapport au groupe sham. Dans le groupe I/R, on a observé une chute de la valeur de SLVP pendant la période de reperfusion par rapport à la stabilisation. En outre, l’application de différentes doses d’AUE a conduit à une augmentation significative de la valeur de SLVP à tous les points d’intérêt par rapport au groupe I/R. Cependant, en comparant l’influence de différentes doses d’extrait sur la valeur de ce paramètre, nous avons observé l’augmentation la plus significative de SLVP chez les rats traités par la dose la plus élevée d’A. ursinum par rapport aux deux autres doses appliquées. [ ] [ ]
Pression ventriculaire gauche diastolique
Pendant la période de stabilisation, il n’y avait pas de différences statistiques dans les valeurs de ce paramètre entre les groupes examinés. Cependant, pendant les points 1 et 7, des valeurs de DLVP significativement plus élevées ont été observées dans le groupe sham par rapport aux autres. En comparant les effets de différentes doses d’AUE, les valeurs de DLVP ne variaient pas significativement pendant les points d’intérêt observés, à l’exception de valeurs de DLVP significativement plus élevées après l’administration de la dose moyenne par rapport à la plus élevée et à la plus faible au dernier point 7, et de la plus élevée par rapport à la plus faible dose. [ ] [ ]
Fréquence cardiaque
La valeur la plus élevée de HR a été observée chez les rats sham à tous les points d’intérêt par rapport aux animaux exposés à la lésion d’I/R. Une augmentation statistiquement significative de HR a été observée après l’administration de la dose la plus élevée par rapport aux autres à la dernière minute de la période suivante, point 7, et par rapport au groupe I/R. [ ] [ ]
Flux coronaire
Les rats traités par AUE ont atteint des valeurs significativement plus élevées de CF à la fin de la période suivante par rapport au groupe I/R. Cependant, l’administration de la dose la plus élevée d’A. ursinum a conduit à l’augmentation la plus marquée de la valeur de CF dans toutes les périodes de reperfusion ainsi qu’avant l’ischémie par rapport aux rats non traités et aux deux autres groupes expérimentaux. Toutefois, la valeur la plus élevée de CF a été observée dans le groupe sham. [ ] [ ]
Effets de l’extrait d’A. ursinum sur l’état redox cardiaque
Indice de peroxydation lipidique (mesuré comme TBARS)
Le niveau de TBARS était significativement augmenté dans le groupe I/R à tous les points d’intérêt par rapport aux concentrations de ces marqueurs pro-oxydants dans les groupes traités par AUE ainsi que dans le groupe sham. Une valeur de TBARS significativement plus élevée a été observée après l’administration de la dose moyenne d’extrait par rapport aux deux autres doses au point 1. Cependant, la consommation de la dose la plus élevée de cet extrait méthanolique a été associée au niveau le plus bas de TBARS pendant la période S et aux autres points (points 1–7) par rapport aux deux autres groupes expérimentaux. [ ] [ ]
Niveau de NO₂⁻
Le niveau de ce marqueur pendant la période de stabilisation ne différait pas significativement entre tous les groupes testés. Cependant, après l’ischémie, l’augmentation la plus marquée a été observée dans le groupe I/R par rapport aux autres. L’administration d’A. ursinum a conduit à une chute significative de la valeur de NO₂⁻ pendant les points 1 et 7 comme en S par rapport au groupe I/R. Cependant, les concentrations de NO₂⁻ ne variaient pas significativement entre les groupes traités par des doses croissantes d’AUE. [ ] [ ]
Niveau d’O₂⁻
Une valeur significativement plus faible de ce marqueur pro-oxydant a été observée dans le groupe sham pendant les points 1 et 7 par rapport aux autres. Les niveaux d’O₂ ne différaient pas significativement au sein des groupes expérimentaux, tandis que dans le groupe I/R, une augmentation de la production de ce marqueur pro-oxydant a été observée au point final de la période suivante par rapport aux valeurs avant l’ischémie. De plus, il a été constaté que l’A. ursinum consommé à l’une quelconque des trois différentes doses a conduit à une chute significative de la valeur d’O₂ par rapport au groupe I/R. [ ] [ ]
Niveau de H₂O₂
À la fin de la période de reperfusion (point 7), un niveau élevé de H₂O₂ a été observé dans le groupe I/R par rapport aux animaux qui ont bu de l’AUE. Néanmoins, un niveau significativement réduit de H₂O₂ a été observé dans le groupe sham par rapport aux animaux des groupes I/R et AUE pendant les points 1 et 7. Cependant, il n’y avait pas de différences statistiquement significatives dans la valeur de H₂O₂ au sein des groupes traités par des doses croissantes d’A. ursinum. [ ] [ ]
Effets de l’extrait d’A. ursinum sur l’état redox systémique
Tous les pro-oxydants testés étaient statistiquement significativement réduits dans le groupe de rats utilisant l’AUE à une dose de 500 mg/kg par rapport au groupe I/R. En outre, le prétraitement par des extraits d’AUE à différentes doses a conduit à des valeurs remarquablement diminuées de TBARS et de H₂O₂ par rapport aux animaux qui n’ont pas été exposés à la condition ischémique. Cependant, il n’y avait pas de différences statistiques dans les valeurs de NO₂⁻ et d’O₂⁻ entre les groupes AUE et sham. L’application de l’extrait à une dose de 250 mg/kg a réduit les valeurs d’O₂⁻, de H₂O₂ et de TBARS, tandis que la dose la plus faible a conduit à une diminution de la concentration de TBARS et de H₂O₂ par rapport aux rats non traités en condition ischémique. En comparant les valeurs des pro-oxydants entre les groupes sous traitement par différentes doses, des valeurs plus faibles de tous les marqueurs sont observées après le traitement par l’extrait à une dose de 500 mg/kg par rapport à 125 mg/kg. [ ]
L’application de l’AUE a provoqué une élévation significative de l’activité antioxydante par rapport aux rats I/R et sham. Cependant, la dose la plus élevée d’extrait a réussi à conduire à la valeur de SOD la plus élevée par rapport aux groupes I/R et sham, tandis que l’application à la dose la plus faible a conduit à un saut significatif de la valeur de CAT. D’autre part, l’activité du GSH n’a pas changé significativement sous l’influence de l’AUE aux trois doses. [ ]
Effets de l’extrait d’A. ursinum sur le système de défense antioxydant tissulaire
Les activités de la SOD et de la CAT étaient significativement réduites dans le groupe I/R par rapport au groupe sham, mais la consommation d’extrait d’AUE a remarquablement amélioré les valeurs de ces marqueurs antioxydants. De plus, nous avons observé que la dose la plus élevée de l’extrait a conduit à l’augmentation la plus marquée de CAT et de SOD dans le tissu cardiaque par rapport aux deux autres groupes d’extrait d’AUE. [ ]
Effets de l’extrait d’A. ursinum sur la morphologie cardiaque
Les microphotographies du tissu cardiaque dans le groupe témoin sham ont montré une structure morphologique régulière, sans changements dégénératifs ni infiltrat cellulaire. Une hypertrophie de fibres musculaires individuelles avec des changements dégénératifs, une hypercellularité (sans infiltrat cellulaire), un œdème interstitiel et une pycnose nucléaire ont été observés dans le groupe I/R. Cependant, dans le groupe d’animaux traités par la dose la plus faible d’A. ursinum, l’hypertrophie de fibres musculaires individuelles, les changements dégénératifs et l’hypercellularité étaient légèrement moins perceptibles par rapport au groupe I/R. De plus, l’administration d’AUE à une dose de 250 mg/kg a conduit à des changements dégénératifs, une hypercellularité et un œdème interstitiel moins visibles par rapport au groupe I/R et au groupe traité par une dose plus faible d’extrait. Le degré de changements dégénératifs et la présence d’hypercellularité et d’œdème interstitiel étaient les moins évidents dans le groupe ayant reçu l’AUE à la dose la plus élevée, mais des noyaux légèrement altérés étaient présents. [ ] [ ]
Discussion
Il est bien reconnu que la dysfonction cardiaque est souvent associée à un niveau élevé de ROS ou d’espèces réactives de l’azote (RNS), à la fois dans les modèles animaux de lésion d’I/R et dans l’infarctus du myocarde (IM) induit chirurgicalement. Malgré des avancées significatives dans le développement de stratégies diagnostiques et thérapeutiques pour les patients atteints de maladies cardiovasculaires (MCV), l’algorithme optimal n’est toujours pas trouvé. De plus, les effets secondaires graves des médicaments disponibles limitent leur utilisation et sont restés un problème important pour le système de santé. En ce sens, une plus grande attention est dirigée vers l’apport alimentaire de polyphénols comme antioxydants naturels en raison de leur potentiel à moduler la signalisation redox, fournissant ainsi une cardioprotection. De nombreuses études précliniques et cliniques ont démontré que la consommation de polyphénols, présents dans des plantes alimentaires telles qu’A. ursinum, est associée à une réduction du risque cardiovasculaire. Le grand potentiel thérapeutique des polyphénols et des extraits contenant des polyphénols est attribué à leurs activités antioxydantes, immunomodulatrices, anti-inflammatoires et vasodilatatrices. Jusqu’à présent, il n’y a pas assez d’informations concernant les effets d’A. ursinum sur la lésion d’I/R ; cependant, nous avons émis l’hypothèse que les métabolites secondaires présents dans cette espèce végétale pourraient aider à sauver le myocarde exposé à l’ischémie. Par conséquent, la présente étude a été entreprise pour évaluer les effets de l’application chronique de doses croissantes d’extraits de feuilles d’A. ursinum pour aider le cœur à surmonter les conditions de stress de l’ischémie et de la reperfusion.
Les résultats de l’étude ont montré que 20 min d’ischémie suivies de 30 min de reperfusion étaient associées à des valeurs absolues plus faibles de dp/dt max, dp/dt min et SLVP à la fin de la période de reperfusion par rapport à S et aux valeurs du groupe sham, indiquant une détérioration de la contractilité et de la force de relaxation du cœur ainsi que de la fonction systolique. En accord avec les résultats, de nombreuses études ont indiqué que l’établissement du flux à travers le tissu provoque l’accumulation de Ca²⁺ et de K⁺ extracellulaire qui aggrave de façon synergique la force contractile du cœur. En outre, on a observé une réduction du CF au dernier point de la période de reperfusion dans le groupe I/R, ce qui confirme davantage la capacité de la reperfusion à aggraver paradoxalement la fonction cardiaque. D’autre part, le traitement par la dose la plus faible d’AUE n’a pas modifié la plupart des paramètres cardiodynamiques pendant la période observée, ce qui reflète le potentiel de l’extrait méthanolique à une dose de 125 mg/kg à permettre au cœur de fonctionner sans à-coups en reperfusion. De plus, l’application d’AUE à une dose de 250 mg/kg a réussi à prévenir les variations des valeurs des paramètres de la fonction cardiaque, indiquant une réponse myocardique préservée à l’I/R. La dose la plus élevée d’extrait d’ail des ours n’a pas seulement prévenu la dépression de la fonction cardiaque, mais a aussi réussi à améliorer la capacité contractile du cœur, ce qui a été vérifié par des valeurs significativement augmentées de dp/dt min à la dernière minute de reperfusion par rapport au moment S, permettant ainsi au myocarde de se relâcher sans fluctuations de force. De plus, les valeurs de presque tous les paramètres cardiodynamiques étaient plus élevées dans le groupe exposé à la dose la plus élevée d’A. ursinum par rapport aux groupes I/R, reflétant le potentiel de l’AUE à améliorer les propriétés inotropes et lusitropes du cœur. [ ] Cela concorde avec les rapports selon lesquels l’administration de polyphénols ou d’extraits contenant des polyphénols peut aider à la préservation de la contractilité ventriculaire après l’ischémie. Les valeurs observées des variables cardiodynamiques dans l’étude indiquent un rôle significatif d’A. ursinum dans la manœuvre de préconditionnement cardiaque.
Les effets cardioprotecteurs de l’AUE observés dans l’étude sont en corrélation avec des études publiées précédemment. Il y a plus de deux décennies, il a été prouvé qu’un régime contenant de l’ail des ours a le potentiel de minimiser la taille de la zone d’ischémie et d’exercer des bénéfices sur les arythmies induites par l’I/R. Les mécanismes proposés par lesquels l’AUE atteint la cardioprotection peuvent être liés à son effet sur l’enzyme ACE, tandis que le système des prostaglandines n’est pas responsable des effets bénéfiques de cette espèce végétale. De plus, on a observé que le lyophilisat de feuilles d’ail des ours améliorait la fonction du cœur de lapin isolé avec hypercholestérolémie induite, ce qui s’est manifesté par des valeurs post-ischémiques de flux aortique significativement plus élevées par rapport aux rats non traités. Dans cette étude, les mesures échocardiographiques suggèrent que la fonction diastolique était améliorée chez les animaux hypercholestérolémiques qui ont consommé de l’AUE. Cette affirmation est en corrélation avec les résultats qui soulignent l’effet de cette plante sur le bon fonctionnement du cœur, puisque la phase de relaxation détermine le remplissage du cœur et le travail cardiaque final. Étant donné le nombre limité d’études qui ont examiné le rôle d’A. ursinum dans l’I/R du cœur, les résultats de l’étude peuvent être expliqués sur la base de la composition chimique et des composés de ces plantes connus pour posséder des propriétés cardioprotectrices. Les effets protecteurs des polyphénols sur la puissance contractile cardiaque peuvent être expliqués par l’effet sur la pompe SERCA Ca²⁺-ATPase. En raison de la captation du Ca²⁺ du cytoplasme vers le réticulum sarcoplasmique par la pompe SERCA, une surcharge en Ca²⁺ se produit, qui contribue à la dysfonction cardiaque dans les conditions d’I/R. En ce sens, en agissant sur la pompe SERCA, les polyphénols accélèrent le retour des réserves intracellulaires de Ca²⁺, ce qui fournit une quantité suffisante de cet ion pour la contraction suivante. Un autre résultat de l’étude peut être expliqué par l’action des polyphénols. En effet, l’apport quotidien d’AUE a conduit à une réponse coronaire préservée qui se reflète par des valeurs constantes de flux coronaire. Cela peut être attribué à l’influence des polyphénols pour augmenter la biodisponibilité du NO en activant la NO synthase endothéliale constitutive (eNOS) qui semble être diminuée dans les conditions ischémiques.
Dans la deuxième partie de l’étude, nous avons examiné si un traitement de 4 semaines par des doses croissantes d’A. ursinum affecte l’homéostasie redox et modifie la production de pro-oxydants dans l’effluent veineux coronaire. Les résultats de la recherche ont prouvé que la lésion d’I/R était liée à un stress oxydatif accru qui se reflète dans un niveau remarquablement plus élevé de TBARS, NO₂⁻, O₂⁻ et H₂O₂ dans l’effluent veineux coronaire à la phase précoce de la reperfusion ainsi qu’à la fin de la période expérimentale par rapport à S. De plus, le niveau de tous les pro-oxydants était significativement plus élevé dans le groupe I/R par rapport au groupe sham, indiquant ainsi un statut redox perturbé dans les conditions d’ischémie. D’autre part, l’administration de la dose la plus faible d’AUE n’a provoqué aucune fluctuation des valeurs des pro-oxydants pendant la période observée. Plus encore, le traitement par l’extrait à une dose de 250 mg/kg a réussi non seulement à prévenir les fluctuations des pro-oxydants, mais a aussi conduit à une diminution de tous les marqueurs pro-oxydants par rapport à la période S. Une tendance similaire a été observée après l’application de la dose la plus élevée d’AUE, tandis qu’à la fin de la reperfusion, une diminution significative de TBARS, NO₂⁻ et O₂ a été observée par rapport au groupe I/R. En outre, le prétraitement par AUE a prévenu l’augmentation d’O₂⁻ et de H₂O₂ comme marqueurs de dommage oxydatif myocardique, tout en inhibant également la peroxydation lipidique induite par l’ischémie dans le tissu cardiaque, maintenant ainsi l’intégrité membranaire. [ ] L’anion superoxyde est principalement formé comme intermédiaire dans les réactions biochimiques et, comparé à d’autres radicaux libres, possède une demi-vie relativement longue qui permet la diffusion à l’intérieur de la cellule. L’un des mécanismes proposés par lesquels les polyphénols de l’AUE protègent le myocarde des dommages oxydatifs induits par l’O₂⁻ implique l’inhibition de sa source, telle que la xanthine oxydase et la nicotinamide adénine dinucléotide phosphate-oxydase (NADPH). De plus, les données de la littérature suggèrent que l’action antioxydante des composés phénoliques repose principalement sur leur activité directe de piégeage des radicaux libres et leurs propriétés de chélation des métaux, ainsi que sur leur effet sur les voies de signalisation cellulaire et l’expression génique. Bien que le superoxyde soit généralement considéré comme relativement peu réactif par rapport à d’autres espèces radicalaires, il réagit avec le NO donnant une espèce azotée hautement réactive et dommageable, à savoir le peroxynitrite (ONOO⁻), un puissant oxydant vis-à-vis de nombreuses molécules biologiques. Comme le NO est instable et rapidement décomposé en NO₂⁻ stable, dans l’étude, nous avons mesuré indirectement les niveaux de NO à travers les niveaux de NO₂⁻. Les niveaux de NO₂⁻ dans le groupe I/R étaient significativement augmentés à la fin de la période de reperfusion par rapport à S, ce qui est en corrélation avec la diminution du flux coronaire chez ces rats. La dégradation du NO responsable du maintien de la réponse vasodilatatrice coronaire est en accord avec les niveaux élevés de NO₂⁻. Au contraire, les valeurs de NO₂⁻ et de CF sont restées constantes dans les groupes traités par AUE et pourraient expliquer les résultats. De plus, des études ont montré que l’extrait d’ail protège les cellules endothéliales des dommages oxydatifs induits par le H₂O₂ en inhibant la peroxydation lipidique et en augmentant les systèmes de défense antioxydants endogènes. Compte tenu de l’atténuation significative du stress oxydatif cardiaque observée chez tous les rats traités par rapport aux groupes non traités, on pourrait conclure que même la dose la plus faible était suffisante pour fournir une réduction nécessaire des marqueurs pro-oxydants surveillés. Pour révéler précisément si le mécanisme responsable des meilleurs effets de la dose plus élevée d’extrait sur les paramètres fonctionnels et morphologiques myocardiques est indépendant de la modulation de l’homéostasie redox, nous avons effectué une analyse supplémentaire de l’activité de la CAT et de la SOD dans le tissu cardiaque. Les résultats de l’étude ont illustré que la lésion d’I/R était liée à une chute significative de l’activité des enzymes antioxydantes, tandis que les prétraitements par A. ursinum ont significativement rétabli les niveaux de SOD et de CAT dans le tissu cardiaque. Bien que les deux doses plus faibles d’AUE aient amélioré la défense antioxydante tissulaire, la dose la plus élevée d’extrait a obtenu l’augmentation la plus marquée de CAT et de SOD par rapport au groupe I/R. [ ] Sur la base des résultats de ce modèle d’étude, les mécanismes de l’action antioxydante de l’AUE impliquent à la fois une activité de piégeage directe et le renforcement de l’activité des enzymes antioxydantes, en particulier à une dose plus élevée.
Un autre aspect de l’étude consistait à examiner si l’AUE appliqué à différentes doses peut modifier la concentration systémique de pro-oxydants. Les résultats ont démontré une chute significative des valeurs de tous les marqueurs après le traitement par l’extrait par rapport au groupe I/R, mais avec les changements les plus marqués dans les groupes traités par la dose la plus élevée. La même tendance a été observée pour l’activité de la SOD, tandis qu’en ce qui concerne l’activité de la CAT, la dose la plus faible a conduit à l’augmentation la plus significative par rapport au groupe I/R. Cependant, les niveaux de GSH n’ont pas changé significativement après 4 semaines de prise d’A. ursinum aux trois doses. [ ] Dans une étude de Masjedi et al., l’extrait méthanolique d’A. ursinum a été appliqué chez des rats diabétiques à des doses de 60 et 120 mg/kg. L’activité de la SOD et de la CAT était significativement augmentée chez les animaux traités par rapport au groupe I/R, ce qui est en accord avec les résultats, apportant la capacité d’A. ursinum à réduire le stress oxydatif et à fournir des effets systémiques bénéfiques. Une étude menée précédemment a examiné si A. ursinum possède de meilleures propriétés antioxydantes par rapport à d’autres espèces d’Allium. On a observé que l’ail des ours possède une concentration relativement plus élevée d’antioxydants et une meilleure activité de piégeage par rapport aux autres espèces d’Allium de la flore des Balkans. Les résultats de cette étude ont clairement indiqué la capacité des espèces d’Allium à éliminer les radicaux libres et à prévenir la survenue du stress oxydatif. Selon une étude publiée précédemment, l’extrait méthanolique était considéré comme le plus riche en nombre d’acides phénoliques et de flavonoïdes en raison de sa plus forte capacité (suivie de l’éthanol) à isoler les composés phénoliques. À l’inverse, les résultats de l’étude menée sur des lignées cellulaires préalablement exposées à un traitement par la doxorubicine indiquent le puissant effet antioxydant de l’AUE éthanolique, mais un faible effet de l’extrait méthanolique sur la capacité antioxydante de l’ail des ours. La divergence entre leurs résultats et les constatations d’autres études peut être attribuée à des conceptions d’étude différentes et à la mesure de l’impact d’A. ursinum sur différents paramètres du statut redox à l’aide de divers tests.
Pendant l’ischémie, il y a des changements dans le cœur qui peuvent causer une dysfonction et une nécrose. Cependant, la reperfusion du cœur ischémique a conduit non seulement à la détérioration fonctionnelle du travail, mais aussi aux changements structurels nocifs qui perturbent significativement la fonction myocardique régulière. Les résultats histologiques de l’étude ont montré que chez les rats non traités, les conditions d’I/R ont conduit à des changements dégénératifs avec une hypertrophie de fibres musculaires individuelles. Il avait été rapporté précédemment que l’ischémie augmente la perméabilité microvasculaire, l’œdème interstitiel, altère la vasorégulation, l’infiltration de cellules inflammatoires et la dysfonction, ainsi que la nécrose des cellules parenchymateuses. D’autre part, la reperfusion conduit à la création et à l’activation de divers médiateurs humoraux de l’inflammation et à la formation de radicaux libres. Dans l’étude, le meilleur effet cardioprotecteur a été observé chez les rats qui ont consommé de l’AUE à une dose de 500 mg/kg pendant 4 semaines, tandis que les cœurs traités par des doses plus faibles ont été vérifiés par des caractéristiques morphologiques du myocarde similaires à celles des rats non traités. [ ]
Les résultats indiquent la plus grande capacité de la dose la plus élevée à moduler les enzymes antioxydantes. L’augmentation progressive de la dose des extraits appliqués est suivie d’un impact plus intense sur les enzymes antioxydantes et la récupération fonctionnelle cardiaque, suggérant ainsi qu’une meilleure protection du système cardiovasculaire pourrait être attendue par la consommation quotidienne de doses plus élevées d’ail des ours.
Conclusion
En conclusion, la consommation pendant 4 semaines d’extrait méthanolique d’A. ursinum a significativement amélioré la récupération de la fonction myocardique après la lésion d’I/R, ce qui a été partiellement médié par une diminution du stress oxydatif cardiaque. Cependant, des recherches supplémentaires dans ce domaine sont certainement nécessaires pour mieux comprendre le potentiel thérapeutique global de cette espèce végétale dans différents modèles de lésion d’ischémie-reperfusion myocardique. Nous supposons que la capacité de l’AUE à prévenir les dommages myocardiques provient des activités antioxydantes additives et synergiques de tous les composés naturels bioactifs présents.
Déclaration de disponibilité des données
Les données brutes soutenant les conclusions de cet article seront mises à disposition par les auteurs, sans réserve indue.
Déclaration éthique
L’étude animale a été examinée et approuvée par le Comité d’éthique pour le bien-être des animaux d’expérimentation de la Faculté des sciences médicales de l’Université de Kragujevac, Serbie.
Contributions des auteurs
MR et MK ont mené le traitement chronique par A. ursinum et ont rédigé le manuscrit. JB, AP et JJ ont réalisé les expériences sur l’appareil de Langendorff. VZ, MK et NJ ont conçu l’étude et interprété les résultats. SB et MT ont réalisé les analyses statistiques et assisté aux expériences. JS a réalisé les analyses histopathologiques. VJ et SB ont conçu l’étude. Tous les auteurs ont contribué à l’interprétation des résultats et à la rédaction du manuscrit.
Conflit d’intérêts
Les auteurs déclarent que la recherche a été menée en l’absence de toute relation commerciale ou financière pouvant être interprétée comme un conflit d’intérêts potentiel.
Note de l’éditeur
Toutes les affirmations exprimées dans cet article sont uniquement celles des auteurs et ne représentent pas nécessairement celles de leurs organisations affiliées, ni celles de l’éditeur, des rédacteurs et des relecteurs. Tout produit susceptible d’être évalué dans cet article, ou toute affirmation pouvant être faite par son fabricant, n’est pas garanti ni approuvé par l’éditeur.