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Chapitre 3 : Conclusion générale

Table des matières

Il est bien connu, le diabète de type 2 et l’obésité sont des problèmes majeurs et mondiaux. Leurs conséquences sur la santé publique, la vie économique et l’espérance de vie des populations sont majeures. Entre autres, l’obésité est un facteur de risque important dans le développement d’événements cardiovasculaires. De son côté, le syndrome métabolique, qui renferme plusieurs anomalies métaboliques retrouvées dans le diabète de type 2 et l’obésité, est en constante augmentation dans nos populations. La dysfonction endothéliale s’est avérée un événement critique dans le développement de maladies cardiovasculaires. En effet, la dysfonction endothéliale se traduit par une perte de la capacité vasorelaxante dépendante de l’endothélium dans les vaisseaux [14]. Cette altération s’explique principalement par une diminution de la biodisponibilité du NO (facteur vasorelaxant d’origine endothéliale) et elle peut résulter soit d’une augmentation de la dégradation du NO ou encore d’une réduction de sa production. D’un autre côté, la résistance à l’insuline, qui se traduit par une diminution de l’action glucorégulatrice de l’insuline, est en pleine expansion dans nos populations, et caractérise une condition souvent rencontrée dans bon nombre de pathologies chez l’homme, telles que l’hypertension artérielle, le diabète de type 2, l’obésité, la dyslipidémie et l’athérosclérose, pour ne nommer que celles-là.

Depuis quelques années, plusieurs études s’intéressent aux effets bénéfiques des antioxydants sur la santé. Par exemple, chez des modèles animaux de résistance à l’insuline, certaines études ont montré une amélioration de la fonction vasculaire suite à un traitement avec des antioxydants en comparaison avec les animaux non traités [138-140] et une amélioration de la sensibilité à l’insuline [141-143]. D’ailleurs, mes travaux de recherche dans le laboratoire du Dre Hélène Bachelard ont permis d’appuyer cette hypothèse concernant les effets bénéfiques des antioxydants. C’est pourquoi il est important d’effectuer des recherches sur l’impact de la dysfonction endothéliale, du diabète de type 2 et de l’obésité sur des paramètres vasculaires, hémodynamiques et métaboliques afin de mieux comprendre les liens qui les unissent.

Notre modèle animal était le rat mâle Sprague-Dawley nourri avec un régime riche en gras et en sucrose (HFHS) pour une période de 4 semaines. Ce régime alimentaire ressemble en plusieurs points à celui d’un pourcentage fort élevé de la population Nord Américaine. À ces animaux, un traitement quotidien par gavage intragastrique avec un antioxydant mimétique de la SOD (tempol : 1,5 mM/kg/jr) a été ajouté dès le début et ce, jusqu’à la fin du régime. Nous sommes persuadés que l’étude des conséquences cardiovasculaires et métaboliques d’un traitement préventif avec cet antioxydant est d’un grand intérêt pour la population. Par conséquent, dans deux séries d’expériences, nous avons examiné les effets d’un traitement chronique avec le tempol chez des rats insulino-résistants avec un surplus de poids sur différents paramètres liés aux actions métaboliques et vasculaires de l’insuline au niveau local dans des tissus isolés et au niveau systémique chez l’animal éveillé.

Tout d’abord, nous avons évalué la réactivité vasculaire, la fonction endothéliale (aortes thoraciques isolées dans des bains à organes), l’expression de la protéine eNOS et la formation de protéines nitrotyrosinées (par Western blot et microscopie confocale) dans des préparations musculaires et vasculaires provenants de rats soumis à une alimentation HFHS, en présence ou en absence d’un traitement avec le tempol. Nous avons ensuite comparé ces valeurs à celles obtenues chez des rats contrôles, soit des rats nourris avec un régime standard (chow). Après les quatre semaines de régime HFHS et de traitement avec tempol, nous avons observé une réduction induite par le régime HFHS seul de la capacité vasorelaxante dépendante de l’endothélium, lorsque comparé aux contrôles chow (traités ou non traités avec tempol). Le traitement préventif des animaux HFHS avec le tempol a eu pour effet de maintenir la capacité vasorelaxante du type endothélium-dependante des anneaux d’aortes. Parallèlement à cela, nous avons observé par microscopie confocale que l’expression de la protéine eNOS était significativement diminuée dans l’endothélium vasculaire des rats HFHS non traités avec le tempol, lorsque comparés aux rats chow (traités et non traités), et que le traitement avec le tempol chez les rats HFHS prévenait cette réduction d’expression de la protéine eNOS. De plus, nous avons noté des niveaux significativement plus élevés de protéines nitrotyrosynées (marqueur de la présence de stress oxydatif) dans les préparations d’aortes de rats HFHS non traités par rapport aux rats chow. Le traitement avec le tempol des animaux HFHS a contribué à prévenir cette augmentation. L’ensemble de ces résultats suggèrent que le régime HFHS contribue non seulement à réduire l’expression de la protéine eNOS dans l’endothélium vasculaire, mais aussi à induire un stress oxydatif. La combinaison de ces deux effets pourrait être responsable de l’altération des réponses vasorelaxantes du type dépendante de l’endothélium chez l’animal HFHS, via un mécanisme impliquant soit une diminution de la production et de la libération du facteur endothélial vasorelaxant, NO, ou soit une neutralisation rapide du NO formé suite à une réaction avec une substance oxydante, l’anion superoxyde, et production de peroxynitrite. Nos résultats démontrant une amélioration marquée de ces paramètres, suite à un traitement préventif avec le tempol chez les rats HFHS, viennent appuyer ce concept.

D’autre part, dans des préparations de muscles squelettiques isolés (soleus et EDL), nous avons examiné les effets du régime HFHS et du traitement avec le tempol sur l’activité de transport du glucose à l’état basal (en absence d’insuline) ou stimulée par l’insuline. Une diminution marquée de l’activité de transport stimulée par l’insuline a été observée chez les rats HFHS non traités avec le tempol lorsque comparés aux groupes de rats chow (traités et non traités avec le tempol). À l’inverse, aucune différence significative n’a été notée dans les valeurs de transport basal ou stimulé par l’insuline chez les rats HFHS traités avec le tempol, lorsque comparés aux groupes chow. Par conséquent, ces résultats indiquent la capacité du traitement avec tempol à prévenir l’altération causée par le régime HFHS de l’activité de transport du glucose stimulée par l’insuline dans les muscles squelettiques. Parallèlement à cela, nous avons noté chez les rats HFHS une réduction significative des niveaux d’expression de la protéine eNOS dans des préparations de muscles squelettiques isolés. Cette diminution n’a pas été observée dans les préparations musculaires provenant de rats HFHS traités avec le tempol. Nous nous sommes demandés si cette réduction du niveau d’expression de la protéine eNOS pouvait avoir un lien, ou du moins contribuer à la réduction de l’action glucorégulatrice de l’insuline observée dans les préparations musculaires de nos rats HFHS. À cet effet, le muscle squelettique a été identifié comme étant un des principaux sites impliqués dans l’action glucorégulatrice de l’insuline. En fait, il a été établi qu’un pourcentage fort élevé (soit environ 80%) de la consommation totale de glucose suite à l’action de l’insuline surviendrait dans les muscles squelettiques. D’autre part, en plus d’exercer des actions glucorégulatrices, l’insuline exerce aussi d’importants effets vasodilatateurs au niveau des muscles squelettiques (effets médiés par le NO). Plusieurs études s’accordent à dire que ces effets constituent un déterminant physiologique important des actions glucorégulatrices de l’insuline. Nous avons donc poursuivi notre projet de recherche en y ajoutant des études in vivo effectuées chez le rat éveillé et non immobilisé, dans le but de caractériser les effets du régime HFHS et du traitement au tempol sur la sensibilité corporelle totale à l’insuline et les réponses vasculaires de l’insuline, et ce de façon simultanée.

Dans une deuxième série d’expériences, nous avons effectué des clamps euglycémiques hyperinsulinémiques sur chacun des quatre groupes de rats préalablement instrumentés de façon chronique avec des sondes pulsatiles Doppler et des cathéters intravasculaires. Cette approche, nous permet de mesurer simultanément la sensibilité corporelle totale à l’insuline, et les changements de pression artérielle, fréquence cardiaque, et de débits sanguins et conductances vasculaires régionales, provoqués par l’infusion euglycémique d’insuline.

Les résultats que nous avons obtenus démontrent clairement que le régime HFHS induit chez le rat de la résistance à l’insuline, alors que le traitement au tempol prévient cette réduction de sensibilité à l’insuline. En effet, le taux d’infusion de glucose durant le clamp était significativement plus élevé chez les rats HFHS traités au tempol que chez les rats HFHS non traités. De plus, nous avons observé chez les rats HFHS, des concentrations plasmatiques significativement plus élevées de glucose, d’insuline, de TG et de NEFA, de même qu’une augmentation légère, mais significative, de la pression artérielle, lorsque comparés aux groupes chow. Le traitement chronique avec le tempol a eu pour effet de prévenir l’augmentation des niveaux de glucose et d’insuline plasmatiques, de même que l’augmentation de la pression artérielle. De plus, le régime HFHS a causé une altération importante des réponses vasodilatatrices de l’insuline au niveau des muscles squelettiques et a provoqué une vasoconstriction dans les lits mésentériques, alors que le traitement avec le tempol a eu pour effet de prévenir ces altérations. Par conséquent, ces résultats indiquent que parallèlement à une amélioration des réponses hémodynamiques de l’insuline chez le rat HFHS traité au tempol, on observe également une amélioration de la sensibilité à l’insuline, ce qui entre autres chose vient renforcir l’idée d’une association fonctionnelle étroite entre les effets vasculaires de l’insuline et son action glucorégulatrice. De plus, ses résultats démontrent une fois de plus les effets délétères d’un régime HFHS sur la fonction vasculaire et sur le métabolisme du glucose. Ils démontrent également les effets préventifs d’un traitement avec un agent antioxydant sur chacune de ces altérations.

En conclusion, il est important de réaliser que plusieurs personnes dans le monde souffrent ou souffriront de maladies chroniques comme le diabète, l’hypertension, la dyslipidémie, l’obésité, les maladies cardiovasculaires, le cancer, le syndrome métabolique et j’en passe. Des études s’accordent à dire que les habitudes de vies adoptées par un pourcentage fort élevé de la population de pays industrialisés (sédentarité, facilité accrue dans l’exécution des tâches quotidiennes et consommation d’une nourriture hypercalorique) constituent des éléments déclencheurs importants pour plusieurs de ces pathologies. Par conséquent, des résultats comme ceux que nous avons obtenus ici pourraient très bien devenir un outil persuasif important dans la sensibilisation des populations à adopter un mode de vie plus sain. Il est impératif d’enseigner à toutes les populations, et en particulier à nos enfants, l’importance de faire au moins 30 minutes d’activité physique par jour, de manger au moins 5 fruits et légumes par jour et de diminuer la consommation de gras saturés et de sucre raffinés. Ces changements auront des conséquences des plus bénéfiques sur la santé de nos populations.

Dans une perspective très rapprochée de ce projet de maîtrise, il est prévu d’effectuer une étude sur les effets thérapeutiques du tempol (plutôt que préventif) sur le modèle animal nourri avec un régime HFHS. Ainsi, un groupe de rats sera initialement nourris durant 4 semaines avec le régime HFHS, après quoi un sous-groupe recevra un traitement au tempol pendant les 4 semaines suivantes, alors que l’autre sous-groupe poursuivra le régime HFHS sans recevoir le traitement au tempol. Des études sur les effets d’une telle intervention sur la réactivité vasculaire in vitro et in vivo , sur la sensibilité à l’insuline, sur l’activité de transport du glucose et sur l’expression de diverses protéines seront alors effectuées. Au cours des prochains mois, plusieurs expériences et méthodes de mesure, lesquelles sont complémentaires à celles déjà effectuées dans le laboratoire du Dr Hélène Bachelard seront aussi développées. Par exemple, des dosages de l’anion O2 - , de la guanylate cyclase soluble et de l’activité de la NAD(P)H oxydase sont prévus et seront bientôt mis au point. De plus, des études de caractérisation intracellulaire, dans lesquelles seront déterminés les niveaux d’expression, de phosphorylation et d’activité de différents acteurs impliqués dans les processus de signalisation de l’insuline, sont prévues à l’horaire. De telles études nous permettront de caractériser au niveau cellulaire le ou les mécanismes des effets bénéfiques (tant au niveau vasculaire que musculaire) d’un traitement avec tempol chez des rats soumis à un régime HFHS. D’autre part, il serait aussi intéressant d’effectuer chez nos rats des dosages plasmatiques ou tissulaire de la SOD endogène par exemple, ou encore de la catalase, de la résistine, de l’adiponectine, du cholestérol estérifié et total, du tempol et du H2 O2 . Aussi, étant donné qu’il n’est pas possible de mesurer directement le NO in vivo car sa demie-vie est très courte, il serait intéressant de mesurer l’excrétion urinaire des nitrates, le métabolite oxydatif majeur du NO. Le dosage des nitrites et des nitrates est couramment utilisé comme indice de la production systémique de NO in vivo . Il serait aussi pertinent de mesurer l’excrétion urinaire du 8-iso-PGF2alpha , un indice du stress oxydatif in vivo . De plus, un nouveau modèle animal sera développé dans le laboratoire et fera partie de projet de doctorat de Frédéric Bourgoin. Il s’agit injecter de façon intraveineuse des adénovirus portant le gène codant pour l’enzyme eNOS à des rats nourris avec le régime HFHS ou normal (chow) et d’évaluer les réponses vasculaires, hémodynamiques et métaboliques de l’insuline.

Plusieurs équipes à travers le monde cherchent à répondre à de multiples questions dans le domaine du stress oxydatif. Bien qu’il y ait un grand nombre d’études positives sur les bienfaits des antioxydants, plusieurs problèmes restent à régler avant que la mise en place de régimes supplémentés en antioxydants devienne un outil de traitement ou de prévention de maladies ou de promotion de la santé [114]. Dans cette section, j’ai fait un survol de trois voies de développement favorisant la biodisponibilité du NO ou de molécules antioxydantes.

Étant donné que l’H2 O2 est plus stable en solution que l’O2 - , sa cytotoxicité durant un stress oxydatif est plus néfaste [147]. Les molécules EUK-8 et EUK-134 sont les membres d’une nouvelle classe de composés synthétiques de type salen-manganèse. Leur toxicité et leur poids moléculaire sont faibles et ils possèdent les activités catalytiques des SOD et des catalases pouvant donc inactiver l’O2 - et l’H2 O2 in vitro [147]. Plus précisément, EUK-8 est l’un des plus actif et des plus hydrosoluble de sa catégorie. Il possède aussi une activité peroxidases. De son côté, EUK-134 est un meilleur neuroprotecteur que EUK-8 [147]. Donc, ces nouveaux composés sont intéressants car contrairement au tempol qui lui possède seulement une activité mimétique de la SOD, ils ont l’avantage de posséder également une activité de type mimétique de la catalase [147]. Les salen-manganèse ont donc un bon potentiel applicable dans le traitement de maladies reliées au stress oxydatif et à la production de ROS [147].

Le M40403 est une molécule d’un faible poids moléculaire, perméable aux membranes, capable de mimer la SOD lorsque qu’elle est couplée au manganèse. Jiang et collaborateurs ont démontré que le M40403 améliore la fonction endothéliale du NO dans des aortes de souris déficientes en apolipoprotéine E par un antagoniste fonctionnel de l’activité de la NAD(P)H oxydase vasculaire [139]. Cette étude démontre clairement le potentiel thérapeutique des mimétiques de la SOD synthétiques pour l’amélioration de la fonction endothéliale dans les désordres cardiovasculaires associés à une élévation du stress oxydatif vasculaire [139].

Le financement des projets de recherche doit demeurer une priorité dans les pays développés. De là, l’imagination des membres de la communauté scientifique est infini.

© Mylene Badeau, 2006