Des  études  au  niveau  cellulaire  et  sur  des  animaux [41]

Pour  étudier  la  MA,  on  utilise  majoritairement  des  rongeurs  dont  le  fonctionnement  et  le   processus   de   vieillissement   du   cerveau   sont   très   semblables   à   celui   des   humains.   Néanmoins,   aucun   rongeur   ne   développe   naturellement   la   MA,   on   injecte   donc   des   substances   exogènes   comme   des   oligomères   d’Aβ  ou  de  la  scopolamine  (pour  bloquer   l’activité  cholinergique).  A  ce  jour  aucun  modèle  animal  qui  développe  tous  les  aspects   de  la  MA  n’est  disponible.  

On  utilise  des  souris  qui  ont  un  vieillissement  accéléré  pour  faire  les  recherches,  ainsi   que   des   souris   transgéniques   qui   expriment   dans   leur   ADN   certains   des   gènes   prédisposant   à   développer   la   maladie  ;   il   existe   des   lignées   qui   ont   plusieurs   gènes   mutés.  

La  recherche  utilise  donc  majoritairement  des  rongeurs,  mais  il  existe  d’autres  modèles   animaux,  allant  du  ver  et  de  la  mouche  au  chien  et  au  primate  non-­‐humain.  

6.2.2.1 Le  café  in  toto[71][72]  

Chu   et   al.[71]   ont   testé   au   niveau   cellulaire   l’ORAC*,   «  Oxygen   Radical   Absorbance   Capacity  »,   donc   la   capacité   d'absorption   des   radicaux   oxygénés   du   café   normal   et   du   décaféiné,  vert  et  torréfié.  

Entre  café  normal  et  décaféiné  les  chercheurs  n’ont  pas  trouvé  une  différence  flagrante   de  l’ORAC  ce  qui  suggère  que  la  caféine  ne  joue  pas  un  rôle  majeur  dans  la  neutralisation   des  radicaux  d’oxygène.  

Les   composés   majeurs   antioxydants   dans   le   café   sont   les   composés   phénoliques   ainsi   que  les  mélanoïdines  (formés  lors  de  la  torréfaction),  ces  classes  de  molécules  sont  plus   ou  moins  lipophiles  selon  leur  structure.  

Les  chercheurs  ont  comparé  l’action  des  extraits  hydrophiles  et  lipophiles.    

Entre  les  fractions  hydrophiles  du  café  vert  et  du  café  torréfié  les  ORAC  ne  diffèrent  pas   significativement.  Pour  la  fraction  lipophile,  l’ORAC  est  30  fois  supérieure  pour  le  café   torréfié   par   rapport   au   café   vert.   En   effet,   les   composés   lipophiles   (à   propriétés   antioxydantes)   sont   quasi   absents   dans   le   café   vert.   Leur   formation   a   lieu   lors   des   réactions   complexes   qui   se   déroulent   à   la   torréfaction   (notamment   formation   de   lactones  à  partir  des  ACGs)  

On   a   ensuite   traité,   pendant   deux   heures,   des   lignées   de   cellules   corticales   avec   les   extraits  de  café  (concentrations  allant  de  0  à  50  ng/mL).  Puis  on  les  a  mises  en  présence   d’un  puissant  dérivé  réactif  de  l’oxygène  qu’est  le  peroxyde  d’hydrogène  (H2O2).  Il  y  a   survie  cellulaire  pour  tous  les  extraits  à  50  ng/mL,  mais  la  survie  est  supérieure  pour  les   extraits  de  café  torréfié  avec  un  taux  maximal  pour  le  café  non-­‐décaféiné.  

Le   peroxyde   d’hydrogène   augmente  la   phosphorylation   de   certaines   protéines-­‐kinases   qui  sont  impliquées  dans  l’apoptose  des  cellules  neuronales.  Les  deux  kinases  sont  les   «  extracellular  signal-­‐regulated  kinases  »  1  et  2,  ERK1/2  ainsi  que  les  «  c-­‐Jun  N-­‐terminal   kinases  »  1  et  2,  JNK1/2.  

La   phosphorylation   des   ERK1/2   est   atténuée   par   les   extraits   de   café,   seuls   les   cafés   torréfiés  diminuent  la  phosphorylation  des  JNK1/2.  

Vu   que   le   cerveau   est   un   organe   riche   en   lipides,   l’effet   neuroprotecteur   du   café   est   probablement  dû  en  majeure  partie  à  la  fraction  lipophile,  pour  laquelle  la  distribution   est  plus  facile,  ainsi  qu’à  l’atténuation  de  la  phosphorylation  de  ERK1/2  et  de  JNK1/2.    

Une  étude  de  1977[72],  pendant  laquelle  des  souris  âgées  entre  deux  et  six  mois  n’ont  eu   à   boire   que   du   café,   a   montré   que   ce   régime   est   néfaste.   On   a   constaté   des   signes   de  

normal.  Pour  avoir  les  effets  bénéfiques,  il  faut  que  la  part  de  café  dans  le  régime  soit   comprise  entre  un  et  cinq  pour  cent.  

A   été   démontré   par   Tse   et   al.[73]   que   le   café   contient,   en   dehors   de   la   caféine,   des   composants  à  action  cholinomimétique  qui  ne  sont  pas  retrouvés  dans  le  thé  et  le  cacao.   Cette  piste  peut  être  intéressante  pour  des  traitements  vu  qu’il  existe  un  déficit  en  ACh   dans  la  MA.  

6.2.2.2 La  caféine  

Dans  une  étude  de  Querfurth  et  al.[74]  en  1997,  les  auteurs  concluent  que  la  caféine  peut   éventuellement   augmenter   le   taux   de   Aβ   au   niveau   cellulaire.   Entre   temps   cette   hypothèse  a  été  infirmée  par  d’autres  études  notamment  sur  des  animaux.  

En  2003  Dall’Igna  et  al.[75]  ont  étudié  le  blocage  des  récepteurs  à  l’adénosine  ce  qui  est   potentiellement  neuroprotecteur.  On  a  testé  différents  antagonistes  des  récepteurs  A1  et   A2A  à  l’adénosine.  L’expérience  a  été  conduite  sur  des  cellules  en  grain  du  cervelet.  Les   cellules   ont   été   mises   en   présence   ou   non   d’Aβ   ainsi   que   de   caféine,   de     8-­‐cyclopentyltheophylline   (CPT)   ou   de   4-­‐(2-­‐[7-­‐amino-­‐2-­‐(2-­‐furyl)(1,2,4)triazolo(2,3-­‐ a)(1,3,5)triazin-­‐5-­‐yl-­‐amino]éthyl)phénol  (ZM241385).  Ce  dernier  bloque  sélectivement   les   récepteurs   A2A,   le   CPT   bloque   les   récepteurs   A1.   La   caféine   est   un   antagoniste   des   deux  types  de  récepteurs.  

Après  48h  d’incubation,  on  a  évalué  le  nombre  de  cellules  viables.  L’Aβ  fait  doubler  le   nombre  de  cellules  mortes.    

Pour  l’antagoniste  des  récepteurs  A1  il  n’y  a  pas  de  protection  des  cellules  vis-­‐à-­‐vis  de   l’Aβ,  la  survie  est  la  même  qu’avec  l’Aβ  seul.    

Avec  l’antagoniste  des  récepteurs  A2A  ainsi  que  la  caféine,  le  taux  de  cellules  viables  est   supérieur.  

Il   est   donc   très   probable   que   la   caféine   puisse   protéger   contre   l’effet   neurotoxique   de   l’Aβ  via  blocage  des  récepteurs  A2A  dans  le  cerveau.  

Prediger  et  al.[76]  ont  conduit  une  étude  sur  l’effet  de  la  caféine  sur  le  vieillissement  de  la   reconnaissance  olfactive  et  de  l’interaction  sociale  chez  des  rats.  

Ils   ont   utilisé   des   rats   de   3,   6,   12   et   18   mois   et   leur   ont   injecté   respectivement   une   solution  physiologique,  de  la  caféine  (à  des  doses  de  3,  10  ou  30  mg/kg),  un  antagoniste   des  récepteurs  A1  ou  un  antagoniste  des  récepteurs  A2A,  le  ZM241385.  

Après  30  minutes,  les  rats  ont  été  soumis  à  un  test  de  discrimination  olfactive  :  on  leur  a   présenté   deux   chambres   identiques,   une   dans   laquelle   ils   ont   passé   48h   et   l’autre   qui   était   nettoyée   et   avait   de   la   paille   fraîche.   Les   deux   chambres   étaient   reliées   par   une   porte  ouverte  pendant  cinq  minutes.  

Les  rats  de  3  et  6  mois  non-­‐traités  passaient  plus  de  temps  dans  la  chambre  nettoyée   alors  que  les  rats  de  12  et  18  mois  n’avaient  pas  de  préférence.  Ceci  témoigne  surement   d’un  déclin  de  la  fonction  olfactive  chez  les  rats  âgés.  

Les  rats  de  12  mois  traités  par  10  ou  30  mg/kg  de  caféine  et  l’antagoniste  des  récepteurs   A2A  avaient  un  comportement  semblable  à  celui  des  jeunes  rats.  

Une  deuxième  expérience  sur  les  mêmes  rats  avec  les  mêmes  produits  injectés  a  testé  la   reconnaissance  sociale  des  rats.  Les  rats  avaient  le  choix  d’interagir  avec  un  rat  connu   ou   non.   La   conclusion   était   la   même,   les   jeunes   rats   non   traités   passaient   moins   de   temps  avec  le  rat  connu  alors  que  les  vieux  rats  ne  faisaient  pas  de  différence.  Les  rats  de   12  mois  traités  par  le  ZM241385  et  la  caféine  à  10  et  30  mg/kg  se  comportaient  comme   les  jeunes  rats.  

La  conclusion  est  donc  que  la  caféine  et  tout  autre  antagoniste  des  récepteurs  A2A,  mais   non  les  antagonistes  des  récepteurs  A1,  retardent  des  déficits  de  la  mémoire  olfactive  et   la  reconnaissance  sociale.  

Cao  et  al.[77]  ont  testé  l’effet  de  la  caféine  (à  court  et  à  long  terme)  sur  le  taux  d’Aβ  chez   des  souris  génétiquement  modifiées  pour  produire  l’Aβ.  

Le  résultat  a  montré  qu’une  injection  de  caféine  réduisait  le  taux  d’Aβ  dans  le  plasma  des   souris  transgéniques  trois  heures  après.  

Pour  le  long  terme,  le  taux  d’Aβ  était  également  réduit  mais  revenait  à  la  normale  9  jours   après  l’arrêt  du  traitement.  

Ceci   suggère   que   la   caféine   bloque   l’activité   de   la  γ-­‐sécrétase   et   de   la   β-­‐sécrétase   qui   clivent  l’APP  pour  former  l’Aβ  plutôt  que  de  dégrader  l’Aβ  déjà  formé.  

Prasanthi   et   al.[78]   ont   conduit   une   étude   sur   des   lapins.   Ils   ont   induit   une   maladie   semblable   à   la   MA   chez   l’homme   en   soumettant   les   lapins   à   un   régime   riche   en   cholestérol.  La  conséquence  de  cette  alimentation  était  une  augmentation  du  taux  d’Aβ,   de   la   β-­‐sécrétase,   du   taux   de   phosphorylation   de   la   protéine   Tau   ainsi   qu’une   augmentation  du  stress  oxydatif  avec  entre  autres  l’élévation  des  ERO  et  la  diminution   du   glutathion.   De   plus   on   a   observé   une   diminution   du   taux   d’«  insulin   degrading   enzyme  »  (IDE),  cette  enzyme  dégrade  à  côté  de  l’insuline  également  l’Aβ.  

Les   lapins   ont   ensuite   reçu   soit   0,5   mg   soit   30   mg   de   caféine   par   jour,   ceci   pendant     12  semaines.  

Les   deux   dosages   de   caféine   ont   diminué   le   taux   d’Aβ,   seule   à   30   mg/j   le   taux   de     β-­‐sécrétase   est   abaissé   et   uniquement   pour   le   dosage   de   0,5   mg/j   on   observe   une   augmentation  en  IDE.  

La   phosphorylation   de   la   protéine   Tau   est   augmentée   d’un   facteur   10   par   le   régime   enrichi   en   cholestérol.   Seul   le   dosage   de   30   mg/j   en   caféine   réduit   de   façon   sensible   l’hyperphosphorylation.  

Seule  la  dose  de  30  mg/j  de  caféine  a  réduit  significativement  le  taux  de  ERO  et  contré  la   déplétion  en  glutathion,  un  des  principaux  agents  antioxydants  de  l’organisme.  

La  caféine  agit  donc  par  une  variété  de  mécanismes  pour  contrer  la  production  d’Aβ,  de   protéine  Tau  et  de  ERO,  les  principales  causes  de  la  MA.  

6.2.2.3 Les  constituants  phénoliques  

Le  café  contient  du  5-­‐CQA  et  ses  dérivés.  Le  5-­‐CQA  et  son  dérivé  l’acide  caféique  (AC),   sont  les  principaux  sujets  de  recherche  en  ce  qui  concerne  les  constituants  phénoliques   du  café.  

Kim   et   al.[79]   ont   travaillé   sur   des   cellules   de   glioblastome   traitées   avec   du   5-­‐CQA   pendant   deux   heures   avant   de   les   mettre   en   présence   de   peroxyde   d’hydrogène.   Les   auteurs  ont  noté  50%  de  survie  cellulaire,  ce  qui  est  supérieur  par  rapport  à  des  cellules   non  traitées  par  du  5-­‐CQA.  L’apoptose  des  cellules  est  induite  par  la  caspase-­‐3.  En  plus   ils  ont  trouvé  que  dans  les  cellules  prétraitées,  le  stock  en  glutathion  est  plus  important.   Les  deux  effets  sont  dose-­‐dépendants.  

Le   5-­‐CQA   protègerait   donc   les   neurones   des   dommages   oxydatifs   en   augmentant   la   concentration  de  glutathion  ainsi  qu’en  bloquant  l’apoptose  induite  par  la  caspase-­‐3.    

Cho  et  al.[80]  ont  utilisé  des  cellules  de  phéochromocytome  de  rat  pour  les  soumettre  à   un   stress   oxydatif   par   de   l’H2O2.   Les   cellules   ont   été   prétraitées   par   du   café   soluble   décaféiné  (1  ou  5  µg/mL  d’eau)  ou  du  5-­‐CQA  (1  ou  5  µM).  

La  survie  cellulaire  après  24h  d’exposition  au  H2O2  était  de  30%.  Avec  5  µg/mL  de  café   soluble  ou  1  µM  de  5-­‐CQA  elle  est  augmentée  à  65%  et  même  à  85%  avec  5  µM  de  5-­‐CQA.   La  fragmentation  de  l’ADN,  caractéristique  de  l’apoptose,  a  été  réduite  considérablement.   L’activation  de  la  caspase-­‐3  était  moindre  et  l’accumulation  intracellulaire  de  ERO  était   également  moins  importante.  

En   plus   d’être   antioxydant,   le   5-­‐CQA   possède   également   une   activité   anti-­‐

inflammatoire[81].  

Au   niveau   du   modèle   murin,   Bouayed   et   al.[82]   ont   démontré   un   effet   anxiolytique   du     5-­‐CQA  via  les  récepteurs  aux  benzodiazépines.  Cet  effet  est  donc  bénéfique  si  on  sait  que   le   stress   peut   favoriser   l’apparition   d’Aβ   et   de   protéines   Tau.   L’effet   antioxydant   a   également  été  démontré  dans  cette  étude.  

Kwon  et  al.[83]  ont  découvert  que  le  5-­‐CQA  peut  réduire  l’activité  de  l’ACh-­‐estérase  dans   l’hippocampe   et   dans   le   cortex   frontal   ce   qui   pourrait   donc   contrer   la   diminution   cholinergique  dans  la  MA.    

L’effet   de   l’AC   a   été   étudié   par   Nardini   et   al.[84],   ils   ont   démontré   un   effet   antioxydant   ainsi   qu’épargneur   d’α-­‐tocophérol,   une   forme   de   vitamine   E,   vitamine   à   propriétés   antioxydantes.  

6.2.2.4 Les  autres  constituants  

Tohda  et  al.[85]  ont  découvert  que  la  trigonelline  favorise  l’excroissance  des  neurites  ce   qui   peut   avoir   un   effet   bénéfique   sur   la   mémoire   en   créant   de   nouvelles   connexions   entre  les  neurones.  

Les  mêmes  auteurs[86]  ont  fait  une  expérience  sur  des  souris  auxquelles  on  a  injecté  de   l’Aβ.  Les  souris  qui  ont  eu  en  même  temps  de  la  trigonelline  per  os  étaient  beaucoup  plus   performantes  dans  la  résolution  d’un  labyrinthe  que  les  souris  qui  n’ont  eu  que  de  l’eau.    

Le   kahweol   et   le   cafestol   sont   deux   autres   constituants   très   intéressants   que   l’on   retrouve  dans  le  café.  

Lee   et   Jeong[87]   ont   découvert   que   kahweol   et   cafestol   inhibent   la   production   intracellulaire  de  ERO  et  les  dommages  oxydatifs  sur  l’ADN.  

Kim  et  al.[88]  leur  ont  trouvé  des  vertus  anti-­‐inflammatoires.    

Antonelli  et  al.  ont  traité  des  cochons  d’Inde  avec  du  pyroglutamate  ce  qui  a  eu  comme   conséquence   un   relargage   accru   d’ACh   et   de   GABA.   L’intérêt   est   surtout   dans   la   libération  accru  de  ACh,  déficitaire  dans  la  MA.  

6.3 Conclusion  

Dans  les  études  épidémiologiques  le  café  a  été  identifié  comme  facteur  protecteur  contre   la  MA  en  réduisant  le  déclin  cognitif  des  candidats.  Néanmoins  aucune  dose  précise  ne   peut  être  conseillée  eu  égard  à  l’hétérogénéité  des  études.  Mais  il  semble  que  des  doses   trop  importantes  de  café  peuvent  avoir  des  conséquences  néfastes.  

Au  niveau  cellulaire  ainsi  que  sur  des  expériences  animalières,  certains  mécanismes  et   constituants  bénéfiques  ont  pu  être  identifiés.  

- L’action  de  la  fraction  antioxydante  lipophile  du  café.  

L’effet   anxiolytique   du   café   peut   réduire   considérablement   le   stress,   facteur   favorisant  dans  l’apparition  de  protéines  Tau  et  d’Aβ.  

- La   caféine   est   un   possible   protecteur   contre   l’effet   neurotoxique   de   l’Aβ   via   blocage   des   récepteurs   A2A   dans   le   cerveau.   Elle   semble   bloquer   l’activité   de   la     γ-­‐sécrétase   et   de   la   β-­‐sécrétase   qui   clivent   l’APP   pour   former   d’Aβ.   Elle   aurait   également  un  effet  sur  la  formation  de  ERO  et  de  protéines  Tau.  

- Le   5-­‐CQA   protègerait   les   neurones   des   dommages   oxydatifs   en   augmentant   la   concentration   de   glutathion   ainsi   qu’en   bloquant   l’apoptose   induite   par   la   caspase-­‐3.   La   fragmentation   de   l’ADN   est   réduite   considérablement   et   l’accumulation  intracellulaire  de  ERO  est  également  moindre.  Le  5-­‐CQA  possède   également  une  activité  anti-­‐inflammatoire.  

Le  5-­‐CQA  peut  également  réduire  l’activité  de  l’ACh-­‐estérase  dans  des  parties  du   cerveau  ce  qui  pourrait  donc  contrer  la  diminution  cholinergique  dans  la  MA.  

- L’AC  aurait  un  effet  antioxydant  ainsi  qu’épargneur  d’α-­‐tocophérol.  

D’autres   constituants   du   café   sont   potentiellement   intéressants   d’un   point   de   vue   thérapeutique,  mais  il  est  nécessaire  de  faire  d’autres  études  pour  en  être  certain.  Parmi   ces  principes,  on  compte  notamment  la  trigonelline  qui  semble  favoriser  l’excroissance   de  neurites  et  protéger  contre  l’Aβ.    

Le  kahweol  et  le  cafestol  seraient  protecteurs  contre  les  ERO  et  anti-­‐inflammatoires.   Le  pyroglutamate  augmente  la  libération  d’ACh.  

On   n’est   qu’au   début   des   recherches   sur   l’intérêt   du   café   dans   la   MA   et   il   est   donc   probable   que   dans   les   années   à   venir   les   chercheurs   vont   découvrir   d’autres   constituants   du   café   pouvant   avoir   des   vertus   thérapeutiques.   Et   même   le   développement   de   médicaments   à   base   de   composés   du   café   est   envisageable   étant   donné  que  les  traitements  dont  on  dispose  aujourd’hui  pour  combattre  la  MA  sont  plutôt   des  médicaments  de  confort  et  non  pas  curatifs.  Il  y  a  donc  un  réel  besoin  de  trouver  de   nouveaux  remèdes  pour  cette  maladie  qui  se  répand  de  plus  en  plus  dans  le  monde.