APPORT PROTEIQUE ET FONCTION ENDOTHELIALE

Bien que les effets de modulations de l’apport alimentaire protéique sur les fonctions vasculaires aient été très peu étudiés, nous examinerons ici si des modifications de la quantité ou de la qualité des protéines d’un repas ou d’un régime sont susceptibles de moduler la fonction endothéliale.

2.1. Variations quantitatives en protéines et fonction endothéliale

Tout d’abord, les études ayant évalué la fonction vasculaire après une diminution de l’apport protéique sont plutôt en faveur d’un effet délétère de la restriction protéique sur l’endothélium. En effet, il a été montré, chez des rats femelles gestantes, qu’un régime hypoprotéique (8% de caséine), pendant 18 jours, induisait une diminution de la réactivité vasculaire (évaluée ex vivo au niveau d’artères mésentériques), par rapport à celle mesurée chez des rats ayant ingéré un repas isocalorique normoprotéique (18% de caséine) (Koumentaki et al. 2002). Comme cette diminution de la réactivité vasculaire était

principalement NO-dépendante, il a été supposé que la restriction protéique induisait un déficit en arginine, provoquant alors une diminution de la production ou de la biodisponibilité du NO. Cette hypothèse reste à démontrer puisque des régimes pauvres en arginine, induisant des diminutions de concentrations plasmatiques en arginine, n’ont pas provoqué de modification de la production de NO (Castillo et al. 1995). De façon intéressante, après la restriction protéique, cette dysfonction endothéliale a été observée non seulement chez les femelles gestantes mais aussi au niveau de leur progéniture (Itoh et al. 2002; Torrens et al. 2003; Hanson et Gluckman 2005).

D’autre part, une seule étude a évalué, directement, les effets d’une augmentation de l’apport protéique sur la fonction endothéliale. Cette étude de Ferrara et collaborateurs ne montre aucun effet sur la FMD, d’un régime hyperprotéique (30%) pendant 8 semaines, chez des sujets sains (Ferrara et al. 2006). Par ailleurs, bien que plusieurs études aient suggéré que des régimes hyperprotéiques induisaient un stress oxydant via des oxydations mitochondriales observées au niveau hépatique (Remesy et al. 1988), d’autres études ont montré qu‘un régime hyperprotéique (50%E) pendant des périodes de 15j à 6 mois, ne semble pas affecter les marqueurs systémiques et hépatiques de stress oxydant, chez des sujets sains (Petzke et al. 2000). En outre, si certaines études ont rapporté que des régimes hyperprotéiques peuvent avoir aussi un effet anti-inflammatoire, notamment chez des sujets obèses, probablement par un effet de l’arginine sur le NO (Bowen et al. 2003; Archer et al. 2008), une autre étude chez des sujets atteints de pathologies athérothrombotiques a montré qu’une augmentation de la CRP plasmatique était associée à une consommation élevée en protéines (Fleming 2000). L’ensemble de ces travaux suggère que tester la modulation de quantité de protéines sans porter attention à la nature des protéines et à la composition en acides aminés ne permet pas d’établir de conclusions sur l’effet de l’apport protéique sur la fonction endothéliale vasculaire.

2.2. Qualité des protéines alimentaires et dysfonction endothéliale

Dans un contexte où les bienfaits d’une alimentation riche en produits végétaux sur le risque cardiovasculaire sont reconnus, il est intéressant de savoir si les protéines végétales modulent la fonction endothéliale vasculaire.

La principale protéine végétale à avoir été étudiée est la protéine de soja. En effet, de nombreuses études épidémiologiques ont montré que des consommations élevées en produits à base de soja, étaient retrouvées dans la population asiatique et associées à des effets favorables sur le métabolisme lipidique, par un effet hypocholestérolémiant notamment (Anthony 2000; Torres et al. 2006). Cependant, les matières protéique à base de soja contiennent des quantités importantes en phyto-estrogènes, les isoflavones (1-4mg/g), et on peut se demander quels sont rigoureusement les effets des protéines de soja per se (représentant 35-40% du poids sec des graines de soja (Xiao 2008). En effet, une très importante littérature s’est constituée afin de déterminer l’intérêt des isoflavones dans le cadre du traitement hormonal substitutif chez les femmes ménopausées et à corriger les troubles associées à la ménopause (Clarkson 2002). De façon plus spécifique, peu de travaux se sont intéressés à l’effet des isolés protéiques de soja sur la fonction vasculaire. Une étude a montré que la substitution des protéines de lait par des protéines de soja, contenant 80mg d’isoflavones, ingérés pendant 4 semaines, induisait une réduction de l’altération de la FMD observée chez des femmes postménopausés hypercholestérolémiques (Cuevas et al. 2003). En outre, il a été rapporté que l’ingestion d’un régime contenant des protéines de soja et des isoflavones, pendant 6 semaines, avait un effet bénéfique sur la réactivité vasculaire postischémique (Steinberg et al. 2003). Cependant, , aucun effet sur la FMD n’a été rapporté après l’ingestion pendant 6 semaines d’isolés protéiques de soja provenant de différentes sources (lait, farine ou graines de soja) chez des sujets hypercholestérolémiques (Matthan et al. 2007). Bien que d’autres restent à réaliser, ces études semblent suggérer que l’effet bénéfique du soja pourrait principalement provenir de son contenu en isoflavones qui, indépendamment des protéines de soja, pourrait directement moduler la fonction vasculaire via l’expression de eNOS (Anthony et al. 1998; Si et Liu 2008).

Par ailleurs, d’autres protéines végétales ont attiré l’attention de certaines équipes, notamment en raison de leur richesse en arginine et/ou en acides aminés soufrés. Ainsi, il a été montré que l’ingestion de repas contenant des isolés protéiques de lupin, pendant 2 semaines, normalisait l’altération de la réactivité vasculaire observée chez des rats diabétiques (Pilvi et al. 2006). De plus, une réduction de l’installation de l’insulino-résistance, chez des rats soumis à un régime riche en acides gras saturés et en saccharose, a été observée lorsque les protéines de lait du régime étaient remplacées par des protéines de colza (Mariotti et al. 2008). Cependant, aucune étude n’a encore testé l’effet spécifique du contenu en acides aminés de la fraction protéique d’un repas sur les fonctions endothéliales vasculaires.

CONCLUSION ET JUSTIFICATION DES TRAVAUX

EXPERIMENTAUX

De façon manifeste, la dysfonction endothéliale postprandiale constitue un phénotype pro-athérogène primordial dans la physiopathologie de l’athérosclérose (de Koning et Rabelink 2002; Davignon et Ganz 2004; Le Brocq et al. 2008). Au regard des différentes études chez l’homme et chez l’animal, les phénomènes de stress oxydant et d’inflammation à bas bruit apparaissent comme les principaux mécanismes impliqués dans l’apparition des évènements postprandiaux indésirables, caractérisant la dysfonction endothéliale (Poppitt et

al. 2004; Burdge et Calder 2005; Sies et al. 2005). Cependant, bien que le NO soit une

molécule clé dans l’homéostasie vasculaire (Yetik-Anacak et Catravas 2006), en raison d’obstacles méthodologiques, l’implication d’altération de différents marqueurs de la production/biodisponibilité du NO dans l’apparition de la dysfonction endothéliale postprandiale restent encore méconnue. Par ailleurs, bien que le tissu adipeux soit une source majeure de cytokines proinflammatoires (Frayn 2002; Burdge et Calder 2005), à notre connaissance, aucune étude n'a examiné l’implication cet organe endocrine dans l’induction d’un état pro-inflammatoire observé lors de la dysfonction endothéliale postprandiale.

Aussi, avons-nous cherché, dans un premier temps, à caractériser, chez le rat sain, au niveau physiologique et métabolique, la dysfonction endothéliale induite par un repas riche en acides gras saturés et riche en saccharose, afin d‘examiner ces deux processus physiopathologiques inexplorés :

- la présence d’altération de la voie de signalisation Arginine-NO (production et biodisponibilité du NO) en situation postprandiale, associé à un défaut de vasodilatation- dépendante de l’endothélium

- l’existence d’une induction proinflammatoire précoce dans le tissu adipeux viscéral et sa place dans la réponse proinflammatoire systémique.

Dans un deuxième temps, au regard de l’effet bénéfique de supplémentations nutritionnelles en arginine sur la dysfonction endothéliale postprandiale (Preli et al. 2002; Loscalzo 2004), et du potentiel de la cystéine à moduler l’homéostasie redox (Lyons et al. 2000; Huneau et al. 2008), nous avons formulé l’hypothèse qu’un apport en protéines

naturellement riches en arginine et en cystéine pouvait prévenir l’apparition de la dysfonction endothéliale pendant la phase postprandiale. Ainsi, en disposant des différents paramètres caractérisés de la dysfonction endothéliale postprandiale chez le rat sain, nous avons cherché à mettre en évidence l’effet d’une modulation de la nature en protéines d’un repas riche en acides gras saturés sur la fonction endothéliale vasculaire pendant la phase postprandiale.

Un peu en marge de l’ensemble de ce travail, nous nous sommes également intéressés à une autre modulation de la fonction endothéliale vasculaire par des acides aminés, la dysfonction endothéliale induite par une hyperhomocystéinémie aiguë, provoquée par une surcharge en méthionine. En effet, de nombreuses études chez l’Homme et chez l’animal ont démontré que l’induction d’une hyperhomocystéinémie modérée provoquait une altération de la réactivité vasculaire (Bellamy et al. 1998; Chambers et al. 1999; Hanratty et al. 2001b). Chez l’Homme, le modèle unique d’hyperhomocystéinémie expérimentale repose sur l’administration d’une charge orale en méthionine, mais on connait mal les mécanismes d’initiation de la dysfonction endothéliale. Ainsi, on ne sait pas si les mécanismes qui président à la dysfonction endothéliale dans ce modèle sont conformes (ou compatibles) à certaines hypothèses physiopathologiques développées dans la littérature. Nous avons donc cherché à comprendre comment certains marqueurs associés au métabolisme de la méthionine et d’autres marqueurs associés à la synthèse du NO peuvent être impliqués dans l’initiation de la dysfonction endothéliale induite par une hyperhomocystéinémie modérée provoquée par une surcharge en méthionine chez le rat sain.

ELEMENTS DE CHOIX METHODOLOGIQUES

L’objectif de ce dernier volet introductif est d’exposer de façon concise les différentes orientations méthodologiques vers lesquelles nous nous sommes dirigées, tout au long de ce travail de thèse.

1. Caractérisation de la dysfonction endothéliale postprandiale chez le rat