Vers une valorisation industrielle d’un remède
traditionnel pour le traitement des intoxications
ciguatériques

Activités biologiques

Bénéfice et toxicité 

Les APs sont plus connus pour leur toxicité que pour leurs activités biologiques bénéfiques. Les APs ont été et sont responsables de l’intoxication de bétail par leur fourrage ou d’humain par l’utilisation de plantes médicinales ou la consommation de lait (Dickinson et al., 1976). Une autre  source de contamination pour l’humain est le miel qui contient les APs du pollen des plantes butinées par les abeilles (Boppré et al., 2008). Depuis le début des années 90, l’utilisation des compléments alimentaires à base de plantes a rapidement augmenté à l’échelle mondiale. Certains de ces compléments pouvant contenir des alcaloïdes pyrrolizidiniques (Betz et al., 1994), l’exposition des humains par cette voie est une préoccupation majeure (Fu et al., 2004). Par exemple, la consoude, utilisée pour les affections inflammatoires, contient de la lasiocarpine, de la symphytine et d’autres alcaloïdes pyrrolizidiniques. L’utilisation des feuilles de consoude a été récemment reconnue comme un important risque de santé, car susceptible d’occasionner une toxicité hépatique chez les humains et pouvant présenter un potentiel carcinogénique chez les rongeurs (Stickel et Seitz, 2000). L’intoxication humaine par des APs recensée comme la plus importante s’est produite en 1974 en Afghanistan, quand environ 35 000 personnes ont été contaminées à partir de graines de plantes du genre Heliotropium. 200 personnes ont été examinées et 1 600 ont été malades dont plusieurs sont mortes trois à neuf mois après les premiers signes cliniques (Mohabbat et al., 1976). Après la découverte de l’effet antitumoral de certains APs, plusieurs tentatives ont été faites pour les utiliser dans le traitement des carcinomes (Kupchan et Suffness, 1967 ; Culvenor, 1968 ; Zalkow et al., 1985). Étant donné que l’indicine, entre autre isolée d’H. foertherianum, n’a pas d’effet mutagène, son dérivé N-oxyde a été utilisé avec succès dans des essais cliniques contre la leucémie infantile (King et al., 1987). Malheureusement, une nécrose et une cirrhose du foie ont été observées comme effet secondaire et son utilisation thérapeutique a été interrompue immédiatement (Kovach et al., 1979 ; Letendre et al., 1981, 1984). 

 Manifestations de la toxicité

 Le caractère progressif de l’intoxication chronique par les APs suggère qu’une exposition chronique faible a des effets cumulatifs. Les caractéristiques classiques de l’intoxication chronique par les APs sont la maladie veino-occlusive, l’hépato-splénomégalie, la cirrhose et l’émaciation. La maladie veino-occlusive, caractérisée par une douleur épigastrique avec une distension abdominale due aux ascites, a été associée à la consommation humaine de graines, accidentellement contaminées par des APs, ou de remèdes traditionnels à base de plantes (Prakash et al., 1999). Après le foie, les poumons sont les sites les plus souvent touchés par la toxicité des APs. Les pyrroles formés par le métabolisme du foie peuvent se déplacer vers les poumons. Les premiers changements observés dans le système vasculaire pulmonaire incluent un thrombus dans les vaisseaux de même que l’inflammation aigüe et l’épaississement des parois des vaisseaux conduisant   à une occlusion. Ces effets, ainsi que la fibrose septale interalvéolaire, conduisent à l’hypertension artérielle pulmonaire. Le débit sanguin pulmonaire est donc réduit et le travail est amplifié pour le ventricule droit amenant à une hypertrophie et aboutissant finalement à de l’insuffisance cardiaque congestive (Butler et al., 1970). Le groupe de Schoental a montré la formation de tumeur primitive du foie chez les rats après qu’ils aient ingérés des APs de Senecio jacobaea L. (Cook et al., 1950). Ceci a soulevé la possibilité que les APs pouvaient jouer un rôle dans la carcinogénèse humaine (Schoental, 1968). Depuis lors, plusieurs APs et leurs métabolites ont montré un effet carcinogène chez les rongeurs. Malgré l’enregistrement de plusieurs cas d’exposition humaine aux APs, avec des niveaux d’exposition variant d’intoxication aigüe à chronique, il n’existe pas, à ce jour, de rapports de cancer associé à de telles expositions (Prakash et al., 1999). Cependant, il est largement accepté, prenant en compte leur mécanisme de carcinogénèse chez les rongeurs, qu’ils sont aussi carcinogènes chez les humains (Xia et al., 2003 ; Edgar et al., 2011). 

Métabolisation 

Lors de l’activation métabolique, les APs montrent une diversité de manifestations génotoxiques (incluant des liaisons à l’ADN, une réticulation de l’ADN, une réticulation entre ADN et protéine, l’échange de chromatide sœur et des aberrations chromosomiques), mutagènes, tératogènes et carcinogènes (cf. citations dans Fu et al. (2004)). D’après Swick et al. (1982), les APs ingérés sont directement absorbés dans le petit intestin et transportés jusqu’au foie où ils sont métabolisés. Ils sont des substrats pour les enzymes des cytochromes P450 oxydases qui y sont présentes. Les intermédiaires pyrroliques métabolisés sont toxiques pour les cellules car ils réagissent avec les nucléophiles tels que les protéines ou les acides nucléiques (Fu et al., 2002b ; Fu et al., 2004). Il existe trois routes majeures de métabolisation des APs insaturés, la route empruntée dépendant de leur structure (figure 35). La première est l’hydrolyse des groupements ester de la base nécine, la deuxième est l’oxydation de la base nécine pour former son dérivé N-oxyde et la troisième est la déshydrogénation de la base nécine pour former son didéshydropyrrolizidine (Fu et al., 2004 ; Rosemann, 2006). Les APs N-oxydes sont plus hydrophiles et donc plus facilement excrétés que les APs correspondants. Cependant, certains APs N-oxydes sont tout aussi toxiques que leurs homologues car ils peuvent aussi être métabolisés par le foie (Mattocks, 1986 ; Chou et al., 2003). Les APs saturés sont quant à eux rapidement excrétés par l’urine et ne montrent donc pas de toxicité particulière (Mattocks, 1986 ; Rosemann, 2006). Chapitre 1 – État de l’art 68 Figure 35 : Exemples de voies de métabolisation des APs de type rétronécine (d’après Fu et al. (2002a) et Rosemann (2006)). Les noms soulignés correspondent aux composés toxiques, GSH pour glutathion. Dans la plante, les APs sont des précurseurs de molécules de défense ou des phéromones d’insectes comme les papillons, d’où le nom d’arbre à papillons donné à H. foertherianum (Boppré, 1986 ; Trigo, 2011). L’adaptation des insectes, qui butinent les plantes contenant des APs, leur permet non seulement de faire face à leur toxicité mais aussi de les accumuler pour leur propre défense. Ceci est en faveur de l’hypothèse du rôle de défense des APs (Hartmann et Ober, 2008). 

Spécificités structurales et toxicité 

Certaines spécificités structurales telles qu’une insaturation à la position 1,2 (1), qu’un ou deux groupes hydroxyles rattachés à la base rétronécine (2), qu’une estérification d’au moins un des groupes hydroxyles (3) avec une chaîne branchée (4) sont requises pour obtenir une toxicité des APs chez les animaux ou chez l’humain (Mattocks, 1986 ; Prakash et al., 1999). Les APs ont des toxicités in vivo très variées suivant leur structure (tableau 6 et figure 36). Chapitre 1 – État de l’art 69 Tableau 6 : Exemples d’APs et de leur toxicité chez le rat après une injection intrapéritonéale (d’après EFSA (2007) et FAO/OMS (2011)) Alcaloïdes pyrrolizidiniques Structure chimique DL50 (mg/kg) a Lycopsamine 1500 Intermédine 1500 Échinatine 350 Symphytine 130 Rétrorsine 34 Rétrorsine-N-oxyde 250 a DL50 : dose léthale médiane L’indicine, isolée de chez H. foertherianum, est un diastéréoisomère de la lycopsamine, de l’intermédine et de l’échinatine et la stéréochimie de son cycle pyrrolizidine correspond à celle de la lycopsamine et de l’intermédine. Ces dernières ont une faible toxicité chez le rat (tableau 6) tout   comme l’indicine, en raison de leur excrétion rapide, vraisemblablement due à la similarité de leur configuration absolue. Figure 36 : Nécessités structurales pour la toxicité des APs (d’après Prakash et al. (1999)). Les doses et la durée nécessaires à l’intoxication ne sont pas très bien connues. Bien que des traitements variés et des compléments alimentaires aient été suggérés, aucun ne s’est avéré efficace sur le bétail. En général, le bétail intoxiqué et montrant des signes cliniques, ne s’en remet jamais. La prévention est la meilleure mesure de contrôle (Stegelmeier, 2011). 5.4. Réglementation Kempf et al. (2010) ont fait la synthèse de la situation légale des réglementations concernant les APs dans différentes régions du monde (pour les détails, cf. le rapport de FAO/OMS, 2011). Dès la fin des années 80, l’OMS a publié un rapport alertant du potentiel risque sur la santé de la contamination par les APs dans la chaîne alimentaire. Les principales causes d’intoxications par les APs sont alors la contamination des céréales par des graines et l’utilisation de plantes médicinales contenant des APs. À cause du potentiel génotoxique des APs, la commission recommande de diminuer le plus possible la contamination de la chaîne alimentaire. Enfin, l’OMS conseille de surveiller les teneurs en APs du miel et des produits laitiers provenant de régions à risque (WHO, 1988 ; Kempf et al., 2010). Au niveau européen, l’Autorité européenne de sécurité des aliments (EFSA) indique dans un rapport de 2007 que du point de vue épidémiologique humain, la maladie veino-occlusive est véritablement liée à la consommation d’APs tandis que leur potentiel carcinogénique n’est pas bien documenté jusqu’à présent. Contrairement aux anciennes recommandations, cette commission exige le principe de non dilution. Cela signifie que les aliments contaminés et leurs produits dérivés ne doivent pas être mélangés avec du matériel non contaminé pour atteindre les limites tolérables de teneurs en APs. Le matériel contaminé doit plutôt être décontaminé ou détruit afin de réduire Chapitre 1 – État de l’art 71 l’entrée de composés nocifs dans la chaîne alimentaire. Récemment, la Commission Européenne a approuvé l’huile d’Echium plantagineum L. cultivée en tant que nouvel ingrédient alimentaire. C’est la première fois qu’une limite en teneur d’APs est fixée (ils ne doivent pas être détectables, la limite de détection étant à 4 mg/kg d’huile) pour une denrée alimentaire. La commission a aussi exprimé le besoin de méthodes analytiques pour quantifier les APs dans les plantes ingérées par les animaux ou les humains (EFSA, 2007 ; Kempf et al., 2010). Aux États-Unis en 2001, la FDA (Food and Drug Administration) a recommandé aux fabricants de préparations orales dérivées de Symphytum spp. ou de produits contenant des APs de les retirer du marché et aux consommateurs d’arrêter de les consommer. Puis la FDA s’est référée à son autorité pour confisquer ces produits si nécessaire. Malgré les différents rapports sur les sérieux effets des APs sur la santé humaine, l’autorité s’est trouvée incapable de définir une dose garantissant l’innocuité par exposition orale (Kempf et al., 2010 ; FAO/OMS, 2011). En Australie et en Nouvelle-Zélande, l’ANZFA (Australia New Zealand Food Authority) a publié un rapport technique en 2001 sur l’évaluation des risques des APs dans les aliments. Comme indiqué par l’EFSA, l’effet carcinogénique des APs chez les rongeurs est établi mais ne peut pas encore être extrapolé aux humains. Les APs sont donc seulement considérés comme un facteur de risque chez les humains dans un scénario d’exposition chronique causant éventuellement une maladie veino-occlusive. Basée sur cette considération, une dose journalière provisoire de 1 mg/kg a été calculée (ANZFA, 2001 ; Kempf et al., 2010). Actuellement, il n’existe pas d’évaluation toxicologique unique nationale ou internationale et légale des APs dans les aliments. Un consensus européen semble au moins se cristalliser dans lequel les APs sont une classe de composés non désirés dans les aliments destinés aux humains et aux animaux (Kempf et al., 2010).