Pourquoi un mélange vaut plus que la somme de ses parties

Résumé

Un profilage de l'expression génique a été réalisé sur la lignée de cellules névrogliques humaines T98G après traitement par l'adaptogène ADAPT-232 et ses constituants: des extraits de racine d'Eleutherococcus senticosus, de baie de Schisandra chinensis et de racine de Rhodiola rosea, ainsi que plusieurs constituants pris isolément, à savoir l'éleuthéroside E, la schizandrine B, le salidroside, la triandrine et le tyrosol. Une caractéristique commune à tous les adaptogènes testés était leur effet sur les voies de signalisation des récepteurs couplés aux protéines G, c'est-à-dire les voies de transduction du signal de l'AMPc, de la phospholipase C (PLC) et du phosphatidylinositol. Les adaptogènes pourraient réduire le niveau d'AMPc dans les cellules cérébrales par la régulation à la baisse du gène de l'adénylate cyclase ADCY2 et la régulation à la hausse du gène de la phosphodiestérase PDE4D, qui est essentiel à l'homéostasie énergétique ainsi qu'au passage des états cataboliques aux états anaboliques et inversement. La régulation à la baisse de l'AMPc par les adaptogènes pourrait diminuer l'activité de la protéine kinase A dépendante de l'AMPc dans diverses cellules, ce qui entraîne l'inhibition des transformations cataboliques induites par le stress et l'économie d'ATP pour de nombreuses transformations métaboliques dépendantes de l'ATP. Tous les adaptogènes testés ont régulé à la hausse le gène PLCB1, qui code la PLC spécifique des phosphoinositides et les phosphatidylinositol 3-kinases (PI3K), acteurs clés de la régulation des réponses de défense médiées par NF-B. Parmi les autres cibles communes des adaptogènes figuraient les gènes codant le récepteur des œstrogènes ER (régulation à la baisse de 2,9 à 22,6 fois), la protéine de transfert des esters de cholestérol (régulation à la baisse de 5,1 à 10,6 fois), la protéine de choc thermique Hsp70 (régulation à la hausse de 3,0 à 45,0 fois), l'inhibiteur de la peptidase serpine (neuroserpine) et le récepteur 5-HT3 de la sérotonine (régulation à la baisse de 2,2 à 6,6 fois). Ces observations peuvent être conciliées avec les effets bénéfiques observés des adaptogènes dans les troubles comportementaux, mentaux et liés au vieillissement. La combinaison de deux substances actives ou plus dans un même mélange modifie de façon marquée les profils de gènes dérégulés: les interactions synergiques entraînent l'activation de gènes qu'aucune des substances individuelles n'affectait, tandis que les interactions antagonistes entraînent la suppression de certains gènes activés par les substances individuelles. Ces interactions peuvent influencer le contrôle transcriptionnel de la régulation métabolique tant au niveau cellulaire qu'au niveau de l'organisme entier. La fusion des profils de gènes dérégulés et des réseaux intracellulaires est propre à la nouvelle substance, dotée de caractéristiques pharmacologiques uniques. On peut supposer que ce phénomène pourrait être utilisé pour éliminer les effets indésirables (par exemple les effets toxiques) et accroître la sélectivité de l'intervention pharmacologique.

Introduction

Le terme adaptogène a été introduit dans la littérature scientifique dans les années 1950 pour désigner des substances qui augmentent l'«état de résistance non spécifique» en conditions de stress (Lazarev, 1958; Lazarev et al., 1959). Le concept d'adaptogène reposait sur la théorie du stress (Selye, 1950), d'abord définie comme un état d'homéostasie menacée, et sur un syndrome général d'adaptation caractérisé par une réponse non spécifique de l'organisme à divers facteurs de stress (physiques, émotionnels, environnementaux, etc.). Il a été postulé que les adaptogènes devaient être sûrs et capables de normaliser les fonctions de l'organisme indépendamment de la nature des facteurs de stress (Brekhman II et Dardymov, 1969). À l'aube du nouveau millénaire, la définition des adaptogènes a été actualisée en «une nouvelle classe de régulateurs métaboliques qui augmentent la capacité d'un organisme à s'adapter aux facteurs environnementaux et à éviter les dommages causés par ces facteurs» (Panossian et al., 1999a). Le concept d'adaptogènes est aujourd'hui généralement accepté par la communauté scientifique (EMEA/HMPC/102655/, 2007; Samuelsson et Bohlin, 2009), bien qu'il n'ait pas encore acquis une place de premier plan dans la pharmacologie classique. Dans ce contexte, les progrès récents de la recherche ont pris deux formes principales: des preuves cliniques convaincantes ont été produites sur l'efficacité des adaptogènes, à partir d'essais cliniques menés conformément aux normes de bonnes pratiques cliniques de la Conférence internationale d'harmonisation (ICH) (Davydov et Krikorian, 2000; Goulet et Dionne, 2005; Sarris, 2007; Bleakney, 2008; Panossian et Wikman, 2009, 2010; Dwyer et al., 2011; Hung et al., 2011; Iovieno et al., 2011; Sarris et al., 2011; Chan, 2012; Ishaque et al., 2012); certains mécanismes moléculaires clés de l'activité des adaptogènes ont été définis (Panossian et al., 2007, 2009, 2012).

L'activité protectrice contre le stress des adaptogènes est associée à la régulation de l'homéostasie à deux niveaux: au niveau systémique, par plusieurs mécanismes d'action liés à l'axe hypothalamo-hypophyso-surrénalien (HPA), et au niveau cellulaire, par l'activation de chaperons moléculaires, principalement les protéines hsp70, et la régulation de médiateurs clés de la réponse au stress, dont le neuropeptide Y (NPY), le cortisol, l'oxyde nitrique, la protéine kinase activée par le stress JNK et le facteur de transcription forkhead box O (Panossian et al., 2007, 2009, 2012; Wiegant et al., 2009).

Un rôle important du système nerveux central (SNC) dans le stress est généralement admis, depuis que le concept de stress a été défini par Selye (Fink, 2000). L'effet des adaptogènes sur le SNC, en particulier leur activité neuroprotectrice, a été démontré dans de nombreuses études animales et humaines (Panossian et Wikman, 2010; Panossian et al., 2011). L'efficacité clinique des adaptogènes dans les troubles comportementaux et mentaux tels que la dépression, l'anxiété, le trouble bipolaire, la fatigue chronique et la fatigue induite par le stress a récemment fait l'objet d'une revue (Panossian et Wikman, 2009, 2010).

ADAPT-232 (Chisan) est un médicament traditionnel à base de plantes constitué d'une combinaison fixe d'extraits de racine de Rhodiola rosea, de baie de Schisandra chinensis et de racine d'Eleutherococcus senticosus. Il est pris en cas de baisse des performances de l'organisme, comme la fatigue et la faiblesse (Bogatova et al., 1997; Narimanian et al., 2005; Aslanyan et al., 2010). En général, les mélanges de plantes exercent leurs bioactivités par des interactions synergiques entre les différents composants. Cette synergie peut être attribuée au fait que les plantes médicinales contiennent de nombreux composés phytochimiques différents, susceptibles d'influencer mutuellement leur activité. Plus de 140 composés ont été identifiés dans les racines de R. rosea (Panossian et Wikman, 2010), 100 composés dans les racines d'E. senticosus (Huang et al., 2011) et environ 200 composés dans les baies de S. chinensis (Panossian et Wikman, 2008). Beaucoup d'entre eux se sont révélés actifs dans des expériences pharmacologiques in vivo et in vitro, et contribuent vraisemblablement à l'activité des extraits totaux (Wagner et al., 1994; Panossian, 2003; Panossian et Wagner, 2005, 2011; Panossian et Wikman, 2008, 2010; Panossian et al., 2008; Huang et al., 2011). Il a été montré que l'activité adaptogène d'ADAPT-232 est associée à des médiateurs clés de la réponse au stress, par exemple les protéines de choc thermique (Hsp70) et le NPY, impliqués dans la régulation de l'homéostasie, du stress oxydatif, du métabolisme énergétique, de la fonction cognitive et de l'activation du système immunitaire lors de la fatigue et de l'épuisement (Prodius et al., 1997; Panossian et al., 2009). Cependant, les modes d'action cellulaires et moléculaires ne sont pas bien compris, car les remèdes à base de plantes ont en général de multiples cibles et plusieurs mécanismes, plutôt qu'un mécanisme unique, peuvent rendre compte de leurs effets pharmacologiques.

Tout effet pharmacologique représente une réponse intégrée d'un organisme au médicament. Cette réponse peut être associée à des interactions entre le médicament et la cellule à divers niveaux de régulation: le niveau des petites molécules physiologiquement actives, par exemple l'AMPc, joue un rôle important dans la réponse intégrative de l'organisme. C'est le niveau dit métabolomique, car l'ATP est un précurseur de l'AMPc et l'AMP en est un métabolite. Le niveau des protéines impliquées dans la synthèse ou la dégradation des ligands ou des récepteurs de ligands. C'est le niveau de régulation dit protéomique. Les gènes codant les protéines impliquées dans la synthèse, la dégradation, la réception du signal et la régulation. C'est le niveau de régulation dit génomique et transcriptionnel.

L'activation ou la suppression de l'expression génique entraîne l'activation ou l'inhibition de la biosynthèse des protéines codées (enzymes, cofacteurs ou récepteurs), ce qui à son tour affecte la production et la fonction des petites molécules actives. Les profils d'expression génique aident à retracer les interactions moléculaires et les voies de transduction du signal, et à prédire l'effet pharmacologique qu'un médicament aura sur diverses fonctions cellulaires.

Récemment, les technologies dites «-omiques» ont été mises en place pour l'analyse des effets pharmacologiques (Ulrich-Merzenich et al., 2007; Sarris et al., 2012). Comme la transcriptomique et la protéomique permettent de suivre de façon exhaustive les changements cellulaires de l'expression des gènes ou des protéines après un traitement médicamenteux, ces techniques peuvent être parfaitement adaptées à l'étude des mécanismes à multiples facettes des formules à base de plantes. C'est pourquoi nous avons analysé, par puces à ADN, les profils d'expression de l'ARNm à l'échelle du transcriptome de la lignée cellulaire névroglique T98G après exposition à ADAPT-232 et à ses composants végétaux, R. rosea, S. chinensis et E. senticosus.

Le choix de la lignée de neuroblastome T98G pour notre étude repose sur les résultats obtenus dans de nombreuses publications (Stein, 1979; Guzhova et al., 2001; Su et al., 2012). Dans le système nerveux central, environ 90 % des cellules sont des cellules gliales. Il a été montré que la glie remplit plusieurs fonctions, notamment servir de lien de transport entre la circulation sanguine et les neurones, capter les neurotransmetteurs, synthétiser et libérer des facteurs neurotrophiques, réguler l'immunité et moduler l'activité synaptique (Henn et Hamberger, 1971; Haydon, 2001; Ullian et al., 2001). La glie contribue à la défense du cerveau par l'expression de la réponse immunitaire innée, en favorisant l'élimination des protéines neurotoxiques et des cellules apoptotiques du SNC, ainsi qu'en régulant l'entrée des cellules inflammatoires systémiques dans le cerveau au niveau de la barrière hémato-encéphalique (Nguyen et al., 2002; Hauwel et al., 2005). Cela stimule à la fois la réparation tissulaire et le rétablissement rapide de l'homéostasie tissulaire. Une fonction physiologique importante des cellules névrogliques est l'apport métabolique d'énergie et d'autres substances, le maintien de l'homéostasie cérébrale, une fonction supposée caractéristique des adaptogènes par définition. Les cellules gliales expriment une variété de récepteurs hormonaux, qui sont essentiels lors des maladies induites par le stress. Les cellules gliales expriment des récepteurs de stéroïdes et génèrent de nombreuses hormones stéroïdes qui provoquent des effets non génomiques rapides sur les neurones, par l'intermédiaire à la fois de récepteurs couplés aux protéines G liés à la membrane et de récepteurs génomiques nucléaires connus pour activer la synthèse de l'ARN et des protéines (Bennett, 2000). Guzhova et al. (2001) montrent que les cellules de gliome exportent Hsp70 dans le milieu de culture, que ce soit dans des conditions normales ou soumises à un choc thermique. Hsp70 peut être libérée par la glie, et la Hsp70 exogène peut renforcer la tolérance au stress des neurones (Guzhova et al., 2001). Enfin, la capacité des astrocytes, mais non des neurones, à prévenir l'inflammation des macrophages et des lymphocytes T dans le SNC, à atténuer la perte axonale et la gliose, aboutissant à une neuroprotection dans l'encéphalomyélite auto-immune expérimentale, le modèle murin le plus largement utilisé de la sclérose en plaques (Spencea et al., 2011), a été la raison de sélectionner les cellules névrogliques dans nos études consacrées à la compréhension des mécanismes moléculaires d'action des adaptogènes.

L'objectif de l'étude était de comparer les similitudes et les différences des profils d'expression génique après traitement par ces trois plantes adaptogènes. Nous avons comparé les deux extraits végétaux ADAPT-232 et ADAPT-232 forte (de même composition qu'ADAPT-232, mais comprenant en plus la vitamine anti-stress, le pantothénate de calcium). Nous avons également comparé ces deux mélanges de composition fixe à des composés actifs individuels isolés de ces plantes, à savoir le salidroside, la triandrine, le tyrosol, l'éleuthéroside E et la schizandrine B (Figure 1). Cette analyse pharmacogénomique facilite une meilleure compréhension des modes d'action moléculaires des adaptogènes et de la synergie d'ADAPT-232 forte.

Matériel et méthodes

Substances et produits chimiques

L'éleuthéroside E, la schizandrine B, le salidroside et le tyrosol ont été achetés chez Chromadex (Irvine, CA, États-Unis). La triandrine a été isolée au département Recherche et Développement du Swedish Herbal Institute (SHI) (Göteborg, Suède) et identifiée par comparaison (HPLC, CCM, UV) avec l'échantillon de référence authentique aimablement fourni par le Pr Zapesoznaya (Institut des plantes officinales et aromatiques VILAR, Moscou, Russie). Les extraits standardisés de qualité pharmaceutique de racines de R. rosea L., de racines d'E. senticosus (Rupr. et Maxim) Harms et de baies de S. chinensis (Turcz.) Baill. ont été fabriqués conformément à l'ICH Q7A et aux directives de l'EMEA relatives aux bonnes pratiques agricoles et de récolte (GACP) et aux bonnes pratiques de fabrication (GMP) des ingrédients pharmaceutiques actifs (API). Nous avons déjà décrit la composition détaillée et la caractérisation chimique d'ADAPT-232 et d'ADAPT-232 forte (Panossian et al., 2009, 2012; Aslanyan et al., 2010). La teneur en extraits végétaux et en leurs marqueurs actifs était la même dans les deux préparations adaptogènes; la seule différence était la présence de pantothénate de calcium dans ADAPT-232 forte. Les échantillons de travail utilisés dans les expériences ont été préparés par dilution de solutions mères (5 mg/mL) d'ADAPT-232, d'ADAPT-232 forte, d'extrait authentique de Radix Eleutherococci, d'extrait authentique de Radix Rhodiola, d'extrait authentique de Fructus Schisandrae, ou de solutions à 10 mM de marqueurs analytiques purifiés: salidroside (3 mg/mL), triandrine (3,1 mg/mL), éleuthéroside E (7,4 mg/mL), schizandrine B (4 mg/mL) ou tyrosol (1,4 mg/mL), avec des volumes appropriés de solution saline tamponnée au phosphate (PBS). Des solutions de travail de 200 µL ont été ajoutées à 3 mL de culture cellulaire afin d'obtenir les mêmes concentrations finales de marqueurs actifs et d'extrait authentique que dans les milieux d'incubation d'ADAPT-232 et d'ADAPT-232 forte (Tableau 1). Une exception était l'échantillon de test B, où la concentration était 100 fois plus faible que dans l'échantillon de test A.

La dose de 300 µg/mL (concentration finale d'ADAPT-232 forte dans les milieux d'incubation) repose sur les résultats d'une étude pharmacocinétique récente du salidroside dérivé de R. rosea dans le plasma sanguin humain, où nous avons mesuré des concentrations de 1 µg/mL = 3 µM (Panossian et al., 2010). Cependant, lors d'expériences in vitro récentes, une régulation à la hausse de HSF1, Hsp72 et NPY a été observée à des concentrations 100 fois plus faibles d'ADAPT-232 forte (Panossian et al., 2012). C'est pourquoi, dans la présente étude, ADAPT-232 forte a été testé à deux concentrations, 300 et 3 µg/mL (Tableau 1). Les concentrations des extraits totaux des trois ingrédients végétaux et de leurs constituants actifs sont compatibles dans tous les échantillons de test: par exemple, la concentration finale de salidroside est la même, 3 µM (900 µg/L), dans tous les échantillons de test contenant du salidroside, à savoir l'extrait de Rhodiola, ADAPT-232 et ADAPT-232 forte. De même, pour la schizandrine B, l'éleuthéroside E, la triandrine et le tyrosol, leurs concentrations ont été calculées à partir des résultats de l'analyse HPLC de leur teneur dans les extraits authentiques et leurs combinaisons. Les concentrations des extraits authentiques ont été calculées en utilisant les spécifications de leurs combinaisons (ADAPT-232 et ADAPT-232 forte) afin de garantir qu'elles correspondent à des doses thérapeutiquement efficaces.

Culture cellulaire

La lignée de cellules névrogliques humaines T98G a été achetée auprès de l'American Type Culture Collection (ATCC, CRL-1690). Les cellules ont été cultivées dans du DMEM+GlutaMAX-I (Gibco, Darmstadt, Allemagne) additionné de 10 % de sérum de veau fœtal (Gibco, Darmstadt, Allemagne) et de 1 % de pénicilline/streptomycine (Gibco, Darmstadt, Allemagne). Elles étaient repiquées deux fois par semaine et maintenues dans un incubateur à 37 °C, dans une atmosphère humidifiée à 5 % de CO2. Toutes les expériences ont été menées avec des cellules en phase de croissance logarithmique.

Traitement des cellules

Les cellules T98G ont été ensemencées 24 h avant le traitement sur des plaques à 6 puits, à une densité de 150 000 cellules par puits. Le lendemain, l'ancien milieu a été retiré et les cellules ont été traitées dans un volume final de 3 mL (Tableau 1).

La teneur en éthanol était de 0,8 % pour les cellules traitées avec les composés isolés et pour les cellules témoins traitées avec le véhicule (échantillon de test Z). Deux répétitions techniques ont été réalisées pour chaque échantillon. Les cellules ont été incubées avec les substances de test pendant 24 h à 37 °C, puis soumises à l'isolement de l'ARN.

Isolement de l'ARNm et contrôle qualité

Les cellules ont été récoltées après 24 h de traitement. L'ARN total a été isolé à l'aide du kit InviTrap Spin Universal RNA Mini (Stratec Molecular, Berlin, Allemagne) et dissous dans de l'eau exempte de RNAse. L'ARN des deux répétitions techniques a été regroupé (1:1), donnant un échantillon unique pour chaque traitement/témoin. La qualité de l'ARN total a été vérifiée par analyse sur gel à l'aide du test Total RNA Nano chip sur un Bioanalyzer Agilent 2100 (Agilent Technologies GmbH, Berlin, Allemagne). Tous les échantillons étaient de la plus haute qualité, avec des valeurs RIN de 10.

Profilage de l'expression génique

Les hybridations sur puces à ADN ont été réalisées à l'Institut de biologie moléculaire (Mayence, Allemagne). Des puces d'ARN du génome humain entier (860K Agilent) ont été utilisées pour le profilage de l'expression génique. Les procédures de marquage des sondes et d'hybridation ont été effectuées selon le protocole One-Color Microarray-Based Gene Expression Analysis. En bref, l'ARN total a été marqué et converti en ADNc. Ensuite, de l'ARNc fluorescent (cyanine 3-CTP) a été synthétisé et purifié à l'aide du kit QIAgen RNeasy. Après fragmentation de l'ARNc, les échantillons ont été hybridés pendant 17 h à 65 °C. Les lames de puces ont été lavées et numérisées avec le système Agilent Microarray Scanning. Les images ont été analysées et les données extraites. Le bruit de fond a été soustrait et les données normalisées selon les procédures standard du logiciel Agilent Feature Extraction.

Analyse des données de puces à ADN

Les données d'expression ont ensuite été analysées à l'aide du logiciel Chipster afin de filtrer les gènes selon la variation d'expression et la significativité. Ces étapes comprennent le filtrage des gènes pour isoler ceux qui étaient régulés à la hausse ou à la baisse d'une à trois fois l'écart-type (selon le nombre total de gènes extrêmement régulés à la hausse ou à la baisse). Une évaluation ultérieure de la significativité à l'aide du test t bayésien empirique a encore restreint l'ensemble des gènes. Tous les gènes retenus par la suite présentaient une différence significative par rapport au témoin, avec une valeur p < 0,05, sauf mention contraire. Enfin, les données filtrées ont été utilisées dans l'analyse des voies Ingenuity (Core analysis), afin de déterminer les réseaux et les voies influencés par les traitements médicamenteux.

RT-PCR en temps réel

Le coefficient de corrélation entre les valeurs d'expression de l'ARNm déterminées par hybridation sur puces à ADN et par RT-PCR en temps réel était de R = 0,81 (test de corrélation de Pearson), Tableau 3.

Résultats

Une analyse de l'expression de l'ARNm à l'échelle du transcriptome par puces à ADN a été réalisée afin d'identifier les cibles possibles des substances testées dans les cellules T98G. Les cellules T98G ont été traitées avec les substances de test pendant 24 h, en deux répétitions techniques, avant que l'ARN total ne soit isolé et regroupé pour l'hybridation sur puces. Les gènes significativement dérégulés ont été identifiés par rapport aux témoins non traités (p < 0,05) au moyen de l'analyse par le logiciel Chipster. Des analyses des voies Ingenuity ont été réalisées avec des jeux de données de gènes significativement régulés à la hausse ou à la baisse: 536 gènes pour ADAPT-232 forte, 777 gènes pour ADAPT-232 forte testé à faible concentration, 534 gènes pour ADAPT-232 à la concentration plus élevée, 591 gènes pour l'extrait d'Eleutherococcus, 599 gènes pour l'extrait de Schisandra, 561 gènes pour l'extrait de Rhodiola, 567 gènes pour l'éleuthéroside E, 620 gènes pour la schizandrine B, 640 gènes pour le salidroside, 601 gènes pour la triandrine et 562 gènes pour le tyrosol. Les diagrammes de Venn de la Figure 2 montrent le nombre de gènes dérégulés uniques pour chaque extrait de traitement par rapport au nombre de gènes dérégulés communs. Le Tableau 4 présente les principales fonctions cellulaires et les réseaux les plus fortement affectés par les divers adaptogènes. Les Tableaux 5 et 6 présentent les gènes régulés à la hausse ou à la baisse par les adaptogènes.

Les valeurs indiquent les variations d'expression (fold changes) par rapport au témoin. (+) indique une régulation à la hausse. (-) indique une régulation à la baisse. *L'expression de PLCD4 est un marqueur du cancer. **Les effets de la PKC sont spécifiques au type cellulaire: dans le SNC, l'activation de la PKC était associée à l'excitation neuronale (5-HT) et à la mémoire. **A1 à A10 et B2 à B9 représentent les différentes isoformes des SERPIN.

Pour valider à titre d'exemple les expressions de l'ARNm obtenues par puces à ADN, des réactions de RT-PCR en temps réel ont été réalisées pour cinq gènes, en utilisant chacune deux paires différentes d'échantillons traités et non traités. L'expression de ces gènes a été quantifiée, et les rapports entre échantillons traités et non traités ont été calculés et comparés aux rapports obtenus lors des expériences sur puces (Tableau 3). Le coefficient de corrélation entre les valeurs d'expression de l'ARNm déterminées par hybridation sur puces à ADN et par RT-PCR en temps réel était de R = 0,81, indiquant un degré élevé de concordance entre les résultats obtenus par les deux méthodes.

Discussion

L'effet des adaptogènes sur les récepteurs couplés aux protéines G liés à la membrane

Une caractéristique commune à tous les médicaments testés est leur effet sur les voies de signalisation des récepteurs couplés aux protéines G (RCPG). Tous les adaptogènes testés ont significativement dérégulé l'expression d'un grand nombre de gènes codant (a) des RCPG (Tableau 5) et (b) des protéines clés des voies en aval des protéines G, c'est-à-dire la transduction du signal médiée par l'AMPc, la phospholipase C (PLC) et le phosphatidylinositol (Tableau 6; Figure 3).

Les récepteurs couplés aux protéines G (Gilman, 1987; Foord et al., 2005) sont impliqués dans une grande variété de processus physiologiques (Wettschureck et Offermanns, 2005; Hazell et al., 2011), notamment: la régulation du comportement et de l'humeur, y compris la liaison de neurotransmetteurs tels que la sérotonine, la dopamine, le GABA et le glutamate; les systèmes nerveux sympathique et parasympathique, qui sont régulés par les voies des RCPG et sont responsables du contrôle de nombreuses fonctions corporelles automatiques, comme la régulation de la pression artérielle, de la fréquence cardiaque et des processus digestifs; la régulation de l'activité du système immunitaire et de l'inflammation; la modulation de l'homéostasie neuroendocrine.

On pense que la régulation des RCPG joue un rôle fondamental dans le maintien de l'homéostasie physiologique pendant le stress (Carman et Benovic, 1998). Un certain nombre d'états pathologiques sont associés à des perturbations de l'activité fonctionnelle de certains RCPG (Lefkowitz, 1996). Les RCPG sont des cibles extrêmement importantes pour la neuropsychopharmacologie (Roth et al., 1998). De nombreux médicaments neuropsychiatriques se lient soit directement à des RCPG spécifiques (par exemple les antipsychotiques), soit affectent les RCPG indirectement en influençant la quantité d'agoniste natif disponible (par exemple les antidépresseurs; Von Zastrow, 2002).

Le Tableau 6 montre que les adaptogènes ont régulé à la baisse le gène HTR1A codant le RCPG 5-HT3, connu pour activer une cascade intracellulaire de seconds messagers entraînant une neurotransmission excitatrice ou inhibitrice (Hoyer et al., 1994). L'activation des récepteurs de la sérotonine module la libération de nombreux neurotransmetteurs, dont le glutamate, le GABA, la dopamine, l'adrénaline/noradrénaline et l'acétylcholine, ainsi que de nombreuses hormones, dont l'ocytocine, la prolactine, la vasopressine, le cortisol, la corticotropine, la substance P et d'autres. L'activation des récepteurs de la sérotonine influence également divers processus biologiques et neurologiques tels que l'agressivité, l'anxiété, l'appétit, la cognition, l'apprentissage, la mémoire, l'humeur, les nausées, le sommeil et la thermorégulation. Une variété d'agents pharmaceutiques et de drogues illicites, dont de nombreux antidépresseurs et antipsychotiques, ciblent les récepteurs de la sérotonine (Yakel, 2000; Kennett et al., 1997). La liaison de la sérotonine au récepteur 5-HT3 dans les cellules neuronales des systèmes nerveux central (par exemple les cellules du tronc cérébral) et périphérique ouvre les canaux membranaires, ce qui entraîne à son tour une réponse excitatrice et de l'anxiété (Kennett et al., 1997). Ainsi, la régulation à la baisse observée du gène HTR1A par le tyrosol (Tableau 6) concorde avec des publications ayant démontré les effets antidépresseurs du tyrosol chez le rat (Wikman et Panossian, 2004; Panossian et al., 2008) et avec des publications récentes montrant que les extraits de Rhodiola agissent sur les récepteurs de la sérotonine (Chen et al., 2009b; Mannucci et al., 2012). Les récepteurs de la sérotonine sont également connus pour réguler la longévité (Murakami et Murakami, 2008) et le vieillissement comportemental (Murakami et al., 2008) chez le nématode Caenorhabditis elegans. Cela concorde avec plusieurs publications démontrant les effets bénéfiques de R. rosea sur la durée de vie de C. elegans et de la mouche du vinaigre, Drosophila melanogaster (Jafari et al., 2007; Wiegant et al., 2009).

Les récepteurs des lysophospholipides couplés aux protéines G régulent l'homéostasie cellulaire du Ca2+, l'architecture du cytosquelette, la prolifération et la survie, la migration et l'adhésion. Ils ont été impliqués dans le développement; la régulation des systèmes cardiovasculaire, immunitaire et nerveux; l'inflammation; l'artériosclérose; et le cancer. Les ligands des récepteurs des lysophospholipides se lient à leurs récepteurs transmembranaires correspondants et les activent. Les récepteurs activés ont un large éventail d'effets cellulaires selon le ligand, le récepteur et le type cellulaire impliqués. Les effets primaires comprennent l'inhibition de l'adénylyl cyclase et la libération de calcium depuis le réticulum endoplasmique, tandis que les effets secondaires comprennent la prévention de l'apoptose et l'augmentation de la prolifération cellulaire (Meyer zu Heringdorf et Jakobs, 2007). La régulation à la baisse des RCPG par les adaptogènes (Tableau 6) indique que le nombre de récepteurs est fortement réduit, ce qui conduit à une transduction du signal fortement atténuée via les protéines G et leurs effecteurs (Von Zastrow, 2002), ce qui peut contribuer à l'effet bénéfique des adaptogènes dans les troubles liés au stress.

L'expression des récepteurs couplés aux protéines G et la transduction du signal médiée par les protéines G sont affectées par l'âge et jouent un rôle important dans le développement des grandes pathologies humaines associées au vieillissement, au cancer, aux troubles neurodégénératifs et aux maladies cardiovasculaires (Joseph et al., 1993; Alemany et al., 2007). Cela conforte les résultats d'études in vivo chez le rat montrant qu'ADAPT-232 présente une valeur potentielle pour le traitement des troubles liés à l'âge du système de stress et pourrait être efficace pour maintenir la santé chez les personnes âgées (Makarov et al., 2007). ADAPT-232 contrecarre les effets du vieillissement associés à: la dérégulation de la mort cellulaire programmée (apoptose); la suppression du système immunitaire et la promotion de tumeurs spontanées; la diminution de la détoxication hépatique; le dysfonctionnement du SNC (perte de mémoire et de capacité d'apprentissage); et le développement et la progression de l'insuffisance cardiaque et de l'hypercholestérolémie.

L'effet des adaptogènes sur les voies de signalisation des protéines G médiées par l'AMPc

Étant donné que les adaptogènes ont régulé à la baisse l'expression des gènes codant l'adénylate cyclase et régulé à la hausse l'expression du gène de la phosphodiestérase, nous suggérons que les adaptogènes réduisent le niveau d'AMPc dans les cellules cérébrales en (a) inhibant l'adénylate cyclase (inhibition de la synthèse de l'AMPc) et (b) stimulant la phosphodiestérase (stimulation de la dégradation de l'AMPc; Figure 3).

La protéine kinase A (PKA) agit d'une manière dépendante de l'AMPc (Walsh et Van Patten, 1994). De faibles niveaux d'AMPc régulent à la baisse l'activité de la PKA. La PKA a plusieurs fonctions cellulaires, notamment la régulation du métabolisme du glycogène, des sucres et des lipides. Les effets de l'activation de la PKA varient selon le type cellulaire; par exemple, dans les adipocytes, la PKA stimule les lipases, tandis que dans les myocytes (muscle squelettique) et les hépatocytes, la PKA augmente la formation de glucose (en stimulant la glycogénolyse et en inhibant la glycogénogenèse) et sa transformation catabolique en pyruvate (glycolyse). Cela fournit de l'énergie libre sous forme d'ATP et de NADH, qui jouent un rôle important dans la réponse au stress.

La régulation des niveaux d'AMPc et de l'activité de la PKA est un mécanisme clé de l'homéostasie énergétique et représente un commutateur métabolique entre catabolisme et anabolisme (Walsh et Van Patten, 1994; Conti, 2000; Abramovitch et al., 2004; Vandamme et al., 2012). La régulation à la baisse de l'AMPc et de la PKA par les adaptogènes diminue les transformations cataboliques induites par le stress. La PKA est vraisemblablement responsable des effets protecteurs d'économie d'énergie des adaptogènes induits par le stress. Cet effet d'économie d'énergie favorise les transformations anaboliques consommatrices d'ATP. En effet, l'inhibition de l'adénylate cyclase par les adaptogènes peut augmenter les niveaux intracellulaires d'ATP et empêcher la conversion de l'ATP en AMPc (Taussig et Gilman, 1995). Cette réserve accrue d'ATP pourrait représenter une source d'énergie pour d'autres réactions enzymatiques dépendantes de l'ATP nécessaires au métabolisme.

Le déclin mitochondrial est une cause majeure du vieillissement, entraînant la mort ultérieure des organismes aérobies, y compris l'être humain. Les altérations du statut antioxydant mitochondrial étaient invariablement associées à une diminution des capacités de production d'ATP mitochondrial ainsi qu'à une augmentation de la production d'espèces réactives de l'oxygène (ERO) d'origine mitochondriale dans tous les tissus testés.

Une supplémentation à long terme de souris C57BL/6J mâles et femelles (à partir de l'âge de 36 semaines) en schizandrine B (administrée à 0,012 %, p/p) a amélioré la capacité de production d'ATP mitochondrial dans divers tissus (cerveau, cœur, foie et rein) au cours du vieillissement et a atténué les altérations liées à l'âge de la capacité antioxydante mitochondriale et de la capacité fonctionnelle, retardant ainsi le processus de vieillissement chez la souris, en particulier au début du vieillissement, jusqu'à l'âge de 120 semaines (Ko et al., 2008). Il a été montré que la schizandrine B augmente les niveaux intracellulaires d'ATP et protège contre la néphrotoxicité induite par la gentamicine et la cyclosporine A en diminuant le stress oxydatif et la mort cellulaire in vitro et in vivo (Chiu et al., 2008; Zhu et al., 2012). L'extrait de R. rosea a activé la synthèse ou la resynthèse de l'ATP dans les mitochondries des muscles squelettiques et a stimulé les processus énergétiques de réparation après un exercice intense chez le rat. Le traitement par l'extrait de R. rosea a prolongé de façon significative (de 24,6 %) la durée de la nage jusqu'à épuisement par rapport aux rats témoins (Abidov et al., 2003). Il a été montré que le salidroside augmente significativement le taux d'ATP dans des kératinocytes isolés (Delepee et al., 2004). Ces études concordent avec notre hypothèse sur le mécanisme de production d'ATP par les adaptogènes et leurs bénéfices potentiels dans la fatigue et les maladies liées au vieillissement.

On sait que les cellules du cortex préfrontal du cerveau contiennent des canaux activés par l'hyperpolarisation, qui peuvent s'ouvrir lorsqu'elles sont exposées à l'AMPc lors d'un stress. L'ouverture excessive de ces canaux altère la fonction cognitive. Il a été suggéré que les inhibiteurs de l'AMPc peuvent inactiver ces canaux, permettant un fonctionnement neuronal normal. Cela reconnecte les cellules hyperpolarisées au réseau neuronal et améliore ainsi la mémoire de travail, qui joue un rôle clé dans la pensée abstraite, la planification, l'organisation, etc. (Wang et al., 2007; Arnsten, 2011). Les adaptogènes pourraient aider dans les traitements des déficits cognitifs associés au vieillissement normal, et des changements cognitifs associés à la schizophrénie, au trouble bipolaire ou au trouble déficitaire de l'attention avec hyperactivité (TDAH; Wang et al., 2011).

Cette hypothèse est en accord avec nos résultats et nos publications, où ADAPT-232 et d'autres adaptogènes ont démontré des effets bénéfiques sur la fonction cognitive chez l'humain (Bogatova et al., 1997; Hartz et al., 2004; Narimanian et al., 2005; Darbinyan et al., 2007; Fintelmann et Gruenwald, 2007; Weng et al., 2007; Olsson et al., 2009; Aslanyan et al., 2010; Panossian et Wikman, 2010; Edwards et al., 2012). Deux études pilotes cliniques ont montré qu'ADAPT-232 améliorait significativement l'attention et augmentait la rapidité et la précision lors de tâches cognitives stressantes, par rapport à un placebo témoin (Aslanyan et al., 2010). ADAPT-232 a diminué significativement le nombre d'erreurs commises par les sujets lors de tests psychométriques complexes (Bogatova et al., 1997) et a amélioré la qualité de vie et la période de rétablissement de patients souffrant de pneumonie aiguë non spécifique (Narimanian et al., 2005).

Effets des adaptogènes sur les voies de signalisation des protéines G, du phosphatidylinositol et de la phospholipase C

Tous les adaptogènes testés régulent à la hausse le gène PLCB1, qui code la PLC spécifique des phosphoinositides, et le gène PI3KC2G, qui code les phosphatidylinositol 3-kinases (PI3K; Tableau 6; Figure 3).

Lorsqu'elle est activée par une protéine G, la PLC catalyse l'hydrolyse du phosphatidylinositol 4,5-bisphosphate (PIP2) en diacylglycérol (DAG) et en inositol-1,4,5-triphosphate (IP3; Figure 3; Gilman, 1987). L'IP3 intervient dans diverses voies de signalisation cellulaire associées à des phénomènes aussi variés que la dépression et la croissance tumorale (Stutzmann, 2005; Sarkisov et Wang, 2008). Le DAG active la protéine kinase C (PKC), qui phosphoryle de nombreuses autres protéines (Nishizuka, 1995) et joue un rôle important dans la croissance tumorale (Yamasaki et al., 2009).

La PI3K est un médiateur clé en amont de la transduction du signal et joue un rôle important dans la régulation des réponses de défense médiées par NF-kB, ainsi que dans l'apoptose. La PI3K est nécessaire au renforcement à long terme de la transmission du signal entre les neurones, ce qui est associé au renforcement de la mémoire et de l'apprentissage (Opazo et al., 2003; Karpova et al., 2006; Yang et al., 2008).

Effets communs sur l'expression des gènes impliqués dans la régulation des protéines cytoplasmiques et nucléaires

ADAPT-232 a régulé à la hausse le gène SERPINI1 (inhibiteur de la peptidase serpine, neuroserpine), qui intervient dans le développement et la fonction du système nerveux (Teesalu et al., 2004; Yepes et Lawrence, 2004). La neuroserpine contrôle la croissance des axones et soutient ainsi la transmission des influx nerveux. Elle joue un rôle important dans le développement des synapses et régule la plasticité synaptique, ce qui suggère qu'elle pourrait être importante pour l'apprentissage et la mémoire (Hastings et al., 1997; Davis et al., 1999; Kinghorn et al., 2006). De plus, la neuroserpine inhibe l'activité de l'activateur tissulaire du plasminogène (tPA), qui joue un rôle dans la migration cellulaire, la coagulation sanguine et l'inflammation (Yepes et Lawrence, 2004).

Une caractéristique commune à tous les adaptogènes testés était la régulation à la baisse du gène CETP, qui code la protéine de transfert des esters de cholestérol, une protéine plasmatique lipidique qui facilite le transport des esters de cholestérol et des triglycérides entre les lipoprotéines de basse densité (LDL) et de haute densité (HDL; Bruce et al., 1998). L'inhibition pharmacologique de la CETP a atténué l'athérosclérose et d'autres maladies cardiovasculaires, ainsi que le syndrome métabolique (Barter et al., 2003).

Les adaptogènes ont régulé à la baisse le gène ESR1 (Tableau 6). ESR1 code le récepteur des œstrogènes alpha (ER), un récepteur nucléaire appartenant à une grande famille de facteurs de transcription, qui transduit les signaux hormonaux et régule l'expression des gènes cibles (Evans, 1988). L'ER est principalement localisé dans le cytoplasme (Welshons et al., 1984), en complexes avec des protéines de choc thermique (hsp90, hsp70 et hsp56), sous une forme transcriptionnellement inactive (Pratt, 1992). Les ER sont exprimés dans divers tissus tels que le sein, les ovaires, les testicules, le poumon, l'utérus, l'os, le foie et le cerveau. Dans le cerveau antérieur humain, les ER sont principalement localisés dans l'amygdale (supposée impliquée dans l'humeur et la cognition), l'hypothalamus (impliqué dans l'apprentissage et la mémoire) et le septum (Österlund et Hurd, 2001; Yaghmaie et al., 2005; Dahlman-Wright et al., 2006). Les troubles affectifs de l'humeur, tels que le syndrome prémenstruel, la dépression postnatale et la dépression post-ménopausique, sont associés à de faibles taux sériques d'œstrogènes. Il a été montré que le traitement à l'estradiol régule à la baisse les ER dans l'utérus et dans plusieurs régions du cerveau (Shupnik et al., 1989; Lauber et al., 1990, 1991; Simerly et Young, 1991; Österlund et al., 1998).

L'expression d'ESR1 est spécifique du tissu et régulée de façon différentielle selon les régions du cerveau. Il a été montré que la signalisation œstrogénique via l'ER peut atténuer significativement un processus neurodégénératif inflammatoire en agissant par l'intermédiaire des astrocytes. L'expression de l'ER est nécessaire dans les astrocytes, mais pas dans les neurones, pour la neuroprotection dans l'encéphalomyélite auto-immune expérimentale, le modèle murin le plus largement utilisé de la sclérose en plaques, une maladie auto-immune caractérisée par une démyélinisation et une dégénérescence axonale (Spencea et al., 2011). Par conséquent, on peut s'attendre à ce que l'effet neuroprotecteur des adaptogènes (Kim et al., 2004; Bu et al., 2005; Chen et al., 2009a; Qu et al., 2009; Bocharov et al., 2010; Zhang et al., 2007, 2010; Li et al., 2011; Lee et al., 2012a,b; Palumbo et al., 2012; Shi et al., 2012; Zeng et al., 2012) soit associé à une régulation à la hausse d'ESR1 dans les cellules gliales. Étonnamment, les résultats de notre étude ne concordent pas avec cette attente, car les adaptogènes régulent à la baisse l'expression du gène ER. Comment interpréter ces observations contradictoires, une neuroprotection accompagnée d'une régulation à la baisse de l'expression du gène ER? Ce cas est semblable à un autre, lorsqu'on s'attendait à ce que les adaptogènes protecteurs contre le stress réduisent le cortisol, puisque le cortisol augmente normalement en cas de stress. En effet, les adaptogènes réduisent le cortisol en situation de stress (Panossian et al., 1999b). Cependant, les adaptogènes peuvent augmenter la sécrétion de cortisol/corticostérone lorsqu'ils sont ajoutés à des cellules corticosurrénaliennes isolées (Panossian et al., 1999b; Panossian et al., 2007). La réponse cellulaire (sécrétion de cortisol/corticostérone) aux adaptogènes et au stress est similaire, une activation, légère avec les adaptogènes et beaucoup plus forte lors du stress. Cependant, la réponse au stress (sécrétion de cortisol/corticostérone) était significativement plus faible dans les cellules prétraitées avec un adaptogène que dans les cellules témoins (Panossian et al., 1999b; Panossian et al., 2007). Le prétraitement par un adaptogène, appelé «réponse adaptative au stress», «préconditionnement» ou «hormèse» (Mattson et al., 2007), agissant comme un stress léger ou un «vaccin contre le stress», adapte la cellule au stress (Panossian et al., 1999b; Wiegant et al., 2008; Boon-Niermeijer et al., 2012). De même, on peut supposer que la régulation à la baisse de l'expression du gène ER par les adaptogènes est un signal pour la cellule gliale déclenchant une régulation par rétroaction de l'ER. Dans un sens plus large, ce concept est lié à l'inflammation, qui est une réponse de défense («activation» du système de défense) pour faire face à l'infection. Afin de prévenir une réaction excessive, un mécanisme de régulation par rétroaction de l'inflammation est activé, par exemple le cortisol et les cytokines anti-inflammatoires augmentent («désactivation» du système de défense). Le stress léger est, en général, une réponse de défense visant à activer l'immunité innée. Dans ce contexte, les adaptogènes sont des substances naturelles qui déclenchent l'activation des systèmes de défense innés, dont l'ER comme l'un des composants du système de stress.

Outre le modèle «classique» de la fonction des récepteurs stéroïdiens, où le récepteur des œstrogènes lié à son ligand régule la transcription des gènes cibles dans le noyau en se liant aux séquences régulatrices des éléments de réponse aux œstrogènes des gènes cibles, le récepteur membranaire activé par les œstrogènes déclenche des voies de signalisation rapides PI3K/PLC dans les astrocytes pour moduler indirectement la fonction et la survie neuronales (Deroo et Korach, 2006; Mhyre et al., 2006). Le traitement aux œstrogènes atténue la transcription «non classique» au niveau des sites des éléments de réponse aux œstrogènes dans les cellules de gliome (Mhyre et al., 2006). Les adaptogènes régulent à la hausse PLCB1, PI3KC2G et les gènes liés à l'AMPc, et modulent le NO et la SAPK. Ces similitudes entre les œstrogènes et les adaptogènes permettent de suggérer que leurs mécanismes d'action interfèrent d'une certaine manière. La question de savoir s'ils sont en compétition en tant que mimétiques ou antagonistes reste incertaine, bien que tous deux soient neuroprotecteurs. Une étude plus approfondie est nécessaire pour élucider ce mécanisme d'action des adaptogènes.

Les ER sont surexprimés dans environ 70 % des cancers du sein (Deroo et Korach, 2006). La régulation à la baisse pharmacologique d'ESR1 pourrait être efficace dans le traitement et la prévention du cancer du sein, du cancer de l'ovaire, du cancer du côlon, du cancer de la prostate et du cancer de l'endomètre (Fabian et Kimler, 2005; Ascenzi et al., 2006).

En outre, certains des échantillons testés ont régulé à la baisse le gène OLFM4, dont il a récemment été rapporté qu'il inhibe les voies apoptotiques et favorise la prolifération des cellules tumorales. Cela suggère qu'OLFM4 pourrait servir de marqueur diagnostique des cancers humains (Koshida et al., 2007; Oh et al., 2011). Une expression réduite du gène OLFM4 inhibe la croissance cellulaire et augmente la sensibilisation à l'apoptose induite par le peroxyde d'hydrogène et le facteur de nécrose tumorale alpha dans les cellules de cancer gastrique (Liu et al., 2012). La régulation à la baisse du gène PLCD4 (Tableau 6), qui code la PLC cytoplasmique, est apparemment associée à l'activité catabolique des adaptogènes.

Le concept de synergie/antagonisme et considérations sur la relation dose-effet

Le mécanisme d'action des adaptogènes dans les cellules T98G était associé à la dérégulation de nombreux gènes. Même un seul composé purifié à partir des extraits, par exemple le salidroside, la triandrine, le tyrosol de Rhodiola, la schizandrine B de Schisandra ou l'éleuthéroside E d'Eleutherococcus, affectait l'activité de 500 à 700 gènes appartenant à plusieurs réseaux fonctionnels différents.

Le nombre approximatif de gènes affectés par un composé isolé quelconque d'ADAPT-232 était du même ordre que le nombre de gènes affectés par le mélange entier. Même lorsque le profil d'expression génique contenait les mêmes gènes (Figure 2), leur expression demeure de la même ampleur (la même plage de variation, Tableaux 5 et 6 et Matériel supplémentaire). Le nombre total d'interactions dans les réseaux moléculaires n'augmentait pas proportionnellement au nombre de composés actifs dans le mélange. De plus, le nombre de gènes cibles affectés par le mélange complexe était diminué dans certaines voies par rapport aux composés isolés. La Figure 2 montre que 735 gènes dérégulés se chevauchent entre les composés à un seul constituant. Cependant, ils ne rendent pas compte de l'ensemble des 1056 gènes affectés par ADAPT-232, ce qui suggère que la dérégulation de 321 gènes par ADAPT-232 est due à des interactions synergiques. Ainsi, il est possible que certains des effets pharmacologiques d'ADAPT-232 soient associés à ces 321 gènes, ce qui étaye le concept de synergie pour les mélanges de plantes. D'autre part, l'ensemble complet de tous les gènes dérégulés par les trois extraits isolés est de 2188, alors qu'ADAPT-232 ne dérégule que 1056 gènes. Cela indique que des interactions antagonistes des trois composants du mélange peuvent entraîner la suppression de certains effets (peut-être négatifs) des monomédicaments dans la combinaison fixe d'ADAPT-232. Cela concorde également avec le concept de synergie/antagonisme pour les mélanges de plantes.

Les substances isolées purifiées ont révélé une régulation différentielle d'un plus grand nombre de gènes que les extraits; par exemple, l'extrait de Rhodiola affectait plus de gènes que le salidroside, le tyrosol ou la triandrine, et ADAPT-232 affectait plus de gènes que les extraits de Rhodiola, de Schisandra ou d'Eleutherococcus (Tableaux 5 et 6).

Par exemple, la schizandrine B à une concentration de 3 µM a régulé à la baisse de façon significative un certain nombre de gènes (jusqu'à 12854 fois, Tableau 7) qui n'étaient pas affectés dans l'extrait total (dans lequel la concentration de schizandrine était comparable). De plus, les profils d'expression génique de la schizandrine B et de l'extrait de Schisandra étaient assez différents (Tableau 7). Il en va de même pour les autres composés, comme le montrent les Tableaux 6 à 8. Ces données pourraient étayer le concept réductionniste de la découverte de médicaments, courant en «médecine occidentale», qui repose sur l'isolement et l'application de constituants actifs plutôt que sur l'utilisation d'extraits de plantes complexes.

*Ku70 est une protéine qui, chez l'humain, est codée par le gène XRCC6, impliqué dans la réparation de l'ADN et le remodelage de la chromatine. Il est possible que XRCC6 intervienne dans le vieillissement, bien que d'autres résultats soient nécessaires pour déterminer s'il joue ce rôle chez l'humain. «Entrez Gene: XRCC6 X-ray repair complementing defective repair in Chinese hamster cells 6 (Ku autoantigen, 70kDa).»

La dose à laquelle les composés ont été administrés a fortement influencé à la fois l'intensité de la réponse cellulaire et le profil des gènes différentiellement exprimés. Par exemple, ADAPT-232 forte pris à deux concentrations différentes (3 et 300 mg/L) a donné des profils d'expression génique assez différents, y compris certains cas d'effets d'inversion dose-dépendants sur un même gène, par exemple le gène codant l'adénylate cyclase (Tableau 8).

On peut conclure que la sensibilité/réactivité cellulaire diminue à des doses plus élevées d'adaptogènes, ce qui se traduit par une tolérance cellulaire accrue à d'autres facteurs de stress. Certains effets des ingrédients individuels sur l'expression génique étaient neutralisés lorsque les ingrédients étaient combinés en mélanges. En général, seuls les effets les plus communs attribués aux ingrédients individuels étaient observés dans les mélanges complexes. Fait intéressant, plutôt que de potentialiser les niveaux d'expression génique, la combinaison de ces composants a produit une sorte d'«effet de lissage» sur le niveau d'expression génique.

Les limites de toute expérience sur des modèles cellulaires in vitro doivent évidemment être prises en compte lorsque les conclusions sont généralisées. Les changements du profil génique de toute lignée cellulaire isolée ne peuvent refléter l'ensemble de ceux de l'organisme entier, en raison des nombreuses interactions avec les hormones circulantes et les médiateurs du système immunitaire. Cependant, ces expériences in vitro peuvent être utiles pour trouver de possibles mécanismes d'action clés des adaptogènes, en particulier lorsqu'elles sont considérées dans le contexte du vaste ensemble de preuves obtenues dans les études cliniques et précliniques. Ce n'est que la première étape pour définir une hypothèse réaliste. Des études ultérieures peuvent se concentrer sur les preuves étayant cette hypothèse. Il n'est pas exclu que les extraits de plantes soient métabolisés dans le foie, de sorte que leurs métabolites peuvent aussi entrer en compétition avec les précurseurs. Toutefois, la pertinence de ce modèle in vitro au regard des résultats des études cliniques est étayée par les études pharmacocinétiques du salidroside, du tyrosol, de l'éleuthéroside E et de la schizandrine. La demi-vie (t1/2) était de 4,662 h pour l'éleuthéroside E (Feng et al., 2006), de 4,5 h pour le salidroside dans l'extrait SHR-5 (Panossian et al., 2010), de 2 h pour le tyrosol (Panossian et al., 2009) et de 4,6 h pour la schizandrine (Wang et al., 2008). La courbe pharmacocinétique de la schizandrine présente trois maximums de concentration dans le sang, à 1, 3 et 8 h, et elle est encore détectable dans le sang pendant au moins 20 h (Wang et al., 2008; Liang et al., 2010). Cela suffit pour atteindre le cerveau depuis la circulation sanguine, franchir la barrière hémato-encéphalique et interagir avec les membranes des cellules gliales, où se trouvent les récepteurs des protéines G. En conclusion, les effets des adaptogènes sur les profils d'expression génique dans les cellules névrogliques ont principalement affecté le métabolisme énergétique (effets anaboliques) et les fonctions du SNC. Ces résultats peuvent être conciliés avec les effets bénéfiques des adaptogènes dans les troubles comportementaux, mentaux et liés au vieillissement.

Nous concluons également que le mélange de deux substances actives ou plus dans un même mélange modifie de façon marquée les profils de gènes dérégulés: les interactions synergiques entraînent l'activation de gènes qu'aucune des substances individuelles n'affectait, tandis que les interactions antagonistes entraînent la suppression de certains gènes activés par les substances individuelles. Par conséquent, ces changements peuvent influencer le contrôle transcriptionnel de la régulation métabolique tant au niveau cellulaire qu'au niveau de l'organisme entier. Il en résulte que le profil pharmacologique de la combinaison peut différer des profils des ingrédients. De même, les profils pharmacologiques des composés purifiés peuvent différer du profil pharmacologique de l'extrait végétal total. On peut supposer que ce phénomène pourrait être utilisé pour éliminer les effets indésirables (par exemple les effets toxiques) et accroître la sélectivité de l'intervention pharmacologique.

Déclaration de conflits d'intérêts

Rebecca Hamm, Thomas Efferth et Alexander Panossian déclarent n'avoir aucun conflit d'intérêts financier. Georg Wikman est actionnaire du Swedish Herbal Institute (SHI).

Matériel supplémentaire

Références

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