DEVELOPPEMENT DE NOUVEAUX VASODILATATEURS A PARTIR D'UNE PLANTE TOGOLAISE

  • par Urbain AMOUSSOU
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  • 2014-07-02 18:38:38
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DEVELOPPEMENT DE NOUVEAUX VASODILATATEURS A PARTIR D’UNE PLANTE MEDICINALE TOGOLAISE FAGARA ZANTHOXYLOÏDES

Amoussou G. Ayéwodé, Rachid BENCHEIKH

Laboratoire de Molécules Bioactives, Faculté des Sciences et Techniques (FST) de Fès, Université Sidi-Mohammed-Ben-Abdellah, route d’Immouzer, BP 2202, 30000 Fès, Maroc

Global Biotek, BP 4556 Lomé, Togo, biotekglobal@gmail.com

 

Résumé:

Les maladies cardiovasculaires constituent aujourd’hui l’un des principaux problèmes de santé dans le monde entier. Dans les pays en voie de développement, il s’agit de maladies souvent négligées, avec très peu des budgets de santé qui leur sont consacrées (MS-IMFT, 2006). En outre, les traitements curatifs sont rares, d’où la nécessité de développer de nouveaux médicaments contre ces maladies dans les pays en voie de développement, des médicaments efficaces et accessibles.

Dans cette optique, nous avions testé l’action d’un extrait méthanolique de Fagara zanthoxyloides, une plante médicinale d’Afrique de l’ouest, sur le lit mésentérique, très vascularisé et le cœur isolé de rat, en vue d’étudier l’effet vasodilatateur et bradycardisant des extraits de cette plante. Les tests réalisés ont montré un effet antihypertenseur potentiel des extraits de F. zanthoxyloides, permettant d’espérer l’isolement de nouvelles molécules pouvant être utilisées dans le traitement des maladies cardiovasculaires.   

Mots-clés: Fagara zanthoxyloides, maladies cardiovasculaires, vasodilatateur

 

  1. INTRODUCTION

Les maladies cardiovasculaires (MVC) constituent un ensemble de troubles affectant le cœur et les vaisseaux sanguins. Les cardiopathies ischémiques ou coronariennes (qui incluent l’infarctus du myocarde) et l’insuffisance cardiaque touchent les vaisseaux sanguins qui alimentent le muscle cardiaque et sont les MCV les plus fréquentes. L’athérosclérose est la cause physiologique de la plupart des maladies de l’appareil circulatoire (Garas et Zafari, 2009; OMS, 2009).

Les MVC font plusieurs millions de mort chaque année dans le monde et 80% des décès dues aux maladies cardiovasculaires surviennent dans las pays en voie de développement, d’où la nécessité de développer une politique en matière de santé adaptée à ces pays, dans lesquels les traitements préventifs et curatifs sont très peu disponibles.

Les études menées dans ce projet ont donc pour objectif de développer de nouveaux traitements préventifs et curatifs, à partir de plantes médicinales africaines.

En effet de nombreuses plantes utilisées en Afrique ont été étudiées sur le plan botanique, chimique, et pharmacologique. La recherche de nouveaux principes actifs menée par les laboratoires pharmaceutique et universitaires a permis d’expliquer certaines utilisations traditionnelles. Les plantes médicinales traditionnelles peuvent ainsi permettre de mettre à la disposition des populations, des médicaments efficaces et à un coût réduit.

OBJECTIFS

L’objectif général de cette recherche est d’évaluer les activités biologiques éventuelles des extraits méthanoliques de la poudre d’écorce de racines de F. zanthoxyloides, une plante de la famille des Rutacées en vue d’évaluer les activités biologiques suivantes :

-       Effet vasodilatateur sur le lit artériel mésentérique isolé du rat.

-       Effet sur l’activité cardiaque du cœur isolé du rat.

 

  1. MATERIEL ET METHODES

2.1.Matériel végétal

       Le matériel végétal est constitué par les écorces de racines de Fagara zanthoxyloïdes (Fx), collectées en septembre 2008, à Lomé (Togo). Ces dernières ont été identifiées par un tradithérapeute togolais.

Le séchage des racines a été effectué à l'ombre, et à température ambiante. Les racines ont été émondées et les écorces concassées au mortier en fins morceaux afin d'être pulvérisées au broyeur à hélice (Mixer). Nous avons obtenu une poudre jaune, très fine, à partir des écorces.

Extraction par le méthanol

10 g de poudre ont été introduits dans un ballon de 250 ml et macérés dans 100 ml de méthanol, sous agitation magnétique, pendant 24 heures. Après filtration, nous avons concentré le filtrat au rotavapor à la température de 40°C. Cette opération a permis de récupérer un extrait huileux de couleur jaune que nous avons repris dans 15ml d’eau bidistillée, aliquoté, puis congelé à 4°C.

 

 

L’extrait méthanolique de Fx a été testé sur plusieurs préparations d’organes isolés à savoir, le lit mésentérique et le cœur isolé du rat.

 

2.2.Le lit vasculaire mésentérique

Le lit mésentérique étant une des parties les plus vascularisées de l’organisme, il se prête admirablement aux études qu’on se propose d’effectuer. L’ensemble des vaisseaux qui forme le lit, est constitué de muscle lisse et tout comme le muscle lisse de l’intestin, il est également sous la dépendance du système nerveux parasympathique et sympathique et de divers facteurs endothéliaux vasodilatateurs (NO, les prostacyclines, l’EDHF…) que vasoconstricteurs (endothéline, thromboxane A2, système rénine angiotensin) (Rachid et al.).

Le lit mésentérique est isolé à partir de rats pesant entre 250 et 400 g anesthésiés à l’éthyle uréthane (1ml/100g). La cavité abdominale est ouverte. L’artère mésentérique supérieure est rapidement canulée à son origine avec l’aorte abdominale par une aiguille hypodermique. La perfusion est alors rapidement démarrée, pour éviter une anoxie prolongée, avec du Krebs Heinseleit chaud (37°C).

La totalité du lit vasculaire mésentérique est isolée en coupant minutieusement avec des ciseaux fins aux abords des intestins. Une fois isolé, le lit vasculaire est perfusé et posé sur un support (boite de pétri).

La perfusion se fait à débit constant (2ml/min) par une pompe péristaltique. Le Krebs est maintenu à 37°C et est oxygéné par du carbogène (95% O2 et 5% CO2). Les changements de pressions de perfusion en mm Hg sont mesurés à l’aide d’un transducteur de pression placé à proximité de la canule et sont enregistrées sur un oscillographe Hewlett-Packard (figure 6).

Après 30min de stabilisation, la préparation reçoit une injection de 6.09µg de phénylephrine toutes les 5min jusqu’à ce que les réponses soient reproductibles. Des courbes doses-réponses à l’agoniste des récepteurs a1, la phénylephrine PM 203.7 (2.µg ; 6.µg ; 20.µg ; 60.µg) sont réalisées par injection dans le circuit tout près de la canule de perfusion.

 Cette courbe dose réponse est réalisée avant et après 7 minutes d’exposition du lit mésentérique à l’extrait de Fx (Fagara zanthoxyloides).

Une nouvelle gamme de phénylephrine est réalisée après l’exposition à l’extrait de Fx dans le but de déceler un effet vasoréactif de l’extrait.

 

2.3.Le muscle cardiaque

Les techniques de perfusion du cœur isolé sont réalisées pour faire des tests in vitro. Le cœur étant isolé de l’organisme, toutes les réponses de ce dernier à toutes stimulations sont intrinsèques et non influençables par le système nerveux ou le système hormonal. Par conséquent pour tester un nouveau médicament ayant des effets supposés sur le cœur, le cœur isolé et perfusé constitue la meilleure technique qui existe, car on travaille directement sur l’organe concerné.

Automatisme cardiaque

Le tissu nodal ou spécifique constitue le support du rythme cardiaque. Il est remarquable par ses propriétés d’automatisme et de conduction de l’onde d’excitation depuis le lieu de sa création (le nœud sinusal en particulier) vers les régions auriculaires et ventriculaires. En effet, l’ensemble du tissu nodal possède la faculté de se dépolariser spontanément et de façon rythmique, créant ainsi une onde d’excitation qui sera transmise vers les cellules musculaires grâce aux ramifications du tissu nodal. Depuis le tissu nodal où le potentiel de repos de ces différentes cellules n’est pas constant, il augmente progressivement et lorsqu’il atteint une valeur critique, la membrane se dépolarise, il se produit alors (loi de tout ou rien) un potentiel d’action (PA) qui se propage de proche en proche et déclenche l’activité électrique et mécanique des cellules musculaires.

Cette rythmicité intrinsèque aux tissus cardiaques permet au cœur de battre même isolé de toute innervation externe.

Le sarcolèmme, le réticulum sarcoplasmique et le sarcomère fonctionnent de façon couplée. Le calcium Ca2+ assure le couplage entre l’excitation et la contraction. Le Ca++ entrant, lors de l’ouverture des canaux calciques voltage dépendant, va activer le largage du Ca++ par le réticulum sarcoplasmique et amplifie le phénomène déclenché par le potentiel d’action (PA).

Pour initier la relaxation, un complexe Ca-calmoduline stimule la recapture calcique par le réticulum sarcoplasmique grâce à la phosphorylation d’une protéine, la phospholamban qui inhibe la pompe Ca++ ATPase durant la contraction. Sa phosphorylation lève l’inhibition et le Ca++ se trouve refoulé dans le réticulum sarcoplasmique.

Les cœurs sont prélevés sur des rats. Ils sont perfusés selon le montage de Langendorff. Nous procédons à une incision péritonéale puis diaphragmatique. Le cœur est rapidement excisé après section des vaisseaux, puis immédiatement placé dans une solution de perfusion (milieu de Krebs-Henseleit modifié), à 4°C. L’organe est ensuite canulé par l’aorte et perfusé avec la même solution, délivrée à pression (100 mmHg) et température (38°C) constantes. L’oxygène est délivré grâce à un mélange gazeux de 95% d’oxygène et 5% de gaz carbonique,( ce qui maintient une pression en oxygène de plus de 600 mmHg au niveau des valves aortiques). Le pH du perfusât oxygéné est de 7,3.

Lorsqu’il est canulé par l’aorte, le myocarde est perfusé par les artères coronaires qui sont irriguées de façon rétrograde. Le liquide de perfusion arrive directement dans l’aorte sous une pression de 90cm (70torr  environ) et irrigue les artères coronaires puis les capillaires cardiaques, revient par les veines coronaires et celles de thébésius vers le cœur droit qui en se contractant éjecte le liquide dans l’artère pulmonaire : ce débit est le débit coronaire.

 Une transsection de l’artère pulmonaire est effectuée de manière à faciliter le drainage coronaire, qui se fait par le retour veineux coronaire dans l’oreillette droite puis dans le ventricule droit. Un capteur de pression permet d’enregistrer en continu la pression développée en isovolumétrie par ce ventricule, ainsi que la fréquence cardiaque. Les cœurs ne sont pas stimulés et se contractent spontanément.

Afin de tester l’effet de Fx, l’extrait est injecté dans le circuit de perfusion, les réponses sont enregistrées sur l’oscillographe.

 

  1. RESULTATS ET DISCUSSION

3.1.Résultat de l’extraction méthanolique

Après macération de 10g de poudre d’écorces de racines de Fagara zanthoxyloides dans 100ml de méthanol, nous avons obtenu après filtration et passage au rotavapor un filtrat de 0,9g, d’où un rendement d’extraction de : 0,9/10 = 9%.

 

3.2.Effet de FX sur le lit vasculaire mésentérique isolé du rat.

Les résultats obtenus suite aux injections de concentrations croissantes de phenylephrine montre une vasoconstriction du lit mésentérique (mesentéric arterial bed : MAB) concentrations-dépendantes. En effet, on observe une élévation progressive des pressions enregistrées au niveau du MAB avec l’augmentation des concentrations de phenylephrine.

 

Après une exposition du MAB à l’extrait de Fx à une concentration de 0,5%, on remarque une diminution nette de la pression développée dans le lit contracté par la phenylephrine, témoignant d’une vasorelaxation des artères de ce lit. Ces diminutions de pressions sont exprimées en pourcentage sur le graphe suivant en fonction de concentrations croissantes de phénylephrine injectées.

Comme le montre le graphe ci dessous, la pression de perfusion au niveau du lit mésentérique de rat isolé-perfusé est beaucoup plus importante avant l’exposition à Fx, suggérant que l’extrait de cette plante posséderait un effet vasodilatateur. Comme il a été signalé dans le rappel bibliographique, la mobilisation du calcium est très importante dans la contraction du muscle lisse, l’effet vasodilatateur de l’extrait de Fx passerait par une baisse de la mobilisation du calcium intracellulaire provoquant ainsi la relaxation du vaisseau mésentérique.

Graphe : Pression développée par le MAB avant et après perfusion par l’extrait de Fx

De plus cette plante n’est pas toxique vue que le lit reprenait plus ou moins ces contractions de base après qu’on l’ait re-perfusé par le Krebs.

La prochaine étape serait de montrer si cette vasodilatation du lit provoquée par l’extrait de Fx est endothélium dépendant, en désendothélisant le lit et en l’exposant à nouveau à Fx. Si après avoir enlevé l’endothélium, l’effet de Fz disparaît, on pourrait conclure que l’effet de Fx est bien endothélium dépendant. Dans ce cas, par des techniques d’inhibitions des différentes voies, on pourrait déterminer le facteur endothélial responsable de cette vasodilatation. Si cet effet n’est pas endothélium dépendant, on devrait rechercher une action directe de Fx sur le muscle lisse artériel.

3.3.Le cœur isolé perfusé

L’injection de 30µl de notre extrait méthanolique de Fagara Zanthoxyloides ne montre aucun effet, comme on peut le remarquer sur la figure suivante. En effet les enregistrements ne montrent aucun changement significatif avant et après l’injection de 30µl de l’extrait de Fx.

Contrairement à ce qu’on a observé précédemment, l’injection de 100µl de Fx semble avoir un effet sur les contractions normales et automatiques du cœur perfusé. Il y a une baisse dans les fréquences cardiaques quelques instants après l’injection de l’extrait de Fx.

Cette diminution de la fréquence cardiaque (bradycardie), remarquée suite à l’injection de 100µl de notre extrait méthanoïque de Fagara Zanthoxyloides, peut s’expliquer par un blocage des canaux calciques comme dans les autres expériences effectuées, puisque le rythme cardiaque est donné par les cellules sinusales via  des potentiels d’action calcium dépendants.

 

  1. 4.      CONCLUSION 

Dans ce projet, nous nous sommes intéressés aux effets biologiques de l’extrait méthanolique de Fagara zanthoxyloides, une plante utilisée dans la médecine traditionnelle, pour traiter plusieurs maladies dont les troubles intestinaux. L’extrait méthanolique de cette plante a provoqué une vasodilatation des artères mésentériques isolées de rat et une baisse de la fréquence des battements d’un cœur de rat isolé et perfusé (effet bradycardisant). Ces résultats suggèrent donc que l’extrait méthanolique de Fagara zanthoxyloides contient des constituants spasmolytiques et vasodilatateurs et que cet effet relaxant serait probablement du à une inhibition de la mobilisation du calcium intracellulaire.

Cependant, d’autres recherches s’avèrent nécessaires pour confirmer ces premiers tests et surtout pour établir les mécanismes intervenant dans cet effet relaxant, afin de pouvoir cibler les principes actifs responsables de cette vasodilatation, observée aussi bien au niveau des artères mésentériques, que coronaires.

Néanmoins, ces résultats montrent que cette plante peut être effectivement utilisée comme antispasmolytique et l’effet vasodilatateur permet de penser que Fagara zanthoxyloides peut être un bon antihypertenseur. Tout ceci combiné à la baisse de la fréquence cardiaque observée, on peut conclure que l’extrait affiné de Fagara zanthoxyloides pourrait être utilisé dans les maladies cardiovasculaires liées au métabolisme du calcium.

 

 

REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES

  • Garas, S. et Zafari, A.M. (2009). Myocardial Infarction. EMedicine
  • MS-IFMT-Maladies Non transmissibles Sept.2006.
  • Organisation mondiale de la santé. (2009). Fiche thématique sur les maladies
  • Prempeh A, Mensah-Adipoe J : Crude aqueous extract of the root bark of Zanthoxylum Xanthoxyloides inhibits white blood cells migration in acute inflammation, Ghana Med J, sept. 2008, 42(3); 117-9.
  • Rachid BENCHEIKH : Implication du thromboxane A2 dans la vasoréactivité du lit mésentérique du rat Dahl en réponse à la phénylephrine, l’acétylcholine et la bradykinine. Thèse de doctorat, Université Sidi Mohamed Ben Abdellah..

Modérateur

  • Florent Breuil

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  • Dernière modération le 03/07/2014 - 12:07

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