La Conférence Internationale d’Oxford

La première Conférence Internationale sur les Applications Biologiques, Chimiques et Thérapeutiques de l’Oxyde Nitrique (NO) [International Conference on the Biology, Chemistry and Therapeutic Applications of Nitric Oxide] s’est tenue il y a maintenant dix-huit ans, en juin 2000, sous les auspices de la Nitric Oxide Society, à l’Hyatt Regency Hotel de San Francisco (USA).

Depuis, de telles conférences internationales sont organisées tous les deux ans. Les quatre dernières, les 6ème, 7ème, 8ème et 9ème conférences, eurent lieu respectivement en juin 2010 à Kyoto (Japon), en juin 2012 à Edimbourg (Ecosse, Royaume-Uni), en juin 2014 à Cleveland (Ohio, USA) et en mai 2016 à Sendai (Japon) [Cf. rubriques du 7 juillet 2012 et du 18 juin 2014].

La prochaine Conférence Internationale sur les Applications Biologiques, Chimiques et Thérapeutiques de l’Oxyde nitrique, la 10ème, se tiendra tout prochainement, du 16 au 20 septembre 2018, au Mathematical Institute d’Oxford (Royaume-Uni).

(voir le programme ici)

Elle commencera par deux exposés de deux scientifiques renommés. Le 16 septembre 2018, Louis Ignarro (USA) décrira l’oxyde nitrique: «Nitric Oxide, a truly remarkable molecule». Le 17 septembre 2018, Ferid Murad (USA) expliquera son mécanisme d’action: «Discovery of nitric oxide and cyclic GMP in cell signaling and their role in drug development». Louis Ignarro et Ferid Murad sont, rappelons-le, deux des trois lauréats (le troisième étant Robert Furchgott) du prix Nobel de Physiologie et de Médecine 1998, attribué en raison de travaux des années 1970-1980 à l’origine de la découverte du rôle majeur de l’oxyde nitrique en physiologie cardiovasculaire.

Parmi les autres exposés consacrés à l’ion nitrate NO3- et à son métabolisme lors de cette Conférence Internationale d’Oxford, notons, par exemple:

- Kapil, V. (Royaume-Uni): “The nitrate-nitrite-NO pathway and blood pressure: clinical utility and impact of sex.”

- Daiber A. (Allemagne): “Inorganic nitrite and nitrate in cardiovascular therapy: a better alternative to organic nitrates as nitric oxide donors?”

- Gee, L.C., Barts and the London School of Medicine and Dentistry Queen Mary University of London (UK): “Effects of dietary inorganic nitrate on blood pressure-dependent and independent cardiac dysfunction.”

- O’Gallagher, K., King’s College London British Heart Foundation Centre, London (UK): “Beetroot juice (dietary nitrate)-grapefruit juice (furancoumarine) cocktail crossover study: enhanced blood pressure-lowering and taste: nitrate-nitrite-NO pathway interactions: CYP3A4 inhibition of nitrite oxidation or enterosalivary circulation?

- Jones, A. (Royaume-Uni): “Dietary nitrate supplementation and exercise performance.”

- Allen, J. (USA): “Beet HF? Inorganic nitrate supplementation and exercise capacity in heart failure.”

- Rasica, L. (Italie): “«Beet on Alps»: ergogenic effects of dietary nitrate supplementation on cycling and arm-cranking during a prolonged exposure to high altitude.”

- Eriksson, K.E.L. (Suède): “Effects of dietary nitrate in patients undergoing coronary artery bypass.”

Les exposés seront accompagnés de 69 affiches [posters], émanant de quatre des cinq continents. Elles proviendront des Etats-Unis, du Brésil, du Royaume-Uni, de Suède, d’Allemagne, de Norvège, du Portugal, de Russie, du Kazakhstan, du Japon, de Corée, de Taiwan et d'Australie.

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Entérocolite du nourrisson et méthémoglobinémie

Malin, S.W., Lutfi, R., Friedman, M.L. and Teagarden, A.M. (2018) Food protein-induced enterocolitis syndrome causing hypovolemic shock and methemoglobinemia. Case Reports in Critical Care. doi.org//10.1155/2018/1903787

(voir le texte entier ici)

Les auteurs américains [Service de Pédiatrie, Ecole de Médecine de l’Université de l’Indiana, Indianapolis, IN, USA] rapportent l’affection d’un tout jeune garçon âgé de 5 semaines.

Après deux jours de diarrhée et de vomissements répétés, il est hospitalisé dans un état sévère, comprenant choc hypovolémique et acidose métabolique. Il est, à la fois, somnolent et cyanosé.

Malgré une intubation et une pression partielle d’oxygène de 200 mm Hg, l’enfant reste hypoxémique. Le sang artériel prélevé étant de couleur brun chocolat, le taux de méthémoglobine est vérifié. Il est trouvé élevé, supérieur à 25 % [The child was persistently hypoxemic after intubation despite receiving 100 % fraction of inspired oxygen on the ventilator, so an arterial blood gas was obtained and the blood was noted to be dark chocolate colored in appearance. The partial pressure of oxygen was 200 mm Hg. Cooxymetry was ordered with a serum methemoglobin level which was greater than 25 % (> 1.5 % is considered elevated per laboratory equipment and protocol].

Après deux injections de 1 mg/kg de bleu de méthylène, le taux de méthémoglobine baisse, atteignant 3.5 %. L’enfant guérit sans séquelle.

Par exclusion des autres causes possibles, l’équipe médicale américaine retient finalement le diagnostic de syndrome d’entérocolite induite par les protéines alimentaires [SEIPA]. Ils considèrent que lors d’une inflammation intestinale aiguë, l’activité enzymatique de la catalase peut être diminuée, et qu’il en résulte éventuellement une augmentation de la concentration intestinale en nitrite NO2-, et, de ce fait, une méthémoglobinémie [Decreased catalase activity during acute intestinal inflammation leads to increased intestinal nitrites and can cause increased heme molecule oxidation, which leads to methemoglobinemia].

Commentaire du blog

Chez le jeune nourrisson, il convient de distinguer deux types de méthémoglobinémie induite par les nitrites NO2-:

- la méthémoglobinémie induite par les nitrites externes, c’est-à-dire la méthémoglobinémie d’origine alimentaire,

- la méthémoglobinémie induite par la gastro-entérite, probablement due à un excès de production de nitrites endogènes.

• La méthémoglobinémie induite par les nitrites externes, c’est-à-dire la méthémoglobinémie d’origine alimentaire, a été la première décrite. Les nitrites apportés par l’alimentation furent d’emblée incriminés.

• La méthémoglobinémie accompagnant la gastro-entérite du nourrisson fut, par contre, longtemps ignorée tant des cliniciens que des épidémiologistes. De nos jours son incidence apparaît nettement supérieure à celle de la méthémoglobinémie d’origine alimentaire [Avery, 1999].

Rappelons que la méthémoglobinémie d’origine alimentaire du nourrisson n’est pas due aux nitrates alimentaires, quelle que soit la dose de nitrates ingérée. Par contre, s’il est préparé avec une eau de puits

- qui contient des nitrates NO3-

- et est aussi bactériologiquement contaminée [plus de 106 germes ml-1],

les ions nitrate NO3- présents dans l’eau de puits puis dans le biberon peuvent être, en plus ou moins grande quantité, transformés en ions nitrite NO2-. Avalant les nitrites NO2- du biberon, le nourrisson est alors exposé à l’apparition de la méthémoglobinémie.

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Supplémentation en nitrate, tolérance et performance physiques

Van De Walle, G.P. and Vukovich, M.D. (2018) The effect of nitrate supplementation on exercise tolerance and performance: A systematic review and meta-analysis. Journal of Strength and Conditioning Research 32, 1796-1808

(voir l'abstract ici)

Les auteurs américains [Université de l’Etat du Dakota du Sud, Brookings] présentent une revue de la littérature médicale consacrée aux effets ergogéniques de la supplémentation en nitrate NO3-. Ils retiennent dans leur méta-analyse les études répondant aux quatre critères suivants:

- travail expérimental publié dans une revue de langue anglaise et ayant été soumis à une évaluation par les pairs [peer-reviewed],

- comparaison des effets de la consommation de nitrate NO3- avec ceux de la consommation d’un supplément inactif ou ceux de la consommation d’un placebo,

- évaluation quantitative de la performance physique,

- participants en bonne santé.

Les études retenues pour la méta-analyse sont au nombre de 29.

L’effet sur la tolérance à l’exercice est évalué par les tests prenant en considération le temps jusqu’à l’épuisement [Time-to-exhaustion (TTE)]. L’effet sur la performance physique est évalué par les tests prenant en considération le temps nécessaire à l’épreuve [Time-trial (TT)].

Selon la définition de Cohen, la taille d’effet [Size effect (SE)] est considérée comme faible si elle est égale ou inférieure à 0.2, modérée si elle avoisine 0.5, importante si elle est égale ou supérieure à 0.8.

Dans la méta-analyse, les auteurs américains observent:

- un effet significatif de la supplémentation en nitrate sur la tolérance à l’exercice: taille d’effet = 0.28; p = 0.006 [Analysis using TTE as the outcome variable revealed a significant effect of nitrate supplementation on exercise tolerance ES 0.28 (95% CI: 0.08-0.47; p = 0.006)],

- une absence d’effet significatif de la supplémentation en nitrate sur la performance physique elle-même: taille d’effet = -0.05; p = 0.64 [Analysis using time to complete a specific distance as the outcome variable revealed no significant effect of nitrate supplementation on exercise performance ES -0.05 (95% CI: -0.28-0.17; p = 0.64)].

Il apparaît ainsi qu’une supplémentation en nitrate augmente la tolérance à l’effort lorsque l’exercice physique est constant et de haute intensité. Dans une telle condition, elle pourrait accroître la performance physique.

Quantitativement, les apports en nitrates les plus efficaces semblent se situer entre 310 et 560 mg, qu’ils soient fournis en une ou plusieurs fois. On parvient à cette dose en faisant appel à une consommation de légumes riches en nitrate NO3-, tels la betterave, les épinards et la roquette [This amount (5-9 mmol) can easily be met through a normal diet consisting of vegetables, with beetroot, spinach and rocket (rogula) representing the richest sources of dietary nitrate].

La consommation de légumes riches en nitrate NO3- apparaît dénuée d’effets défavorables sur la santé, contrairement à l’utilisation non contrôlée de nitrates organiques du type de la nitroglycérine (ou trinitrine) ou à celle de sels de nitrite NO2- [Natural sources of vegetable nitrates are likely safe and should remain the primary vessel for those looking to explore the physiological effets of nitrate associated with exercise. In contrast, the uncontrolled use of organic nitrates (nitroglycerin) and nitrite salts is potentially hazardous and should be avoided].

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Apport en nitrate et efforts distaux du membre supérieur

Craig, J.C., Broxterman, R.M., Smith, J.R., Allen, J.D., Barstow, T.J. (2018) Effect of dietary nitrate supplementation on conduit artery blood flow, muscle oxygenation, and metabolic rate during handgrip exercise. Journal of Applied Physiology 125, 254-262

(voir l'abstract ici)

Lors d’une étude randomisée, en double aveugle et cross over présentée par des auteurs américains [Manhattan, Kansas; Charlottesville, Virginie], 10 hommes jeunes, âgés en moyenne de 25 ans, en bonne santé, consomment:

-soit 140 ml d’un jus de betterave riche en nitrate apportant 800 mg de nitrate NO3- [groupe Nitrate],

- soit 140 ml d’un jus de betterave déplété en nitrate n’apportant que 0.4 mg de nitrate NO3- [groupe Placebo].

Deux heures et demie plus tard, ils effectuent un exercice de contractions du poing à puissance constante:

- soit pendant 10 minutes à 40% de la puissance maximale (préalablement évaluée), en moyenne à 2.2 W.

- soit à 80% de la même puissance maximale, en moyenne à 4.7 W.

Avant l’exercice, au repos, la pression artérielle moyenne est significativement plus faible dans le groupe [Nitrate] que dans le groupe [Placebo]: respectivement, en moyenne, 84 versus 89 mm Hg (p<0.01).

Aucune différence statistiquement significative n’est, par la suite, enregistrée entre le groupe [Nitrate] et le groupe [Placebo] concernant

- la tolérance de l’exercice effectué à 80% de la puissance maximale: 358 versus 341 secondes (p = 0.3),

- le débit de l’artère brachiale au repos puis au cours de l’exercice,

- la concentration d’hémoglobine et de myoglobine désoxygénées lorsque l’exercice est effectué à 40% de la puissance maximale,

- et la consommation en oxygène [VO2] en fin d’exercice.

Par contre, comparativement à ce qu’on note dans le groupe [Placebo], lorsque l’exercice est effectué à 80% de la puissance maximale le groupe [Nitrate] est l’objet:

- d’une augmentation de la concentration d’hémoglobine et de myoglobine désoxygénées (p < 0.05),

- et en début d’exercice d’une augmentation de la consommation en oxygène [VO2] (en moyenne: 96 versus 72 ml/min; p < .05).

Les auteurs concluent que dans l’exercice de contractions répétitives du poing à forte intensité l’ingestion préalable 2 heures et demie plus tôt d’une dose de 800 mg de nitrate NO3- augmente et accélère la consommation musculaire locale d’oxygène, plus par un processus d’accentuation de l’extraction d’oxygène que par un processus d’accroissement du flux sanguin [The acute dose was also an effective method to increase and speed the local muscle VO2 on-kinetics parameters during severe intensity handgrip exercise, primarily through an increased fractional O2 extraction rather than increased blood flow].

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Effet hypotensif des nitrates. Mécanismes physiopathologiques

Carlström, M., Lundberg, J.O and Weitzberg, E. (2018) Mechanisms underlying blood pressure reduction by dietary inorganic nitrate. Acta Physiol (Oxf). Sous presse.

(voir l'abstract ici)

Dans une revue de synthèse, les auteurs suédois [Karolinska Institute, Stockholm, Suède] font le point sur les effets hypotensifs, ou antihypertenseurs, des nitrates alimentaires, et se penchent sur  les mécanismes mis en jeu.

Ils suivent le plan suivant:

1) Introduction

2) Synthèse d’oxyde nitrique NO

2.1 NO synthase

2.2 Voie métabolique Nitrate-Nitrite- Oxyde nitrique NO

3) Devenir de l’oxyde nitrique NO

4) Etudes chez l’homme sur les effets des nitrates alimentaires sur la tension artérielle

5) Organes concernés par l’effet hypotensif de l’ion nitrate

5.1 Vaisseaux sanguins

5.1.1 Vasodilatation

5.1.2 Fonction endothéliale

5.1.3 Intégrité vasculaire

5.2 Globule rouge

5.3 Cœur

5.4 Reins

5.5 Système nerveux

5.6 Système gastro-intestinal – rôle du microbiome et de l’acidité gastrique

5.6.1 Microbiome

5.6.2 pH gastrique

6) Autres mécanismes contribuant éventuellement aux effets antihypertenseurs et cardio-protecteurs des nitrates

6.1 Inhibition du système rénine-angiotensine –aldostérone (RAAS)

6.2 Inhibition de l’arginase

6.3 Modulation de la synthèse endothéliale d’oxyde nitrique NO

6.4 Propriétés anti-inflammatoires

6.5 Propriétés anti-oxydantes

7) Résumé et perspectives pour l’avenir

Dans le cinquième chapitre, les auteurs passent en revue les systèmes d’organe intervenant dans la régulation de la tension artérielle après ingestion de nitrates NO3- alimentaires, autrement dit après stimulation de la voie métabolique Nitrate NO3--Nitrite NO2--Oxyde nitrique NO [In this section […], several different organ systems are described that are involved in either mediating or modulating the blood pressure responses following dietary stimulation of the nitrate-nitrite- NO pathway].

• Par la voie métabolique guanylate cyclase soluble/guanosine monophosphate cyclique [sGC/CGMP], l’oxyde nitrique NO libéré induit une vasodilatation, sans signes de tolérance au long cours, en même temps qu’il exerce un effet anti-agrégant plaquettaire.

• Il ne semble pas que l’ingestion de nitrate NO3- influe sur la fonction cardiaque [There is little evidence indicating that the blood pressure-lowering effect of dietary nitrate is due to reduced cardiac function].

• L’oxyde nitrique NO libéré joue un rôle dans la régulation du système nerveux sympathique. Il ne serait pas impossible que la stimulation d’origine alimentaire de la voie métabolique Nitrate NO3--Nitrite NO2--Oxyde nitrique NO exerce un effet hypotensif par l’intermédiaire du système nerveux sympathique [Considering the importance of NO in regulation of sympathoexcitation, and hence modulation of blood flow and blood pressure, it is possible that stimulation of the nitrate-nitrite-NO pathway by dietary means may contribute to blood pressure-lowering effects of inorganic nitrate via mechanisms within the nervous system].

• Les bactéries de la cavité buccale sont impliquées dans le fonctionnement de la voie métabolique Nitrate NO3--Nitrite NO2--Oxyde nitrique NO. Dans une relation symbiotique, l’hôte leur fournit le substrat. En retour, elles l’assistent dans la régulation de sa fonction cardiovasculaire.

• L’acidité gastrique est également impliquée; d’où un lien entre l’utilisation prolongée des inhibiteurs de la pompe à protons et les élévations de la tension artérielle et du risque cardiovasculaire.

Le sixième chapitre discute quelques mécanismes supplémentaires pouvant être mis en jeu [In the section below, several different mechanisms underlying the blood pressure-lowering effect of dietary nitrate are discussed].

• Des études expérimentales effectuées chez le rat montrent qu’une supplémentation en nitrate NO3- pourrait être associée:

- à une diminution de la réponse vasculaire à l’angiotensine II,

- à une réduction de l’expression du récepteur de l’angiotensine II de type 1 (AT1),

- à l’inverse, à une augmentation de l’expression des récepteurs de l’angiotensine de type 2 (AT2), intervenant dans la cardio-protection.

Les faits sont à confirmer.

• Il serait possible que les nitrates alimentaires aient un effet inhibiteur sur un enzyme du cycle de l’urée, l’arginase, d’où résulterait un effet favorable sur les dysfonctions cardiovasculaires.

• On sait qu’une diminution de la synthèse en oxyde nitrique NO par la NO synthase endothéliale (eNOS), ou une diminution de la biodisponibilité de l’oxyde nitrique NO, contribuent au développement de désordres, notamment cardiovasculaires, liés à l’âge. On envisage ainsi que des stratégies aptes à restaurer la fonction des NO synthases et la biodisponibilité de l’oxyde nitrique NO aient un avenir thérapeutique. Il se trouve que certaines études ont mis en évidence une modulation de l’activité de la NO synthase endothéliale (eNOS) sous l’effet des ions nitrate NO3- et des ions nitrite NO2-, via une stimulation de l’AMPK (ou «adénosine monophosphate-activated protein kinase»).

• On considère qu’augmentant significativement le risque de complications, les phénomènes inflammatoires contribuent défavorablement au développement et à la progression des maladies cardiovasculaires. Comme en témoignent des études expérimentales et cliniques, les effets favorables des nitrates NO3- alimentaires, et du renforcement de la voie métabolique Nitrate NO3--Nitrite NO2--Oxyde nitrique NO, pourraient être associés à une diminution du recrutement leucocytaire, à une diminution de l’activation des polynucléaires neutrophiles et des macrophages, à une stimulation des mécanismes anti-inflammatoires.

• Il est également possible que les mitochondries constituent l’une des cibles de la voie métabolique Nitrate NO3--Nitrite NO2--Oxyde nitrique NO, le rôle éventuel du phénomène sur la régulation de la tension artérielle restant à confirmer [It is now evident that mitochondria are potential targets of the nitrate-nitrite-NO pathway, but whether the effects described above are involved in the blood pressure regulation by this pathway is not yet evident]. 

Commentaire du blog

Le champ d’investigation est vaste. De nombreuses incertitudes physiopathologiques persistent.

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Eaux de boisson du gouvernorat de Dakahlia

Mortada, W.I. and Shokeir, A.A. (2018) Does nitrite and nitrate levels in drinking water impact the health of people in Dakahlia governorate, Egypt ? Environmental Science and Pollution Research. Doi.org/10.1007/s11356-018-2156-2

(voir l'abstract ici)

D’une superficie de 3500 km2, situé au nord-est du Caire sur le delta du Nil, le gouvernorat égyptien de Dakahlia regroupe 6.2 millions d’habitants. Après traitement, l’eau d’adduction publique provient principalement du Nil. Dans les plus petits villages, l’eau de boisson peut être directement extraite de puits [Like most of the governorats of Egypt, residents of this area are depending mainlu on the Nile River as the main source of drinking water after treatment in water stations. Some houses in the small villages depend on groundwater for drinking].

Les auteurs égyptiens [Service d’urologie et de néphrologie, Mansoura, Egypte] prélèvent 1291 échantillons d’eau de boisson entre décembre 2015 et mai 2016 dans diverses localités du gouvernorat de Dakahlia. 1119 proviennent d’eaux d’adduction publique (556 en milieu urbain, 563 en milieu rural). 172 proviennent d’eaux de puits.

Ils mesurent les concentrations de nitrate NO3- et de nitrite NO2- dans les échantillons, et les comparent aux concentrations maximales admissibles [CMA] dans l’eau de boisson, telles qu’édictées par l’Organisation Mondiale de la Santé (OMS), l’intention de l’autorité sanitaire étant d’assurer la prévention  de la méthémoglobinémie du nourrisson. Les CMA de l’OMS sont:

- pour l’ion nitrate: 50 mg NO3- l-1,

- pour l’ion nitrite: 3 mg NO2- l-1 (OMS, 2011).

Pour l’ensemble des 1291 mesures, les résultats sont les suivants:

Ion

Variation mg l-1

Moyenne mg l-1

Normes OMS

Valeur de p

Nitrate

2.41-8.70

5.25

50

< 0.01

Nitrite

0.030-0.113

0.059

3.0

< 0.01

Les auteurs en déduisent que les concentrations en nitrate NO3- et en nitrite NO2- des eaux de boisson à la disposition des habitants du gouvernorat égyptien de Dakahlia ne leur font courir aucun risque sanitaire [Results of the present study indicate that there is no health risk of residents from nitrite and nitrate through drinking water in the studied area].

Commentaire du blog

1) Contrairement aux indications de l’Organisation Mondiale de la Santé (OMS, 2011) reprises ici par les auteurs, quelque puissent être les valeurs atteintes les teneurs en nitrate NO3- de l’eau de boisson ne font jamais courir à l’homme, en particulier au nourrisson, un quelconque risque de méthémoglobinémie.

2) Chez le nourrisson âgé de moins de six mois, le risque méthémoglobinémique existe, par contre, si l’eau de boisson contient une certaine concentration d’ions nitrite NO2-. Les ions nitrite NO2- apparaissent quand, à la présence de nitrate NO3-, vient s’ajouter dans l’eau une forte contamination bactérienne, supérieure à 106 germes ml-1. Leur teneur moyenne en nitrite NO2- restant 50 fois inférieure à la norme OMS, on en déduit que les eaux de boisson du gouvernorat de Dakahlia, notamment ses eaux de puits, sont épargnées par la contamination bactérienne. Elles sont bactériologiquement saines.

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Supplémentation en nitrate, effet ergogénique chez l’adolescent obèse

Rasica, L., Porcelli, S., Marzorati, M., Salvadego, D., Vezzoli, A., Agosti, F., De Col, A., Tringali, G., Jones, A.M., Sartorio, A. and Grassi, B. (2018) Ergogenic effects of beetroot juice supplementation during severe-intensity exercise in obese adolescents. American Journal of Physiology. Regulatory, Integrative and Comparative Physiology. Sous presse

(voir l'abstract ici)

Lors d’exercices physiques à puissance constante, comparées à celles du sujet témoin, la consommation d’oxygène VO2 et l’intolérance à l’effort sont accrues chez le patient obèse. A l’inverse, comme on sait, chez le sujet sain et sédentaire, la supplémentation alimentaire en nitrate NO3- réduit tant la consommation d’oxygène VO2 que l’intolérance à l’effort.

Les auteurs italiens et britannique [Segrate, Milan, Udine et Piancavallo, Italie; Exeter, Royaume-Uni] sont incités à effectuer une étude randomisée, en double aveugle et cross over chez 10 sujets à la fois adolescents et obèses [8 jeunes filles, 2 jeunes garçons; âge moyen: 16 ans]. L’indice moyen de masse corporelle IMC des participants est de 35.2 kg m-2 (à comparer aux IMC du «surpoids» de 25 à 30 kg m-2, de l’«obésité modérée» de 30 à 35 kg m-2, de  l’«obésité sévère» de 35 à 40 kg m-2).

Pendant 6 jours consécutifs, les sujets reçoivent chaque jour:

- soit une supplémentation par 70 ml d’un jus de betterave riche en nitrate [Beet It, James White Drinks, Ipswich, UK], apportant 310 mg de nitrate NO3- (groupe betterave ou BR),

- soit une supplémentation par 70 ml d’un jus de betterave déplété en nitrate, apportant une quantité toute négligeable de nitrate NO3- (groupe placebo ou PLA).

Le sixième jour, deux heures et demie après l’ingestion de jus de betterave, la concentration plasmatique en nitrate est mesurée. Elle est significativement plus élevée dans le groupe BR que dans le groupe PLA: respectivement et en moyenne, 6.7 versus 0.9 mg NO3- l-1.

Le sixième jour, sur cyclo-ergomètre, les sujets effectuent deux exercices physiques d’intensité modérée à puissance constante ainsi qu’un exercice de forte intensité jusqu’à épuisement.

Lors des exercices d’intensité modérée, la consommation d’oxygène est équivalente dans les deux groupes: respectivement et en moyenne, 13.3 versus 12.9 ml min-1 watt-1 (p = 0.517).

Par contre, lors de l’exercice de forte intensité, le temps jusqu’à épuisement est significativement augmenté chez les sujets du groupe BR: chez eux, il est, en moyenne, de 9 minutes et 21 secondes (561 secondes), alors qu’il n’est que de 7 minutes et 37 secondes (457 secondes) chez les sujets contrôles du groupe PLA [During severe-intensity exercise, signs of a reduced amplitude of the O2 uptake slow component were observed in BR, in association with a significantly longer time to exhaustion (561±198 s in BR vs. 457±101 s in PLA, P=0.0143)].

Les auteurs souhaitent que leur étude soit ultérieurement complétée par d’autres travaux portant sur le long terme. Chez le sujet obèse, il serait également intéressant de considérer l’effet ergogénique possible d’une alimentation chroniquement riche en légumes à forte teneur en nitrate.

Dès à présent, ils se demandent si, en cas d’obésité, la supplémentation en nitrate NO3- n’aurait pas pour effet de rompre un cercle vicieux propre à l’affection: obésité → fatigue précoce → diminution de la tolérance à l’exercice → diminution de l’exercice physique → obésité → fatigue précoce, etc. [By contrasting the vicious circle of early fatigue → reduced exercise tolerance →reduced physical activity → obesity → early fatigue, the intervention could represent a useful adjunct[…] in the control of obesity in adolescents and possibly also in adult obese patients].

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Régimes riches en légumes et insuffisance cardiaque

Kerley, C.P. (2018) A review of plant-based diets to prevent and treat heart failure. Cardiac Failure Review 4, 54-61

(voir l'abstract et le texte entier ici)

Cardiologue exerçant à l’hôpital Saint Michael de Dublin (Irlande), l’auteur s’intéresse au rôle de la nutrition sur l’incidence et la sévérité de l’insuffisance cardiaque.

Il est bien établi que l’incidence de l’insuffisance cardiaque est faible chez les sujets respectant des règles classiques: activité physique régulière, indice de masse corporelle satisfaisant, faible consommation d’alcool, non consommation de tabac, régime nutritionnel favorable.

Concernant le régime nutritionnel, les principales études sur le thème concernent le régime DASH [Dietary Approaches to Stop Hypertension] et le régime méditerranéen.

• L’auteur passe en revue plusieurs études consacrées entre 2003 et 2015 à l’effet du régime DASH sur l’insuffisance cardiaque. Les résultats obtenus sont tous favorables. Bien que les investigateurs aient toujours eu connaissance des régimes suivis par les sujets participant aux études [the trials lacked investigator blinding], le régime DASH peut être considéré comme prometteur, tant pour la prévention que pour le traitement de l’insuffisance cardiaque. Il est désigné par L. Rifai et coll. (2016) comme le «programme diététique optimal à opposer à l’insuffisance cardiaque symptomatique» [Although the trials lacked investigator blinding, DASH appears to be promising for the prevention and treatment of heart failure. Based on consistent evidence of benefit in cardiovascular disease, including heart failure, DASH has been called an «optimal dietary plan for symptomatic heart failure»]. L’American College of Cardiology l’inclut en 2013 dans ses recommandations pour la prévention du risque cardiovasculaire [«DASH […] was included in the 2013 American College of Cardiology/American Heart Association CVD risk prevention guidelines (strong recommendation: level 1A)»].

• Le régime méditerranéen diffère assez peu du régime DASH. Comme lui, il est basé sur les légumes. Il contient peu de viande, peu de glucides raffinés (pain, pâtes, farine, riz, etc.), peu de produits alimentaires transformés. Une dizaine d’études sont recensées entre 1996 et 2016. Les résultats sont globalement comparables à ceux du régime DASH.

L’auteur fait remarquer que les régimes à base de fruits et légumes sont riches en fibres, en nitrates alimentaires, en micronutriments cardioprotecteurs tels magnésium, potassium et divers anti-oxydants (vitamine C, lycopène par exemple). Ils sont pauvres en acides gras saturés et trans [Plant-based diets are typically rich in fibre, dietary nitrates and cardioprotective micronutrients such as magnesium, potassium and antioxidants (e.g. vitamine C and lycopene) but low in saturated/trans fat]. Ces régimes peuvent ainsi favoriser à la fois le statut anti-oxydant et la biodisponibilité en oxyde nitrique NO, diminuant les dérivés réactifs de l’oxygène, l’inflammation, les taux d’homocystéine, la tension artérielle, l’hyperglycémie, l’obésité, les teneurs en lipides, voire l’athérosclérose [Therefore plant-based diets may increase antioxidant status and nitric oxide bioavailability and decrease reactive oxygen species, inflammation, homocysteine, blood pressure, hyperglycaemia, obesity, lipids and even atherosclerosis].

Commentaire du blog

Les explications de l’auteur irlandais ne sont pas particulièrement claires. On aurait aimé qu’il développe davantage les effets bénéfiques cardiovasculaires de la supplémentation alimentaire en nitrate NO3-, et de la meilleure biodisponibilité en oxyde nitrique NO qui s’ensuit. On aurait aimé qu’il décrive les mécanismes en jeu. Lorsque l’on consulte les pages RUBRIQUES PAR THEMES et RUBRIQUES PAR THEMES 2 du blog, on constate que la littérature sur le sujet est abondante.

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Forte teneur en nitrate de l’amarante douteuse

Moore, A.N., Haun, C.T., Kephart, W.C., Holland, A.M., Mobley, C.B., Pascoe, D.D., Roberts, M.D. and Martin, J.S. (2017) Red spinach extract increases ventilator threshold during graded exercise testing. Sports, 5, 80

(voir ici l'abstract)

Comme la betterave rouge, ou Beta vulgaris subsp. Vulgaris, et l’épinard, ou spinacia oleracea, l’amarante douteuse, ou amaranthus dubius, appartient à la famille des amaranthacées. Elle est parfois connue sous le nom plus commun d’épinard rouge [red spinach].

Originaire des Caraïbes, du sud du Mexique, du Nord de l’Amérique, elle a gagné l’Afrique, l’Europe et l’Asie, notamment l’Inde, l’Indonésie et le Cambodge. Herbacée annuelle, pouvant atteindre 1.5 mètre de hauteur, elle a pour propriété d’être très riche en nitrate NO3-.

Disponible aux Etats-Unis, la gélule d’OxystormR [Arjuna Natural Extracts Ltd.], constituée d’extrait d’amarante douteuse, comprend 9 grammes de nitrate NO3- pour 100 grammes de produit. Sa teneur en nitrate est, respectivement, cinq et cinquante fois supérieure à celles de la poudre et du jus de betterave. Une gélule d’un gramme d’Oxystorm contient 90 mg de nitrate NO3-.

Les auteurs américains [Université d’Auburn, Alabama, USA] présentent une étude randomisée, en double aveugle contre placebo et cross over, destinée à vérifier les effets de l’extrait d’amarante douteuse sur la performance physique.

Quinze sujets (8 hommes et 7 femmes), d’âge compris entre 19 et 35 ans, en bonne santé, non hypertendus, sont inclus. En une prise, ils ingèrent 1000 mg de poudre d’extrait d’amarante douteuse [OxystormR] diluée dans de l’eau, ce qui correspond à 90 mg de nitrate NO3-. [A single oral dose of 1000 mg red spinach extract powder (i.e., OxystormR) […] was consumed with bottled water […]. The expected ingested dose of nitrate in the red spinach extract was ~90 mg].

Les prélèvements sanguins pour le dosage des concentrations plasmatiques en nitrate NO3- et en nitrite NO2- sont effectués avant l’ingestion, puis 65 à 75 minutes plus tard avant l’exercice physique [PRE], enfin immédiatement après ce dernier [POST]. L’exercice physique effectué par les sujets est un test d’effort standardisé répondant au protocole de Bruce, avec des durées de palier de trois minutes.

Alors qu’elles ne sont pas modifiées dans le groupe placebo: aux alentours de 2 mg NO3- l-1, les concentrations plasmatiques en nitrate NO3- sont nettement augmentées après ingestion des 1000 mg de poudre d’extrait d’amarante douteuse: en moyenne et respectivement aux deux temps [PRE] et [POST], 12.1 et 11.2 mg NO3- l-1. Par contre, après ingestion des 1000 mg de poudre d’extrait d’amarante douteuse on n’enregistre pas d’élévation significative des concentrations plasmatiques en nitrite NO2- [No effect on circulating nitrite (NO2-) was observed with rred spinach extract […] or placebo […]].

Lors du test d’effort standardisé, le temps jusqu’à épuisement et la consommation maximale d’oxygène ne sont pas significativement modifiés après ingestion de poudre d’extrait d’amarante douteuse [Time-to-exhaustion and VO2 peak were not different between conditions (p > 0.100)]. Par contre, pour un seuil ventilatoire identifié sur ordinateur, la consommation d’oxygène VO2 est trouvée statistiquement supérieure après ingestion de poudre d’extrait d’amarante douteuse [During graded exercise testing, VO2 at the ventilatory threshold was significantly higher with red spinach extract compared to placebo (+ 6.1 ± 7.3 % ; p < 0.05)].

En conclusion, les auteurs américains se demandent si, chez le sportif amateur, l’ingestion de la poudre d’extrait d’amarante douteuse ne pourrait pas avoir un effet ergogénique favorable, dans la mesure où elle retarde l’apparition du seuil ventilatoire [Red spinach extract as a nutritional supplement may elicit an ergogenic response by delaying the ventilatory threshold].

Commentaire du blog

- L’amaranthus dubius se caractérise par ses très fortes teneurs en nitrate NO3-.

- Comparée à la concentration maximale des nitrates admissible [CMA] dans l’eau d’adduction publique, édictée par l’administration: 50 mg NO3- l-1, la concentration en nitrate de la poudre d’OxystormR (certes destinée à être diluée avant l’ingestion), utilisée sans souci par les participants de l’étude, lui est 1800 fois (90000/50) supérieure.

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Légumes, nitrate et hypertension induite par le sel.

Kurtz, T.W., DiCarlo, S.E., Pravenec, M. and Morris, R.C. (2018) Functional foods for augmenting nitric oxide activity and reducing the risk for salt-induced hypertension and cardiovascular disease in Japan. Journal of Cardiology 72, 42-49

(voir l'abstract ici)

Depuis plusieurs décennies, compte tenu du schéma classique dit de Guyton (1980), les cardiologues considèrent que l’hypertension par excès de sel est la conséquence d’une excrétion rénale insuffisante de la charge sodée, d’où résultent des augmentations du volume sanguin, du débit cardiaque et par voie de conséquence de la tension artérielle [For decades, cardiologists have widely embraced the historical view of Guyton and colleagues on the pathogenesis of salt sensitivity and salt-induced hypertension. This view holds that salt-induced hypertension is usually initiated by a subnormal renal ability to excrete a salt load which causes abnormal increases in sodium balance, blood volume, cardia output, and therefore blood pressure].

La Société Japonaise d’Hypertension recommande que les apports quotidiens en sel soient maintenus, si possible, au-dessous de 6 grammes. Pourtant, entre 2004 et 2014, dans la population générale du pays, les apports sont restés quasi stables, en moyenne aux alentours de 10 grammes.

Au cours des dernières années, un schéma pathogénique différent est apparu. Selon la théorie vasodysfonctionnelle [«vasodysfonction theory»], l’hypertension par excès de sel serait liée, en cas de charge sodée, à un manque de vasodilatation et à un accroissement de la résistance vasculaire [Rather, initiation of salt-induced hypertension is often caused by subnormal vasodilation and abnormal vascular responses to increased salt intake in salt-sensitive subjects compared to those in salt-resistant normal controls].

Prenant en compte le nouveau contexte, les auteurs américains et tchèque [San Francisco, Californie; East Lansing, Michigan; Prague, République tchèque] font état de travaux expérimentaux:

- Chez le rat soumis à une néphrectomie unilatérale et à un régime hypersalé, l’adjonction de nitrate de sodium atténue l’hypertension artérielle sans modifier l’excrétion urinaire de sodium [Carlstrom et coll., 2011]

- Chez l’homme, un triplement des apports sodés de 50 à 150 mmol j-1 augmente la tension artérielle systolique, en moyenne de 6.7 mm Hg. Si conjointement le sujet reçoit un régime DASH [Dietary Approaches to Stop Hypertension diet] particulièrement riche en nitrate, la tension artérielle systolique ne s’élève que de 3.0 mm Hg. Le régime DASH atténue de moitié l’augmentation de la tension artérielle systolique induite par l’apport sodé [DASH diet attenuated the salt-induced increase in systolic blood pressure by 50% (P < 0.01)] [Sacks et coll., 2001].

Le ministère de la Santé, du Travail et des Affaires sociales du Japon recommande à la population japonaise d’augmenter la consommation en légumes, de manière à atteindre, si possible, l’objectif de 350 grammes par jour. Actuellement, l’objectif ministériel n’est pas encore atteint: la consommation moyenne en légumes dans le pays est de 280 grammes par jour.

Les auteurs souhaitent que l’effort du pays soit poursuivi. Il convient, à leurs yeux, de mettre l’accent sur la consommation de légumes traditionnels riches en nitrate NO3- tels le chou chinois, la bardane, l’épinard moutarde (ou moutarde japonaise), le chou de Pékin et les épinards ainsi d’ailleurs que sur celle de légumes moins traditionnels tels la betterave et le chou frisé. Ils considèrent qu’associée au recours classique à une alimentation moindre en sel, une augmentation de la consommation de légumes riches en nitrate pourrait constituer un moyen de lutte approprié à l’égard du risque hypertensionnel liée aux apports salés [Further activites to educate the public about the benefits of increasing vegetable intake should be encouraged. […] Traditional Japanese vegetables with a high nitrate content such as Osaka shirona, burdock, komatsuna, hakusai, spinach, etc., and non-traditional Japanese vegetables with a high nitrate content such as table beets and kale, are of particular interest for their potential to support the production of NO and maintenance of healthy blood pressure. We suggest that increased intake of vegetables with high nitrate content, and increased intake of functional food products prepared from high nitrate vegetables, be considered as an additional approach for reducing the risk of salt-induced hypertension in the general population].

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