Nitrates dans les eaux de puits américaines

Burow, K.R., Nolan, B.T., Rupert, M.G. and Dubrovsky, N.M. (2010) Nitrate in groundwater of the United States, 1991-2003. Environmental Science and Technology 44, 4988-4997.

(voir l'abstract ici)

L’US Geological Survey (USGS) a publié, en 2000, les résultats d’une première étude effectuée sur la qualité des eaux souterraines aux Etats-Unis entre 1991 et 1995. Son programme, le National Water-Quality Assessment (NAWQA), permettait de déterminer la teneur en nitrates de 2130 eaux de puits analysées dans 20 régions du pays.

Dix ans plus tard, l’USGS est en mesure de présenter la suite du travail. Entre 1995 et 2003, 2971 eaux de puits supplémentaires ont été analysées, dans 31 autres régions des Etats-Unis. Au total, sont connues les teneurs en nitrates de 5101 eaux de puits recueillies dans 51 régions américaines entre 1991 et 2003.

Lorsque les puits sont situés en terre agricole [agricultural land], en zone urbaine [urban land] ou en dépendance des grands aquifères [groudwater sampled in major aquifers], les moyennes de la teneur en nitrate des eaux de puits sont respectivement de 13.7, 6.2 et 2.5 mg NO3- l-1.

Dans les trois mêmes cas de figure, les concentrations en nitrates des eaux de puits dépassent respectivement la teneur réglementaire de 44.3 mg NO3- l-1 retenue par l’US Environmental Protection Agency (USEPA) dans 20%, 3% et 4% des cas.

Ces résultats sont similaires à ceux que l’US Geological Survey rapportait en 2000 à partir de prélèvements effectués entre 1991 et 1995 [These results are similar to that in ref 5] (la référence 5 étant celle de l’USGS 2000).

Commentaires du blog

On peut, en première analyse, déduire de ce travail de l’US Geological Survey (USGS) qu’entre les périodes 1991-1995 et 1995-2003, les teneurs en nitrate des eaux de puits américaines n’ont pas, dans leur ensemble, subi de modification, ni de hausse, notables.

Tout comme celle de 50 mg NO3- l-1 en Europe, la norme de 44.3 mg NO3- l-1 établie par les autorités administratives américaines à l’égard des eaux de boisson, eaux d’adduction publique comprises, est, nous l’avons vu, scientifiquement contestable (Cf. rubrique du 19 février 2010).

En outre, on voit qu’aux Etats-Unis les teneurs en nitrates de 20% des eaux de puits établis en zone rurale dépassent la limite réglementaire de 44.3 mg NO3- l-1. On peut se demander s’il est justifié, pour les nitrates des eaux de puits, de maintenir une norme, quand on réalise qu’elle est si imparfaitement respectée.  

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Nitrates: les principales erreurs

Depuis le 26 octobre 2009, à l’intention de ses lecteurs, notre blog a consulté et analysé plus de soixante-dix articles scientifiques, publiés dans des revues internationales à comité de lecture et consacrés aux nitrates.

Nous présentons ici les principales erreurs rencontrées.

Erreur (ou précaution oratoire) n°1: Lorsque l’article concerne les nitrates et l’environnement, il arrive que l’auteur* soit porté, avec un flou calculé, à évoquer, en passant, un retentissement néfaste des nitrates sur la santé, retentissement que l’on sait seulement allégué**; il évite, dans le même temps, d’évoquer, sur le même sujet, leurs effets bénéfiques, pourtant maintenant certifiés.

- Schindler***, rubrique du 15 12 2009: “Unless N concentrations are of concern for human health, funds for eutrophication control are better spent on more complete removal of P sources”.

- Burt, rubrique du 12 03 2010: “Nitrate is also allegedly toxic to humans, although the evidence for this is controversial”.

- Nduka, rubrique du 26 03 2010: “Nitrate in drinking water has long been considered a health threat for its ability to induce methemoglobinemia”.

- Heffernan, rubrique du 09 07 2010: “Increased NO3- in groundwaters and springs are of concern in terms of potential human health effects, at concentrations > 44,3 mg l-1”.

Erreur n°2: Lorsque l’article est l’occasion d’une revue globale sur le sujet des nitrates et de la santé, il arrive que l’auteur omette d’aborder la moitié du sujet, en l’occurrence leurs effets bénéfiques.

- Ward, rubrique du 24 06 2010.

Erreur n°3: Lorsque l’article évoque les teneurs en nitrates des végétaux, il arrive que l’auteur laisse entendre que celles-ci dépendent avant tout des applications d’engrais azotés, alors qu’il est connu que le principal facteur en cause est la lumière solaire.

- Kaditis, rubrique du 02 04 2010: “It is known that use of nitrogenous fertilizers results in nitrate accumulation in plants”.

- Ward, rubrique du 21 05 2010: “There is some evidence that higher rates of fertilizer application increase nitrate levels in vegetables”.

Erreur n°4: Le métabolisme des nitrates peut faire l’objet de conceptions erronées.

Erreur n°4 a: Il arrive que l’auteur affirme que les nitrates alimentaires sont transformés en nitrites dans la cavité buccale, alors qu’il est connu que les nitrates alimentaires passent la cavité buccale et arrivent dans l’œsophage sans être nullement transformés en nitrites. Dans la cavité buccale, seuls les nitrates salivaires sont transformés par la flore microbienne en nitrites salivaires.

- Lundberg 26 10 2009: “Bacteria in the oral cavity reduce nitrate from food and saliva to nitrite” (Figure 1).

Erreur n°4 b: Il arrive que l’auteur affirme que les nitrates sont transformés en nitrites dans la cavité gastrique du nourrisson, alors qu’il est connu que l’estomac du nourrisson offre les mêmes conditions d’acidité et de stérilité que l’estomac de l’adulte.

- Ward, rubrique du 24 06 2010: “In the body, […] stomach bacterial flora of infants […] converts nitrate to nitrite, which competes with oxygen and binds to haemoglobin”.

Erreur n°5: Le mécanisme d’apparition de la méthémoglobinémie du nourrisson peut faire l’objet de conceptions erronées.

Erreur n°5 a: Il arrive que l’auteur laisse entendre que les nitrites salivaires sont à l’origine de méthémoglobinémies infantiles, alors que, depuis les travaux d’Eisenbrand et coll. (1980), il est connu que, chez le nourrisson, avant l’âge de six mois, la concentration salivaire des nitrites est toujours ou nulle ou quasi nulle.

- Djekoun-Bensoltane, rubrique du 18 12 2009: “Nitrate can be advantageous because, on account of bactericidal properties, salivary nitrite is protective against dental caries, and infections from infected food and water. But it could be toxic too, because nitrite is responsible for infantile methemoglobinemia”.

Erreur n°5 b: Il arrive que l’auteur considère que le risque de méthémoglobinémie du nourrisson est lié à la quantité des apports qu’il reçoit en nitrates, alors que, depuis les constatations de Donahoe en 1949, on sait qu’il n’existe aucune relation entre la teneur en nitrates de l’eau de puits et le taux de méthémoglobine du nourrisson. Tout dépend du contexte bactériologique.

- Tamme, rubriques du 7, 11 et 14 05 2010: “Infant methemoglobinemia has been shown to be a result of consumption of high doses of nitrates by the infant foods and drinking water”.

- Ward, rubrique du 21 05 2010: “High exposure to nitrate can cause methemoglobinemia in infants”.

Erreur n°6: Le mécanisme d’action des nitrosamines peut faire l’objet de conceptions erronées. Ainsi, il arrive que l’auteur omette de mentionner que, contrairement aux nitrosamides, les nitrosamines, qui ne sont réactives qu’après une activation métabolique, n’agissent pas, de ce fait, au lieu réel de leur formation.

On sait ainsi que 5 à 10% des sujets ayant une dysplasie oesophagienne dite œsophage de Barrett finissent par développer un cancer local sur l’œsophage. La mise en cause de la formation de nitrosamines à la jonction oesogastrique mérite donc discussion.

- Gilchrist, rubrique du 01 12 2009: “McColl’s group […] demonstrated increased nitrosation at the gastro-esophageal junction in patients with Barrett’s esophagus. […] It is hoped that we can identify […] individuals such as those with esophageal dysplasia who should avoid foodstuffs containing a high concentration of nitrate”.

Erreur n°7: La méthodologie des études épidémiologiques concernant les apports en nitrates et les griefs qui sont formulés à leur encontre est le plus souvent défectueuse.

En effet, les sources en nitrates sont multiples. On distingue principalement:

- les apports venant de l’alimentation solide, notamment des légumes,

- les apports venant de l’eau de boisson,

- et la synthèse endogène en nitrates, par la voie métabolique de la L-arginine (ou de la NO synthase). Du même ordre de grandeur que les apports exogènes en condition basale, cette synthèse endogène augmente considérablement à l’occasion des activités physiques et sportives, et lors des séjours en haute altitude.

Il n’apparaît pas méthodologiquement correct d’étudier les liens entre l’une des sources et le grief considéré, sans évaluer les deux autres, ou d’étudier les liens entre les deux sources exogènes et le grief, sans évaluer la source endogène.

Erreur n°7 a: Certaines études omettent de considérer les apports en nitrates provenant des légumes.

- Pearce, rubrique du 12 01 2010, à propos des études de Gatseva et coll., 2008 et Tatjakova et coll., 2006

- Chang, rubrique du 02 03 2010

- Chiu, rubrique du 04 06 2010

Erreur n°7 b: Certaines études omettent de considérer les apports en nitrates provenant de l’eau de boisson.

- Griesenbeck, rubrique du 21 04 2010

Erreur n°7 c: Toutes les études omettent de considérer les sources endogènes en nitrates et leurs variations en fonction des activités physiques et des éventuels séjours en altitude.

- Pearce, rubrique du 12 01 2010, à propos des études de Gatseva et coll., 2008 et Tatjakova et coll., 2006

- Chang, rubrique du 02 03 2010

- Griesenbeck, rubrique du 21 04 2010

- Ward, rubrique du 21 05 2010

- Chiu, rubrique du 04 06 2010

Il ne faudrait pas que la prise en considération des erreurs recueillies dans ces articles génère des sentiments trop négatifs. Dans l’ensemble, le travail scientifique fourni sur tous les continents s’avère d’excellente qualité. De semestre en semestre, les connaissances s’affinent.  

 

* Le terme «l’auteur» est générique. Pour simplifier, il désigne «les auteurs».

** Le seul danger des nitrates est la méthémoglobinémie, à la double condition que le sujet soit âgé de moins de six mois et que le biberon soit bactériologiquement contaminé: > 107 germes ml-1. Aucun des autres griefs qui ont pu être avancés depuis plus d’un demi-siècle dans les autres situations n’a, jusqu’à ce jour, été confirmé ou avéré.

*** Seul le nom du premier auteur est mentionné.

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75 premières rubriques – Récapitulatif

A l’occasion des vacances d’été, notre blog, consacré aux nitrates et à la santé, fait une pause.

Depuis son début, le 26 octobre 2009, il a présenté 75 rubriques successives, au rythme d’environ deux parutions par semaine.

Le moment est venu de faire un récapitulatif des principaux sujets abordés:

Synthèse sur thème nitrate-santé:

Lundberg* 26 10 2009**; Milkowski 27 10 2009; Gilchrist 01 12 2009; Lundberg 08 12 2009; Lundberg 08 01 2010; Guéguen 28 05 2010; Ward 24 06 2010

Article historique:

Comly 19 02 2010

Sources et Métabolisme des nitrates

Apports alimentaires en nitrates: Griesenbeck 21 04 2010

Taux des nitrates dans les légumes: Pardo-Marin 30 04 2010; Tamme 07, 11 et 14 05 2010.

Taux des nitrates dans le miel: Beretta 11 06 2010

Taux des nitrates dans les eaux de puits et les eaux superficielles: Cam 27 12 2009; Shaji 23 02 2010; Nduka 26 03 2010; Re 24 04 2010

Taux des nitrates dans le plasma: Bescos 21 11 2009; Derosa 18 05 2010

Taux des nitrates dans le plasma au cours des exercices physiques: Zaros 04 11 2009

Taux des nitrates dans le plasma à haute altitude: Erzurum 30 10 2009

Taux des nitrates dans la salive: Shi 11 12 2009; Djekoun-Bensoltane 18 12 2009

Taux des nitrates dans le lait: Bryan 16 11 2009

Taux des nitrates dans les ulcérations diabétiques: Boykin 15 03 2010

Métabolisme du NO : Saijo 09 02 2010

NO synthases: Ito 06 04 2010; Li 22 06 2010; Sponton 02 07 2010

Xanthine oxydoréductase: Huang 09 04 2010

Taux en NOx au cours de diverses affections

NOx et schizophrénie: Djordjevic 26 02 2010

NOx et carcinome de la cavité buccale: Patel 19 03 2010

NOx et thrombocytémie: Cella 25 05 2010

NOx et rejet de greffe intestinale: Sun 30 03 2010

NOx et apnées du sommeil: 02 04 2010

NOx et syndrome de fatigue chronique: Suarez 10 06 2010

NOx et BPCO: Garcia-Rio 29 06 2010

Débat nitrates-nitrites-méthémoglobine : Cam 22 12 2009; Hunault 05 01 2010; Gonzales 29 01 2010; Comly 19 02 2010; Shaji 23 02 2010; Nduka 26 03 2010; Re 24 04 2010; Pardo-Marin 30 04 2010; Tamme 7 et 11 05 2010; Guéguen 28 05 2010

Débat nitrates-cancer: Derave et Benjamin 27 11 2009; Zeilmaker 27 04 2010; Ward 21 05 2010; Chiu 04 06 2010; Morcos 13 07 2010

Griefs divers

Griefs nitrates lymphome: Chang 02 03 2010

Griefs nitrates thyroïde: Pearce 12 01 2010; Ward 21 05 2010

Griefs nitrates testicules: Aly 15 01 2010

Griefs nitrates œsophage: Ito 22 01 2010

Griefs nitrites: Hunault 05 01 2010; Erkekoglu 16 02 2010; Endo 09 03 2010

Effets bénéfiques

Effets bénéfiques cardiovasculaires: Zaros 04 11 2009; Raat 06 11 2009; Sobko 24 11 2009; Chalopin 26 01 2010; McCarty 12 02 2010; Tota 01 06 2010; Zhou 08 06 2010; Sponton 02 07 2010; Pellegrino 06 07 2010

Effets anti-infectieux dans la sphère digestive: Shi 11 12 2009

Effet anticancéreux: Morcos 13 07 2010

Effet sur la consommation d’oxygène et sur l’épargne en phophocréatine à l’effort: Larsen 04 12 2009; Bailey 15 06 2010

Effets bénéfiques rénaux: Tsuchiya 05 02 2010

Thèmes annexes

Nitrates environnement: Schindler 15 12 2009; Burt 12 03 2010; Heffernan 09 07 2010

Nitrates et Terre primitive: Ducluzeau 02 02 2010

Puits divers: Gonzales 29 01 2010

Divers: Dentzen 02 11 2009; Bryan 09 11 2009; Linéaires Bio 11 11 2009; Barnum 19 11 2009; Tfelt-Hansen 19 01 10; Bhandari 05 03 2010; Anon. 23 03 2010; Borelli 04 05 2010  

 

* Dans ce récapitulatif, seuls les noms des premiers auteurs des articles sont mentionnés.

** Les dates sont celles des rubriques du blog

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Effet anticancéreux in vitro des ions nitrite

Morcos, E., Carlsson, S., Weitzberg, E., Wiklund, N.P. and Lundberg, J.O. (2010) Inhibition of cancer cell replication by inorganic nitrite. Nutrition and Cancer, 62, 501-504.

(voir l'abstract ici)

Depuis plus de cinquante ans, une crainte persistante plane sur l’ion nitrite NO2-. Elle vient de la propension qu’il a ou aurait de favoriser l’apparition des cancers, notamment celle du cancer gastrique. Dans les conditions acides habituelles de l’estomac, l’ion nitrite NO2- n’est-il pas transformé en acide nitreux HNO2? Une nitrosation des amines secondaires d’origine alimentaire donne alors lieu à la formation de nitrosamines, connues pour être cancérigènes chez l’animal.

Cependant, alors que les apports alimentaires en nitrates (NO3-) constituent, chez l’homme, la principale source exogène en nitrites (NO2-), il faut bien se rendre à l’évidence. Comme on le sait maintenant, prises dans leur ensemble, les multiples études épidémiologiques jusqu’ici mises en œuvre ont échoué dans leur tentative de démontrer l’existence d’un quelconque lien statistique entre les apports alimentaires en nitrates et l’incidence aussi bien des cancers en général que du cancer gastrique en particulier (Cf. rubriques du 27 avril et du 24 juin 2010).

A l’inverse, les légumes étant spécialement riches en nitrates, il est établi que les régimes riches en fruits et légumes sont statistiquement associés à une diminution du risque de cancer gastrique.

Les auteurs (Département de Physiologie et Pharmacologie du Karolinska Institute, Stockholm, Suède), se proposent de réétudier la question.

Ils mettent en contact, in vitro, des cellules de cancer vésical humain T24 avec des échantillons urinaires auxquels sont ajoutés des nitrites à la concentration de 2.3 mg NO2- l-1, en présence ou non d’acide ascorbique à la concentration de 1.74 g l-1. Ils étudient dans ces cellules en culture l’incorporation de la thymidine tritiée ([3H]-Thymidine).

Ils constatent que dans un milieu légèrement acidifié, dont le pH est compris entre 5.5 et 6.5, la présence de nitrite à la concentration de 2.3 mg NO2- l-1 diminue nettement l’incorporation de thymidine tritiée. La diminution de l’incorporation de la thymidine tritiée est encore plus nette si l’acide ascorbique est ajouté aux ions nitrite à la concentration de 1.74 g l-1. Par contre, l’acide ascorbique seul n’exerce aucun effet enregistrable sur la replication des cellules T24.

Certes, le rôle de l’oxyde nitrique NO et des autres oxydes d’azote en biologie cancéreuse apparaît complexe, et encore partiellement incompris [The overall role of NO and other nitrogen oxides in tumor biology is extremely complex and far from settled]. Mais les données émanant de l’étude ci-dessus incitent les auteurs à proposer une explication intéressante de l’effet anticancéreux des fruits et légumes. L’effet pourrait être consécutif à leur haute teneur en ions nitrate et à la bioconversion qui en résulte, celle des ions nitrate NO3- en ions nitrite NO2- et en radicaux NO [A high intake of fresh fruit and vegetables has been associated with lower risk of gastric cancer. Based on the findings in this study, a provocative explanation for this could be the high content of nitrate in this diet and its bioconversion to nitrite and NO].

Par ailleurs, les fruits et légumes ont une forte teneur en acide ascorbique ou vitamine C. Sous l’angle de la biologie cancéreuse, la présence de vitamine C dans ces aliments ne peut être que bénéfique, dans la mesure où ce cofacteur enzymatique est connu pour agir, au niveau du carrefour de l’acide nitreux HNO2, sur le métabolisme de l’ion nitrite, détournant ce même acide nitreux de la formation de composés N-nitrosés pour l’orienter vers la formation de NO. Sous l’action de la vitamine C, la transformation de l’acide nitreux en oxyde nitrique NO se trouve accrue et sa transformation en composés N-nitrosés se trouve réduite [Fruit and vegetables also have a high vitamin C content, and this will further help to shift the reaction toward NO and away from nitrosamine formation].

Commentaire du blog

Les explications des auteurs sont séduisantes.

Il conviendra de bien suivre à l’avenir ce nouveau chapitre: celui des effets anticancéreux des nitrates et nitrites d’origine alimentaire.  

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Algues et ions nitrate dans les sources de Floride

Heffernan, J.B., Liebowitz, D.M., Frazer, T.K., Evans, J.M. and Cohen, M.J. (2010) Algal blooms and the nitrogen-enrichment hypothesis in Florida springs: evidence, alternatives, and adaptive management. Ecological Applications 20, 816-829.

(voir l'article entier ici)

Les sources naturelles artésiennes sont nombreuses au nord et au centre de la Floride. Leur densité est parmi les plus importantes au monde: on en recense plus de 700. Elles ont parfois un très fort débit: entre 0.28 et 2.8 m3/s chez 191, plus de 2.8 m3/s chez 33 d’entre elles. Situées au milieu de parcs, beaucoup constituent des attractions touristiques. La plus célèbre est, sans doute, Silver Springs dans le Marion County.

Au milieu des années 1980, puis au cours des années 1990, il devint habituel d’observer dans ces sources de Floride la présence de macroalgues benthiques. En 1999, le Florida Department of Environmental Protection (FDEP) chargea la Florida Springs Task Force (FSTF) de déterminer les causes du «déclin» environnemental et, pour y remédier, de déterminer les solutions les plus appropriées. Par analogie avec des principes élaborés pour d’autres systèmes aquatiques, la FSTF incrimina l’enrichissement de l’eau de source en ions nitrate NO3-, sans prêter une réelle attention aux autres mécanismes éventuellement en cause.

Pour plusieurs raisons, les auteurs (Gainesville, Université de Floride, USA), contestent l’hypothèse officielle.

1) La concentration en nitrates NO3- des eaux de source, en Floride, s’est certes accrue au cours des trente dernières années. En 2000, selon les sources, elle s’échelonnait entre 3 et 20 mg NO3- l-1, alors que, vers les années 1970, elle ne dépassait guère 5 mg NO3- l-1. Mais on n’enregistre aucune corrélation statistique entre l’abondance algale et la concentration de l’eau en nitrates.

2) Les tapis d’algues sont habituellement confinés dans les 250 premiers mètres du cours d’eau, alors que les teneurs en nitrates restent identiques sur plusieurs kilomètres.

3) L’apparition du tapis d’algues ne survient pas en même temps que l’élévation des teneurs en nitrates. Elle la suit souvent de plus de dix ans.

4) Quand elle a pu être réalisée, la réduction des teneurs en nutriments azotés des eaux de source est apparue insuffisante pour réduire l’abondance algale [Even the most favorable interpretation of available evidence indicates that N reduction alone may be insufficient to reduce algal abondance].

Les auteurs considèrent qu’en fait d’autres facteurs mériteraient d’être pris en compte. Les forces physiques en jeu, notamment l’importance des flux, peuvent, en effet, jouer un rôle dans l’abondance et la distribution algales. Bien que l’herbivorie dans les sources n’ait été, jusqu’à présent, que peu étudiée, certains travaux suggèrent que les invertébrés brouteurs [invertebrate grazers] puissent également influencer l’abondance et la productivité algales ((Knight, 1980; Dormsjo, 2007). Enfin, il semble qu’au cours des trente dernières années la concentration d’oxygène dissous ait nettement diminué dans nombre de sources de Floride. En moyenne, de 1972 à 2002, elle serait passée de 3.03 à 2.00 mg/l. Entre autres conséquences, l’hypoxie pourrait réduire la densité de population des invertébrés, des insectes, des poissons, et réduire le broutage.

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Ion nitrite et homéostasie cardiovasculaire

Pellegrino, D. and Parisella, M. (2010) Nitrite as a physiological source of nitric oxide and a signalling molecule in the regulation of the cardiovascular system in both mammalian and non-mammalian vertebrates. Recent Patents on Cardiovascular Drug Discovery 5, 91-96.

(voir l'abstract ici)

Membres comme Tota et coll. (Cf. rubrique du 1er juin 2010) des départements de Pharmaco-Biologie et de Biologie Cellulaire de l’Université de Calabre (Italie), les auteurs font, à leur tour, le point sur les rôles physiologiques des ions nitrite NO2-. Ils insistent sur leur rôle en physiologie cardiovasculaire.

Présents dans le plasma à la concentration de 7 à 46 μg l-1, les anions nitrite NO2- constituent la plus grande réserve d’oxyde nitrique NO qui soit stockée dans le système vasculaire humain [Nitrite anions, present in concentrations of about 150-1000 nM in the plasma, represent the largest vascular storage pool of NO].

Leur rôle dans l’homéostasie cardiovasculaire est majeur.

En condition ischémique, l’ion nitrite, après son entrée dans le globule rouge, réagit avec la désoxyhémoglobine, formant conjointement méthémoglobine et NO. Cette conversion de l’ion nitrite en NO est fonction du degré de désoxygénation. L’oxyde nitrique NO sort ensuite du globule rouge. La vasodilatation et l’accroissement du flux sanguin que le radical NO contribue à induire remédient efficacement à la désoxygénation. Les tissus ischémiques sont protégés.

Dans les tissus correctement oxygénés, au contraire, l’ion nitrite NO2- est oxydé et se transforme en un inoffensif ion nitrate NO3-.

En d’autres termes, l’ion nitrite agit comme une « pro-drogue ». Dans les tissus ischémiques, il stimule la revascularisation et protège les tissus menacés, tandis que dans les tissus sains, il évite la transformation en radical NO, dont la toxicité à très haute concentration reste de l’ordre du plausible. [In other words, nitrite acts as a site-selective «pro-drug» by preferentially generating NO in ischemic tissues, where it stimulates revascularization and cell protection, while avoiding potentially harmful NO generation in healthy tissues].

L’ion nitrite est, par ailleurs, une molécule de signalisation [signalling molecule] capable de réguler l’expression des gènes et des protéines indépendamment de sa transformation en NO. Dans une variété de tissus, l’ion nitrite se comporterait comme un régulateur de l’expression protéique. Il affecterait la production de guanosine-monophosphate cyclique (cGMP), les activités du cytochrome P450, l’expression des protéines de choc thermique de 70 kDa [heat shock protein 70] et celle de l’hème oxygénase-1 (HO-1).

Les auteurs laissent envisager la possibilité qu’à l’avenir les propriétés de l’ion nitrite NO2- à l’égard du système cardiovasculaire mènent à de réelles applications thérapeutiques. Ils terminent leur exposé en évoquant […its potential use as a therapeutic agent of cardiovascular disease].  

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Synthèse de NO après entraînement physique et facteurs génétiques

Sponton, C.H.G., Rezende, T.M., Mallagrino, P.A., Franco-Penteado, C.F., Bezerra, M.A.C. and Zanesco, A. (2010) Women with TT genotype for eNOS gene are more responsive in lowering blood pressure in response to exercise. European Journal of Cardiovascular Prevention and Rehabilitation 17, 676-681

(voir l'abstract ici)

Provenant, entre autres, de la L-arginine sous l’effet de la NO synthase, l’oxyde nitrique NO joue un rôle clé dans maintes fonctions cellulaires; il intervient, notamment, dans la vasodilatation ainsi que dans les processus inhibiteurs de l’agrégation plaquettaire et de la prolifération cellulaire.

Un polymorphisme génétique intéresse le locus 786 du gène de la NO synthase endothéliale (eNOS), sur le chromosome 7. Quand elle se produit, la substitution concerne un nucléotide, avec remplacement d’une thymidine (T) par une cytidine (C).

Chez des femmes en bonne santé et d’âge post-ménopausique, les auteurs brésiliens (Université de l’Etat de Sao Paulo et Ecole de Médecine de Campinas) se proposent d’évaluer l’influence du polymorphisme génétique sur les chiffres de la tension artérielle et sur la synthèse endogène d’oxyde nitrique après entraînement physique de longue durée.

D’âge compris entre 50 et 60 ans, 55 femmes effectuent, sur ergocycle, des exercices physiques d’intensité soutenue, par séances d’une heure, trois fois par semaine, pendant 6 mois. Avant la série d’entraînements puis au terme des six mois sont vérifiés les tensions artérielles systolique et diastolique au repos ainsi que les taux plasmatiques en nitrates NO3- et nitrites NO2- (NOx).

Sur les 55 femmes qui participent à l’étude, 14 sont homozygotes pour l’allèle T sur le locus 786 (TT); 41 sont hétéro- ou homozygotes pour l’allèle C (TC + CC).

Avant l’entraînement, ni les chiffres tensionnels ni les taux plasmatiques de NOx ne diffèrent significativement entre les femmes TT et les femmes TC + CC.

Par contre, après 6 mois d’entraînement, la baisse tensionnelle au repos est plus nette chez les femmes homozygotes pour l’allèle T (TT) que chez les femmes hétéro- ou homozygotes pour l’allèle C (TC + CC). Certes, comme prévu, les tensions artérielles systolique et diastolique baissent nettement dans les deux groupes. Il est cependant intéressant de noter que la tension artérielle systolique baisse, en moyenne, de 9.2 % chez les femmes TT et de 6.7 % chez les femmes TC + CC ; par ailleurs, la tension artérielle diastolique baisse, en moyenne, de 12.8 % chez les femmes TT et de 8.6 % chez les femmes TC + CC. Les différences entre femmes TT et TC + CC sont statistiquement significatives.

De même, après 6 mois d’entraînement, le taux plasmatique en NOx des femmes TT s’accroît de 82.1 %; celui des femmes TC + CC s’accroît de 63.5 %. La différence entre TT et TC + CC est également statistiquement significative.

On sait que les effets bénéfiques cardiovasculaires obtenus après les exercices physiques réguliers sont associés à une augmentation de production endogène en oxyde nitrique NO [Cardiovascular diseases can be reduced or prevented by regular physical exercise, which is strongly associated with an increase in NO production and/or its bioavailability].

Chez la femme en âge postménopausique, on constate, en outre, qu’après entraînement physique régulier, l’importance de l’accentuation de la synthèse endogène en NO et dérivés, (nitrates et nitrites) et celle des effets tensionnels bénéfiques qui l’accompagnent sont, au moins en partie, sous l’influence de facteurs génétiques […the presence of -786T>C eNOS gene polymorphism had a significant impact in the health-promoting effect of aerobic physical training on the blood pressure in postmenopausal women].

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NOx et BPCO

Garcia-Rio, F., Miravitlles, M., Soriano, J.B., Munoz, L., Duran-Tauleria, E., Sanchez, G., Sobradillo, V., Ancochea, J. And Epi-Scan Steering Committee (2010) Systemic inflammation in chronic obstructive pulmonary disease: a population-based study. Respiratory Research. 11: 63

(voir le texte entier ici)

Regroupant principalement la bronchite chronique et l’emphysème, l’affection connue sous le nom de broncho-pneumopathie chronique obstructive (BPCO) comporte une obstruction lente et progressive des voies aériennes et des poumons et une diminution des débits expiratoires.

Favorisée par le tabagisme, on l’estime responsable d’environ trois millions de décès annuels, ou encore de 5% de l’ensemble des décès dans le monde.

Les résultats d’une étude épidémiologique, l’EPI-SCAN study, ont été présentés l’an passé. Cette étude, effectuée en Espagne, se proposait d’estimer la prévalence de l’affection dans le pays, de déterminer l’importance du rôle étiologique joué par le tabagisme, d’apprécier la qualité de vie des patients, d’évaluer le pronostic au moyen d’un index composite, l’index BODE (pour Body mass index, airflow Obstruction, Dypsnea, Exercice capacity) et de préciser les traitements utilisés.

En complément de ce travail, nous est maintenant présentée une étude des marqueurs biologiques de l’inflammation chez 324 patients de l’« EPI-SCAN study », âgés de 40 à 80 ans, comparés à ceux de 110 sujets témoins.

Par comparaison avec ceux des sujets témoins, les taux sériques de NOx (nitrates + nitrites) des patients atteints de broncho-pneumopathie chronique obstructive (BPCO) sont trouvés augmentés: 1.42 versus 1.36 log nmol/l.

De même, sont augmentés les taux  sériques de C-reactive protéine (CRP) : 0.477 versus 0.376 log mg/l, de TNF-α : 13.12 versus 10.47 pg/ml, et d’interleukine 8 (IL-8) : 7.56 versus 1.13 pg/ml.

Il est possible que l’inflammation biologique détectée dans cette affection soit sous-estimée. Au moment des prélèvements et en guise de traitement, 23% des patients faisaient appel à des inhalations de corticoïdes.

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“A good thing”, comme l’indique seulement le titre

Ward, M.H. (2009) Too much of a good thing? Nitrate from nitrogen fertilizers and cancer. Reviews on Environmental Health 24, 357-363.

(voir l'abstract ici)

Dans sa dernier numéro trimestriel de 2009, consacré aux liens entre facteurs environnementaux et cancers, la publication israélienne «Reviews on Environmental Health» (Tel Aviv) présente un article de Mary H. Ward (National Cancer Institute, Bethesda, Maryland, USA).

L’auteur rappelle que des teneurs en nitrates supérieures à la limite réglementaire (45 mg NO3- l-1) étaient enregistrées dans 9 % des échantillons d’eau prélevés entre 1970 et 1992 dans les puits privés américains.

Elle fait état de deux publications ayant montré l’existence d’anomalies thyroïdiennes éventuellement liées aux nitrates de l’eau de boisson (Van Maanen, J.M. et coll., 1994; Tatjakova M. et coll., 2006).

Elle cite seize études  épidémiologiques (études de corrélation géographique, études cas-contrôles, études de cohorte) consacrées aux liens éventuels entre les apports en nitrates et les cancers, dont les conclusions sont contradictoires.

Considérant que la situation reste globalement incertaine, elle recommande des recherches complémentaires.

L’exposition aux nitrates pendant la vie intra-utérine pourrait en faire partie [Children have exposure starting with in utero exposure via maternal consumption of nitrate-contaminated tap water. The effects of early life exposures to nitrate will be an important area of research].

A ses yeux, il conviendrait d’étudier plus spécifiquement comment se forment les composés N-nitrosés dans l’organisme pour les valeurs intermédiaires, c’est-à-dire lorsque les teneurs en nitrates dans l’eau de boisson sont comprises entre 22,5 et 45 mg NO3- l-1 [Further studies are needed to determine to what extent nitrosation occurs in vivo at the intermediate levels (5-10 mg /l nitrate-N), observed in many public water supplies…]. Il faudrait de même clarifier les devenirs métaboliques respectifs des nitrates lorsqu’ils proviennent de l’eau de boisson et lorsqu’ils proviennent des aliments solides [… and to clarify the role of nitrate from water as compared with food sources].

De même, à ses yeux, il conviendrait de conduire des études comparatives chez les sujets sains et les sujets souffrant d’affections en mesure d’augmenter la nitrosation endogène, les sujets atteints de maladies inflammatoires intestinales étant, par exemple, selon elle, susceptibles, à cet égard, de constituer une sous-population à risque [Future biomonitoring studies should be conducted among healthy individuals as well as individuals with medical conditions, such as inflammatory bowel disease, that increase endogenous nitrosation, representing a potentially vulnerable subgroup of the population].

Commentaire du blog

La poursuite des recherches est, bien sûr, souhaitable et nécessaire.

Ceci étant, l’article peut être cause de déception.

Le titre «Too much of a good thing?» laisse entendre que l’auteur connaît les effets bénéfiques des nitrates, en particulier leurs effets favorables tant anti-infectieux digestifs que cardiovasculaires. Le lecteur est surpris de constater que, dans le texte, l’auteur omet totalement de les évoquer.

D’autres omissions sont à relever.

L’auteur ne dit pas un mot sur la synthèse endogène des nitrates, ou voie de la NO synthase. Elle n’explique pas au lecteur que la synthèse endogène des nitrates est fortement accrue lors des activités physiques et sportives ou lors des séjours en haute altitude (rubriques du 30 octobre et des 4 et 11 novembre 2009).

Elle ne cite pas les avis rendus en 1995 à propos de l’éventuel risque cancérigène des nitrates chez l’homme par le Comité Scientifique de l’Alimentation Humaine en Europe et par le Subcommittee on Nitrate and Nitrite in Drinking Water aux Etats-Unis (Cf. rubrique du 27 avril 2010), un risque qui n’est pas confirmé.

Lorsqu’elle fait état d’articles épidémiologiques, l’auteur donne l’impression de choisir ceux qui lui permettent d’exprimer son point de vue. Alors que, sur le sujet, les travaux à notre disposition sont plus nombreux (Cf. rubrique du 12 janvier 2010),  elle ne cite que deux articles sur les éventuelles répercussions thyroïdiennes des nitrates. Alors que la littérature médicale, sur cet autre chapitre, en contient plus de 80, elle ne cite que 16 articles épidémiologiques ayant trait aux liens éventuels entre les nitrates et les cancers.

On regrettera, en outre, que sa conception du métabolisme des nitrates chez le nourrisson soit quelque peu erronée. L’auteur écrit: «In the body, the oral bacteria (and stomach bacterial flora of infants) convert nitrate to nitrite». Le pH intragastrique du nourrisson est, en réalité, identique à celui de l’adulte. On sait, en réalité, que les conditions intragastriques, qu’il s’agisse de celles du nourrisson ou de celles de l’adulte, ne sont en rien propices, à une transformation microbienne, même partielle, des nitrates en nitrites.

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NO synthase et rétinopathie diabétique

Li, Q., Verma, A., Han, P.-Y., Nakafawa, T., Johnson, R.J., Grant, M.B., Campbell-Thompson M., Jarajapu, Y.P.R., Lei, B. and Hauswirth, W.W. (2010) Diabetic eNOS knockout mice develop accelerated retinopathy. Investigative Ophtalmology and Visual Science 51, 5240-5246

(voir l'abstract ici)

La rétinopathie diabétique est la complication vasculaire la plus fréquente du diabète. Chez les sujets encore en âge de travailler, elle constitue la cause la plus fréquente des fortes altérations d’acuité visuelle. Sa pathogénie reste imparfaitement comprise.

Les auteurs se proposent d’étudier le rôle de la NO synthase endothéliale (eNOS) dans l’apparition de cette affection rétinienne.

Ils comparent les modifications rétiniennes chez des souris génétiquement déficientes en NO synthase endothéliale, les souris eNOS-/-, et chez des souris témoins C57B/6, après l’induction, au moyen de deux injections intrapéritonéales consécutives de streptozotocine (STZ, 100 mg/kg de poids), d’un diabète expérimental.

Ils analysent la vascularisation rétinienne par angiographie à la fluorescéine et par mesure d’extravasation d’albumine marquée. Ils étudient les cellules gliales rétiniennes par immunofluorescence, l’épaisseur de la membrane basale des capillaires rétiniens en microscopie électronique, les taux des métabolites d’oxyde nitrique dans la rétine, nitrates (NO3-) + nitrites (NO2-), par fluorométrie, et l’expression dans la rétine de la NOS inductible (iNOS) par PCR en temps réel («réaction en chaîne par polymérase»).

Ils observent, après induction diabétique, l’apparition plus sévère et plus rapide d’une hyperperméabilité vasculaire rétinienne chez les souris génétiquement déficientes en NO synthase endothéliale (souris eNOS-/-) que chez les souris témoins. De même, après induction diabétique, par comparaison avec la rétine des souris témoins, ils notent, dans celle des souris eNOS-/-, un plus grand nombre de capillaires acellulaires et de cellules gliales, une plus grande épaisseur de la membrane basale capillaire, des taux locaux de nitrates et nitrites ainsi qu’une expression locale de la NO synthase inductible (iNOS) plus marqués.

De leur travail, les auteurs déduisent que les métabolites de l’oxyde nitrique provenant de l’action de la NO synthase endothéliale (eNOS) jouent vraisemblablement un rôle important dans la physiologie vasculaire rétinienne […supporting the notion that eNOS-derived NO plays an essential role in retinal vascular function].

Après l’induction diabétique, une expression accrue de NO synthase inductible (iNOS) vient accompagner, ou compenser, la déficience génétique de l’expression de la NO synthase endothéliale. Les auteurs se demandent si, après induction diabétique, cette rétinopathie accélérée de la souris génétiquement déficiente en eNOS (souris eNOS-/-) ne pourrait pas avoir un lien avec l’hyperexpression surajoutée de la NO synthase inductible (iNOS). Ils présentent cependant une autre explication, plus simple. Les souris eNOS-/- sont, en effet, connues pour avoir une propension à l’hypertension artérielle, et celle-ci est, elle-même, connue pour favoriser le développement de la rétinopathie diabétique.

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