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Spermidine

Spermidine

Formule linéaire

C7H19N3

Synonymes

s/o

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La spermidine est une polyamine aliphatique synthétisée à partir de son précurseur, la putrescine, par l'enzyme spermidine synthase1. La spermidine est présente dans toutes les cellules vivantes et joue un rôle essentiel dans le maintien de l'homéostasie cellulaire. Sa fonction principale est d'engager l'autophagie cytoprotectrice et elle affecte plusieurs processus, notamment la croissance cellulaire, la régénération des tissus et la stabilisation de l'ADN et de l'ARN. La spermidine possède également des propriétés anti-inflammatoires et antioxydantes.

La spermidine est produite de manière endogène par les cellules des mammifères dans tout le corps et peut également être synthétisée par le microbiome intestinal2. La spermidine exogène se trouve dans les aliments, en particulier les aliments non transformés d'origine végétale (céréales, légumineuses, légumes, fruits) et les aliments fermentés (fromages affinés ou produits à base de soja).3 La spermidine alimentaire est rapidement réabsorbée par les intestins et distribuée dans l'ensemble de l'organisme. Les niveaux systémiques de spermidine peuvent être modulés directement par l'alimentation ou indirectement par les effets de l'alimentation sur les bactéries productrices de spermidine4.

En raison des effets cytoprotecteurs de la spermidine, son impact a été observé sur plusieurs maladies et processus physiologiques liés à l'âge. Il est intéressant de noter que la supplémentation en spermidine est fortement impliquée dans la promotion de la longévité en atténuant les conséquences néfastes du cancer, du syndrome métabolique et des maladies cardiovasculaires5.

spermidine

(Figure tirée de Choksomngam et al, 20216)

Spermidine et santé métabolique

En général, la spermidine a des effets protecteurs sur la santé cardiovasculaire et métabolique. Toutefois, les études épidémiologiques présentent certaines incohérences. Par exemple, un rapport indique que la consommation d'aliments riches en polyamines est associée à une incidence plus faible de maladies cardiovasculaires7, alors que d'autres ont rapporté une augmentation des niveaux de polyamines chez les patients atteints du syndrome métabolique et du diabète de type 28. Les scientifiques supposent que cette divergence est associée au stade de la maladie, les niveaux de spermidine étant élevés dans les cas les plus graves6.

Quoi qu'il en soit, les examens mécanistiques de la spermidine confirment ses effets cytoprotecteurs. Des études menées sur des souris vieillissantes ont montré que la supplémentation en spermidine améliore la fonction diastolique, l'élasticité ventriculaire et la fonction mitochondriale9. Dans un autre rapport portant sur des souris soumises à un régime riche en graisses, l'administration de spermidine a entraîné une perte de poids, une amélioration de l'utilisation du glucose et une prévention de l'adiposité10. À l'appui de ces données, d'autres ont démontré que l'autophagie induite par la spermidine est essentielle pour ses effets protecteurs contre la prise de poids, la lipotoxicité et la mort des cellules β du pancréas11.

Spermidine et santé gastro-intestinale

Les bactéries intestinales constituent une source importante de spermidine endogène. Avec une abondante littérature impliquant le microbiome intestinal et la santé gastro-intestinale, il a été démontré que les polyamines comme la spermidine ont des effets protecteurs sur la santé gastro-intestinale, y compris le maintien de la fonction de barrière intestinale et la réduction de l'inflammation.

Dans une étude portant sur des souris obèses induites par le régime alimentaire, la supplémentation en spermidine a amélioré les paramètres métaboliques, un effet associé à l'amélioration de la fonction de barrière intestinale et à l'augmentation des bactéries bénéfiques productrices d'acides gras à chaîne courte12. Un autre rapport portant sur un modèle murin de maladie inflammatoire de l'intestin (MICI) a démontré que la supplémentation en spermidine favorisait les macrophages anti-inflammatoires et empêchait l'évolution vers un microbiome dysbiotique13.

Spermidine et neurosciences

Les polyamines comme la spermidine sont également essentielles au maintien des fonctions du système nerveux central (SNC). Dans le SNC, la spermidine contribue à la croissance et à la régénération des nerfs, réagit aux lésions neuronales et aide à réguler les canaux ioniques neuronaux14. Les premières études ont démontré que les personnes atteintes de la maladie d'Alzheimer présentaient des taux anormalement élevés de spermidine, tandis que des études plus récentes ont montré que le déclin cognitif associé à la maladie d'Alzheimer était lié à une diminution des taux de spermidine15. Il est intéressant de noter que des études ont montré que le déclin cognitif lié à l'âge chez la drosophile peut être amélioré par une supplémentation en spermidine, qui prévient les changements négatifs dans la signalisation synaptique16.

Les effets neuroprotecteurs de la spermidine peuvent également être observés dans d'autres troubles neurodégénératifs. Par exemple, la supplémentation en spermidine dans des modèles murins de sclérose en plaques ralentit la progression de la maladie et atténue la perte de cellules ganglionnaires de la rétine17.

Spermidine et développement de médicaments

En raison de ses effets cytoprotecteurs et antivieillissement, la spermidine a suscité une attention considérable dans le domaine de la thérapeutique et du développement de médicaments. En effet, la spermidine est actuellement étudiée comme traitement du déclin cognitif et de la maladie d'Alzheimer dans le cadre d'un essai clinique de phase IIIb18. En outre, comme les niveaux systémiques de spermidine sont modifiés dans de nombreuses maladies, elle est également utile en tant que biomarqueur et cible thérapeutique.

Dans les pays en développement où la prévalence des maladies tropicales causées par des protozoaires parasites est élevée (par exemple, la maladie du sommeil), la spermidine et d'autres analogues des polyamines sont des traitements efficaces pour de nombreuses maladies transmises par les parasites, et de nouveaux traitements à base de polyamines sont en cours de développement19. Dans le but de maximiser la durée de vie, les polyamines thérapeutiques et l'apport de spermidine apparaissent comme des candidats prometteurs pour les médicaments destinés à traiter le cancer, les maladies métaboliques, les maladies cardiovasculaires et la neurodégénérescence.

La spermidine dans la recherche

En juillet 2023, il y a plus de 14 000 citations pour "spermidine" dans des publications de recherche (à l'exclusion des livres et des documents) sur Pubmed. Le grand nombre de publications liant ce métabolite à la santé métabolique et gastro-intestinale (y compris la composante microbiome) suggère que tout programme de recherche cherchant à mieux comprendre les troubles intestinaux et métaboliques peut bénéficier d'une analyse quantitative de la spermidine. De même, les chercheurs peuvent envisager d'ajouter la quantification de la spermidine aux efforts de recherche académique et préclinique axés sur la santé intestinale, métabolique et neurologique.

Références

  1. Raina A et Janne J. Physiologie des polyamines naturelles putrescine, spermidine et spermine. Med Biol 1975 ;(53):121-147.
  2. Matsumoto M, Kibe R, Ooga T et al. Impact of intestinal microbiota on intestinal luminal metabolome. Sci Rep 2012 ;(2):233.
  3. Munoz-Esparza NC, Latorre-Moratalla ML, Comas-Baste O et al. Polyamines in Food. Front Nutr 2019 ;(6):108.
  4. Milovic V. Polyamines in the gut lumen : bioavailability and biodistribution. Eur J Gastroenterol Hepatol 2001 ;(13):1021-1025.
  5. Madeo F, Bauer MA, Carmona-Gutierrez D et al. La spermidine : un inducteur physiologique de l'autophagie agissant comme une vitamine anti-âge chez l'homme ? Autophagy 2019 ;(15):165-168.
  6. Choksomngam Y, Pattanakuhar S, Chattipakorn N et al. Le rôle métabolique de la spermidine dans l'obésité : Evidence from cells to community. Obes Res Clin Pract 2021 ;(15):315-326.
  7. Soda K, Kano Y, et Chiba F. Food polyamine and cardiovascular disease-an epidemiological study. Glob J Health Sci 2012 ;(4):170-178.
  8. Fernandez-Garcia JC, Delpino-Rius A, Samarra I et al. Type 2 Diabetes Is Associated with a Different Pattern of Serum Polyamines : A Case(-)Control Study from the PREDIMED-Plus Trial. J Clin Med 2019 ;(8).
  9. Eisenberg T, Abdellatif M, Schroeder S et al. Cardioprotection and lifespan extension by the natural polyamine spermidine. Nat Med 2016 ;(22):1428-1438.
  10. Sadasivan SK, Vasamsetti B, Singh J et al. L'administration exogène de spermine améliore l'utilisation du glucose et diminue le poids corporel chez les souris. Eur J Pharmacol 2014 ;(729):94-99.
  11. Fernandez AF, Barcena C, Martinez-Garcia GG, et al. Autophagy counteracts weight gain, lipotoxicity and pancreatic beta-cell death upon hypercaloric pro-diabetic regimens. Cell Death Dis 2017 ;(8):e2970.
  12. Ma L, Ni Y, Wang Z, et al. La spermidine améliore l'intégrité de la barrière intestinale et la fonction du microbiote intestinal chez les souris obèses induites par le régime alimentaire. Gut Microbes 2020 ;(12):1-19.
  13. Niechcial A, Schwarzfischer M, Wawrzyniak M et al. La spermidine améliore la colite via l'induction de macrophages anti-inflammatoires et la prévention de la dysbiose intestinale. J Crohns Colitis 2023
  14. Gilad GM et Gilad VH. Early polyamine treatment enhances survival of sympathetic neurons after postnatal axonal injury or immunosympathectomy. Brain Res 1988 ;(466):175-181.
  15. Xu J, Sun Z, Zhang R, et al. Non-linear association between serum spermidine and mild cognitive impairment : Results from a cross-sectional and longitudinal study. Front Aging Neurosci 2022 ;(14):924984.
  16. Gupta VK, Pech U, Bhukel A et al. Spermidine Suppresses Age-Associated Memory Impairment by Preventing Adverse Increase of Presynaptic Active Zone Size and Release (La spermidine supprime l'altération de la mémoire associée à l'âge en prévenant l'augmentation indésirable de la taille et de la libération de la zone active présynaptique). PLoS Biol 2016 ;(14):e1002563.
  17. Guo X, Harada C, Namekata K et al. La spermidine atténue la gravité de l'encéphalomyélite auto-immune expérimentale murine. Invest Ophthalmol Vis Sci 2011 ;(52):2696-2703.
  18. Wirth M, Schwarz C, Benson G et al. Effects of spermidine supplementation on cognition and biomarkers in older adults with subjective cognitive decline (SmartAge)-study protocol for a randomized controlled trial. Alzheimers Res Ther 2019 ;(11):36.
  19. Reguera RM, Tekwani BL, et Balana-Fouce R. Polyamine transport in parasites : a potential target for new antiparasitic drug development. Comp Biochem Physiol C Toxicol Pharmacol 2005 ;(140):151-164.