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Discussion

Cette étude montre, pour la première fois, que la consommation à long terme de DE, individuellement ou en combinaison avec de l’éthanol, provoque des altérations biochimiques et ultrastructurales dans les muscles cardiaques.

Nos résultats ont révélé que le Red Bull et l’éthanol ont augmenté les concentrations de glucose et de glycogène dans le myocarde. Dans le groupe RB, l’augmentation des concentrations de glucose et de glycogène a été causée par deux ingrédients du DE, la caféine et la taurine. Normalement, la caféine provoque la libération du calcium des réserves intracytoplasmiques (22) et active l’AMPK par l’intermédiaire de la protéine kinase-β dépendante du calcium et de la caloduline (CaMKK) (23). L’AMPK favorise l’absorption et l’utilisation du glucose dans les cardiomyocytes (24). En outre, l’AMPK inhibe la synthèse du glycogène via la phosphorylation de la glycogène synthase ou active la dégradation du glycogène via la phosphorylation de la glycogène phosphorylase (25). Cependant, l’activation chronique de l’AMPK, comme cela s’est probablement produit dans notre étude, peut augmenter la synthèse du glycogène en augmentant l’absorption du glucose et la formation de glucose-6-phosphate. Cela induit l’activation allostérique de la glycogène synthase qui peut surmonter la phosphorylation inhibitrice par l’AMPK (26). De plus, il a été rapporté que la taurine augmente l’absorption du glucose, la glycolyse et la synthèse du glycogène dans le cœur des rats adultes (27).

Dans notre étude, l’éthanol a conduit à une légère augmentation des concentrations de glucose et de glycogène. L’éthanol diminue la sensibilité à l’insuline, ce qui est médié dans le muscle cardiaque par le facteur de nécrose tumorale-α (TNFα) et/ou l’interleukine-6 (IL-6), induisant l’activation des kinases N-terminales Jun, qui inhibe la voie de signalisation Akt-AS160-GLUT4 (28). Ainsi, la concentration de glucose aurait dû diminuer. Nous ne pouvons pas fournir d’explication à ces résultats, et il n’existe aucune étude sur ce sujet dans la littérature. Cependant, les modifications ultrastructurales montrées dans la figure 4 nous ont amené à considérer que le cycle de Krebs ne fonctionnait pas correctement et que, par conséquent, le métabolisme du glucose dans le myocarde était affecté.

L’administration combinée de Red Bull et d’éthanol a produit une augmentation significative de la concentration en glucose, ce qui était attendu car l’administration indépendante de chacun de ces composants augmentait la concentration en glucose dans le myocarde.

Le glycogène est une molécule vitale pour le fonctionnement normal du myocarde. Il est nécessaire au développement ontogénétique du cœur, car il fournit l’énergie nécessaire à la croissance et au développement de l’organe (29). Dans l’organe mature, le glycogène se trouve en petites quantités, fournissant de l’énergie au système excito-conducteur. Une grande quantité de glycogène n’est bénéfique que dans des conditions ischémiques (30). L’accumulation de glycogène dans le myocarde favorise l’incidence du syndrome de pré-excitation (31). Plusieurs études ont rapporté une association des DE et/ou de l’alcool avec la survenue d’effets négatifs au niveau cardiovasculaire (palpitations, arythmies cardiaques, hypertension et même mort subite cardiaque) (2, 32) ; nous ne pouvons donc pas exclure la possibilité que ces effets soient liés à l’accumulation de glycogène dans le myocarde.

La concentration de cholestérol a significativement diminué dans tous les groupes. Cet effet peut à son tour être une cause des dysfonctionnements myocardiques rapportés dans la consommation chronique de DE et d’alcool. Un rôle du cholestérol est de rigidifier les membranes cellulaires et de maintenir la forme des cellules en formant des « ponts » (radeaux lipidiques) dans les régions où les protéines membranaires sont exprimées (33). En outre, le cholestérol contrôle la fluidité de la membrane et, par conséquent, joue un rôle important dans le rapport cholestérol/phospholipides (34). Le rapport molaire entre le cholestérol et les phospholipides dans les membranes plasmatiques est généralement maintenu juste en dessous de l’unité (35). Par conséquent, la réduction de la concentration de cholestérol peut entraîner une déstabilisation de la membrane, ce qui peut à son tour affecter le métabolisme cellulaire dans le myocarde.

La diminution de la concentration de cholestérol induite par le Red Bull pourrait être due à la teneur élevée en taurine et/ou en niacine présente dans le DE. Ce changement est quelque peu attendu car la taurine et la niacine sont toutes deux utilisées dans la prévention et le traitement de l’athérosclérose (36, 37). Plus précisément, la taurine réduit le cholestérol sérique (38) et la niacine réduit le cholestérol sérique et les triglycérides et augmente la concentration de HDL (39).

Une diminution du cholestérol dans le myocarde après un traitement chronique à l’éthanol a également été rapportée par Godfrey et al. (40) et Hu et al. (41), mais personne n’a jamais expliqué ces résultats et la signification physiologique du phénomène est inconnue.

L’administration combinée de Red Bull et d’éthanol a induit une réduction encore plus importante du cholestérol dans le myocarde que l’administration indépendante des deux composants.

Nos résultats montrent une légère augmentation de la concentration en protéines du myocarde dans tous les groupes traités, étant significative dans le groupe E. La légère augmentation de la concentration en protéines observée après l’administration de Red Bull pourrait être due à la teneur élevée en vitamine B6. Une dose de Red Bull vendue en Roumanie contient 250% de la dose quotidienne recommandée de B6. La vitamine B6 est un cofacteur essentiel au fonctionnement de plus de 140 enzymes nécessaires à la synthèse, à la dégradation et à l’interconversion des acides aminés (42).

La formation d’adduits protéiques pourrait être une explication à l’augmentation significative de la concentration protéique dans le groupe E observée dans notre étude. Des recherches ont montré que l’alcool provoque l’accumulation d’adduits protéiques dans les tissus hépatiques, nerveux et musculaires, aggravant la toxicité induite par l’éthanol dans ces tissus (43). Dans une étude de Worrall et al. (44), des quantités accrues d’adduits protéiques d’acétaldéhyde réduit, d’acétaldéhyde non réduit et de malondialdéhyde-acétaldéhyde ont été trouvées dans le tissu cardiaque des rats après 6 semaines de traitement à l’alcool. De plus, une étude précédente a montré que les adduits formés par l’acétaldéhyde avec les protéines stimulent la formation de l’ARNm responsable de la synthèse du collagène et de l’expression des protéines du tissu conjonctif (45).

Les activitésAST et ALT ont augmenté dans le myocarde et diminué dans le sérum après tous les traitements. Selon les altérations ultrastructurales provoquées par le Red Bull et l’éthanol, on s’attendait à ce que les activités de ces marqueurs d’intégrité membranaire soient augmentées dans le sérum. Cependant, nos résultats sont cohérents avec ceux de Mihailovic et al. (46), qui ont rapporté une augmentation de l’activité AST avec une activité ALT inchangée dans le muscle cardiaque après un traitement de 10 jours à l’éthanol. Nos résultats montrent que le Red Bull a eu les mêmes effets néfastes que l’éthanol, au moins dans le muscle cardiaque. En outre, la combinaison de Red Bull et d’éthanol a eu des effets synergiques et/ou complémentaires sur l’activité AST.

Les altérations ultrastructurales les plus graves observées dans le tissu cardiaque des rats traités à l’éthanol (Fig. 4c et et4d)4d) sont celles qui indiquent l’apparition d’une cardiomyopathie alcoolique. Comme l’ont souligné De Leiris et al. (47), les sujets humains et les modèles animaux exposés à une consommation chronique d’éthanol subissent des altérations fonctionnelles et structurelles du tissu cardiaque. Le stress oxydatif induit la peroxydation des lipides, l’oxydation des protéines, réduit le contenu en GSH des mitochondries et perturbe l’homéostasie du calcium, altérant la capacité contractile du muscle cardiaque. Les organites présentent également des structures modifiées avec des cristaux désorganisés, ce qui entraîne une altération du métabolisme oxydatif. Un excellent travail de Tsiplenkova et al. (48) dresse un inventaire détaillé des dommages causés par l’éthanol dans la cardiomyopathie alcoolique, tels que l’altération des membranes mitochondriales incluant le gonflement des organelles et la perte des cristaux. Ces auteurs ont également remarqué une augmentation du nombre de mitochondries dans les myocytes, dans lesquels l’espace occupé par les mitochondries était plus grand que celui occupé par les myofibrilles. Ceci est cohérent avec notre observation d’espaces intermyofibrillaires élargis remplis de mitochondries. De manière intéressante, nous avons également constaté que la population de mitochondries subsarcolemales était réduite, tandis que de nombreuses zones de lyse étaient présentes.

En outre, nous avons remarqué des dépôts de collagène dans l’espace intercellulaire, ce qui a également été rapporté par Urbano-Marquez et Fernandez-Sola (49) chez des patients humains atteints de cardiomyopathie alcoolique.

On ne sait pas encore si ces cardiomyocytes altérés peuvent se terminer par une apoptose ou une nécrose ; cependant, l’apoptose, ou même une combinaison d’apoptose et de nécrose, semble produire une perte de myocytes dans la cardiomyopathie alcoolique (50).

Alors que les altérations des cardiomyocytes induites par la consommation d’alcool sont bien documentées, il existe très peu de preuves, voire aucune, concernant les altérations ultrastructurales induites par les DE dans le muscle cardiaque. Dans certains myocytes du groupe RB, la disposition des myofibrilles présentait une structure lâche et l’espace entre elles était occupé par plusieurs grandes mitochondries (gonflées) présentant une matrice raréfiée et des cristaux dilatés, ce qui a permis de supposer que le métabolisme oxydatif était affecté. Toutes ces altérations morphologiques étaient en corrélation avec les altérations biochimiques mesurées dans les concentrations de glucose, de glycogène et de cholestérol et les activités AST et ALT rapportées dans notre étude. La prolifération exagérée des mitochondries (« mitochondriose ») entre les myofibrilles rétrécies a également été rapportée par Tsiplenkova et al. (48), comme une caractéristique de la cardiomyopathie alcoolique.

Dans les myocytes du groupe RBE, les effets cumulés de l’ED et de l’éthanol étaient encore plus dramatiques, avec une augmentation des zones de lyse, une majorité de myofibrilles sans arrangement régulier (parallèle), des myofibrilles dont une partie est fragmentée, et plusieurs mitochondries avec des structures raréfiées et des cristaux dilatés. De nombreuses vésicules étaient présentes dans les espaces intermyofibrillaires, probablement remplies de glycogène, comme cela a été précédemment rapporté (49) dans la cardiomyopathie alcoolique. Ces altérations structurelles soutiennent également les changements biochimiques mesurés dans notre étude. Plusieurs myocytes présentaient des noyaux hypochromes aux bords irréguliers, et les disques intercalaires étaient fragmentés et déhiscents.