armure (1)

Le mannitol une véritable armure pour l’acide hyaluronique.

HANOX® est adoubé

Un travail intéressant remet en mémoire ce que nous avions signalé dans de nombreux autres articles au cours de cette année 2013 (*). Il a donc attiré notre attention. Il s’agit de la preuve formelle de l’effet protecteur du mannitol à haute concentration sur la dégradation oxydative des acides hyaluroniques (HA). On sait que l’association HA-mannitol correspond à une des catégories de HANOX® (ce sont des HA de 2° génération dont HAppyCross® ou HAppyMini® ( DCI : HANOX®-M-XL  pour Hyaluronic Acid Anti Oxydant-Mannitol-Crosslinked)  : l’HA à la concentration de 16 mg/ml (soit 35,2 mg par seringue pour HAppyCross et 16 mg pour HAppyMini) y est réticulé et la préparation comporte du mannitol à la concentration élevée de 35 mg/ml (soit 77 mg par seringue pour HAppyCross et 35 mg pour HAppyMini).  

 On sait que la demi-vie des HA, ces« grands sucres », est très faible sous la peau ou dans une articulation. Ils sont attaqués très rapidement par les enzymes de dégradation ou les radicaux libres générés par le stress oxydatif. L’HA va ainsi se fractionner en molécules de poids moléculaire de moins en moins élevé pour arriver à un amas de disaccharides : petits sucres qui formaient au départ les maillons des chaines.

 Beaucoup de recherches se sont ainsi orientées vers la mise au point de situations physico chimiques dans lesquelles l’HA reçoit une « armure » face aux agressions. Ainsi la réticulation des chaines aboutissant à un maillage est un moyen de le protéger notamment des attaques enzymatiques mais cela se fait parfois au dépend de propriétés visco élastiques qui vont être plus ou moins modifiées ou de l’état physique de la préparation qui peut devenir un gel de plus en plus difficile à injecter. Il y a aussi la possibilité d’ajouter à la préparation du sorbitol ou du mannitol, son isomère. Ces sucre-alcools parfaitement tolérés sur le plan physiologique par tous les tissus de l’organisme sont utilisés par exemple à faible concentration dans la plupart des préparations buvables à base d’antibiotiques car ils stabilisent ces grosses molécules anti-bactériennes en suspension par création de ponts électriques entre elles : la préparation buvable a alors la même concentration de produit actif en haut ou en bas du flacon  dès qu’on l’a secoué quelques instants. Ce sont aussi d’excellents capteurs de radicaux libres qui limitent ainsi l’attaque oxydative.

 L’adjonction de mannitol à haute concentration dans une préparation d’acide hyaluronique devrait augmenter son temps de résidence intra-articulaire en le stabilisant et en empéchant sa dégradation.. Cela va se démontrer en mesurant les variations de poids moléculaire et de viscoélasticité de l’AH à étudier. Elles seront générées par une dégradation oxydative in vitro mais éventuellement freinées ou empêchées par adjonction de mannitol dans le milieu.

Le travail a été réalisé par Marguerite Rinaudo (°), spécialiste mondiale des macromolécules, sommité du CERMAV-CNRS de Grenoble, en association avec l’équipe du département de biochimie des enzymes et des protéines du CHU de la même ville et le Dr Thierry Conrozier, une pointure de la rhumatologie française, expert incontesté de la viscosupplémentation par l’HA dans l’arthrose. 

Justificatif

L’arthrose est une maladie dégénérative dans la pathogénie de laquelle les radicaux libres oxygénés ou dérivés réactifs de l’oxygène (DRO) jouent un rôle délétère important en particulier dans les mécanismes de dégradation de l’aggrécane et de l’acide hyaluronique (HA). Ce dernier joue un rôle clé dans la lubrification de l’articulation et l’absorption des chocs, ce qui a conduit au concept de viscosupplémentation, qui consiste à injecter dans l’articulation arthrosique un HA de haut poids moléculaire (PM) destiné à remplacer et/ou à induire la sécrétion d’AH endogène. Néanmoins le HA injecté est lui aussi la cible des DRO et est rapidement dégradé à son tour.

Objectif

Etudier la capacité du Mannitol (Mn), un puissant capteur de DRO, à réduire la dégradation du HA exogène, en utilisant un modèle de stress oxydatif induit par le couple xanthine(X) + xanthine oxydase (XOD). XOD est une flavoprotéine catalysant l’ oxydation de l’ hypoxanthine en xanthine puis en acide urique en générant de grandes quantité d’anion superoxyde.

Matériels et méthodes

Un AH de PM 0,8mDa puis une solution du même HA 8g/L + 35g/l de Mn ont été soumis à un stress oxydatif généré par l’addition de X + XOD à différentes concentrations. Les propriétés rhéologiques des 2 solutions ont été étudiées avant puis après 24 heures de stress oxydatif à température ambiante. La viscosité a été mesurée à l’aide d’un rhéomètre cône-plan à 25° C et sa valeur a été déterminée en fonction du gradient de vitesse. Le PM du HA des 2 solutions a lui aussi été mesuré, par chromatographie d’exclusion stérique, avant et après stress oxydatif.

Résultats

 En présence de X/XOD on constate une dégradation du HA attestée par :

  • une diminution de sa viscosité proportionnelle à la concentration en XOD,
  • une diminution importante (-36,6%) de son PM.

En revanche, après adjonction de Mn, le HA paraît stable :

  • sa viscosité n’est pas modifiée,
  • son PM ne diminue que très modérément (-11.9%) seulement à la plus forte concentration de XOD.
       Initial   + 16μl* XOD   +32 μL* XOD
      Acide hyaluronique (HA)    787 000 Da    621 450 Da    498 900 Da
         HA + Mannitol 35g/l    768 900 Da    717 750 Da    677 150 Da

*volume de XOD ajouté dans 4 mL de HA 8g/L.

Conclusions

 Une concentration élevée en mannitol (35 g/l) protège le HA de la dégradation médiée par les DRO. Ces résultats in vitro suggèrent que le mannitol pourrait augmenter le temps de résidence intra-articulaire de l’acide hyaluronique exogène et par conséquent pourrait être susceptible d’améliorer l’efficacité et/ou la durée d’action de la viscosupplémentation, justifiant la réalisation d’études in vivo.

Notre avis

Ce travail montre toute la capacité du mannitol à freiner la dégradation oxydative des chaines de HA. Ainsi les HANOX® trouvent largement leur justificatif dans la viscosupplémentation. Ces HA de 2° génération apportent incontestablement une puissance supplémentaire à ce traitement dans l’arthrose. Si l’on sait qu’une réticulation des chaines apporte aussi un meilleur temps de résidence intra-articulaire, on voit vite vers quel type de préparation va s’orienter dans l’avenir le thérapeute. HappyCross en est le meilleur exemple avec une haute concentration de mannitol et une réticulation mesurée.

Références

(*)

(°) Effet du mannitol sur la stabilité de l’acide hyaluronique dans un modèle de stress oxydatif induit par le couple xanthine/xanthine oxydase. M. Rinaudo (Grenoble – FRANCE), B. Lardy (Grenoble – FRANCE), T. Conrozier (Belfort – France). Abstract Di.01- 26° Congrès SFR-2013-CNIT-La Défense-Paris