Arthrospira

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Arthrospira est un genre de cyanobactéries — anciennement appelées cyanophycées ou « algues bleues » — des eaux chaudes peu profondes et saumâtres de la ceinture intertropicale. Bien que communément appelée « spiruline » (« spirulina » en anglais), cette cyanobactérie appartient au genre Arthrospira. Le genre Spirulina existe, mais s'applique à d'autres cyanobactéries, assez éloignées du point de vue taxonomique (et d'ailleurs non alimentaires).

Culture[modifier | modifier le code]

Description d'une récolte d'algues et de gâteau d'algues faits par les Aztèques (Codex de Florence, Fin XVIe siècle)

Des algues sont sans doute consommées depuis la préhistoire. Et les Aztèques consommaient de la spiruline au XVIe siècle.

En raison de leur richesse exceptionnelle en protéines, les spirulines sont cultivées dans de nombreux pays, depuis les années 1970 : Afrique, Antilles, Chine (province du Yunnan), États-Unis, Hawaii, Inde, Madagascar, Mexique, Équateur, Thaïlande... Depuis peu, on les cultive sous serres en France (Cévennes, Var, Bouches-du-Rhône, Tarn-et-Garonne, Aude, Savoie).

La culture (algoculture) se pratique dans des bassins aquatiques de quelques décimètres de profondeur exposés au soleil, dans une eau alcaline (pH proche de 10) et maintenue à une température comprise entre 30 et 35 °C. La production atteint 20 g⋅m-2⋅j-1). Après filtration, égouttage, lavage, puis séchage, on obtient une fine poudre verte.

Utilisation[modifier | modifier le code]

Comprimés de spiruline.

L’industrie agroalimentaire l’utilise pour l’alimentation animale, la complémentation nutritionnelle et la fabrication d’aliments diététiques, destinés, par exemple, aux régimes hyperprotéiques. Son goût de champignons légèrement fumés est caractéristique d'une spiruline de bonne qualité.

La spiruline permet de lutter contre la malnutrition, la dénutrition et les carences protéiques, telles le kwashiorkor. Elle est une source de fer hautement assimilable. Ainsi, 5 g de spiruline couvrent 100 % des apports nutritionnels conseillés.

Riche en molécules anti-oxydantes (acide gamma-linolénique, phycocyanine, tocophérol, carotène, sélénium et zinc), elle est également utilisée en cosmétologie.

En sport, la spiruline a pour effet de retarder la production d’acide lactique, responsable de la fatigue et des crampes, ainsi que de favoriser la prise de muscle.

Analyse nutritionnelle[modifier | modifier le code]

La spiruline contient trois fois plus de vitamine B12 que le foie de veau cru. Il faut toutefois noter qu'une proportion variable (mais forte) de cette B12 est en fait constituée d'analogues de B12, non assimilables par l'homme.

Médecine[modifier | modifier le code]

Outre ses propriétés nutritionnelles exceptionnelles, la spiruline fait l’objet de nombreuses recherches dans le domaine médical depuis les années 1980. Diverses propriétés ont déjà été observées mais les mécanismes et molécules impliqués sont mal connus. Trois espèces sont concernées en termes de nutrition et médecine. Il s'agit de Arthrospira plantensis, Arthrospira maxima et Arthrospira fusiformis.

Rôle hypolipémiant ou hypocholesterolémiant[modifier | modifier le code]

Les effets hypolipémiants d'extraits de spiruline ont été démontrés sur différents modèles animaux dont le rat, la souris, le hamster et le lapin. Il a été montré qu'un traitement par la spiruline permet de minimiser la stéatose hépatique (accumulation de triglycérides dans les cellules hépatiques) et de normaliser les taux de HDL, LDL et VLDL cholestérol. De plus, il a été observé qu'en réponse à un régime comprenant de la spiruline, le niveau d'apolipoproteine B diminuait significativement. Il se trouve que l'apolipoprotéine B est nécessaire à la formation de LDL cholestérol[1].

Dans des études sur des rats, les effets du glycolipide H-b2 isolé de l'extrait de spiruline ont été observés. Une action dose dépendante sur l'activité de la lipase pancréatique et une réduction du niveau de triacylgycerols postprandials ont été trouvés. La phycocyanine aurait aussi un effet inhibiteur sur la lipase pancréatique[2].

L'ingestion de phycocyanine extraite à partir de spiruline résulte en une diminution significative de cholestérol et de l'index athérogène tandis que les quantités de HDL cholestérol sont augmentées. Il semblerait donc que la phycocyanine soit le composé actif principal de la spiruline responsable de l'activité hypolipémiante[1].

Rôle anti-inflammatoire[modifier | modifier le code]

Divers études ont démontré les effets anti-inflammatoires de la spiruline et notamment de la phycocyanine. La phycocyanine inhibe la formation de cytokines pro-inflammatoires telles que TNF-α, supprimant l'expression de la cyclooxygénase 2 (COX-2), médiateur principal de l'inflammation, et diminuant la production de prostaglandine E. De plus, la phycocyanine supprimerait l'activation du facteur de transcription NF-κB en empêchant la dégradation du facteur cytosolique IκB-α et modulant l'activation des protéines kinases (MAPK) incluant p38, c-Jun N-terminal kinase (JNK) et la voie extracellulaire des kinases ERK1/2.

Un autre pigment présent dans la spiruline serait à l'origine de l'activité anti-inflammatoire, le β-carotène. Il aurait pour impact l'inhibition de l'expression de COX-2 ainsi que de TNF-α et IL-1 β et la production de prostaglandine E. Son action s'étend aussi au facteur de transcription NF-κB en bloquant la translocation nucléaire de sa sous-unité p65 qui possède un domaine de transactivation. Mais le β-carotène supprime également la transcription de cytokines inflammatoires dont IL- β, IL-6, et IL-12 des macrophages[1].

Action immuno-modulatoire[modifier | modifier le code]

Outre ses effets sur le processus inflammatoire, la spiruline permet d'améliorer l'activité immunitaire de manière plus générale.

Il y aurait une corrélation entre les concentrations de β-carotènes et d'acide ascorbique et la quantité de lymphocytes NK (Natural Killer). Cela a été montré dans une étude in vitro visant à comparer les effets de la spiruline cultivée en eau de surface ou en eau profonde. En effet, on observe une augmentation significative du nombre de lymphocytes NK en présence de spiruline cultivée en eau profonde par rapport à la spiruline cultivée en eau de surface. Une analyse HPLC a permis de constater que les concentrations de β-carotènes et d'acide ascorbique sont significativement augmentées chez la spiruline cultivée en eau profonde[3].

Action anti-bactérienne[modifier | modifier le code]

La spiruline possède des mécanismes de défense pour lutter contre les bactéries pathogènes. En effet, des études in vitro d'extraits de spiruline sur les bactéries E. coli et S. aureus ont permis d'observer un potentiel antimicrobien[4].

Les résultats de différents extraits de spiruline sur diverses bactéries ne permettent pas de définir une substance anti-bactérienne particulière mais un spectre d'action antibactérienne qui serait un support pour démontrer le potentiel en terme d'activité anti-microbienne de la cyanobactérie[5].

Propriétés antivirales[modifier | modifier le code]

La spiruline présente des propriétés antivirales. À de faibles concentrations, elle est capable de réduire la réplication virale et de la bloquer à de plus fortes concentrations, sans toutefois être toxique pour les cellules humaines.

L’activité antivirale de la spiruline serait en fait due à un polysaccharide sulfaté, appelé « Spirulane-calcium ou Ca-Sp», qui a montré des effets inhibiteurs de la réplication de nombreux virus enveloppés par inhibition de la pénétration virale dans les cellules cibles, sans toxicité pour l’hôte. À l’heure actuelle,  le Spirulane-calcium présente une activité contre le cytomégalovirus humain, les virus de la rougeole, des oreillons, de la grippe A, du HIV-1 et du HSV-1. Grâce à sa faible activité anticoagulante, sa demi-vie dans le sang et sa bioactivité dose-dépendante, le Spirulane-calcium est un candidat pour le traitement du HIV-1 et d’autre virus[6].

Propriétés antioxydantes[modifier | modifier le code]

Des études in vivo et in vitro ont montré les effets antioxydants de la spiruline procurés par diverses molécules telles que la C-phycocyanine, les β-carotènes,les tocophérol, l’acide C-linolénique et les composés phénoliques[7]. Ces composés antioxydants produits par l'algue peuvent prévenir ou retarder le dommage oxydatif en réduisant l’accumulation de ROS [8] à travers l’activation des systèmes d’enzymes antioxydantes de la catalase (CAT), superoxyde dismutase(SOD) et gluthation peroxydase (GPx) [9].

Chez Spirulina maxima, les composés phénoliques responsables de l’activité antioxydante sont des acides organiques (ex : cafféiques, chlorogéniques, salycicliques…) qui agissent individuellement et de manière synergique.

Au niveau des biomasses de spiruline, des activités antioxydantes des phycobiliprotéines, phycocyanine et allophycocianine, ont été démontrées. La C-phycocyanine possède la capacité d’éliminer les radicaux libres, de diminuer la production de nitrites, de supprimer l’expression de l’oxyde nitrique synthase inductible(iNOS) et d’inhiber la peroxydation lipidique microsomale du foie[6]. Le β-carotène de la spiruline possède également une activité antioxydante : il protège contre l’oxygène singlet médié par la peroxydation lipidique [1].

De plus, la spiruline exerce un effet protecteur contre le stress oxydatif causé par l’acétate produit dans le foie et le rein chez les rats [10].

Propriétés anti-cancer[modifier | modifier le code]

L’étude de Mathew et al (1995 [11]), menée chez des chiqueurs de tabac atteints de leukoplakia orale en Inde, a montré qu’une discontinuation de la supplémentation en spiruline entrainait des lésions récurrentes chez plus de la moitié des sujets. Une étude animale a montré que l’ingestion d’extrait de spiruline et de Dunaliella inhibait chimiquement la carcinogénèse dans la cavité buccale [6].

Les effets anti-cancer de la spiruline ne sont pas encore bien connus et pourraient être dus aux β-carotènes (notamment dans la prévention du cancer de la peau) et au Spirulane-calcium. En effet, ce dernier est responsable de l’inhibition de l’invasion tumorale et des métastases[6]. Chez S.platensis, l’extrait polysaccharidique présente des capacités chémo- et radio-protectives, d’où une potentielle utilisation dans les thérapies cancéreuses.

La C-phycocyanine inhibe de manière sélective la COX-2, sans affecter la COX-1. Or, les enzymes COX sont surexprimées dans de nombreux cancers du sein. Une inhibition de la COX-2 par la spiruline permettrait donc de réduire la croissance de la tumeur et d’inhiber l’angiogenèse [6].

De plus, les expériences in vitro menées par Choi et al (2013) [3], ont montré que des extraits de S.maxima supprimaient efficacement l’expression de Bcl2 (protéine anti-apoptotique).

Empoisonnement chronique à l’arsenic[modifier | modifier le code]

Des millions de personnes au Bangladesh, en Inde, à Taiwan et en Chine sont à risque d’empoisonnement chronique à l’arsenic via l’ingestion de fortes concentrations d’arsenic dans l’eau. Une étude a été menée par Misbahuddinet al (2006) sur des patients atteints durant 16 semaines, afin d’observer l’efficacité de l’ingestion quotidienne de spiruline couplée au zinc dans le traitement de cet empoisonnement chronique à l’arsenic. Il en résulte que des extraits de spiruline additionnés de zinc consommés quotidiennement pourraient être utiles pour le traitement de l’empoisonnement chronique à l’arsenic avec des mélanoses et kératoses.

Liste d'espèces[modifier | modifier le code]

Selon World Register of Marine Species (22 août 2010)[12] :

Selon ITIS (22 août 2010)[13] :

Notes et références[modifier | modifier le code]

  1. a, b, c et d DengR, ChowTJ.Hypolipidemic, antioxidant, and antiinflammatory activities ofmicroalgae Spirulina (2010). CardiovascTher.28(4):e33-45. doi: 10.1111/j.1755-5922.2010.00200.x.
  2. Juárez-OropezaMA, MascherD, Torres-DuránPV, FariasJM, Paredes-CarbajalMC (2009). Effectsof dietary Spirulina on vascular reactivity. JMed Food.;12(1):15-20. doi: 10.1089/jmf.2007.0713.
  3. a et b ChoiW.Y, Kang D.H, Lee H.Y (2013). Enhancement of Immune ActivationActivities of Spirulinamaxima Grownin Deep-Sea Water. Int.J. Mol. Sci., 14,12205-12221.
  4. QureshiM.A.; Ali R.A., and Hunter R. (1995). Proc 44th.Western Poultry Disease Conference, Sacramento, California, p. 117- 121.
  5. KaushikP and Chauhan A (2008).In vitro antibacterialactivity of laboratory grown culture of Spirulinaplatensis.IndianJ. Microbiol.48:348–352.
  6. a, b, c, d et e KulshreshthaA, Zacharia AJ, Jarouliya U, Bhadauriya P, Prasad GB, Bisen PS(2008). Spirulina in health care management. CurrPharm Biotechnol9:400–405.
  7. ChopraK, Bishnoi M (2008). Antioxidant profile of Spirulina: a bluegreenmicroalga. In: Spirulina in human nutrition and health. CRC press, Boca Raton, p. 101–118.
  8. ZhangH, Chen T, Jiang J, Wong YS, Yang F, Zheng W (2011).Selenium-containing allophycocyanin purified from seleniumenrichedSpirulina platensis attenuates AAPH-induced oxidative stress in humanerythrocytes through inhibition of ROS generation. JAgric Food Chem59:8683–8690.
  9. Tobón-VelascoJ.C, VictoriaPalafox-Sánchez, LilianaMendieta, E.García, A.Santamaría, G.Chamorro-Cevallos, I.Daniel Limón(2013). Antioxidant effect of Spirulina(Arthrospira)maximain a neurotoxic model caused by 6-OHDA in the rat striatum. Journalof Neural Transmission, Volume 120, Issue8,p. 1179-1189.
  10. Ponce-Canchihuaman JC, Perez-Mendez O, Hernandez-Munoz R, Torres-Duran PV, Juarez-Oropeza MA(2010). Protectiveeffects of Spirulina maxima on hyperlipidaemia and oxidative-stressinduced by lead acetate in the liver and kidney. LipidsHealth Dis9:35.
  11. MathewB, Sankaranarayanan R, Nair P, Varghese C, Somanathan T, Amma P, AmmaN. and Nair, M. (1995). Nutr.Cancer, 24, 197-202.
  12. World Register of Marine Species, consulté le 22 août 2010
  13. ITIS, consulté le 22 août 2010

Liens externes[modifier | modifier le code]