Carnitine

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Carnitine
Structure de la carnitine
Structure de la carnitine
Identification
Nom UICPA 3-hydroxy-4-triméthylammonio-butanoate
No CAS 541-15-1 L ou R (–)
No EINECS 208-768-0 L ou R (–)
Code ATC A16AA01
SMILES
InChI
Propriétés chimiques
Formule brute C7H15NO3  [Isomères]
Masse molaire[1] 161,1989 ± 0,0078 g/mol
C 52,16 %, H 9,38 %, N 8,69 %, O 29,78 %,
Propriétés physiques
fusion 196 °C
Solubilité 2,5 g·mL-1
Écotoxicologie
DL50 7 mg·kg-1 (chien)
Données pharmacocinétiques
Biodisponibilité < 10 %
Liaison protéique aucune
Métabolisme faible
Excrétion

Urine (> 95 %)

Unités du SI et CNTP, sauf indication contraire.

La carnitine est un composé comprenant une fonction ammonium quaternaire, elle est bio-synthétisée à partir de lysine et de méthionine. Cette molécule intervient au sein de la cellule dans le transport des acides gras du cytosol vers les mitochondries lors du catabolisme des lipides dans le métabolisme énergétique. Cette molécule est souvent vendue en tant que complément alimentaire. La carnitine a été découverte en tant que facteur de croissance de vers de farine (larve de Tenebrio molitor). La carnitine possède deux stéréo-isomères, sa forme biologique est la L-carnitine alors que la forme D est biologiquement inactive.

Production[modifier | modifier le code]

Chez les animaux, la carnitine est synthétisée principalement par le foie et les reins à partir de lysine et de méthionine. La vitamine C (ou acide ascorbique) est essentielle pour la synthèse de carnitine. Pendant la croissance et la grossesse, les besoins de carnitine peuvent dépasser la quantité produite normalement par le corps.

Rôle dans le métabolisme des acides gras[modifier | modifier le code]

La carnitine transporte les longues chaînes acyl des acides gras vers la matrice mitochondriale. Les chaînes acyl y sont catabolisées par β-oxydation (hélice de Lynen) en acétate utilisable afin de former de l'énergie en passant par le cycle de Krebs. Chez certains champignons, la carnitine entre dans une voie de néoglucogenèse. Les acides gras doivent être activés avant de se fixer à la molécule et ainsi former l'acyl-carnitine. L'acide gras libre du cytosol est lié par une liaison thioester à la coenzyme A (CoA). Cette réaction est catalysée par une enzyme : l'acyl-CoA synthétase, le transfert nécessite une ATPase, il y a donc consommation d'énergie provenant d'une liaison à haut potentiel d'hydrolyse.

Le groupe acyl fixé sur le CoA peut à présent être transféré sur la carnitine, et l'acyl-carnitine résultant être transféré à travers la membrane vers la matrice mitochondriale. Les étapes sont les suivantes :

  1. L'acyl-CoA est fixé à la carnitine par la carnitine acyl-transférase I localisée sur la membrane mitochondriale externe.
  2. L'acyl-carnitine formé est « poussé » dans l'espace intermembranaire.
  3. L'acyl-carnitine est transféré dans la matrice par la Carnitine Acyl-Carnitine Translocase.
  4. L'acyl-carnitine est converti en acyl-CoA (libre dans la matrice) par la carnitine acyltransferase II localisée sur la membrane mitochondriale interne. La carnitine libre retourne dans le cytosol par la Carnitine Acyl-Carnitine Translocase.

Les troubles génétiques engendrant une déficience en carnitine affectent les différentes étapes de ce processus et donc les voies de métabolisation des acides gras.

La carnitine acyltransferase I subit une inhibition allostérique à la suite du malonyl-CoA, un intermédiaire dans la synthèse des acides gras, afin d'éviter un phénomène cyclique entre β-oxydation (catabolisme) et synthèse des acides gras (anabolisme).

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En pointillé orange : membrane externe. En trait plein bleu : membrane interne.

Effets physiologiques[modifier | modifier le code]

Effets sur la masse osseuse[modifier | modifier le code]

Avec l'âge, la concentration cellulaire de carnitine diminue, ce qui affecte le métabolisme des acides gras au sein de différents tissus. Les os sont particulièrement affectés, en effet, il y a un besoin constant de carnitine pour la maintenance du métabolisme des ostéoblastes (cellules permettant le renouvellement des os et la maintenance de la masse osseuse).

Il y a une corrélation proche entre les changements de la concentration plasmatique d'ostéocalcine et l'activité des ostéoblastes. On remarque une diminution de cette concentration chez des sujets atteints d'ostéoporose ou de femmes ménopausées. L'administration de carnitine ou de propionyl-L-carnitine peut faire augmenter le niveau plasmatique d'ostéocalcine qui diminue régulièrement avec l'âge.

Effet antioxydant[modifier | modifier le code]

La carnitine a une action antioxydante, cette action fournit un effet préventif contre la lipoperoxydation des phospholipides membranaires et contre le stress oxydatif induit au niveau des cellules myocardiales et endothéliales. [réf. nécessaire] Il s'agit donc d'une molécule réductrice.

Rôle dans l'athérosclérose et le risque cardiovasculaire[modifier | modifier le code]

Manger beaucoup de viande rouge était épidémiologiquement associé à un risque accru de mortalité et de problèmes cardio-vasculaires[2], phénomène qu'on ne retrouvait pas chez les consommateurs de viande blanche.

Les graisses saturées et le cholestérol ont été les premiers suspectés. Les graisses saturées ne semblent finalement pas impliquées, mais le cholestérol l'est de plusieurs manières, dont l'une implique la carnitine ; Une étude publiée par Nature (2013)[3] a conclu que dans le microbiome (la communauté d'environ 100 milliards de bactéries qui vivent dans l'intestin humain et participent activement à la digestion)[4], certaines des bactéries présentes dans l'intestin des mangeurs de viande (mais non des végétariens) métabolisent la carnitine de la viande rouge induisant une chaine de réaction conduisant à l'athérosclérose (durcissement des artères)[3]

Le Dr Hazen[5], coauteur avait déjà démontré (2011), que certaines bactéries du microbiome pouvaient favoriser l'athérosclérose via la métabolisation de la choline et de la phosphatidylcholine (protéines présente dans les œufs et la viande) qu'elles transforment en triméthylamine ensuite métabolisé dans le foie pour créer triméthylamine N-oxyde, ou TMAO qui favorise l'athérosclérose et la crise cardiaque. La « L-carnitine » est une trimethylamine (proche de la Choline)[3]. Chez la souris et chez des volontaires humaines, l'ingestion d'un repas de steak de viande rouge est suivie d'une élévation de la teneur sanguine en carnitine et en TMAO ; sauf si un traitement antibiotiques tuant les microbes intestinaux leur a été préalablement administré (dans ce cas, le taux sanguin de carnitine s'élève, mais le repas de steak n'induit plus la forte augmentation du taux de TMAO)[3]. Cette TMAO semble donc bien être produit par les bactéries ou nécessiter leur présence, et n'est trouvé que dans les selles d'individus « mangeurs de viande rouge » qui ont des taux élevés de TMAO ; La flore intestinale des végétariens ne contient pas de bactéries spécialisées dans la digestion de la viande. Des végétariens volontaires n'ont pas produit de TMAO après avoir mangé un repas de steak (ou des pilules de carnitine), ce qui suggère que leurs bactéries ne digèrent pas la carnitine[3]. Un lien a été recherché et trouvé entre la survenue d'une affection cardiaque et le niveau de carnitine et de TMAO chez un panel de plus de 2 500 personnes, mais uniquement chez les personnes ayant un niveau d'TMAO élevé, ce qui est corroboré par les expériences faites sur des souris. Le lien de cause à effet n'est pas encore clairement expliqué, mais il semble que la TMAO interfère négativement avec les enzymes hépatiques qui produisent certaines substances bilaires acides destinées à aider à éliminer l'excès de mauvais cholestérol (LDL)[3]. Deux groupes de bactéries semblent impliquées dans ces effets aggravant les effets du cholestérol : Clostridium et Fusibacterium[6].

Utilisations pharmaceutiques possibles[modifier | modifier le code]

Effets sur le diabète[modifier | modifier le code]

La carnitine aurait un effet positif sur le diabète de type 2[7].

Effet sur la stérilité masculine[modifier | modifier le code]

L'utilisation de carnitine s'est montré prometteuse lors d'un essai contrôlé, en améliorant la qualité du sperme dans certains cas de stérilité masculine[8]. En effet, la carnitine contribue à la mise en réserve d'énergie du spermatozoïde, lors de son transit épididymaire. Avec un spermogramme, il est alors possible en analysant le taux de carnitine, de déceler une pathologie obstructive.

En tant que complément alimentaire diététique[modifier | modifier le code]

La carnitine a été parfois utilisée en tant que complément alimentaire dans le but de perdre du poids mais sans preuve scientifique de conséquences positives.

Aliments riches en carnitine[modifier | modifier le code]

Les aliments possédant la plus grande concentration de carnitine sont la viande rouge et les produits laitiers. On en trouve également dans diverses noix, graines (citrouille, tournesol, sésame), légumes (artichaut, asperge, betterave, brocoli, chou de Bruxelles, chou cavalier, ail, moutarde, gombo, persil, chou frisé), fruits (abricot, banane) et céréales (sarrasin, maïs, millet, avoine, son de riz, seigle...).

Aliment Quantité[9] Carnitine
Steak de bœuf 100 g 95 mg
Bœuf haché 100 g 94 mg
Porc 100 g 27,7 mg
Bacon 100 g 23,3 mg
Tempeh demi tasse 19,5 mg
Morue 100 g 5,6 mg
Blanc de poulet 100 g 3,9 mg
Fromage Américain 100 g 3,7 mg
Crême glacée 104 mL 3,7 mg
Lait entier 104 mL 3,3 mg
Avocat de taille moyenne 2 mg[10]
Fromage blanc 104 mL 1,1 mg
Pain complet 100 g 0,36 mg
Asperge 100 g 0,195 mg
Pain blanc 100 g 0,147 mg
Macaroni 100 g 0,126 mg
Beurre d'arachide 100 g 0,083 mg
Riz (cuit) 100 g 0,0449 mg
Œufs 100 g 0,0121 mg
Jus d'orange 104 mL 0,0019 mg

Notes et références[modifier | modifier le code]

Traduction partielle de l'article « Carnitine From Wikipedia, the free encyclopedia » version anglaise.

  1. Masse molaire calculée d’après « Atomic weights of the elements 2007 », sur www.chem.qmul.ac.uk.
  2. Sinha R, Cross AJ, Graubard BI, Leitzmann MF, Schatzkin A, Meat intake and mortality, a prospective study of over half a million people, Arch Intern Med, 2009;169:562-571
  3. a, b, c, d, e et f Koeth, R. A. et al (2013), « Intestinal microbiota metabolism of l-carnitine, a nutrient in red meat, promotes atherosclerosis » ; Nature Med. DOI/résumé
  4. Chris Woolston (2013), Red meat + wrong bacteria = bad news for hearts Microbes turn nutrient in beef into an artery-clogging menace ; Nature News 2013-04-07, consulté 2013-04-14
  5. (en) Présentation : Stanley L. Hazen, M.D., Ph.D. The Jan Bleeksma Chair in Vascular Cell Biology and Atherosclerosis The Leonard Krieger Chair in Preventive Cardiology
  6. (en) High steaks « Hardening of the arteries may be caused by a malign interaction of meat-eating and intestinal bacteria » The Economist, 13 avril 2013, consulté le 14 avril 2013.
  7. Sean R. Hosein (2009) « La carnitine peut-elle réduire le risque de diabète et améliorer les modifications de la forme corporelle ? », CATIE
  8. (en) Lenzi A, Lombardo F, Sgro P, Salacone P, Caponecchia L, Dondero F, Gandini L, « Use of carnitine therapy in selected cases of male factor infertility: a double-blind crossover trial. », Fertility and Sterility, vol. 79, no 2,‎ , p. 292-300 (PMID 12568837)
  9. Quantités converties depuis la version anglophone de la page. 1 oz = 28,349 g; 1 fl oz = 29,573 ml
  10. Linus Pauling Institute at Oregon State University