Evaluation et correction du stress oxydant

Introduction

Au cours des dernières années, différentes études ont permis, chez le cheval, de mettre en évidence un stress oxydant durant l’exercice. Le stress oxydant a été défini par Sies en 1991 comme un déséquilibre prononcé entre les éléments antioxydants et oxydants en faveur de ces derniers et de leurs effets potentiellement néfastes.

Les origines du stress oxydant sont multiples et mènent à la formation de "formes réactives de l’oxygène" (FRO) au sein de l’organisme. Les FRO comprennent les radicaux libres, c’est-à-dire des espèces chimiques possédant un électron célibataire, ainsi que les molécules non-radicalaires mais chimiquement instables. Ainsi, les FRO possèdent un pouvoir pro-oxydant vis-à-vis des éléments qui l’entourent.

Trois voies principales de génération de ces FRO sont généralement décrites, à savoir la chaîne de transfert des électrons située au niveau des mitochondries (Sohal et al., 1990), la flambée respiratoire des cellules phagocytaires indispensables à la défense immunitaire (Moslen, 1994) ainsi que l’activité des enzymes de type oxydase (Becker et al., 1991).

En condition physiologique, le pouvoir oxydant des FRO est contrebalancé par de nombreux antioxydants enzymatiques et non-enzymatiques. Cet état d’équilibre permet à l’organisme d’assurer une défense anti-infectieuse efficace (pour revue Kobayashi et al., 2001) et de contribuer à la transduction de signaux intracellulaires (pour revue, Davis et al., 2001).

Les FRO peuvent potentiellement réagir avec chaque composant cellulaire et provoquer son oxydation. Cependant, les cibles préférentielles des FRO sont les lipides, suivis par les protéines et les bases constitutives du matériel génétique (Roberfroid et Calderon, 1995). L’oxydation de ces composants cellulaires peut induire des dysfonctions du métabolisme cellulaire, telle qu’une modification de la fluidité membranaire causée par la peroxydation lipidique ou encore une diminution de l’activité d’une enzyme suite à son oxydation.

Le stress oxydant était, auparavant, considéré comme un épiphénomène ou une conséquence inévitable d’un processus inflammatoire. Il est actuellement reconnu en tant qu’acteur potentiel dans la pathogenèse de nombreuses maladies. Le stress oxydant a pu être mis en évidence dans de nombreuses pathologies en médecine humaine (pour la synthèse Babior, 2000 ; Young et Woodside, 2001). En médecine vétérinaire équine, le stress oxydant semble jouer un rôle au moins favorisant dans certaines entités pathologiques, à savoir : l’hémorragie pulmonaire induite par l’exercice (Derksen, 1997 ; Mills et Higgins, 1997), l’inflammation de voies respiratoires profondes (Mills et al., 1996a ; Art et al., 1999 ; Kirschvink et al., 2001), certains types de myopathies induites par l’exercice ou non (Lofstedt, 1997 ; Perkins et al., 1998) ainsi que la maladie dégénérative des neurones moteurs (Divers et al., 1994 ; Polack et al., 2000). De même, certains auteurs suspectent l’implication du stress oxydant dans d’autres pathologies telles que l’inflammation synoviale (Auer et al., 1993) et les myopathies post-anesthésiques (Serteyn et al., 1990).

Le stress oxydant induit par l’exercice a pu être mis en relation dans différentes espèces animales avec la fatigue musculaire (Sen et al., 1994), les myopathies (Jackson et O’Farrell, 1993 ; Tews et Goebel, 1998) et une diminution de la défense immunitaire (Vider et al., 2001). Dans l’espèce équine, plusieurs études suggèrent que l’exercice induit un stress oxydant (Mills et al., 1996b ; Art et al., 1999 ; Kirschvink et al., 1999 ; de Moffarts et al., 2004a). Effectivement, lors de l’exercice, la consommation d’oxygène du cheval peut augmenter jusqu’à 30 fois (Art et Lekeux , 1993 ; Butler et al., 1993). Le flux d’oxygène à travers les cellules musculaires varie de 1 à 100 entre le repos et l’exercice maximal (Milnor, 1980). Entre 2 et 5 % de l’oxygène sont convertis dans la chaîne de transfert des électrons en FRO capables d’induire des dommages cellulaires par l’oxydation de ses composants.

Certaines études ont montré que les animaux déficients en glutathion (GSH), un antioxydant non-enzymatique, étaient exposés à un stress oxydant sanguin et tissulaire plus important lors de l’exercice et que des rats déficients en GSH présentaient une intolérance à l’effort (Sen et al., 1994). Dans l’espèce équine, des corrélations entre des marqueurs du stress oxydant et le niveau de performance des chevaux ont également été mises en évidence.

Mise en évidence d’un stress oxydant

La difficulté de mettre en évidence un stress oxydant de façon directe, réside dans le fait que les FRO ont une demi-vie extrêmement courte. De plus, les techniques mises en œuvre afin de doser les radicaux sont complexes, coûteuses et difficilement réalisables en pratique. Par conséquent, des produits issus des processi d’oxydation, appelés marqueurs oxydants, sont utilisés afin de mettre en évidence et de quantifier un stress oxydant subi par l’organisme. De plus, des antioxydants peuvent être déterminés afin de mettre en évidence des carences éventuelles ou encore un déséquilibre entre les anti- et pro-oxydants. De nombreux marqueurs sont actuellement décrits et la détection ciblée de plusieurs marqueurs appartenant à des classes de molécules différentes est recommandée (Favier, 1997 ; Jenkins, 2000). Le tableau 1 reprend la liste des marqueurs les plus souvent utilisés en médecine vétérinaire équine.

L’analyse et l’interprétation des résultats sur les marqueurs oxydants et des antioxydants ne peuvent se faire que via un laboratoire maîtrisant un grand nombre de techniques d’analyse et d’une expérience dans le domaine du stress oxydant. En effet, de nombreuses techniques sont nécessaires à l’analyse des marqueurs et le traitement ou "processing" d’un prélèvement sanguin est de grande importance. Une attention particulière doit être portée aux délais de centrifugation, au respect de la chaîne du froid au cours du transport des échantillons (4º à -80º C selon les marqueurs), et aux délais d’analyse par le laboratoire. De même, il est important de savoir si les valeurs de référence proposées par le laboratoire pourront être appliquées (espèce équine, nombre et type d’animaux utilisés pour l’établissement des références, …). Il est également important de signaler dans quel cadre un bilan sanguin est demandé puisque l’interprétation des résultats va différer s’il s’agit d’un suivi d’exploitation visant à optimiser la ration alimentaire de l’ensemble de l’écurie ou d’un cheval de sport présentant par exemple une baisse de forme non expliquée.

Correction du stress oxydant

Lors d’une pathologie, l’inflammation constitue le producteur principal de FRO et il peut s’avérer intéressant soit de combiner un traitement anti-inflammatoire avec un traitement antioxydant, soit de poursuivre un traitement anti-inflammatoire par un traitement antioxydant. En effet, il a été montré qu’un complément alimentaire à base d’antioxydants naturels permet de moduler le score inflammatoire des voies respiratoires chez des chevaux poussifs qui présentaient des signes cliniques modérés (Kirschvink et al., 2002).

L’utilisation de molécules pharmacologiques, tel que le DMSO, a également fait ses preuves dans la prévention des lésions post-ischémiques ou encore dans le traitement de la fourbure.

En condition physiologique, les chevaux de sport sont également affectés par le stress oxydant induit par l’exercice. Différentes études investiguant l’effet d’une complémentation en antioxydants ont montré des effets positifs sur l’évolution des marqueurs oxydants au cours de l’exercice ou de l’entraînement (Ono et al., 1990 ; McMeniman et Hintz, 1992 ; Siciliano et al., 1997 ; White et al., 2001 ; Deaton et al., 2002 ; de Moffarts et al., 2004b). Bien qu’actuellement, aucune étude chez les chevaux n’ait pu démontrer un impact direct d’une complémentation sur la performance, un traitement antioxydant semble pouvoir augmenter la tolérance à l’exercice en améliorant les capacités antioxydantes hydrophile, lipophile et enzymatique (Kirschvink et al., 2002 ; de Moffarts et al., 2004b).

Lors du choix d’un complément alimentaire, il est important de veiller à ce que la ration de base soit équilibrée. Effectivement, l’équilibre alimentaire basé sur les besoins du cheval en énergie, en fibres et en protéines et sur l’équilibre du rapport calcium phosphore reste primordial dans le management. L’apport de vitamines et d’oligo-éléments vient dans un deuxième temps. Comme les antioxydants agissent de façon synergique, il est préférable d’apporter simultanément des éléments hydrophiles, lipophiles ainsi que des oligo-éléments nécessaires à l’activité optimale des antioxydants enzymatiques.

L’apport d’une complémentation de base pour un cheval de sport peut s’avérer nécessaire tout au long de la saison, tandis que l’apport supplémentaire d’éléments antioxydants spécifiques devrait être réalisé sur base d’un bilan oxydant afin de préparer le maximum d’activité du cheval ou encore une compétition particulière. Il est important de tenir compte, dans la préparation du cheval, qu’un délai minimal de trois semaines sera nécessaire pour avoir un effet sur les concentrations sanguines en antioxydants et que les répercussions bénéfiques sur l’organisme seront optimales après six semaines de complémentation.

Les besoins journaliers réels des chevaux en compétition de haut niveau sont encore peu connus et étudiés, néanmoins les valeurs ci-dessous peuvent servir de base afin d’élaborer un plan de complémentation. Les valeurs sont exprimées en besoin journalier par cheval et par jour (Stillions et al., 1971 ; Putnam et Comben, 1987 ; de Moffarts et al., 2004b).

Les compléments utilisés dans différentes études scientifiques avaient des effets positifs sur les capacités antioxydantes du cheval dont l’importance dépendait surtout des concentrations administrées ainsi que de la qualité des antioxydants choisis. La plupart des produits commerciaux contiennent des concentrations relativement faibles en antioxydants, qui, aux doses préconisées, n’induiront probablement pas les effets recherchés. Le choix du complément idéal devrait tenir compte des quantités journalières proposées, du coût de celles-ci et surtout du rapport quantité/coût. Un autre point important lors du choix d’un complément est la garantie de stabilité des ingrédients ; des fournisseurs de produits de haute qualité soumettent leurs lots de fabrication au contrôle par un laboratoire indépendant.

En conclusion

L’utilisation, en appui au traitement classique ou seule après avoir réalisé un bilan du stress oxydant, d’un complément alimentaire semble intéressante et justifiée afin d’optimiser la santé et le bien être des chevaux de sport.