Carnosine

Définition

La carnosine est un dipeptide des muscles striés formé de β-alanine et d'histidine. Elle est un activateur d'enzymes musculaires. La carnosine est présente dans le cerveau, les reins et les muscles squelettiques des poissons, des oiseaux et des mammifères. Certains émettent l'hypothèse que la carnosine a la capacité d'affecter de nombreux types de tissus différents.

La carnosine :

Comme tout composé de nature protéique, la carnosine est thermolabile, la température de 253 °C correspond à la température de décomposition de la molécule.

Explications

La carnosine (β-alanyl-L-histidine) est un peptide fabriqué en combinant deux acides aminés : la bêta-alanine et l'histidine. À cause de ce dernier acide aminé, elle se rapproche du cycle caractéristique imidazole. La carnosine est produite en grande quantité dans les tissus musculaires et cérébraux.

Elle est souvent ajoutée aux suppléments anti-âge et antioxydants, mais les données cliniques sur ses avantages sont limitées.

L'acétylcarnosine, sur le groupe aminé acétylé carnosine, est utilisée dans le traitement de la cataracte. L'ansérine, un dipeptide trouvé chez les oiseaux, est très proche de la carnosine. Voir aussi la carnosine N-méthyle-transférase.

La synthèse de la liaison peptidique entre les deux acides aminés est catalysée par la carnosine synthase,une enzyme de la classe des ligase qui utilise l'ATP : ATP + L-histidine + β-alanine → AMP + pyrophosphate + carnosine. Le pyrophosphate sera ensuite hydrolysé en deux molécules d'orthophosphate par pyrophosphatase inorganique. Voir aussi le cycle méthyle.

Histoire et origine

La carnosine a été découverte en l'an 1900 par le chimiste russe Vladimir Gulevich dans l'extrait de viande et est devenue le premier peptide biogénique découvert. Avec la carnosine, son analogue ansérine a été découvert, dans lequel l'hydrogène est remplacé par un groupe méthyle dans l'hétérocycle de l'histidine. Par la suite, Gulevich a demandé à son élève Sergei Evgenyevich Severin de découvrir la fonction de ces substances.

S. E. Severin est resté fidèle aux préceptes de son professeur et en 1952 a découvert la fonction des dipeptides musculaires. Il s'est avéré que si vous ajoutez de la carnosine à la solution dans laquelle se trouvait le muscle isolé de la grenouille, il acquiert la capacité de travailler pendant des heures sans aucune fatigue sous l'influence d'une charge électrique. Cette expérience est ensuite entrée dans la physiologie sous le nom de "phénomène De Séverin". Après avoir mesuré tous les paramètres, il est devenu clair qu'en présence de carnosine, le muscle est capable d'accumuler d'énormes quantités de lactate. D'où l'explication simple : la carnosine agit comme un tampon de pH et lie les protons formés lors de la glycolyse. S. E. Severin n'était pas d'accord avec cette interprétation de ses résultats, considérant la fonction tampon trop simple et même misérable. Les résultats de l'expérience ont été publiés en langue russe, mais n'ont pas reçu de résonance, l'auteur lui-même n'a pas attaché d'importance à l'effet qu'il a découvert, continuant à chercher des fonctions alternatives de la carnosine. Et 30 ans après la découverte du phénomène Severin, son expérience a été répétée à l'étranger en utilisant un tampon TRIS. Une augmentation colossale des performances musculaires sous l'influence de cette substance a été décrite, puis elle s'explique par l'effet tampon sans aucune référence à S. E. Severin.

Propriétés et fonctions

La carnosine est métaboliquement inerte, ce qui en est une propriété importante en tant que tampon de pH spécialisé. La carnosine peut être protonée et déprotonée sans problème, ce qui n'affectera pas le cours de divers processus métaboliques. Il est également important qu'il comprenne un acide β-aminé inhabituel. Apparemment, c'est une autre façon de rendre cette substance plus inerte, y compris en la sortant du contrôle des peptidases conventionnelles.

En conséquence, il s'est avéré que le tampon de pH n'est pas la seule fonction de la carnosine. Des chercheurs du Royaume-Uni, de Corée du Sud et d'autres pays ont montré que la carnosine a des propriétés antioxydantes. La carnosine est un excellent chélateur des ions Cu²⁺ et Fe²⁺,qui, sous forme libre, catalysent la conversion du peroxyde d'hydrogène en un radical OH•. Elle est également impliquée dans l'extinction des espèces réactives de l'oxygène (ROS) et protège le corps des aldéhydes alpha-bêta insaturés formés à partir d'acides gras superoxydés des membranes cellulaires pendant le stress oxydatif,grâce à leur liaison chimique. En outre, la carnosine inhibe la croissance des fibrilles amyloïdes, qui se forment, par exemple, dans la maladie d'Alzheimer.

Forme physiologique

Dans l'eau neutre avec un pH de 7,00, la carnosine se présente principalement (près de 60 %) sous forme de zwitterion,une molécule neutre avec un côté positif et un côté négatif : le groupe aminé a un ion hydrogène supplémentaire et est donc chargé positivement, le groupe acide carboxylique est ionisé et donc chargé négativement. L'anneau imidazole est neutre. Dans les 40 % restants des molécules, l'atome d'azote "nu" dans le cycle imidazole a également un ion hydrogène et la molécule dans son ensemble est positif.

Fonction tampon

Ainsi, dans des conditions physiologiques, la carnosine forme une solution d'un acide faible (l'ion positif avec l'anneau imidazole prononcé) et de sa base conjuguée (le zwitterion). En chimie, une telle solution est connue sous le nom de "tampon". La carnosine forme facilement des complexes avec des ions bivalents.

L'effet tampon des résidus d'histidine dans les peptides est un fait général, mais avec un pK_z de 6,1, l'effet tampon de laL-histidine libre dans des conditions physiologiques, y compris dans le tissu musculaire et cérébral, est faible. Lié à d'autres acides aminés, cependant, le pK_z se déplace vers des valeurs comprises entre 6,8 et 7,0. Dans la carnosine, sur β-alanine, la valeur pK_z est égale à 6,83. Cela crée un tampon intercellulaire efficace. En outre, en raison de la position β du groupe aminé dans la β-alanine, la carnosine n'est pas incluse dans le métabolisme général ou la synthèse des peptides. Une fois formée, la carnosine peut être stockée à des concentrations relativement élevées : également une propriété idéale pour un tampon. La carnosine peut exister à des concentrations de 17 à 25 mmol/kg de tissu (sec) et forme ainsi 10 à 20 % de la capacité tampon intracellulaire totale dans les muscles striés.

L'effet tampon de la carnosine permet aux muscles de continuer à fonctionner plus longtemps s'il y a un apport insuffisant en oxygène.

Anti-oxydant

Un grand nombre d'études menées dans le monde entier ont montré que la carnosine a des propriétés antioxydantes avec un effet positif sur la santé. Les composants réactifs de l'oxygène et les aldéhydes αβ-insaturés, formés à partir d'acides gras de la membrane cellulaire pendant le stress oxydatif, sont neutralisés par la carnosine.

Géroprotection (anti-âge)

La carnosine dans les fibroblastes humains est capable d'augmenter la limite de Hayflick et de réduire la vitesse à laquelle les télomères deviennent plus courts. Conformément à ces résultats, la carnosine est considérée comme un géroprotecteur.

En plus des effets sur le génome mentionnés ci-dessus, la carnosine agit également comme un antiglycant : elle réduit la formation d'EGA, des substances liées à l'apparition ou à l'aggravation de nombreuses maladies dégénératives,telles que le diabète sucré, l'athérosclérose, l'insuffisance rénale chronique et la maladie d'Alzheimer.

Bienfaits supposés de la carnosine

La carnosine est apparue pour la première fois dans la communauté de la santé traditionnelle il y a environ dix ans sous la forme de suppléments, de gouttes pour les yeux et de crèmes pour la peau. Les entreprises ont vanté la carnosine comme un "élixir de jeunesse". Dix ans plus tard, il n'y a toujours pas suffisamment de preuves pour étayer les avantages allégués de la supplémentation en carnosine.

Des recherches en cours étudient ses effets sur la prévention des dommages cellulaires causés par les radicaux libres, tels que les espèces réactives de l'oxygène (comme les radicaux hydroxyles et les superoxydes) et les espèces réactives de l'azote. Néanmoins, les données cliniques font défaut pour étayer ces effets.

Des études humaines limitées ont étudié les associations potentielles entre divers états pathologiques et les niveaux de carnosine. Cependant, les essais cliniques appropriés sur l'efficacité et l'innocuité de la supplémentation en carnosine font défaut.

En outre, les suppléments de carnosine n'ont pas été approuvés pour un usage médical. Les suppléments alimentaires manquent généralement de recherche clinique solide. Les réglementations établissent des normes de fabrication pour eux, mais ne garantissent pas qu'ils sont sûrs ou efficaces. Parlez-en à votre médecin avant de prendre des suppléments.

Certains scientifiques pensent que la carnosine pourrait avoir des propriétés anti-âge, mais aucune donnée valide ne soutient leurs hypothèses. Ils suggèrent que les niveaux de carnosine diminuent avec l'âge chez les rats.

Étymologie

Comme dans le nom carnitine, la souche du nom carnosine, "carn" fait référence à la viande, se référant à son apparition abondante dans le tissu musculaire. Un régime végétarien, et certainement un régime végétalien, contient relativement peu de carnosine.

En rapport avec "carnosine"

• acrosine

  

  L'acrosine est une enzyme protéolytique (sérine protéase typique) de la membrane interne de l'acrosome dont le rôle est de digérer la membrane pellucide.

• adénosine

  

  L'adénosine est un nucléoside formé par la liaison de l'adénine à un anneau de ribose (ribofuranose) par une liaison bêta-N9 glycosidique.

• chymosine

  

  La chymosine (rennine) est l'enzyme gastrique des jeunes mammifères qui catalyse la transformation du caséinogène soluble du lait en caséine insoluble.

• cytosine

  

  La cytosine est une base azotée complémentaire de la guanine, entrant dans la composition des acides nucléiques.