Nutr. Clin. M6tabol. 1996 ; 10 : 35-36

Acides amin6s conditionnellement essentiels : glutamine, arginine et immunit6

Jean Pascal De Bandt

Laboratoire de Biochimie A, H6pital Necker, Paris.

Une des 6volutions rdcentes de la nutrition artificielle a 6t6 la rddvaluation de l'importance pharmacologique de certains acides aminds (AA), considdr6s comme non essentiels chez l'adulte sain, en tant que r6gulateurs du mdtabolisme protdique et en tant qu'effecteurs du systeme immunitaire. I1 s'agit en particulier de ta gluta- mine, substrat pr6f6rentiel des cellules ~ multiplication rapide (ent6rocytes et cellules immunitaires) et de l'ar- ginine, et son m6tabolite, l'ornithine, qui, par la syn- these d'oxyde nitrique (NO) et de polyamines, agissent sur l'immunordgulation et la croissance cellulaire [1, 2]. Ces AA sont donc n6cessaires au maintien de la fonctionnalit6 de l'intestin qui, par sa richesse en cel- lules lymphoYdes (GALT) et par son r61e de barriere contre les micro-organismes, fait partie intdgrante du systeme immunitaire. En situation d'agression, la rdponse m6tabolique est l'origine d'une alt6ration des flux interorganes des AA et la disponibilit6 de la glutamine et de l'arginine devient insuffisante. La cons6quence en est double : on observe, d'une part, un dysfonctionnement immunitaire et, d'autre part, des alt6rations de la muqueuse intesti- nale qui favoriseront la translocation bact6rienne [3]. Tout ceci concourt ~t augmenter la frdquence des 6pi- sodes septiques et donc& aggraver l'6tat d'agression initial conduisant, dans les cas extr6mes, au syndrome de d6faillance multivisc6rale.

Glutamine

La glutamine est quantitativement I'AA le plus abon- dant de l'organisme. Sa synth~se est augmentde au niveau musculaire en r6ponse ~ l'agression. Cet AA pourra ~tre utilis6 au niveau r6nal et h6patique, pour participer ?t l'hom6ostasie acido-basique, et surtout par toutes les cellules en multiplication active : cellules du systeme immunitaire, ent6rocytes et fibroblastes du tissu de cicatrisation. L'utilisation de la glutamine une vitesse 61evde serait n6cessaire pour permettre

d'obtenir les conditions optimales pour la synthese des nucldotides. Ainsi, une diminution de la disponibilit6 de la glutamine entratnerait une r6duction de la prolif6- ration cellulaire [1]. In vitro, la r6ponse prolifdrative des cellules lym- phoYdes aux agents mitogenes, la production d'IL-2 et la transformation des lymphocytes B e n plasmocytes sont ddpendantes de la concentration de glutamine dans le milieu de culture. De mSme, l'activit6 des macrophages est fonction de la disponibilit6 en cet AA. Dans diff6rents modeles d'agression, l'apport de glutamine par voie orale ou entdrale entra~ne une r6duction de l'atrophie de la muqueuse et une diminu- tion de l'incidence des translocations bactdriennes. Par voie parent6rale, elle permet de maintenir la population des cellules immunitaires et la production d'IgA [1]. Sur le plan clinique, la suppl6mentation en glutamine, quelle que soit la forme de son apport (AA libre, dipeptide ou pr6curseur), exerce un effet positif sur le m~tabolisme azot6. Ainsi, chez le patient brfil~, l'admi- nistration entdrale d'un pr6curseur de la glutamine, l'o~- c6toglutarate sous forme de sel d'ornithine, permet d'amdliorer le bilan azot6, de r6duire le catabolisme prot6ique et d'augmenter la vitesse de cicatrisation [4]. Du point de vue infectieux, l'apport parent6ral de glu- tamine chez des patients recevant une greffe de moelle osseuse a permis une r6duction des complications infectieuses [5]. Enfin, l'administration de dipeptides par voie parentdrale, chez des patients pr6sentant une affection inflammatoire intestinale, exerce un effet protecteur sur la muqueuse et pr6vient l'augmentation de la perm6abilit6 intestinale [6].

Arginine et Ornithine

Au niveau intestinal, l'arginine peut subir soit l'action de la NO synthase conduisant ~ la production de citrul- line et de NO, soit l'action de l'arginase conduisant l'ornithine. Cette derniere peut 6tre m6tabolis6e en glu-

Correspondance : J.P.De Bandt, H6pital Necker, 149, rue de Sevres, 75015 Paris.

35

J.P. D E B A N D T

tamate (puis en c~-cdtoglutarate ou en proline), en poly- amines (sous l 'act ion de l 'orni thine dficarboxylase) ou encore en ci t rul l ine (par l ' ac t ion de l 'orni thine carba- moy l t ransfdrase) . Le m6tabo l i sme en tdrocy ta i re de l 'arginine serait pr6fdrentiel lement orients vers la pro- duction de citrulline, et celui de l 'ornithine vers la pro- duction de polyamines [7].

Arg in ine et orn i th ine posseden t de nombreuses pro- pri6tds communes. Ils ont un effet pos i t i f sur le bilan azot6 et f avor i sen t la c ica t r i sa t ion , en par t i cu l i e r en induisant la sdcr6tion de GH. Ils exercen t des effets t rophiques sur le thymus, permet tan t d ' augmen te r le poids et la ce l lu lar i t6 de ce t issu, et augmenten t la rdponse des lymphocytes aux agents mitog~nes [2]. Le premier mdcanisme d 'act ion 6voqu6 est la product ion de NO ~ part ir de l 'arginine par les NO synthases [8]. Le NO est un vasod i l a t a t eu r pu issan t par l ' in te rm6- dia i re de l ' ac t iva t ion de la guany la te cyc lase ; il possbde 6galement des propri6t6s anti tumorales et anti- microbiennes par inhibi t ion des enzymes de |a chaine respira toire et jouera i t un r61e protecteur au cours du syndrome d ' i s chdmie - r epe r fu s ion par sa capaci t6 f ixer 02. - . Ains i , l ' inh ib i t ion de la synthbse de NO majore les ldsions muqueuses associ6es ~ la reperfu- sion awes isch6mie intestinale ou lors d 'une endotoxd- mie aigue [9]. Par ai l leurs, arginine et orni thine sont les prdcurseurs des po lyamines : put resc ine , spermi- dine et spermine. Diff6rentes expdriences, en particu- l ier en pr6sence d ' inh ib i t eu r de l eur synthbse, ont clairement 6tabli l ' importance de ces moldcules dans la croissance cel lulaire [10].

Chez des patients op6r6s pour cancer digestif , Daly e t

al. [11] ont montr6 que l 'apport ent6ral d 'arginine avait un effet pos i t i f sur le nombre de lymphocytes CD4 et permettai t une restauration de la r6ponse des lympho- cytes aux mitog~nes. Dans une seconde 6tude [12], les mames auteurs ont montr6 une rdduction des infections et un r accou rc i s semen t de la dur6e d 'hosp i t a l i sa t ion sous arginine, toutefois l 'u t i l i sa t ion d 'un r6gime non isoazot6 par rapport ?a celui du groupe t6moin et appor- tant simultan6ment arginine, acides gras poly-insatur6s de la famille c03 et ARN, ne permet pas de conclure ?a la seule action de l 'arginine.

De trbs nombreUx arguments d6montrent le potent ie l i m m u n o m o d u l a t e u r d ' ac ides aminds qui, jusqu 'h prdsent , 6taient consid6rds s imp lemen t en tant que nutriments. Toutefois, les indications et les doses r6el- lement efficaces de ces moldcules restent h prdciser.

Bibliographie

I. Calder PC. Glutamine and the immune system. Clin Nutr 1994 ; 13 : 2-7.

2. Barbul A. Arginine and immune function. Nutrition 1990 ; 6 : 53-8.

3. Souba WW. Intestinal glutamine metabolism and nutrition. J Nutr Biochem 1993 ; 4 : 2-9.

4. Cynober L. Ornithine o~-ketoglutarate in nutritional support. Nutrition 1991 ; 7 : 313-22.

5. Ziegler T, Young LS, Benfell K, Scheltinga M, Hortos K, Bye R et al. Clinical and metabolic efficacy of gluta- mine-supplemented parenteral nutrition after bone marrow transplantation. Ann Int Med 1992 ; 116 : 821-8.

6. Van der Hulst RRWJ, Van Kreel BK, Von Meyenfeldt MF, Brummer RJM, Arends JW, Deutz NE et al. Glutamine and the preservation of gut integrity. Lancet 1993 ; 341 : 1363-5.

7. Cynober L. Can arginine and ornithine support gut func- tions? Gut 1994 ; 35 supplement 1 : $42-5.

8. Nussler AK, Billiar TR. Inflammation, immunoregulation and inducible nitric oxide synthase J Leukoc Biol 1993 ; 54 : 171-8.

9. Payne D, Kubes P. Nitric oxide donors reduce the rise in reperfusion-induced intestinal mucosal permeability. Am J Physiol 1993 ; 265 : G189-95.

10. McCormack SA, Johnson LR. Role of polyamines in gas- trointestinal mucosal growth. Am J Physiol 1991 ; 260 : G795-806.

11. Daly JM, Reynolds J, Thorn A, Kinsley L, Dietrick- Gallagher M, Shou Jet al. Immune and metabolic effects of arginine in the surgical patient. Ann Surg 1998 ; 208 : 512-23.

12. Daly JM, Liebermann MD, Goldfine J, Shou J, Weintraub F, Rosato EF et al. Enteral nutrition with supplemental arginine, RNA, and omega-3 fatty acids in patients after operation : immunologic, metabolic, and clinical outcome. Surgery 1992 ; 112 : 56-67.

36