Des chercheurs de l'EPFZ ont découvert un mécanisme moléculaire jusqu'alors inconnu, dépendant du fructose, qui peut contribuer à l'hypertrophie et à l'insuffisance cardiaques.

Le fructose pousse les cellules du muscle cardiaque à croître plus rapidement et sans rétroaction négative. (Montage : Peter Mirtschnik / ETH Zurich)
"Faites un tour dans un supermarché et regardez les étiquettes des aliments - dans un très grand nombre d'entre eux, le fructose est également présent sous forme de saccharose, c'est-à-dire de sucre de ménage", explique Wilhelm Krek, professeur de biologie cellulaire à l'Institut des sciences moléculaires de la santé de l'ETH Zurich, pour résumer le problème des aliments actuels. Les produits tout prêts, les sodas, mais aussi les jus de fruits soi-disant sains contiennent du fructose ajouté artificiellement, souvent en grandes quantités.

Le fructose a conquis le marché alimentaire au cours des dernières décennies, car il était considéré comme moins nocif que le glucose. Contrairement au glucose, le fructose ne provoque pratiquement pas de sécrétion d'insuline et le taux de glucose dans le sang n'augmente que très peu. Les pics d'insuline, considérés comme nocifs et récurrents à chaque ingestion d'aliments contenant du glucose, peuvent ainsi être évités. De plus, l'homme perçoit le fructose comme étant nettement plus doux au goût.

L'inconvénient : le foie transforme très efficacement le fructose en graisse. Une consommation excessive d'aliments riches en fructose peut, à terme, entraîner une surcharge pondérale, de l'hypertension, des troubles du métabolisme des graisses avec stéatose hépatique et une résistance à l'insuline, un tableau clinique que les médecins regroupent sous le terme de syndrome métabolique.

Une croissance du muscle cardiaque non freinée
Dans une nouvelle publication, Wilhelm Krek et son collaborateur scientifique Peter Mirtschink mettent à présent en évidence un autre "effet secondaire" explosif du fructose. Les chercheurs ont découvert un mécanisme moléculaire jusqu'alors inconnu, qui identifie le fructose comme un moteur essentiel de la croissance incontrôlée du muscle cardiaque, pouvant aller jusqu'à l'insuffisance cardiaque fatale. L'étude vient d'être publiée dans Nature.

Si l'homme souffre d'hypertension, le cœur doit se développer afin de pouvoir pomper plus fortement le sang dans la circulation. Or, les cellules musculaires cardiaques en croissance ont besoin de beaucoup d'oxygène. Mais comme celui-ci ne peut pas être mis à disposition en quantité suffisante pendant la croissance accrue, les cellules modifient leur production d'énergie. Au lieu de produire de l'énergie à partir d'acides gras, elles utilisent de plus en plus la glycolyse, c'est-à-dire la décomposition des sucres sans oxygène. Si les cellules du muscle cardiaque disposent de fructose en plus du glucose, une réaction en chaîne fatale se met en marche.

Interrupteur du métabolisme du fructose enclenché
L'équipe de recherche de Krek montre dans son étude que le manque d'oxygène dans les cellules cardiaques fait intervenir la molécule HIF. Celle-ci est un interrupteur moléculaire universel qui entre toujours en action lors de processus de croissance pathologiques, qu'il s'agisse d'une hypertrophie cardiaque ou d'un cancer. Dans les cellules du muscle cardiaque, il veille à ce que l'enzyme centrale du métabolisme du fructose, la cétohexokinase-C (KHK-C), soit produite. La KHK-C a une grande affinité pour le fructose et peut donc le traiter très efficacement. La formation de KHK-C a également un effet renforçant sur la glycolyse. Comme le métabolisme du fructose ne connaît pas de rétroaction négative, un cercle vicieux commence, qui peut conduire à une insuffisance cardiaque.

Les chercheurs ont vérifié ce mécanisme non seulement sur des modèles de souris, mais aussi sur des échantillons biologiques de patients. Ces derniers souffraient d'une hypertrophie cardiaque pathologique avec un rétrécissement correspondant de la valve cardiaque menant à l'artère principale. Lors d'opérations sur le cœur, les chirurgiens ont pu obtenir des échantillons de cellules du muscle cardiaque dans lesquels les chercheurs de l'EPFZ ont effectivement pu mettre en évidence davantage de molécules HIF et KHK-C. Chez les souris souffrant d'hypertension chronique, les chercheurs ont désactivé l'enzyme KHK. Cela a effectivement permis d'empêcher l'augmentation de la taille du cœur.

Un gène, deux enzymes
Autre fait remarquable : il existe dans le corps une variante très similaire de la KHK-C, l'enzyme KHK-A, qui n'a pas de préférence pour le fructose. Les deux enzymes ont cependant le même code génétique. Ce qui est essentiel, c'est que le plan de construction des deux enzymes, c'est-à-dire l'ARN messager, qui est une copie du gène correspondant, est découpé de différentes manières par un outil de coupe moléculaire, selon les besoins. Ainsi, deux plans de construction et par conséquent deux enzymes différentes peuvent être générés à partir d'un gène. Les spécialistes appellent ce processus "épissage alternatif". "Environ 95 pour cent de tous les gènes humains sont épissés de manière alternative", explique Krek, "c'est la seule façon de former l'extraordinaire diversité de protéines, d'enzymes et de régulateurs dans le corps humain".

Normalement, seules les cellules hépatiques produisent l'enzyme KHK-C à affinité pour le fructose. Les autres organes produisent presque exclusivement la KHK-A. Les chercheurs de l'EPFZ démontrent pour la première fois qu'un organe comme le cœur est également capable de produire la plus efficace des deux enzymes lorsqu'il est exposé à des facteurs de stress pathologiques. Le HIF active alors l'outil de coupe moléculaire SF3B1. Il est intéressant de noter que le SF3B1 est souvent génétiquement modifié dans de nombreux types de cancer, ce qui pourrait indiquer que la croissance du cancer pourrait également être influencée par le fructose.

Une consommation normale de fruits ne présente aucun risque
Le fructose est ajouté en grande quantité dans de nombreux aliments, mais surtout dans les boissons sucrées et les sodas. Aux États-Unis, la consommation de sirop de maïs à forte teneur en fructose est ainsi passée de 230 grammes par an et par habitant à plus de 28 kilos entre 1970 et 1997.

Selon Peter Mirtschink, la consommation d'une ration quotidienne normale de fruits est toutefois sans danger et saine. "Outre le fructose, les fruits contiennent de nombreux oligo-éléments, vitamines et fibres alimentaires importants", explique-t-il. Il faut toutefois éviter les limonades et les jus de fruits très sucrés - ceux-ci sont souvent post-sucrés - et renoncer aux plats préparés et autres aliments dans lesquels de grandes quantités de fructose sont utilisées comme exhausteurs de goût. "Ce surplus de fructose peut déjà contribuer à déclencher le mécanisme que nous avons décrit si l'un des facteurs de stress comme les valvulopathies ou l'hypertension est présent", souligne Mirtschink.