Ergothionéine, un cheval noir dans le monde de l'anti-âge 

L'ergothionéine (EGT) a été isolée pour la première fois à partir de champignons de l'ergot par le scientifique Charles Tanret en 1909, d'où son nom. Il s’agit d’un dérivé naturel d’acide aminé largement distribué dans les champignons, certaines plantes et animaux. Dans l’alimentation humaine, les champignons, les céréales et certains fruits de mer en sont les principales sources. Grâce à des recherches approfondies menées par la science moderne, les effets remarquables de l’ergothionéine ont progressivement été mis en lumière.

Principes et mécanismes d'action anti-âge

Double effet antioxydant

Élimination directe des radicaux libres : l'EGT peut neutraliser rapidement diverses espèces réactives de l'oxygène (ROS) et espèces réactives de l'azote (RNS), notamment l'anion superoxyde (O₂⁻), le peroxyde d'hydrogène (H₂O₂), les radicaux hydroxyles (·OH) et l'oxygène singulet (¹O₂). Cet effet de piégeage direct a été entièrement vérifié dans des expériences in vitro.

Avantages comparatifs

Régulation du système de défense antioxydant : L'EGT régule positivement l'expression des gènes antioxydants en aval (tels que HO-1, NQO1, SOD et CAT) en activant la voie de signalisation KEAP1-NRF2. La translocation nucléaire de NRF2 est régulée par les voies de signalisation PI3K/AKT et PKC, et l'EGT peut favoriser la libération et la translocation nucléaire de NRF2 en modulant le capteur de thiol de KEAP1.

Rôle protecteur dans la stabilité du génome

Réduire les dommages à l'ADN : l'EGT inhibe efficacement les dommages à l'ADN induits par les ROS et les RNS, en particulier dans l'ADN mitochondrial (ADNmt). Des études ont montré que les cellules dépourvues de transporteurs EGT présentent des niveaux plus élevés de dommages à l'ADN.

Favorise la réparation de l'ADN : l'EGT absorbe non seulement le rayonnement ultraviolet (UV), mais favorise également la réparation de l'ADN après une irradiation UV, protégeant ainsi les cellules de la peau des photodommages.

Régulation des modifications épigénétiques

Affectant la synthèse du donneur de méthyle SAM : l'EGT affecte indirectement la disponibilité de la S-adénosylméthionine (SAM) en régulant les niveaux de glutathion (GSH), régulant ainsi l'activité des ADN méthyltransférases (DNMT) et des histones méthyltransférases (HMT).

Maintien de l'homéostasie des ions fer libres : L'EGT maintient l'homéostasie des ions fer libres en éliminant les ROS, assurant ainsi l'activité des déméthylases (telles que les TET et JmjC).

Interactions avec la voie de signalisation Sirtuin :

Régulation positive de l'expression de SIRT1/SIRT6 : l'EGT retarde la sénescence des cellules endothéliales et induit l'apoptose nécrosante dans les cellules du cancer colorectal en régulant positivement l'expression de SIRT1 et SIRT6.

Maintien des niveaux de NAD⁺ : l'EGT améliore l'activité de la sirtuine en régulant le statut rédox cellulaire et en maintenant le rapport NAD⁺/NADH.

Préparation Mméthode

Méthode d'extraction naturelle :

L'EGT se trouve dans les produits naturels tels que les champignons comestibles, l'ergot, les céréales et les tissus animaux. Les champignons comestibles ont une teneur élevée en EGT et constituent une source importante d'EGT.

Cependant, la teneur en EGT des produits naturels est généralement très faible, ce qui nécessite de grandes quantités de matières premières pour l'extraction, ce qui entraîne des coûts d'extraction élevés. En outre, des problèmes tels que les niveaux élevés d’impuretés et de résidus de médicaments dans les matières premières limitent l’application industrielle des méthodes d’extraction de produits naturels.

Méthode de synthèse chimique: La synthèse chimique traditionnelle de l'EGT utilise l'histidine comme matière première, synthétisant l'EGT en solution aqueuse à travers plusieurs étapes, notamment la thiolation, la thioprotection, la méthylation et la déprotection. Cette méthode a une longue voie de synthèse et un faible rendement. Ces dernières années, des études ont imité les voies de biosynthèse pour améliorer la synthèse chimique de l'EGT. Par exemple, Erdelmeier et al. utilisé l'histidine bétaïne, la cystéine et l'acide mercaptopropionique comme matières premières pour synthétiser l'EGT en utilisant une réaction simplifiée en un seul pot, évitant l'introduction de groupes thioprotecteurs, raccourcissant la voie de synthèse et améliorant le rendement.

La synthèse chimique présente également certains défis. Par exemple, la chiralité du carbone α dans le groupe carboxyle conduit facilement à une racémisation dans des conditions acides ou alcalines, ce qui rend difficile l'obtention d'EGT de haute pureté optique. De plus, les matières premières nécessaires à la synthèse chimique sont coûteuses, le matériau de départ, le 2-mercaptoimidazole, est difficile à préparer et le post-traitement du produit est également un défi. Les chercheurs doivent donc optimiser et améliorer les méthodes de synthèse chimique pour répondre aux besoins de la production industrielle à grande échelle.

Fermentation microbienne: L'obtention de l'EGT par biosynthèse présente des avantages tels que des matières premières facilement disponibles et un coût relativement faible, et est devenue la principale méthode de préparation de l'EGT ces dernières années. Dans la nature, l’EGT existe par deux voies : la biosynthèse aérobie et la biosynthèse anaérobie.

Biosynthèse aérobie de l'EGT

De nombreuses études ont élucidé le processus de biosynthèse de l'EGT. Fondamentalement, la voie de biosynthèse aérobie de l’EGT peut être divisée en voies bactérienne et fongique. Seebeck et coll. élucidé et reconstruit la voie de biosynthèse aérobie de l'EGT in vitro chez Mycobacterium smegmatis, en identifiant cinq gènes impliqués dans la voie : EgtA, EgtB, EgtC, EgtD et EgtE. Ces gènes codent pour la glutamylcystéine synthase (EgtA), l'oxydase dépendante de Fe2+ (EgtB), la gamma-glutamyl transférase (EgtC), l'histidine méthyltransférase dépendante de la S-adénosylméthionine (SAM) (EgtD) et la CS lyase dépendante du phosphate de pyridoxal (EgtE), respectivement. Dans ce processus, EgtA catalyse la condensation du glutamate et de la cystéine pour générer de la γ-glutamylcystéine ; EgtB catalyse le couplage oxydatif en présence d'oxygène et de sulfate ferreux, en ajoutant un groupe thiol de la γ-glutamylcystéine à la chaîne latérale de l'histidine bétaïne (synthétisée à partir d'histidine et de SAM catalysée par EgtD) ; EgtC catalyse ensuite la formation ultérieure d'histidine bétaïne cystéine sulfoxyde ; enfin, EgtE catalyse l'élimination du pyruvate et de l'ammoniac pour générer de l'EGT.

Dans la voie de biosynthèse fongique, l'EGT implique principalement deux gènes de synthase, Egt1 et Egt2. Bello et coll. identifié une synthase spécifique, NcEgt1, dans *Neurospora crassa*, qui contient des domaines similaires à ceux des EgtB et EgtD de *Mycobacterium smegmatis*. Egt1 participe à une réaction catalytique en deux étapes : d'abord, il catalyse la conversion de l'histidine en histidine bétaïne, puis il catalyse la combinaison d'histidine bétaïne et de cystéine pour former de l'histidine bétaïne cystéine sulfoxyde. Semblable à EgtE, Egt2 catalyse la formation d'EGT à partir d'histidine, de bétaïne et de sulfoxyde de cystéine. Comme le montre la figure, comme seules deux enzymes sont impliquées, la voie de biosynthèse de l’EGT chez les champignons est beaucoup plus simple que celle des bactéries.

Biosynthèse anaérobie de l'EGT

Une biosynthèse anaérobie de l'EGT a été rapportée dans une bactérie de boue strictement anaérobie (Chlorobium limicola), où la biosynthèse de l'EGT est réalisée par une réaction en deux étapes indépendante de l'oxygène. Brûler et coll. identifié la méthyltransférase (EanA) et la sulfotransférase (EanB) dans cette bactérie de boue anaérobie. Comme le montre la figure, EanA catalyse la conversion de l'histidine en histidine bétaïne, puis EanB, dans des conditions anaérobies, transfère un atome de soufre au cycle imidazole de l'histidine bétaïne pour générer de l'EGT. Bien que la voie de biosynthèse anaérobie soit plus simple, les taux catalytiques de EanA et EanB sont bien inférieurs à ceux de EgtD et EgtB dans la voie de biosynthèse aérobie. Par conséquent, la voie de biosynthèse aérobie reste le mode dominant de biosynthèse de l’EGT.

Perspectives d'application

L'ergothionéine possède de puissantes propriétés antioxydantes et anti-âge et a de larges perspectives d'application dans les industries alimentaire, cosmétique, alimentaire fonctionnelle et biopharmaceutique. Son application dans le domaine de la beauté et des soins de la peau est particulièrement importante, ce qui en fait un ingrédient important dans les produits anti-âge.

Ses principaux avantages comprennent :

1. Antioxydant et anti-âge : La puissante capacité antioxydante de l'ergothionéine combat efficacement les radicaux libres, réduit les dommages oxydatifs des cellules de la peau, retarde le vieillissement cutané et réduit les rides et le relâchement.
2. Blanchiment et réduction des taches : inhibe la production et le dépôt de mélanine, améliore la pigmentation et le teint terne et éclaircit le teint.
3. Anti-inflammatoire et apaisant : Réduit l’inflammation cutanée, soulage efficacement les rougeurs et les démangeaisons, renforce la barrière protectrice de la peau et améliore sa résistance.
4. Hydratant et réparateur : Améliore efficacement la fonction barrière de la peau, améliore l'hydratation de la peau et favorise la réparation et la régénération de la peau endommagée.
5. Photoprotection et protection contre les dommages causés par les UV : Les rayons ultraviolets sont l'un des principaux responsables du vieillissement cutané. L'ergothionéine peut réduire les dommages cutanés causés par les rayons ultraviolets, protéger la peau du photovieillissement et offrir une protection solaire efficace.

Résumer

L'ergothionéine, avec son mécanisme antioxydant unique et son large éventail d'applications, remodèle l'industrie anti-âge. Grâce aux avancées de la biologie synthétique et à des recherches cliniques approfondies, il pourrait devenir l’un des principaux ingrédients permettant de retarder le vieillissement et d’améliorer la qualité de vie. Pour les consommateurs, choisir des produits à base d’ergothionéine de haute pureté et formulés scientifiquement peut être la clé pour lutter contre les effets du temps.