Protective effect of lemon verbena polyphenols in a model of colonic inflammation in rats

La consommation de polyphénols, micronutriments largement répandus dans lesaliments d’origine végétale, a été associée à la diminution du risque de développement denombreuses pathologies telles que maladies cardiovasculaires, maladies neurodégénérativesou cancers. Cet effet des polyphénols s’explique en partie par leurs propriétés antioxydanteset anti-inflammatoires. Du fait de leur faible absorption au niveau de l’intestin grêle, lespolyphénols sont présents en grande quantité dans le côlon où ils peuvent exercer cespropriétés. L’inflammation intestinale fait interagir le système immunitaire intestinal avecde nombreux facteurs environnementaux et est fréquemment associée à une augmentationdu stress oxydant via la production d’espèces réactives de l’oxygène par les cellulesimmunitaires. De nombreuses études ont montré, sur des modèles animaux d’inflammationintestinale, les effets protecteurs de certains polyphénols. La verveine odorante (Aloysiatriphylla (L’Hérit.) Britton) est une plante médicinale connue pour ses vertus thérapeutiquesdigestives et anti-spasmodiques et couramment consommée en infusion. L’infusé deverveine odorante contient de grandes quantités de polyphénols (acides phénoliquescomplexes et dérivés de flavones) et ses propriétés antioxydantes ont été mises en évidenceaussi bien in vitro qu’in vivo.L’objectif de cette thèse a donc été d'évaluer l’effet d’une consommation préventived’un infusé de verveine odorante à dose nutritionnelle (40 g/l et 4 g/l) sur le développementd’une inflammation intestinale modérée chez le rat. Des rats Wistar ont consommé commeboisson l’infusé de verveine seul pendant deux semaines puis associé à un agentinflammatoire, le sulfate de dextran sodique (DSS), à 4% pendant 7 ou 9 jours. L’effet de laverveine a été évalué sur différents paramètres cliniques (diarrhée, saignements rectaux,poids corporel), marqueurs de l’inflammation (longueur du côlon, score histologique,activité myéloperoxydase, cytokines) et du stress oxydant (peroxydation lipidique,glutathion, défenses antioxydantes enzymatiques). Les cellules immunitaires ont étéidentifiées dans le sang ainsi que dans les structures lymphoïdes secondaires par cytométrieen flux. Enfin l’étude du métabolisme des polyphénols en situation inflammatoire ou non aété initiée par l’analyse de l’excrétion urinaire des dérivés polyphénoliques.Lors d’une inflammation de 7 jours, la consommation préventive d’infusé deverveine à 40 g/l et 4 g/l retarde l’apparition de diarrhée et de saignements rectaux, limite larétraction du côlon et la diminution de la prise de poids des rats. Malgré l’absence d’effetsur l’activité myéloperoxydase, l’infusé à 40 g/l atténue les altérations histologiques de lamuqueuse colique induites par l’inflammation. L’infusé à 4 g/l stimule l’activité de lasuperoxyde dismutase et réduit la peroxydation lipidique. Les deux infusés modulent lespopulations de cellules immunitaires dans les structures lymphoïdes secondaires (ganglionsmésentériques et plaques de Peyer), en particulier les lymphocytes B et les lymphocytes Tcytotoxiques. L’excrétion urinaire des polyphénols de la verveine est faible et n'est pasaffectée par l'inflammation. Lors d’une inflammation de 9 jours, les deux infusés limitentl’augmentation d’activité de la myéloperoxydase. Seul l’infusé à 40 g/l limite la rétractiondu côlon, stimule l’activité de la glutathion réductase et diminue les taux d’IL-6 et deTNF-α. Ainsi, nous avons montré qu’une consommation préventive d’un infusé de verveineodorante offre des effets protecteurs lors de l’inflammation intestinale en agissant àdifférents niveaux. L’exploration des voies de signalisation impliquées pourrait permettre demieux comprendre les effets protecteurs de cette boisson de consommation courante.Polyphenols are micronutrients widely distributed in foods of plant origin and theirconsumption has been associated with a decreased risk of various pathologies such ascardiovascular diseases, neurodegenerative diseases and cancer. This effect of polyphenolsis sustained by their antioxidative and anti-inflammatory properties. Due to their poorabsorption in the small intestine, high amounts of polyphenols reach the colon where theycan exert such properties. Intestinal inflammation results from an interaction between gutimmunity and various environmental factors and is frequently associated with an increase ofoxidative stress. Numerous studies have shown protective effects of polyphenols in animalcolitis models. Lemon verbena (Aloysia triphylla (L’Hérit.) Britton) is a medicinal herbknown for its digestive and antispasmodic properties and is widely consumed as an infusion.Lemon verbena infusion contains large amounts of polyphenols (complex phenolic acidsand flavone glycosides) and their antioxidative properties have been shown in vitro and invivo.The aim of the present thesis was to evaluate the effects of a preventive consumptionof lemon verbena infusion at nutritional doses (40 g/l and 4 g/l) on the development of amoderate colitis in the rat. Wistar rats ingested lemon verbena infusion alone as a drink fortwo weeks and then associated with the inflammatory agent dextran sulfate sodium (DSS) at4% for 7 or 9 days. Effects of lemon verbena were evaluated on several clinical parameters(diarrhoea, rectal bleeding, body weight), inflammatory markers (colon length, histologicalscore, myeloperoxidase activity, cytokines) and oxidative stress markers (lipid peroxidation,glutathione, antioxidative enzymatic defenses). Immune cells were identified in blood andgut associated lymphoid structures using flow cytometry. Moreover, the study of polyphenolmetabolism was initiated by the analysis of urinary polyphenol metabolites in healthy andcolitis rats.During a 7 days inflammation, the preventive consumption of lemon verbenainfusion at 40 g/l and 4 g/l delays apparition of diarrhoea and rectal bleeding, limits thecolon length reduction and the decrease of body weight gain. Despite no effect onmyeloperoxidase activity, the 40 g/l infusion attenuates colonic mucosa alterations due tothe colitis. The 4 g/l infusion increases superoxide dismutase activity and reduces lipidperoxidation. Both infusions modulate immune cell populations in gut associated lymphoidstructures (mesenteric lymph nodes and Peyer patches), especially B cells and cytotoxic Tcells. Urinary excretion of lemon verbena polyphenols is low and not modified byinflammation. During a 9 days inflammation, both lemon verbena infusions limitmyeloperoxidase increase. Only the 40 g/l infusion reduces colon retraction, increasesglutathione reductase activity and reduces colonic IL-6 and TNF-α levels.Thus, we have shown that the preventive consumption of a lemon verbena infusionprovided protection against intestinal inflammation at different levels. Exploration ofvarious signalling pathways could allow better insight into the protective effects of thiscommon beverage