Coenzyme Q10

La coenzyme Q ₁₀ (CoQ ₁₀ / ˌ k oʊ k j uː ˈ t ɛ n / ) , également connue sous le nom d'ubiquinone, est un cofacteur biochimique naturel (coenzyme) et un antioxydant produit par le corps humain. Elle peut également être obtenue à partir de sources alimentaires, telles que la viande, le poisson, les huiles de graines, les légumes et les compléments alimentaires . La CoQ ₁₀ se trouve dans de nombreux organismes, y compris les animaux et les bactéries.

La CoQ ₁₀ joue un rôle dans la phosphorylation oxydative mitochondriale , contribuant à la production d' adénosine triphosphate (ATP), qui intervient dans le transfert d'énergie au sein des cellules. La structure de la CoQ ₁₀ se compose d'une fraction benzoquinone et d'une chaîne latérale isoprénoïde, le « 10 » faisant référence au nombre de sous-unités chimiques isoprényles dans sa queue.

Bien qu'il s'agisse d'une molécule omniprésente dans les tissus humains, la CoQ ₁₀ n'est pas un nutriment alimentaire et n'a pas de niveau d'apport recommandé , et son utilisation en tant que supplément n'est pas approuvée aux États-Unis pour un quelconque effet sur la santé ou contre les maladies.

La CoQ ₁₀ est un composant de la chaîne de transport d'électrons mitochondriale (ETC), où elle joue un rôle dans la phosphorylation oxydative, un processus nécessaire à la biosynthèse de l'adénosine triphosphate, la principale source d'énergie des cellules.

La CoQ ₁₀ est une molécule lipophile présente dans toutes les membranes biologiques du corps humain et qui sert de composant à la synthèse de l'ATP et est un cofacteur essentiel aux trois complexes ( complexe I , complexe II et complexe III ) de l'ETC dans les mitochondries. La CoQ ₁₀ joue un rôle dans le transport des protons à travers les membranes lysosomales pour réguler le pH dans les fonctions des lysosomes.

Le processus de phosphorylation oxydative mitochondriale se déroule dans la membrane mitochondriale interne des cellules eucaryotes. Cette membrane est fortement repliée en structures appelées crêtes, qui augmentent la surface disponible pour la phosphorylation oxydative. La CoQ ₁₀ joue un rôle dans ce processus en tant que cofacteur essentiel de l'ETC situé dans la membrane mitochondriale interne et remplit les fonctions suivantes :

• transport d'électrons dans l'ETC mitochondrial, en faisant la navette entre les électrons des complexes mitochondriaux comme le nicotinamide adénine dinucléotide (NADH), l'ubiquinone réductase (complexe I) et la succinate ubiquinone réductase (complexe II), l'oxydation des acides gras et des acides aminés à chaîne ramifiée (par l'intermédiaire des déshydrogénases liées à la flavine) et l' ubiquinol-cytochrome-c réductase (complexe III) de l'ETC : La ​​CoQ ₁₀ participe au métabolisme des acides gras et du glucose en transférant les électrons générés par la réduction des acides gras et du glucose aux accepteurs d'électrons ;
• activité antioxydante en tant qu'antioxydant liposoluble avec la vitamine E , éliminant les espèces réactives de l'oxygène et protégeant les cellules contre le stress oxydatif, inhibant l'oxydation des protéines, de l'ADN et l'utilisation de la vitamine E.

Les coenzymes Q sont une famille de coenzymes omniprésente chez les animaux et de nombreux Pseudomonadota , un groupe de bactéries à Gram négatif. Le fait que la coenzyme soit omniprésente donne l'origine de son autre nom, ubiquinone. Chez l'homme, la forme la plus courante de coenzymes Q est la coenzyme Q ₁₀ , également appelée CoQ ₁₀ ( / ˌ k oʊ k j uː ˈ t ɛ n / ) ou ubiquinone-10.

La coenzyme Q ₁₀ est une 1,4-benzoquinone , dans laquelle « Q » fait référence au groupe chimique quinone et « 10 » au nombre de sous-unités chimiques isoprényles (indiquées entre parenthèses dans le diagramme) dans sa queue. Dans les ubiquinones naturelles, il y a de six à dix sous-unités dans la queue, les humains ayant une queue de 10 unités isoprène (50 atomes de carbone) connectées à sa « tête » benzoquinone.

Cette famille de substances liposolubles est présente dans toutes les cellules eucaryotes qui respirent , principalement dans les mitochondries. Quatre-vingt-quinze pour cent de l'énergie du corps humain est générée de cette manière. Les organes ayant les besoins énergétiques les plus élevés, comme le cœur , le foie et les reins , ont les concentrations les plus élevées de CoQ _10.

Il existe trois états redox de la CoQ : entièrement oxydée ( ubiquinone ), semi- quinone ( ubisemi -quinone) et entièrement réduite ( ubiquinol ). La capacité de cette molécule à agir comme transporteur à deux électrons (se déplaçant entre la forme quinone et quinol) et comme transporteur à un électron (se déplaçant entre la semiquinone et l'une de ces autres formes) est essentielle à son rôle dans la chaîne de transport d'électrons en raison des clusters fer-soufre qui ne peuvent accepter qu'un seul électron à la fois, et comme antioxydant piégeur de radicaux libres.

Il existe deux voies principales de déficit en CoQ ₁₀ chez l'homme : une biosynthèse réduite et une utilisation accrue par l'organisme. La ​​biosynthèse est la principale source de CoQ _10. La biosynthèse nécessite au moins 15 gènes , et des mutations dans l'un d'entre eux peuvent entraîner un déficit en CoQ. Les taux de CoQ ₁₀ peuvent également être affectés par d'autres défauts génétiques (tels que des mutations de l'ADN mitochondrial , ETFDH , APTX , FXN et BRAF , des gènes qui ne sont pas directement liés au processus de biosynthèse de la CoQ ₁₀ ). Certaines d'entre elles, comme les mutations de COQ6 , peuvent entraîner des maladies graves telles que le syndrome néphrotique résistant aux stéroïdes avec surdité neurosensorielle .

Bien que la CoQ ₁₀ puisse être mesurée dans le plasma sanguin , ces mesures reflètent l'apport alimentaire plutôt que l'état des tissus. Actuellement, la plupart des centres cliniques mesurent les niveaux de CoQ ₁₀ dans les fibroblastes cutanés en culture , les biopsies musculaires et les cellules mononucléaires sanguines. [ Les fibroblastes en culture peuvent également être utilisés pour évaluer le taux de biosynthèse endogène de la CoQ ₁₀ , en mesurant l'absorption de p -hydroxybenzoate marqué au ¹⁴ C.

La CoQ ₁₀ est étudiée comme thérapie d’appoint pour réduire l’inflammation dans la parodontite .

Bien que les statines puissent réduire la CoQ ₁₀ dans le sang, on ne sait pas si elles réduisent la CoQ ₁₀ dans les muscles. Les preuves ne soutiennent pas que la supplémentation améliore les effets secondaires des statines.

La structure oxydée de la CoQ ₁₀ est illustrée ci-dessous. Les différents types de coenzyme Q peuvent être distingués par le nombre de sous-unités isoprénoïdes dans leurs chaînes latérales . La coenzyme Q la plus courante dans les mitochondries humaines est la CoQ 10. _[ Q fait référence à la tête quinone et « 10 » fait référence au nombre de répétitions d'isoprène dans la queue. La molécule ci-dessous possède trois unités isoprénoïdes et serait appelée Q ₃ .

À l'état pur, c'est une poudre lipophile de couleur orange, sans goût ni odeur.

La biosynthèse se produit dans la plupart des tissus humains. Elle se déroule en trois étapes principales :

1. Création de la structure de la benzoquinone (en utilisant la phénylalanine ou la tyrosine , via le 4-hydroxybenzoate )
2. Création de la chaîne latérale isoprène (en utilisant l'acétyl-CoA )
3. La jonction ou la condensation des deux structures ci-dessus

Les deux premières réactions se produisent dans les mitochondries , le réticulum endoplasmique et les peroxysomes , indiquant de multiples sites de synthèse dans les cellules animales.

Une enzyme importante dans cette voie est la HMG-CoA réductase , généralement une cible d'intervention en cas de complications cardiovasculaires. La famille des médicaments hypocholestérolémiants « statines » inhibe la HMG-CoA réductase. L'un des effets secondaires possibles des statines est la diminution de la production de CoQ ₁₀ , qui peut être liée au développement de la myopathie et de la rhabdomyolyse . Cependant, le rôle des statines dans la carence en CoQ est controversé. Bien que les statines réduisent les taux sanguins de CoQ, des études sur les effets des taux musculaires de CoQ sont encore à venir. La supplémentation en CoQ ne réduit pas non plus les effets secondaires des médicaments à base de statine.

Les gènes impliqués comprennent PDSS1 , PDSS2 , COQ2 et ADCK3 ( COQ8 , CABC1 ).

Les organismes autres que les humains produisent les structures de benzoquinone et d'isoprène à partir de produits chimiques sources quelque peu différents. Par exemple, la bactérie E. coli produit la première à partir du chorismate et la seconde à partir d'une source autre que le mévalonate . La levure commune S. cerevisiae , quant à elle, tire la première du chorismate ou de la tyrosine et la seconde du mévalonate . La plupart des organismes partagent l'intermédiaire commun 4-hydroxybenzoate, mais utilisent là encore des étapes différentes pour arriver à la structure « Q ».

Bien qu'il ne s'agisse ni d'un médicament sur ordonnance ni d'un nutriment essentiel , le CoQ ₁₀ est couramment utilisé comme complément alimentaire dans le but de prévenir ou d'améliorer les maladies, telles que les troubles cardiovasculaires. Le CoQ ₁₀ est produit naturellement par le corps et joue un rôle crucial dans la croissance et la protection des cellules. Malgré son rôle important dans le corps, il n'est pas utilisé comme médicament pour le traitement d'une maladie spécifique.

Néanmoins, la CoQ ₁₀ est largement disponible en tant que complément alimentaire en vente libre et est recommandée par certains professionnels de la santé, malgré le manque de preuves scientifiques définitives à l’appui de ces recommandations, notamment en ce qui concerne les maladies cardiovasculaires.

La CoQ ₁₀ n'est pas approuvée par la Food and Drug Administration (FDA) des États-Unis pour le traitement de toute condition médicale. Cependant, elle est vendue comme complément alimentaire non soumis aux mêmes réglementations que les médicaments et est un ingrédient de certains cosmétiques. La fabrication de la CoQ ₁₀ n'est pas réglementée et les différents lots et marques peuvent varier considérablement.

Une revue Cochrane de 2014 n'a pas trouvé suffisamment de preuves pour tirer une conclusion sur son utilisation pour la prévention des maladies cardiaques. Une revue Cochrane de 2016 a conclu que la CoQ ₁₀ n'avait aucun effet sur la pression artérielle . Une revue Cochrane de 2021 n'a trouvé « aucune preuve convaincante pour soutenir ou réfuter » l'utilisation de la CoQ ₁₀ pour le traitement de l'insuffisance cardiaque.

Une méta-analyse de 2017 portant sur des personnes souffrant d’insuffisance cardiaque prenant 30 à 100 mg/jour de CoQ ₁₀ a révélé une mortalité inférieure de 31 % et une capacité d’exercice accrue, sans différence significative dans les critères d’évaluation de la fraction d’éjection du cœur gauche. Une méta-analyse de 2021 a révélé que la coenzyme Q10 était associée à une mortalité toutes causes confondues inférieure de 31 % chez les patients atteints d’IC. Dans une méta-analyse de 2023 portant sur des personnes âgées, l’ubiquinone présentait des preuves d’un effet cardiovasculaire, mais pas l’ubiquinol.

Bien que la CoQ ₁₀ ait été étudiée comme remède potentiel pour traiter les effets secondaires musculaires présumés des médicaments à base de statine , les résultats ont été mitigés. Bien qu'une méta-analyse de 2018 ait conclu qu'il existait des preuves préliminaires selon lesquelles la CoQ ₁₀ orale réduisait les symptômes musculaires associés aux statines, notamment les douleurs musculaires, la faiblesse musculaire, les crampes musculaires et la fatigue musculaire, les méta-analyses de 2015 et 2024 ₁₀ n'avait aucun effet sur la myopathie à statine.

La CoQ ₁₀ est étudiée comme thérapie d’appoint pour réduire l’inflammation dans la parodontite .

La CoQ ₁₀ sous sa forme pure est une poudre cristalline insoluble dans l'eau. L'absorption en tant que substance pharmacologique suit le même processus que celui des lipides ; le mécanisme d'absorption semble être similaire à celui de la vitamine E , un autre nutriment liposoluble. Ce processus dans le corps humain implique la sécrétion dans l' intestin grêle d' enzymes pancréatiques et de bile , ce qui facilite l'émulsification et la formation de micelles nécessaires à l'absorption des substances lipophiles . L'apport alimentaire (et la présence de lipides) stimule l'excrétion biliaire corporelle des acides biliaires et améliore considérablement l'absorption de la CoQ _{10. La CoQ 10} exogène est absorbée par l'intestin grêle et est mieux absorbée si elle est prise avec un repas. La concentration sérique de CoQ ₁₀ dans des conditions d'alimentation est plus élevée que dans des conditions de jeûne.

La CoQ ₁₀ est métabolisée dans tous les tissus, les métabolites étant phosphorylés dans les cellules. La CoQ10 est réduite en ubiquinol pendant ou après l'absorption dans l' intestin grêle . Elle est absorbée par les chylomicrons et redistribuée dans le sang au sein des lipoprotéines . Son élimination se fait par excrétion biliaire et fécale .

Certains rapports ont été publiés sur la pharmacocinétique de la CoQ ₁₀ . Le pic plasmatique peut être observé 6 à 8 heures après administration orale lorsqu'elle est prise en tant que substance pharmacologique. Dans certaines études, un deuxième pic plasmatique a également été observé environ 24 heures après l'administration, probablement en raison du recyclage entérohépatique et de la redistribution du foie vers la circulation.

_{La CoQ 10} cristalline marquée au deutérium a été utilisée pour étudier la pharmacocinétique chez l'homme afin de déterminer une demi-vie d'élimination de 33 heures.

Contrairement à l'apport de CoQ ₁₀ en tant que constituant d'aliments, tels que les noix ou la viande, à partir desquels la CoQ ₁₀ est normalement absorbée, il existe une préoccupation concernant la biodisponibilité de la CoQ ₁₀ lorsqu'elle est prise en tant que complément alimentaire. La biodisponibilité des suppléments de CoQ ₁₀ peut être réduite en raison de la nature lipophile de sa molécule et de son poids moléculaire élevé.

Les nanoparticules ont été étudiées comme système d'administration de divers médicaments, par exemple pour améliorer la biodisponibilité orale de médicaments ayant de faibles caractéristiques d'absorption. Cependant, cela n'a pas été couronné de succès avec la CoQ ₁₀ , bien que les rapports diffèrent largement. L'utilisation d' une suspension aqueuse de CoQ ₁₀ finement pulvérisée dans de l'eau pure ne révèle également qu'un effet mineur.

Faciliter l'absorption des médicaments en augmentant leur solubilité dans l'eau est une stratégie pharmaceutique courante et s'est également avérée efficace pour la CoQ ₁₀ . Diverses approches ont été développées pour atteindre cet objectif, dont beaucoup produisent des résultats nettement meilleurs que les capsules molles à base d'huile malgré les nombreuses tentatives d'optimisation de leur composition. Des exemples de telles approches sont l'utilisation de la dispersion aqueuse de CoQ ₁₀ solide avec le polymère tyloxapol , des formulations à base de divers agents solubilisants, tels que la lécithine hydrogénée, et la complexation avec des cyclodextrines ; parmi ces dernières, le complexe avec la β-cyclodextrine s'est avéré avoir une biodisponibilité fortement accrue et est également utilisé dans les industries pharmaceutiques et alimentaires pour l'enrichissement en CoQ ₁₀ .

En général, la supplémentation orale en CoQ ₁₀ est bien tolérée. Les effets secondaires les plus courants sont des symptômes gastro-intestinaux ( nausées , vomissements, suppression de l'appétit et douleurs abdominales ), des éruptions cutanées et des maux de tête. Certains effets indésirables, principalement gastro-intestinaux, sont signalés lors de la prise. Des doses de 100 à 300 mg par jour peuvent induire de l'insomnie ou élever les enzymes hépatiques . La méthode d'évaluation des risques du niveau de sécurité observé a indiqué que les preuves de sécurité sont acceptables pour des apports allant jusqu'à 1200 mg par jour.

L’utilisation d’une supplémentation en CoQ ₁₀ n’est pas recommandée chez les personnes atteintes d’une maladie du foie ou des reins , pendant la grossesse ou l’allaitement, ou chez les personnes âgées.

La CoQ ₁₀ prise comme substance pharmacologique a le potentiel d'inhiber les effets de la théophylline ainsi que de l' anticoagulant warfarine ; la CoQ ₁₀ peut interférer avec les actions de la warfarine en interagissant avec les enzymes du cytochrome p450, réduisant ainsi l' INR , une mesure de la coagulation sanguine. La structure de la CoQ ₁₀ est similaire à celle de la vitamine K , qui entre en compétition avec les effets anticoagulants de la warfarine et les neutralise. La CoQ ₁₀ n'est pas recommandée chez les personnes prenant de la warfarine en raison du risque accru de coagulation.

Des études détaillées sur la présence de CoQ ₁₀ et son apport alimentaire ont été publiées en 2010. Outre la synthèse endogène au sein des organismes, la CoQ ₁₀ est également fournie par divers aliments. Les concentrations de CoQ ₁₀ dans divers aliments sont les suivantes :

Les huiles végétales, la viande et le poisson sont assez riches en CoQ _10. Les produits laitiers sont des sources de CoQ 10 bien plus pauvres _que les tissus animaux. Parmi les légumes, le brocoli et le chou-fleur sont de bonnes sources de CoQ _10. La plupart des fruits et des baies sont de mauvaises sources de CoQ ₁₀ , à l'exception des avocats , qui ont une teneur relativement élevée en huile et en CoQ _10.

Dans le monde développé, l’apport quotidien estimé en CoQ ₁₀ a été déterminé à 3 à 6 mg par jour, provenant principalement de la viande.

Les Sud-Coréens ont un apport quotidien moyen estimé de CoQ (Q ₉ + Q ₁₀ ) de 11,6 mg/j, provenant principalement du kimchi .

La cuisson par friture réduit la teneur en CoQ ₁₀ de 14 à 32 %.

En 1950, une petite quantité de CoQ ₁₀ a été isolée de la paroi intestinale d'un cheval, un composé initialement appelé substance SA , mais plus tard considéré comme une quinone présente dans de nombreux tissus animaux. En 1957, le même composé a été isolé des membranes mitochondriales du cœur de bœuf, les recherches montrant qu'il transportait des électrons dans les mitochondries. Il a été appelé Q-275 en tant que quinone. Le Q-275/substance SA a ensuite été renommé ubiquinone car il s'agissait d'une quinone omniprésente présente dans tous les tissus animaux. En 1958, sa structure chimique complète a été rapportée. L'ubiquinone a ensuite été appelée mitoquinone ou coenzyme Q en raison de sa participation à la chaîne de transport d'électrons mitochondriaux. ₆ réduite était un antioxydant efficace dans les cellules.