Acide hyaluronique

L'acide hyaluronique (du grec hyalos = vitreux + uronique parce qu'il a d'abord été isolé de l'humeur vitrée et qu'il possède un haut taux d'acide uronique) est un glycosaminoglycane, non fixé à une protéine centrale et réparti largement parmi les tissus conjonctifs, épithéliaux et nerveux. On le trouve, par exemple, dans l'humeur vitrée et le liquide synovial. C'est l'un des principaux composants de la matrice extracellulaire. Il contribue de façon significative à la prolifération et à la migration des cellules. Il peut se trouver impliqué dans la progression de certaines tumeurs malignes.

Acide hyaluronique
Identification
No CAS 9004-61-9
No ECHA 100.029.695
No EC 232-678-0
Code ATC D03AX05, M09AX01, R01AX09, S01KA01
SMILES
InChI
Propriétés chimiques
Formule brute C14H21NO11
Masse molaire[1] 379,3166 ± 0,0162 g/mol
C 44,33 %, H 5,58 %, N 3,69 %, O 46,4 %,
Composés apparentés
Autres composés

Hyaluronate de sodium
Unités du SI et CNTP, sauf indication contraire.

Il est associé à une fraction protéique pour former une mucoprotéine.

Structure

Structure de l'acide hyaluronique, polymère d'acide hyalobiuronique.

La structure chimique de l'acide hyalobiuronique a été déterminée dans les années 1930 dans le laboratoire de Karl Meyer.

L'acide hyaluronique est un polymère de disaccharides eux-mêmes composés d'acide D-glucuronique et de D-N-acétylglucosamine, liés entre eux par des liaisons glycosidiques alternées β-1,4 et β-1,3[2].

Les polymères de cette unité récurrente peuvent avoir une taille entre 105 et 107 kDa[2] in vivo.

L'acide hyaluronique est stable du point de vue énergétique, en partie à cause des aspects stéréochimiques des disaccharides qui le composent.

L'acide hyaluronique est le plus simple glycosaminoglycane (GAG), il n'est pas sulfaté (c'est le seul GAG à ne pas l'être), se retrouve dans tous les tissus (essentiellement embryonnaires), possède une chaîne très longue (des milliers de sucres) et n'a qu'un seul type d'unité disaccharidique. Il est lié de façon non covalente à la protéine. C'est le GAG le plus précoce phylogénétiquement.

Synthèse

L'acide hyaluronique est synthétisé par les hyaluronanesynthases (HAS). Elle est formée dans les cellules mésenchymateuses, épithéliales et immunitaires ainsi que dans les cellules souche mésenchymateuse et hématopoïétique[2].

Fonctions

L'acide hyaluronique aide à protéger les articulations en augmentant la viscosité du liquide synovial et en rendant le cartilage plus élastique. Dans la peau, il comble les espaces inter-cellulaires et participe à l'hydratation et la cohésion des tissus.

Il a également des propriétés anti-angiogenèse[3], joue un rôle dans l'inflammation, la cicatrisation[4], les cancers[5] et les réactions immunitaires[6].

Les produits de dégradation de la chaîne hyaluronique ont leurs propres propriétés : ils se fixent à la protéine CD44 (antigène), activant les récepteurs de type Toll 4 et 2[7] intervenant dans l'inflammation.

Fabrication industrielle

L'acide hyaluronique est principalement obtenu, de façon industrielle, par deux procédés différents :

  1. Extraction de crêtes de coq, après broyage, traitement chimique et purification.
  2. Fermentation bactérienne : les filaments d'acide hyaluronique sont synthétisés par des bactéries.

Novozyme (Danemark) a finalisé en 2012 la construction en Chine d'une unité de production d'acide hyaluronique, par fermentation de bactéries Bacillus subtilis. Cette nouvelle voie d'accès permettrait de limiter les risques de contamination par des impuretés virales ou des endotoxines (fabrications à partir des crêtes de coq ou par fermentation de bactéries streptococcus)[8].

La viscosité du gel obtenu est proportionnelle à la longueur (poids moléculaire, exprimé en daltons) des fibres (du polymère). Cette viscosité va déterminer la vitesse de dégradation du produit après implantation.

Dégradation

Plusieurs études ont montré une influence des processus inflammatoires et la productions de radicaux libres dans la dégradation des chaînes d'acide hyaluronique au sein des articulations dans le cadre de pathologies inflammatoires articulaires[9],[10]. Pour certains, l'influence de l'exposition solaire et la production de radicaux libres qui en résulte[11] pourrait avoir le même effet sur ce phénomène de dégradation.

La dégradation de l'acide hyaluronique in vivo est assurée par une enzyme : la hyaluronidase. L'action de cette enzyme naturellement présente au sein de tout organisme permet le renouvellement des chaînes d'acide hyaluronique contenues au sein de l'organisme. On compte environ 15 grammes d'acide hyaluronique pour un individu pesant 70 kilos, et 5 g de ce stock est renouvelé chaque jour. La peau contient à elle seule 50% de cette quantité d'acide hyaluronique[12].

L'utilisation de plus en plus courante en médecine esthétique de l'acide hyaluronique pour des injections de comblement et les risques liés à ces injections notamment les irrégularités de surface inesthétiques et les injections intra-vasculaires potentiellement à risque de provoquer des nécroses[13] a imposé la nécessité de formaliser la procédure à suivre en cas de survenue de complication[14], et notamment en cas de survenue de cécité qui représente la complication la plus grave pouvant survenir après ce type d'injection[15]

On retiendra essentiellement que la hyaluronidase qu'elle soit d'origine humaine recombinante ou ovine, utilisée à ces fins ne présente pas à ce jour de problème de tolérance même à forte dose, hormis quelques rares cas décris de réactions allergiques imposant un test préalable[16], et que le profil de réaction de l'acide hyaluronique à la hyaluronidase dépend non seulement du type d'acide hyaluronique utilisé[17] mais aussi de la hyaluronidase utilisée[18].

Applications médicales

L'acide hyaluronique est présent naturellement dans divers tissus du corps, comme la peau (essentiellement dans l'espace intercellulaire de l'épiderme[19]), le cartilage. Il est donc adapté aux applications biomédicales visant ces tissus. Le premier produit biomédical à base d'acide hyaluronique, Healon, a été développé dans les années 1970 et approuvé pour des usages en chirurgie ophtalmique : transplantation de cornée, cataracte, glaucome, etc.

L'acide hyaluronique est également utilisé pour traiter l'arthrose du genou. De tels traitements sont administrés sous forme d'injections dans l'articulation du genou afin, théoriquement, d'augmenter la viscosité du liquide synovial et de lubrifier ainsi l'articulation. Son efficacité sur les douleurs n'est toutefois pas démontrée[20] et le rapport entre bénéfices et effets secondaires est défavorable[21]

Dans certains cancers, les taux de produits de dégradation de l'acide hyaluronique retrouvés dans le sang ont montré une corrélation statistique positive avec le degré de malignité, une expression forte de ces produits dans le sang étaient liés à une activité forte du cancer dans le cas du cancer du sein[22],[23]. Dès lors, l'acide hyaluronique peut être utilisé pour suivre l'évolution de la maladie.

L'acide hyaluronique aurait, chez certaines espèces (le rat taupe) des vertus anticancéreuses, et par conséquent fait l’objet de nombreuses recherches dans la lutte contre le cancer[24],[25].

Il peut aussi être utilisé lors de soins post-opératoires pour favoriser la reconstitution des tissus, principalement après une opération de la cataracte.

L'acide hyaluronique est également utilisé en collyre pour l'hydratation de la cornée, en pastilles adoucissantes pour la gorge en cas d'extinction de voix et en traitement des atteintes aphteuses de la muqueuse buccale, où, en application locale, son effet « barrière » aux frottements et aux aliments acides atténue la douleur et accélère la cicatrisation.

On utilise également l'acide hyaluronique (Macrolane) pour l'augmentation des volumes corporels (fesses, mollets, pectoraux) et la lipoatrophie liée au VIH.

Le marché de l'acide hyaluronique en pharmacie est estimé à 135 M€ (2012) [5].

Applications esthétiques

Depuis le début des années 2000, l'acide hyaluronique est utilisé en médecine esthétique comme produit injectable de comblement de rides. Des produits à base d'acide hyaluronique tels que Teosyal (laboratoireTeoxane), Restylane (laboratoire Galderma-Q-Med) ou Surgiderm (laboratoire Allergan) sont utilisés par les médecins et a tendance à supplanter de plus en plus les injections de collagène car l'acide hyaluronique possède les propriétés suivantes :

  • Une tolérance biologique importante avec des risques d'allergies de l'ordre de l'exceptionnel[26]
  • Des formulations qui lui permettent d'obtenir des propriétés différentes selon le degré de réticulation du produit et une adaptabilité importante en fonction de la zone à traiter. Un produit fluide plus hydratant que formateur de volume, un produit très réticulé sera plus adapté pour donner du volume

L'acide hyaluronique est désormais couramment utilisé comme ingrédient de produits de beauté en raison de ses propriétés hydratantes. Certains laboratoires ont mis au point des crèmes anti-rides à base d'acide hyaluronique, dont l'efficacité est par ailleurs discutée[27],[28].

Les usages de l'acide hyaluronique en médecine esthétique peuvent être catégorisés selon le but recherché par les injections.

La correction de volume du visage

La correction des volumes du visage permet de redonner du volume à une zone qui aurait perdu de la projection par les processus normaux du vieillissement à savoir : la perte de masse osseuse, musculaire et graisseuse, ou la correction de volumes physiologiquement insuffisants.

Pour ces corrections de volume les produits choisis sont plutôt fortement réticulés, et injectés en profondeur, parfois directement au contact de l'os sous-jacent pour pouvoir projeter au maximum les volumes.

Ce type de procédure est adapté à[29] :

  • La correction de tempes creuses
  • La projection des pommettes
  • La masculinisation d'une machoîre
  • La projection du menton
  • Certains défauts d'aspect du nez sont accessibles aux injections
  • Les joues creuses

D'autre défauts de volumes sont plus superficiels et nécessitent un acide hyaluronique modérément réticulé, en effet plus un produit est réticulé et plus il aura tendance à conserver sa forme, si le produit est injecté proche de la surface de la peau, on aura facilement tendance à le voir sous forme d'une boule visible à la surface de la peau. Le niveau d'injection pour ces défauts sont sous-cutanés et sont adaptés à :

  • La correction de cernes creux
  • Le comblement de sillons-nasogéniens
  • Le comblement de plis d'amertume
  • L'augmentation du volume des lèvres

La correction des volumes du corps

Les propriétés des acides hyaluroniques permettent de redonner du volume à toutes les parties du corps qui en manqueraient[30]. par exemple au niveau des fesses. Le caractère transitoire et les quantités parfois importantes à injecter n'en font toutefois pas des injections d'acide hyaluronique la technique de référence pour la correction des volumes du corps

Dans la sphère intime se développent les injections pour :

  • L'augmentation du volume du gland[31]
  • L'augmentation du volume du gland dans le but de traiter l'éjaculation précoce[32]
  • L'augmentation du volume du corps du pénis[33]
  • Réduction du diamètre vaginal, stimulation du point G et correction des aspects cosmétiques du vagin[34]

Le lissage de surface cutané

La surface cutanée se marque au fil du temps par des rides qui peuvent se localiser notamment au niveau du front, entre les deux yeux (ride du lion), au coin externe des yeux (ride de la patte d'oie), autour de la bouche et sur les joues. Ces rides sont le plus souvent liées à la mise en jeux de mécanismes musculaires, et le traitement consiste dans un premier temps à traiter cette composante musculaire par l'injection de toxine botulique pour bloquer le mécanisme basal.

L'injection d'acide hyaluronique peut prendre place après ou avant ce traitement par toxine botulique pour venir lisser la surface cutanée en apportant du volume sous le pli de la ride à traiter[35]. Les injections sont dans ce cas préférentiellement intra dermiques et utilisent des acides hyaluroniques peu réticulés.

La réhydratation de la peau

Enfin par l'utilisation de techniques de mésothérapie, l'utilisation d'acide hyaluronique permet d'apporter de l'hydratation en profondeur à la peau pour lui permettre d'améliorer ses propriétés en termes de ridules et de présence de pores[36].

Notes et références

  1. Masse molaire calculée d’après « Atomic weights of the elements 2007 », sur www.chem.qmul.ac.uk.
  2. B.-V. Nusgens, « Acide Hyaluronique et matrice extracellulaire : une molécule primitive ? », Annales de dermatologie, vol. 137,‎ (lire en ligne)
  3. Slevin M, Krupinski J, Gaffney J et al. Hyaluronan-mediated angiogenesis in vascular disease: uncovering RHAMM and CD44 receptor signaling pathways, Matrix Biol, 2007;26:58–68
  4. Shibnath Ghatak, Edward V. Maytin, Judith A. Mack et Vincent C. Hascall, « Roles of Proteoglycans and Glycosaminoglycans in Wound Healing and Fibrosis », International Journal of Cell Biology, vol. 2015,‎ , p. 834893 (ISSN 1687-8876, PMID 26448760, PMCID PMC4581578, DOI 10.1155/2015/834893, lire en ligne)
  5. Toole BP, Hyaluronan: from extracellular glue to pericellular cue, Nat Rev Cancer, 2004;4:528–539
  6. Termeer C, Sleeman JP, Simon JC, Hyaluronan — magic glue for the regulation of the immune response?, Trends Immunol, 2003;24:112–114
  7. Jiang D, Liang J, Noble P, Hyaluronan in tissue injury and repair, Annu Rev Cell Dev Biol, 2007;23:435–496
  8. AF, « Acide hyaluronique, Novozymes ouvre en Chine », Chimie Pharma Hebdo,‎ , p. 13
  9. W. H. Betts et L. G. Cleland, « Effect of metal chelators and antiinflammatory drugs on the degradation of hyaluronic acid », Arthritis and Rheumatism, vol. 25, no 12,‎ , p. 1469–1476 (ISSN 0004-3591, PMID 6816249, lire en ligne)
  10. (en) Robert A. Greenwald et Wai W. Moy, « Effect of oxygen-derived free radicals on hyaluronic acid », Arthritis & Rheumatism, vol. 23, no 4,‎ , p. 455–463 (ISSN 0004-3591 et 1529-0131, DOI 10.1002/art.1780230408, lire en ligne)
  11. Gabriella Emri, Irén Horkay et Eva Remenyik, « [The role of free radicals in the UV-induced skin damage. Photo-aging] », Orvosi Hetilap, vol. 147, no 16,‎ , p. 731–735 (ISSN 0030-6002, PMID 16711258, lire en ligne)
  12. (en) Hosami Harada et Masaaki Takahashi, « CD44-dependent Intracellular and Extracellular Catabolism of Hyaluronic Acid by Hyaluronidase-1 and -2 », Journal of Biological Chemistry, vol. 282, no 8,‎ , p. 5597–5607 (ISSN 0021-9258 et 1083-351X, PMID 17170110, DOI 10.1074/jbc.M608358200, lire en ligne)
  13. « L’injection d’acide hyaluronique : dangers liés », sur antiage-nord.fr,
  14. Martyn King, Cormac Convery et Emma Davies, « This month's guideline: The Use of Hyaluronidase in Aesthetic Practice (v2.4) », The Journal of Clinical and Aesthetic Dermatology, vol. 11, no 6,‎ , E61–E68 (ISSN 1941-2789, PMID 29942426, PMCID PMC6011868, lire en ligne)
  15. Lee Walker et Martyn King, « This month's guideline: Visual Loss Secondary to Cosmetic Filler Injection », The Journal of Clinical and Aesthetic Dermatology, vol. 11, no 5,‎ , E53–E55 (ISSN 1941-2789, PMID 29785240, PMCID PMC5955635, lire en ligne)
  16. Maurizio Cavallini, Riccardo Gazzola, Marco Metalla et Luca Vaienti, « The role of hyaluronidase in the treatment of complications from hyaluronic acid dermal fillers », Aesthetic Surgery Journal, vol. 33, no 8,‎ , p. 1167–1174 (ISSN 1527-330X, PMID 24197934, DOI 10.1177/1090820X13511970, lire en ligne)
  17. Rodrigo Moraes Ferraz, Ulrika Sandkvist et Björn Lundgren, « Degradation of Hylauronic Acid Fillers Using Hyaluronidase in an In Vivo Model », Journal of drugs in dermatology: JDD, vol. 17, no 5,‎ , p. 548–553 (ISSN 1545-9616, PMID 29742187, lire en ligne)
  18. Gabriela Casabona, Paula Barreto Marchese, José Raúl Montes et Carl S. Hornfeldt, « Durability, Behavior, and Tolerability of 5 Hyaluronidase Products », Dermatologic Surgery: Official Publication for American Society for Dermatologic Surgery [et Al.],‎ (ISSN 1524-4725, PMID 29894436, DOI 10.1097/DSS.0000000000001562, lire en ligne)
  19. Tammi R, Ripellino JA, Margolis RU, Tammi M, Localization of epidermal hyaluronic acid using the hyaluronate binding region of cartilage proteoglycan as a specific probe, J Invest Dermatol, 1988;90:412–414
  20. Hunter DJ, Viscosupplementation for osteoarthritis of the knee, N Engl J Med, 2015;372:1040-1047
  21. « Arthrose du genou : éviter l'acide hyaluronique intra-articulaire », sur www.prescrire.org (consulté le 29 octobre 2017)
  22. Raida S. Yahya, Ashraf A. El-Bindary, Hatem A. El-Mezayen et Hanaa M. Abdelmasseh, « Biochemical evaluation of hyaluronic acid in breast cancer », Clinical Laboratory, vol. 60, no 7,‎ , p. 1115–1121 (ISSN 1433-6510, PMID 25134379, lire en ligne)
  23. Hatem A. El-Mezayen, El-Shahat A. Toson, Hossam Darwish et Fatheya M. Metwally, « Development of a novel metastatic breast cancer score based on hyaluronic acid metabolism », Medical Oncology (Northwood, London, England), vol. 30, no 1,‎ , p. 404 (ISSN 1559-131X, PMID 23275142, DOI 10.1007/s12032-012-0404-8, lire en ligne)
  24. « Cancer : le rat taupe nu fait renaître l'espoir » sur pourquoi-docteur.nouvelobs.com
  25. « L'étonnant rat-taupe nu révèle quelques-uns de ses secrets » sur allodocteurs.fr
  26. Ora Bitterman-Deutsch, Leonid Kogan et Faris Nasser, « Delayed Immune Mediated Adverse Effects to Hyaluronic Acid Fillers: Report of Five Cases and Review of the Literature », Dermatology Reports, vol. 7, no 1,‎ (ISSN 2036-7392, PMID 25918619, PMCID PMC4387334, DOI 10.4081/dr.2015.5851, lire en ligne)
  27. (en) Pavicic T, Gauglitz GG, Lersch P, Schwach-Abdellaoui K, Malle B, Korting HC, Farwick M, « Efficacy of cream-based novel formulations of hyaluronic acid of different molecular weights in anti-wrinkle treatment », J Drugs Dermatol, vol. 10, no 9,‎ , p. 990-1000. (PMID 22052267)
  28. (en) Jegasothy SM, Zabolotniaia V, Bielfeldt S, « Efficacy of a New Topical Nano-hyaluronic Acid in Humans », J Clin Aesthet Dermatol, vol. 7, no 3,‎ , p. 27-9. (PMID 24688623, PMCID PMC3970829)
  29. « Notre dossier sur l'injection d’acide hyaluronique », sur antiage-nord.fr
  30. CSHP Paris, « Injection acide hyaluronique cernes et visage - CSHP Paris », CSHP Paris,‎ (lire en ligne)
  31. Du Geon Moon, Tae Il Kwak et Je Jong Kim, « Glans Penis Augmentation Using Hyaluronic Acid Gel as an Injectable Filler », The World Journal of Men's Health, vol. 33, no 2,‎ , p. 50–61 (ISSN 2287-4208, PMID 26331121, PMCID PMC4550597, DOI 10.5534/wjmh.2015.33.2.50, lire en ligne)
  32. A. Littara, B. Palmieri, V. Rottigni et T. Iannitti, « A clinical study to assess the effectiveness of a hyaluronic acid-based procedure for treatment of premature ejaculation », International Journal of Impotence Research, vol. 25, no 3,‎ , p. 117–120 (ISSN 1476-5489, PMID 23552577, PMCID PMC3655259, DOI 10.1038/ijir.2013.13, lire en ligne)
  33. Giuseppe Sito, Sergio Marlino et Adriano Santorelli, « Use of Macrolane VRF 30 in emicircumferential penis enlargement », Aesthetic Surgery Journal, vol. 33, no 2,‎ , p. 258–264 (ISSN 1527-330X, PMID 23388646, DOI 10.1177/1090820X12472337, lire en ligne)
  34. Giussy Barbara, Federica Facchin, Laura Buggio et Daniela Alberico, « Vaginal rejuvenation: current perspectives », International Journal of Women's Health, vol. 9,‎ , p. 513–519 (ISSN 1179-1411, PMID 28860864, PMCID PMC5560421, DOI 10.2147/IJWH.S99700, lire en ligne)
  35. « Traitement d'une ride du lion », sur antiage-nord.fr,
  36. « Soins de mésothérapie », sur antiage-nord.fr

Voir aussi

Articles connexes

Lien externe


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