Abstract
La perte de la capacité d’apprentissage et de mémoire est une caractéristique proéminente de la démence, qui touche des millions d’individus dans le monde entier, en raison soit de maladies neurodégénératives, soit de lésions cérébrales. Bien que l’on dispose d’un grand nombre d’informations sur la pathologie en cause, le traitement reste au mieux insaisissable. La graine noire de Nigella sativa est utilisée historiquement et religieusement depuis des milliers d’années pour prévenir et traiter de nombreux types de maladies. Cet article de synthèse porte sur la Nigella sativa et son rôle potentiel dans la facilitation de l’apprentissage et de la mémoire. L’utilisation possible de l’extrait de cette graine ou des composés qui en sont isolés, comme la thymoquinone, pour traiter les tissus neuronaux endommagés du cerveau est discutée. Les preuves présentées dans cet article semblent soutenir l’hypothèse que cette plante et/ou ses constituants bioactifs peuvent améliorer l’apprentissage et la mémoire dans la santé et la maladie chez les animaux et les humains.
1. Nigella sativa Histoire et son importance
Etant un remède historique et religieux établi pour des problèmes de santé très variés, Nigella sativa (NS), qui appartient à la famille des Ranunculaceae, est l’une des plantes médicinales qui a été largement étudiée et qui gagne une reconnaissance mondiale . La nigelle est une plante dicotylédone indigène du sud de l’Europe, de l’Afrique du Nord et de l’Asie mineure, et elle est largement cultivée au Pakistan et en Inde, devenant ainsi une plante médicinale traditionnelle dans la région. Au fil des ans, l’immigration a permis à la culture de la plante de se répandre largement en Europe de l’Est et en Amérique du Nord. Elle est également connue sous le nom de “graine noire” car lorsque les graines sont exposées à l’air, elles deviennent noires. Dans la communauté musulmane, cette plante est appelée Habbatus Sauda, Alhabahat Alsawda et Alkamoun Alaswad en référence à la couleur de ses graines. Dans certaines autres parties du monde, elle est également connue sous le nom de Shuniz, Khodhira, Cumin noir ou Carvi noir .
La NS a une longue histoire d’utilisation folklorique dans différentes civilisations et a été reconnue comme un “remède miracle” pour sa capacité à traiter diverses maladies et à aider le corps dans son propre processus de guérison naturelle . Dans les textes anciens et les documents historiques, la NS a été mentionnée comme un guérisseur remarquable pour toute une série d’affections. Les preuves archéologiques de l’origine de la culture de la NS sont rares, mais certaines études indiquent que des graines de NS ont été trouvées dans plusieurs sites de l’Égypte ancienne, notamment dans la tombe de Toutankhamon. Elle est également connue comme un secret de beauté depuis les temps anciens, puisque la reine Néfertiti, qui était louée pour son teint exquis, était une utilisatrice assidue de l’huile de NS. La plus ancienne référence écrite est dans le livre d’Isaïe de la Bible, dans lequel il est mentionné comme “Ketzah” en hébreu, une épice pour le pain et les gâteaux .
Pour la communauté musulmane, la pratique traditionnelle de son utilisation est principalement due à la déclaration prophétique authentique que NS est un remède pour tout, sauf la mort ; qui a été cité par un érudit musulman renommé, Al-Bukhari . Ainsi, le statut glorifié de la NS au sein de la communauté musulmane est celui de Habbat Albarakah, le terme “Albarakah” signifiant son statut “béni”. En outre, plusieurs érudits musulmans ont également accordé beaucoup de crédit aux propriétés curatives de la NS et, par conséquent, à son importance dans la tradition de la “médecine prophétique”. Le médecin et philosophe perse Ibn Sina, plus connu en Occident sous le nom d’Avicenne, avait mentionné la NS dans son célèbre traité médical “Canon de la médecine”, qui est considéré comme une référence dans l’histoire de la médecine humaine et a été utilisé comme principal texte médical jusqu’au 17e siècle en Europe. Dans ses écrits, il affirme que le NS possède des caractéristiques préventives et réparatrices, car il stimule l’énergie du corps et aide à récupérer de la fatigue ou du découragement. Ibn Sina a également recommandé NS comme remède contre la fièvre, les rhumes courants, les maux de tête, les maux de dents, les maladies de la peau, les plaies, les champignons, les parasites et les vers, ainsi que contre les morsures et les piqûres d’animaux venimeux .
La NS a été signalée comme ayant de nombreuses propriétés thérapeutiques telles que l’immunopotentialisation, la bronchodilatation, et étant antitumorale, antihistaminique, antidiabétique, antihypertensive, anti-inflammatoire, antimicrobienne, hépatoprotectrice et gastroprotectrice, qui sont attribuées à ses constituants quinone dans les graines . L’identification des caractéristiques thérapeutiques de la NS est le fruit de recherches menées dans divers domaines depuis le début des années 1970. Néanmoins, il n’y a comparativement que quelques études qui soutiennent scientifiquement son rôle positif dans le traitement des affections liées au système nerveux central (SNC). Cependant, compte tenu de ses importantes propriétés antioxydantes, anti-inflammatoires et immunomodulatrices, la consommation de NS pourrait être l’une des stratégies de santé prometteuses pour aider à prévenir les dommages oxydatifs aux cellules, en particulier dans les régions du cerveau liées aux fonctions de mémoire. Cet article de synthèse s’intéresse donc à la NS et à son rôle potentiel dans la facilitation de l’apprentissage et de la mémoire. L’utilisation possible de l’extrait de cette graine ou de composés isolés de celle-ci, tels que la thymoquinone (TQ), pour traiter les maladies neurodégénératives est discutée. Les preuves présentées dans cet article semblent soutenir l’hypothèse que cette plante et/ou ses constituants bioactifs peuvent améliorer l’apprentissage et la mémoire dans la santé et la maladie chez les animaux et les humains.
2. Constituants bioactifs de Nigella sativa
La littérature a révélé que depuis les temps anciens, il est connu que le composant médicalement significatif de la plante NS est l’huile de Nigella sativa (huile NS) (Figure 1). L’efficacité de l’huile de Nigelle est principalement attribuée à ses constituants quinoniques dans l’huile fixe et l’huile essentielle de Nigelle, qui est particulièrement dotée de thymoquinone (TQ), un constituant bioactif important représentant 30-48% des composés totaux. Parmi les autres composants fonctionnels de l’huile de NS figurent le p-cymène, le carvacrol, la thymohydroquinone (THQ), la dihydrothymoquinone (DHTQ), l’α-thuyène, le thymol, le t-anéthole, le β-pinène, l’α-pinène et le γ-terpinène.
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Parmi ceux-ci, le TQ a reçu le plus d’attention et est principalement attribué aux effets d’apprentissage et d’amélioration de la mémoire de NS. Il a été démontré qu’elle améliorait le déclin cognitif induit par le diabète en prévenant le stress oxydatif . Il a également été signalé que la TQ restaure l’équilibre oxydatif, le dysfonctionnement mitochondrial et l’activité cholinestérasique causés par l’administration d’Aβ aux cellules PC 12 . Elle a présenté un effet neuroprotecteur dans des tranches d’hippocampe et des neurones primaires de rat en culture traités à l’Aβ . Il s’avère en outre qu’il inhibe l’apoptose induite par Aβ dans des cultures primaires de neurones granuleux cérébelleux . En outre, la TQ et la THQ sont généralement présentes sous la forme d’aglycones à liaison glycosidique, qui traversent facilement la barrière hémato-encéphalique, ce qui pourrait expliquer leurs effets neuroprotecteurs. Il a également été démontré que la TQ inhibe la peroxydation non enzymatique dans les liposomes phospholipidiques du cerveau de bœuf avec une puissance 10 fois supérieure à celle de l’huile NS. Dans l’ensemble, la TQ semble être le principal constituant neuroprotecteur présent dans l’huile de NS.
Les autres composés bioactifs, à savoir le thymol et le carvacrol, ont également atténué les déficiences cognitives induites par l’Aβ et la scopolamine chez les rats . Les deux composés bioactifs susmentionnés, ainsi que le γ-terpinène et le p-cymène, inhibent l’activité de l’acétylcholinestérase, tandis que le γ-terpinène seul est un bon inhibiteur de la peroxydation lipidique. Notamment, un nutraceutique contenant du thymol et du p-cymène a été breveté pour ses propriétés d’amélioration des fonctions cognitives. Il semble donc que les propriétés de modulation cholinergique de la NS puissent être médiées par des constituants autres que la TQ.
Les flavonoïdes sont présents dans les graines de NS et ont été largement étudiés . Des preuves émergentes suggèrent que les flavonoïdes sont capables d’induire des améliorations dans la mémoire, l’apprentissage et la cognition. Il a été démontré que les flavonoïdes modulent les voies de signalisation neuronales critiques impliquées dans les processus de mémoire et, par conséquent, sont susceptibles d’affecter la plasticité synaptique et les mécanismes de potentialisation à long terme (LTP), qui est largement considéré comme un mécanisme de mémoire . En bref, les améliorations du comportement induites par les flavonoïdes ont été associées à des modifications spécifiques de l’expression des protéines dans l’hippocampe. L’élévation hippocampique du récepteur N-méthyl-D-aspartate (NMDA) contenant NR2B aux sites synaptiques est corrélée aux niveaux de la molécule d’adhésion de la forme polysialylée de la molécule d’adhésion neurale (PSA-NCAM) dans le gyrus denté de l’hippocampe, les deux protéines étant liées à une LTP efficace et persistante et à l’apprentissage spatial .
3. Effets de Nigella sativa sur l’apprentissage et la mémoire
L’apprentissage et la mémoire sont les fonctions exécutives les plus importantes réalisées par le cerveau humain, dont la perte est une caractéristique proéminente de la démence. La démence peut être causée par le vieillissement, des blessures physiques et/ou chimiques, ou des maladies neurodégénératives, qui dans la plupart des cas affecteraient la qualité de l’apprentissage et de la mémoire des individus concernés. Ces dernières comprennent des problèmes de santé tels que la maladie d’Alzheimer (MA) ou la maladie de Parkinson (MP), qui se caractérisent par l’accumulation d’agrégats de protéines à la surface ou à l’intérieur des neurones. Les perturbations, qui provoquent un stress oxydatif et des niveaux élevés de cortisol, peuvent entraîner une neurodégénérescence qui peut ensuite induire une baisse des capacités cognitives. Toute substance chimique, naturelle ou synthétique, qui améliore les fonctions exécutives du cerveau revêt une immense importance clinique.
Par rapport aux études portant sur d’autres matières végétales, les rapports établis sur les effets des graines de NS et/ou de ses constituants sur le SNC et sur les actions comportementales sont peu nombreux, la plupart d’entre eux se concentrant sur la mémoire spatiale . La mémoire spatiale implique la mémoire des informations spatiales par laquelle le cerveau fonctionne pour reconnaître, codifier, stocker et récupérer des informations sur des objets ou des itinéraires. Elle possède des composantes de mémoire de travail et de mémoire de référence et est normalement associée au comportement exploratoire et à la curiosité, qui représentent le besoin d’acquérir des informations lorsqu’on est confronté à de nouveaux environnements.
Il est bien connu que les neurones cholinergiques sont dégénérés dans la MA et, notamment, l’acétylcholine (ACh) en tant que neurotransmetteur joue un rôle dans la facilitation de l’apprentissage et de la mémoire, et, par conséquent, sa libération diminuée entraînera des troubles de la mémoire. Par conséquent, l’augmentation de l’ACh via l’inhibition de sa dégradation par l’acétylcholinestérase (AChE) est une stratégie actuellement utilisée pour sa prise en charge. Des études pharmacologiques ont démontré que le NS est impliqué dans l’activité d’inhibition de l’AChE, la principale enzyme impliquée dans l’hydrolyse de l’Ach, conservant ainsi ses effets dans l’encodage de nouveaux souvenirs.
3.1. Études sur les animaux
L’implication du renforcement cholinergique central (via l’inhibition de l’AChE) est reflétée par l’effet atténuant de l’extrait hydroalcoolique de NS contre l’amnésie induite par la scopolamine . L’effet mnémonique, la modulation cholinergique et l’atténuation du stress oxydatif ont été attribués à l’huile présente dans le NS. Une étude a également rapporté que l’extrait de NS pouvait prévenir le déficit de mémoire induit par la scopolamine chez les rats, car les animaux ont montré une meilleure performance dans le test d’évitement passif et une activité AChE réduite dans l’hippocampe et le cortex du cerveau. Après l’administration de scopolamine, le groupe traité par NS a diminué l’activité de l’AChE et le stress oxydatif des tissus du cortex cérébral chez les rats, comme en témoigne la diminution significative de la concentration totale de sulfhydryle (SH) et l’augmentation de la concentration de malondialdéhyde (MDA) et de thiol. Il convient de noter que l’huile de NS avait tendance à imiter les effets du donépézil, un inhibiteur de l’AChE, dont on sait qu’il a des effets positifs en diminuant la teneur en MDA et en facteur de nécrose tumorale-alpha (TNF-α) du cerveau et en augmentant la teneur en glutathion du cerveau. Un prétraitement oral de l’huile de NS pourrait inverser de manière significative l’effet amnésique du déficit de la mémoire de travail spatiale et non spatiale induit par la scopolamine dans la tâche d’alternance du labyrinthe en T et le test de reconnaissance d’objets, respectivement.
La neurotoxicité induite par le peptide Aβ, un type de protéine qui est couramment accumulé dans la MA, pourrait être protégée par l’huile de NS et sa fraction aqueuse via un effet antioxydant dans les neurones cérébelleux primaires de rat . Son huile a également montré un effet bénéfique sur la mémoire dans un modèle animal d’hypoperfusion chronique sans altérer la plasticité de l’hippocampe et en préservant les constituants ultrastructuraux.
Certaines déductions sont également tirées des travaux réalisés sur le diabète, qui est caractérisé par l’hyperglycémie, et rapporté comme étant associé au déclin cognitif. Une étude menée par Khan et ses collègues a montré que la TQ, le principe actif de la NS, a des propriétés neuroprotectrices sur les troubles cognitifs et les démences associées . On a constaté que des rats prétraités avec 3 mg/kg de poids corporel de TQ pendant 15 jours après une déficience cognitive induite par la streptozotocine (STZ) diminuaient de manière significative la latence et la longueur du chemin dans le test de comportement du labyrinthe aquatique de Morris (MWM) et restauraient les enzymes antioxydantes, à savoir la glutathion réductase, la glutathion peroxydase, la superoxyde dismutase et la catalase. Il a également été démontré que l’extrait de NS améliore les troubles de la mémoire spatiale liés au diabète chez les rongeurs, comme le montre l’utilisation de tests d’évitement passif et de labyrinthe en Y, indiqués par une amélioration de la latence initiale, de la latence de passage et du comportement d’alternance. Il est important de noter que, chez les rats diabétiques, l’extrait aqueux de NS a un effet adaptogène en normalisant l’axe de l’hypothalamus, de l’hypophyse et de la glande surrénale (HPA) et le stress oxydatif. Ces actions sous-tendent probablement l’effet protecteur susmentionné de la NS chez les rats diabétiques.
Notre équipe de recherche a également signalé les effets bénéfiques possibles de l’administration d’huile de NS sur la performance de la mémoire spatiale (SMP) des rats adultes mâles en utilisant l’appareil de labyrinthe à bras radial (RAM), l’un des appareils standard utilisés dans la recherche comportementale pour évaluer la mémoire spatiale . D’après les résultats, il est raisonnable de suggérer que le traitement avec l’huile NS pourrait améliorer la capacité d’apprentissage et la mémoire des rats, en particulier la mémoire de travail.
Eysenck et Calvo ont suggéré que l’anxiété pourrait également altérer partiellement les performances de la mémoire, en fonction de certaines circonstances . Par exemple, les personnes anxieuses ont une capacité d’attention moindre pour l’exécution d’une tâche et, par conséquent, n’obtiennent pas d’aussi bons résultats que les personnes non anxieuses dans les tâches qui font appel à la mémoire de travail. Il a également été démontré que la NS produit un effet anti-anxiété dans différents tests utilisant des modèles comportementaux d’anxiété induite par l’exploration. Une étude a confirmé cette hypothèse : le traitement quotidien par NS pendant quatre semaines a entraîné une augmentation de l’activité en champ libre et a produit un comportement anti-anxiété lors du test du labyrinthe en croix élevé. Le traitement par NS a également augmenté les niveaux de sérotonine/5-hydroxytryptamine (5-HT) et diminué les niveaux d’acide hydroxyindoleacétique (5HIAA) dans le cerveau, tous deux induisant la coordination du comportement, y compris la réduction de l’anxiété via la production de sérotonine .
L’épilepsie, une maladie neurologique caractérisée par des crises, peut également entraîner des fonctions cognitives médiocres. Dans le modèle épileptique induit par le pentylène-tétrazole (PTZ-), l’extrait hydroalcoolique de NS a été signalé comme bénéfique en prévenant le déclin de l’apprentissage et de la mémoire . En outre, la glycation, réaction non enzymatique entre le sucre et les protéines, est un phénomène connu depuis longtemps pour être à la base de plusieurs altérations physiologiques liées au vieillissement. Il est suggéré que le SN peut affecter le processus de glycation, bien que le phénomène reste insaisissable, et donc, mérite d’être étudié.
La thyroxine joue un rôle important dans la croissance, le développement et la fonction du cerveau. Chez les animaux néonatals, l’hypothyroïdie liée à des troubles de l’apprentissage et de la mémoire a pu être inversée par l’extrait hydroalcoolique de NS, ce qui est attribué à ses effets antioxydants. Comparable à la vitamine C, le traitement par NS a réduit le temps de latence, augmenté le temps passé dans le quadrant cible dans le test MWM, et augmenté de manière significative le temps de latence pour entrer dans le compartiment sombre dans le test d’évitement passif. Ces données reflètent l’effet de promotion de la croissance neuronale de la NS et devraient être évaluées dans les études sur le retard du SNC.
3.2. Études sur l’homme
La littérature révèle que la NS possède des propriétés mnémoniques/nootropes. Chez les personnes âgées, sa capsule disponible dans le commerce (500 mg pendant 9 semaines) a également montré qu’elle améliorait les fonctions exécutives dans divers tests liés à la mémoire, tels que la mémoire logique, l’empan numérique, l’annulation de lettres, la figure complexe de Rey-Osterrieth, la création de pistes et les tests stroop . Les effets de la NS sur l’humeur, l’anxiété et la cognition ont également été étudiés chez des sujets humains. Les volontaires ont été évalués sur le plan cognitif à l’aide du California verbal learning test-II (CVLT-II) modifié, sur le plan de l’humeur à l’aide de l’échelle de Bond-Lader et sur le plan de l’anxiété à l’aide du State-Trait Anxiety Inventory (STAI). La consommation quotidienne pendant quatre semaines d’une capsule de NS de 500 mg en tant que supplément nutritionnel a stabilisé l’humeur, diminué l’anxiété et amélioré la mémoire.
4. Conclusions
La neuroprotection plus la modulation cholinergique par NS fournit un bon exemple de l’approche multicible émergente vers le traitement de maladies complexes telles que la MA. Bien que la littérature ait révélé plusieurs rapports traitant des effets de la NS et de ses constituants bioactifs sur l’apprentissage et la mémoire, son mécanisme d’action reste encore insaisissable. La potentialisation à long terme (LTP), les enzymes de clivage de la protéine précurseur de l’amyloïde, le système glutamatergique, la neurotransmission GABAergique, la membrane mitochondriale et les enzymes sont d’autres modulateurs importants de l’apprentissage et de la mémoire, qui doivent être étudiés dans le contexte des effets mnémoniques/nootropiques susmentionnés de la NS.
Ensemble, les rapports mentionnés dans cette revue sont fortement suggestifs du potentiel neuroprotecteur de la NS et/ou de ses constituants bioactifs chez les animaux et les humains. Il semble que suffisamment de données aient été accumulées pour soutenir le NS en tant que candidat potentiel pour un programme de découverte de médicaments contre les maladies liées à la neurodégénération et les lésions cérébrales affectant l’apprentissage et la mémoire.
Conflit d’intérêts
Tous les auteurs n’ont aucun intérêt commercial ou financier dans les produits décrits dans ce document de recherche.
Reconnaissance
Cette recherche a été soutenue par FRGS FP039-2015A, UMRG RG202/11AFR, UMRG RG315/14AFR, et PPP PG025-2013A pour son financement.