Multi-bénéfices santé de la vitamine D?

[Nutrimuscle-Conseils]

More Than Bone Health: The Many Roles for Vitamin D
by Emma Beckett Nutrients 2020, 12(8), 2388;

Vitamin D is well known for its important roles in maintaining calcium homeostasis and bone mineralization via the regulation of calcium mobilization and renal reabsorption, and the intestinal absorption of both calcium and phosphorus [1]. These functions have been established for many decades. In fact, the associations between vitamin D-containing foods, sun exposure and bone health were identified over a century ago, long before vitamin D itself, the mechanism for its synthesis and its active metabolite were discovered [2,3]. However, as outlined by Carsten Carlberg in a recent review in Nutrients [4], this classical focus on bone health presents a narrow view of the functions of vitamin D. With the development of the field of nutrigenomics, it is now becoming clear that the active vitamin D metabolite, calcitriol, has many more physiological functions.

Nutrigenomics describes the role of nutrients and bioactive compounds in foods in controlling gene expression and, consequently, on the proteome and the metabolome [5]. The vitamin D receptor (VDR) is a widely expressed member of the nuclear receptor superfamily. When calcitriol binds to the cytosolic VDR phosphorylation, and heterodimerization with the retinoic X receptor (RXR) occurs, the complex translocates to the nucleus [6,7]. The complex then binds with the vitamin D response element (VDRE) as a transcription factor, with binding leading to conformation change from repression to activation via the recruitment of transcription co-activators [6,7], ultimately leading to gene expression.
As such, VDR, like other nutrient-sensing members of the nuclear receptor superfamily, allows gene expression in many cell types to adapt with nutritional status [4]. The VDR is highly expressed on many cell and tissue types involved in the classical roles of vitamin D, including bone, kidneys, liver and intestines [8], and there are overlaps between its traditional and genomic roles. However, the VDR is also expressed in a wide variety of cell and tissue types, including those not involved in calcium regulation, such as dermal and immune cells, cardiovascular tissues and in the nervous system [9]. Transcriptome-wide analyses suggest that via VDR–VDRE interactions, 1,25(OH)2D can regulate the expression of hundreds of genes, and it has become clear that this includes many genes not related to mineral regulation [10].

The nutrigenomic functions of vitamin D may also complement or interact with its epigenetic functions [4]. These mechanisms include DNA methylation, and remodelling of chromatin and histones, which influence accessibility to genes [11]. Therefore, they play important roles in regulating gene expression indirectly without changes to the genome. VDR binds to a genomic region only when it finds its preferred VDRE sequence motifs within an accessible chromatin. As such, vitamin D, like other epigenetically active micro- and macronutrients, may influence the accessibility of VDRE in a transient and reversible way, thus further regulating gene expression [11,12]. This may act as a modifiable molecular regulator to maintain homeostasis in response to changing light exposure or intake levels [13].
Through nutrigenomic and epigenomic functions, calcitriol and VDR are implicated in the modulation of risk for a variety of diseases. There is emerging in vitro and in vivo evidence that this system is involved in modulation of innate and adaptive immune responses, cell differentiation, reactive oxygen species detoxification, apoptosis, angiogenesis and invasion in various cell types [14,15,16]. These functions have consequences for tumorigenesis, metastasis, immune function and cardiovascular disease signalling pathways [17,18]. Roles are also suggested for calcitriol and VDR in neurological and neuromuscular disorders, with vitamin D metabolites able to cross the blood–brain barrier [19]. While many candidate genes and common pathways such as the Wnt signalling and NF-κB pathways have been identified as responsive to calcitriol, more work is needed to elucidate the precise mechanisms involved [17].

The genomic impacts of calcitriol may vary between individuals due to nutrigenetics. Nutrigenetics describes the role of gene variants in modifying responses in metabolism and detection of nutrients [20]. Polymorphisms in the VDR gene [21], the vitamin D binding protein [22] and the genes for the hydroxylase enzymes involved in vitamin D metabolism [23] can lead to differential responses to the same stimuli. Large ranges in the individual responses to vitamin D supplementation have been demonstrated in multiple studies [22,24], with these responses common to genotypic groups [22,24]. Evolutionary nutrigenetic pressures are believed to have influenced the differential development of skin pigmentation in populations from different latitudes to maintain nutrient homeostasis, including that of vitamin D. However, associations may extend out of the vitamin D system [25]. Polymorphism in the VDR and hydroxylase genes involved in the metabolism of vitamin D have also been associated with the modulation of risk for autoimmune diseases, some cancers and bone and muscle health [21,23].

As genomic techniques become more powerful and affordable, opportunities are expanding to uncover vast amounts of data on vitamin D-regulated epigenome and transcriptome changes in a range of cellular systems and disease states. This will allow the uncovering of the mechanisms responsible for the observed associations with disease. It is hoped that with the further elucidation of the genomic mechanisms involved that eventually vitamin D may be incorporated into prevention or treatment strategies for many conditions, in addition to bone health. This may be most beneficial when combined with personalized nutrition approaches to account for the differential responses in individuals with key vitamin D-related variants.

[Nutrimuscle-Diététique]

Traduction de l'étude

Plus que la santé des os: les nombreux rôles de la vitamine D
par Emma Beckett Nutrients 2020, 12 (8), 2388;

La vitamine D est bien connue pour ses rôles importants dans le maintien de l'homéostasie calcique et de la minéralisation osseuse via la régulation de la mobilisation du calcium et de la réabsorption rénale, ainsi que pour l'absorption intestinale du calcium et du phosphore [1]. Ces fonctions sont établies depuis de nombreuses décennies. En fait, les associations entre les aliments contenant de la vitamine D, l'exposition au soleil et la santé des os ont été identifiées il y a plus d'un siècle, bien avant la découverte de la vitamine D elle-même, le mécanisme de sa synthèse et son métabolite actif [2,3]. Cependant, comme le souligne Carsten Carlberg dans une revue récente dans Nutrients [4], cette focalisation classique sur la santé osseuse présente une vision étroite des fonctions de la vitamine D.Avec le développement du domaine de la nutrigénomique, il devient maintenant clair que le Le métabolite actif de la vitamine D, le calcitriol, a de nombreuses autres fonctions physiologiques.

La nutrigénomique décrit le rôle des nutriments et des composés bioactifs dans les aliments dans le contrôle de l'expression des gènes et, par conséquent, sur le protéome et le métabolome [5]. Le récepteur de la vitamine D (VDR) est un membre largement exprimé de la superfamille des récepteurs nucléaires. Lorsque le calcitriol se lie à la phosphorylation du VDR cytosolique et qu'une hétérodimérisation avec le récepteur rétinoïque X (RXR) se produit, le complexe se déplace vers le noyau [6,7]. Le complexe se lie ensuite à l'élément de réponse à la vitamine D (VDRE) en tant que facteur de transcription, la liaison conduisant à un changement de conformation de la répression à l'activation via le recrutement de co-activateurs de transcription [6,7], conduisant finalement à l'expression génique.
En tant que tel, le VDR, comme d'autres membres sensibles aux nutriments de la superfamille des récepteurs nucléaires, permet à l'expression génique dans de nombreux types de cellules de s'adapter à l'état nutritionnel [4]. Le VDR est fortement exprimé sur de nombreux types de cellules et de tissus impliqués dans les rôles classiques de la vitamine D, notamment les os, les reins, le foie et les intestins [8], et il existe des chevauchements entre ses rôles traditionnels et génomiques. Cependant, le VDR est également exprimé dans une grande variété de types de cellules et de tissus, y compris ceux qui ne sont pas impliqués dans la régulation du calcium, tels que les cellules dermiques et immunitaires, les tissus cardiovasculaires et dans le système nerveux [9]. Les analyses à l'échelle du transcriptome suggèrent que via les interactions VDR-VDRE, la 1,25 (OH) 2D peut réguler l'expression de centaines de gènes, et il est devenu clair que cela inclut de nombreux gènes non liés à la régulation minérale [10].

Les fonctions nutrigénomiques de la vitamine D peuvent également compléter ou interagir avec ses fonctions épigénétiques [4]. Ces mécanismes comprennent la méthylation de l'ADN et le remodelage de la chromatine et des histones, qui influencent l'accessibilité aux gènes [11]. Par conséquent, ils jouent un rôle important dans la régulation indirecte de l'expression génique sans modification du génome. VDR se lie à une région génomique uniquement lorsqu'il trouve ses motifs de séquence VDRE préférés dans une chromatine accessible. En tant que telle, la vitamine D, comme d'autres micro- et macronutriments épigénétiquement actifs, peut influencer l'accessibilité des VDRE de manière transitoire et réversible, régulant ainsi davantage l'expression des gènes [11,12]. Cela peut agir comme un régulateur moléculaire modifiable pour maintenir l'homéostasie en réponse à un changement de l'exposition à la lumière ou des niveaux d'apport [13].

Par des fonctions nutrigénomiques et épigénomiques, le calcitriol et le VDR sont impliqués dans la modulation du risque de diverses maladies. Il y a de nouvelles preuves in vitro et in vivo que ce système est impliqué dans la modulation des réponses immunitaires innées et adaptatives, la différenciation cellulaire, la désintoxication des espèces réactives de l'oxygène, l'apoptose, l'angiogenèse et l'invasion dans divers types cellulaires [14,15,16]. Ces fonctions ont des conséquences sur la tumorigenèse, les métastases, la fonction immunitaire et les voies de signalisation des maladies cardiovasculaires [17,18]. Des rôles sont également suggérés pour le calcitriol et le VDR dans les troubles neurologiques et neuromusculaires, les métabolites de la vitamine D étant capables de traverser la barrière hémato-encéphalique [19]. Alors que de nombreux gènes candidats et voies communes telles que la signalisation Wnt et les voies NF-κB ont été identifiées comme sensibles au calcitriol, des travaux supplémentaires sont nécessaires pour élucider les mécanismes précis impliqués [17].

Les effets génomiques du calcitriol peuvent varier d'un individu à l'autre en raison de la nutrigénétique. La nutrigénétique décrit le rôle des variantes génétiques dans la modification des réponses dans le métabolisme et la détection des nutriments [20]. Les polymorphismes du gène VDR [21], de la protéine de liaison à la vitamine D [22] et des gènes des enzymes hydroxylases impliquées dans le métabolisme de la vitamine D [23] peuvent conduire à des réponses différentielles aux mêmes stimuli. De larges gammes de réponses individuelles à la supplémentation en vitamine D ont été démontrées dans de multiples études [22,24], ces réponses étant communes aux groupes génotypiques [22,24]. On pense que les pressions nutrigénétiques évolutives ont influencé le développement différentiel de la pigmentation de la peau dans les populations de différentes latitudes pour maintenir l'homéostasie des nutriments, y compris celle de la vitamine D. Cependant, les associations peuvent s'étendre hors du système de la vitamine D [25]. Le polymorphisme des gènes VDR et hydroxylase impliqués dans le métabolisme de la vitamine D a également été associé à la modulation du risque de maladies auto-immunes, de certains cancers et de la santé des os et des muscles [21,23].

À mesure que les techniques génomiques deviennent plus puissantes et abordables, les opportunités se multiplient pour découvrir de vastes quantités de données sur les changements d'épigénome et de transcriptome régulés par la vitamine D dans une gamme de systèmes cellulaires et d'états pathologiques. Cela permettra de découvrir les mécanismes responsables des associations observées avec la maladie. On espère qu'avec l'élucidation plus poussée des mécanismes génomiques impliqués, la vitamine D pourra éventuellement être incorporée dans des stratégies de prévention ou de traitement pour de nombreuses affections, en plus de la santé des os. Cela peut être plus bénéfique lorsqu'il est combiné avec des approches nutritionnelles personnalisées pour tenir compte des réponses différentielles chez les personnes présentant des variantes clés liées à la vitamine D.