Utilisation du vanadium dans le traitement du diabète : Un examen critique par Dr Sylvia Santosa, PhD

Qu’est-ce que le vanadium ?

Le vanadium, appelé à l’origine panchromium puis erythronium, doit son nom à Vanadis, un nom de Freya, la déesse nordique de l’amour et de la beauté.¹ Officiellement reconnu en 1831 comme le 22^ème élément le plus abondant sur terre, le vanadium est un oligo-élément omniprésent. Le vanadium est polyvalent et ses composés individuels exercent des effets biologiques variables.²

Métabolisme du vanadium

Bien qu’une discussion approfondie de la spéciation et du métabolisme du vanadium dépasse le cadre de cette revue, on peut se référer à Trevino et al¹ pour une description complète de la pharmacologie et du métabolisme du vanadium. Chez l’homme, l’ingestion accidentelle (par les aliments et l’eau potable) et l’inhalation d’air entraînent la présence de vanadium dans le sang et les tissus, principalement dans les os et le foie, les reins étant un site majeur d’accumulation du vanadium.^1,3 On estime que la consommation quotidienne de vanadium chez l’homme est de 10 à 30 ug, la majeure partie du vanadium ingéré étant excrétée par les fèces et 0,2 à 1,0 % du vanadium alimentaire étant absorbé.¹ Près de 91% des 64 000 tonnes de vanadium libérées dans l’atmosphère chaque année proviennent de sources anthropiques, notamment de la combustion du charbon et des huiles brutes et lourdes.⁴ Antagoniste du phosphate, le vanadium a une demi-vie d’environ 20-40 h.³ Le corps humain contient environ 100 ug de vanadium et lorsque des quantités excessives pénètrent dans le corps, le vanadium est excrété, principalement par l’urine.³

Efficacité du vanadium dans le contrôle de la glycémie

Dans le traitement du diabète, le vanadium est considéré comme un insulinomimétique ayant des effets antidiabétiques.² L’utilisation des sels de vanadium en tant que métallothérapeutique a été signalée pour la première fois en 1899, lorsqu’on a observé que la prise de 4-5 mg/j de métavanadate de sodium avant les repas, trois fois par semaine, abaissait transitoirement la glycémie chez les patients diabétiques.⁵ L’intérêt pour l’utilisation du vanadium dans le traitement du diabète a atteint son apogée lorsque Heyliger et al⁶ ont démontré que l’ajout de vanadium (sous forme d’orthovanadate de sodium) dans l’eau de rats atteints de diabète induit par la streptozotocine entraînait une baisse de la glycémie et prévenait la dépression des performances cardiaques. De nombreuses études ultérieures menées sur des animaux dans les années 1980 et 1990 ont montré des résultats positifs similaires.² Toutefois, ces études ne tenaient pas compte de l’accumulation et de la toxicité dans les tissus.² Les résultats obtenus chez les animaux remettent en question l’efficacité et l’innocuité du vanadium chez l’homme pour la gestion du diabète. L’objectif de cet article est donc de discuter de la sécurité et de l’efficacité de la supplémentation orale en vanadium dans le contrôle de la glycémie et de déterminer si le vanadium est un candidat pour le traitement du diabète de type 2 chez l’homme.

Domingo et Gomez² ont réalisé une revue qui a examiné les composés du vanadium pour le traitement du diabète en se concentrant spécifiquement sur les études humaines. Dans leur revue publiée en 2016, ils ont examiné toutes les études disponibles dans Scopus et PubMed. Les études qu’ils ont trouvées fournissaient principalement une supplémentation en vanadium sous la forme de sulfate de vanadyle oral. Bien que les doses dans ces études se situaient le plus souvent autour de 100-125 mg/j, elles allaient de 75 à 300 mg/j. Toutes les études étaient de courte durée (2 à 6 semaines), l’une d’entre elles portant sur des patients atteints de diabète de type 1 ayant duré 30 mois. Les résultats de ces études ont montré que les patients atteints de diabète de type 2 présentaient des améliorations des indicateurs du contrôle glycémique, notamment de la sensibilité à l’insuline du muscle hépatique et du muscle squelettique, de la glycémie à jeun et de la production de glucose hépatique. L’étude de 30 mois menée chez des patients atteints de diabète de type 1 ayant reçu 225 à 300 mg/j de sulfate de vanadyle a révélé une réduction de 30% des besoins en insuline et une diminution des concentrations moyennes de glucose dans le sang. Il est intéressant de noter que de nombreuses études ont montré un effet continu du vanadium après l’arrêt du traitement. L’effet hypoglycémique du vanadium peut être dû à son inhibition des protéines phosphatases tyrosines, ce qui entraîne l’activation des voies de signalisation de l’insuline et la translocation des transporteurs GLUT vers la membrane plasmique.⁷ Le vanadium peut également inhiber la gluconéogenèse, car il a été constaté que le vanadium inhibe l’expression des enzymes PEPCK et G6Pase, qui sont gluconéogènes.⁷

Une revue systématique antérieure menée par Smith, Pickering et Lewith⁸ visait à déterminer l’efficacité du vanadium pour le contrôle de la glycémie dans le diabète de type 2. Ils ont passé au peigne fin la littérature à la recherche d’études contrôlées par placebo, d’une durée minimale de deux mois et comptant 10 participants par groupe de traitement. À l’époque, aucune n’a été trouvée et il semble que depuis la publication de leur étude en 2008, peu d’essais sur l’homme ont été réalisés. Ainsi, il y a plusieurs limitations dans la littérature existante qui empêchent le soutien du vanadium pour le traitement du diabète.

Le vanadium est-il sûr ?

Le vanadium consommé à raison de 7,8 à 100 mg/j pendant 2 semaines chez des sujets n’a pas été associé à des effets indésirables.¹ Des doses de 14 à 42 mg/j pendant 2 semaines ont entraîné des effets secondaires gastro-intestinaux, notamment un inconfort abdominal, une irritation, des crampes, une diarrhée, des nausées et des vomissements.¹ Trevino et al¹ suggèrent que la limite de risque minimale (LMR) pour la supplémentation soit de 0,01 mg de vanadium/kg/j chez les humains. L’accumulation tissulaire est l’une des principales préoccupations associées à la supplémentation en vanadium à long terme.² La supplémentation en vanadium dans les études humaines examinées par Domingo et Gomez² a indiqué plusieurs effets secondaires gastro-intestinaux, notamment des nausées, de la diarrhée, des crampes abdominales, une décoloration des selles, des flatulences et des vomissements.² Bien qu’il n’existe pas d’études de toxicité chez l’homme, l’administration d’un supplément de 1,72 mg/kg/j de métavanadate pendant 8 semaines à des rats a entraîné une altération des performances lors de tests neurocomportementaux.¹ On a observé chez des rats sains et des rats diabétiques induits par la streptozocine auxquels on a administré du vanadium des altérations hématologiques et biochimiques, une cancérogénicité, une mutagénicité et une toxicité pour la reproduction, le développement et le neurocomportement.²

Chez l’homme, une étude menée en Chine sur des femmes enceintes a montré que celles qui se trouvaient dans le quartile le plus élevé avec une concentration de vanadium supérieure à 2,96 ug/g de créatinine présentaient un risque 5 fois plus élevé d’accouchement prématuré et 1,4 fois plus élevé d’accouchement à terme par rapport aux femmes se trouvant dans le quartile le plus bas<(<= 0,84 ug de vanadium/g de créatinine) de vanadium urinaire, après ajustement pour plusieurs facteurs de confusion et la présence d’autres métaux lourds.⁴ Le risque d’insuffisance pondérale à la naissance à terme était également 3,3 fois plus élevé.⁴ Pour replacer les résultats dans leur contexte, la concentration moyenne de vanadium urinaire était de 1,73 ug/g de créatinine, avec une concentration médiane de 1,40 ug/g chez les femmes enceintes.⁴ En revanche, les concentrations médianes de vanadium urinaire étaient de 0,87 ug/g de créatinine en France, de 0,22 ug/g en Belgique et de 2,33 ug/g de créatinine au Royaume-Uni.⁴ Aux États-Unis, on a observé que les femmes enceintes afro-américaines défavorisées sur le plan socio-économique présentaient une concentration moyenne de vanadium urinaire de 0,25 ug/g de créatinine.³ En examinant ces données, il faut garder à l’esprit que l’étude est transversale et qu’elle ne démontre donc que des associations potentielles et non un lien de causalité.

Conclusion

Les études existantes chez l’homme montrent que la supplémentation en vanadium peut être efficace pour le traitement du diabète. Cependant, la majorité de ces études ne comportent pas de contrôle placebo approprié, incluent peu de participants et sont de courte durée. Bien qu’aucune étude de toxicité n’ait été menée chez l’homme, il a été démontré que la supplémentation pouvait entraîner des effets indésirables, notamment d’origine gastro-intestinale. Le vanadium étant un métal lourd, il existe un risque d’effets indésirables plus graves en cas de supplémentation. Ces problèmes de sécurité, combinés au manque général de preuves rigoureuses, rendent prématurée l’utilisation du vanadium dans la pratique clinique.

Références :

Trevino S, Diaz A, Sanchez-Lara E, Sanchez-Gaytan BL, Perez-Aguilar JM, Gonzalez-Vergara E. Vanadium in Biological Action: Chemical, Pharmacological Aspects, and Metabolic Implications in Diabetes Mellitus. Biol Trace Elem Res. 2019;188(1):68-98.
Domingo JL, Gomez M. Vanadium compounds for the treatment of human diabetes mellitus: A scientific curiosity? A review of thirty years of research. Food Chem Toxicol. 2016;95:137-141.
Han I, Whitworth KW, Zhang X, Afshar M, Berens PD, Symanski E. Characterization of urinary concentrations of heavy metals among socioeconomically disadvantaged black pregnant women. Environ Monit Assess. 2020;192(3):200.
Hu J, Xia W, Pan X, et al. Association of adverse birth outcomes with prenatal exposure to vanadium: a population-based cohort study. Lancet Planet Health. 2017;1(6):e230-e241.
Thompson KH, Orvig C. Vanadium in diabetes: 100 years from Phase 0 to Phase I. J Inorg Biochem. 2006;100(12):1925-1935.
Heyliger CE, Tahiliani AG, McNeill JH. Effect of vanadate on elevated blood glucose and depressed cardiac performance of diabetic rats. Science. 1985;227(4693):1474-1477.
Gonzalez-Villalva A, Colin-Barenque L, Bizarro-Nevares P, et al. Pollution by metals: Is there a relationship in glycemic control? Environ Toxicol Pharmacol. 2016;46:337-343.
Smith DM, Pickering RM, Lewith GT. A systematic review of vanadium oral supplements for glycaemic control in type 2 diabetes mellitus. QJM. 2008;101(5):351-358.