Le NAD est-il une vitamine ? La science derrière cette molécule essentielle

Qu'est-ce que le NAD ?

Le nicotinamide adénine dinucléotide (NAD) est une coenzyme essentielle présente dans toutes les cellules vivantes et jouant un rôle central dans le métabolisme et la production d'énergie cellulaire. Sa structure est composée de deux nucléotides liés par leurs groupes phosphate : l'un contient une base adénine et l'autre du nicotinamide. Cette molécule existe sous deux formes principales : une forme oxydée (NAD+) et une forme réduite (NADH), qui fonctionnent ensemble comme un couple redox. On se demande souvent si le NAD est une vitamine. Bien qu'il ne s'agisse pas d'une vitamine à proprement parler, le NAD est un dérivé de la vitamine B3 (niacine), ce qui en fait un composé essentiel étroitement lié au métabolisme des vitamines.

Le NAD agit comme transporteur d'électrons dans les réactions d'oxydoréduction. Le NAD+ oxyde d'autres molécules en acceptant leurs électrons et se transforme en NADH. Le NADH agit ensuite comme réducteur et cède ces électrons à d'autres réactions. Grâce à sa capacité de transport d'électrons, le NAD participe à plus de 400 réactions enzymatiques dans tout l'organisme. Les cellules ont besoin de cette capacité pour transformer les aliments en adénosine triphosphate (ATP), qui constitue leur principale source d'énergie.

De plus, le NAD+ agit comme cofacteur essentiel pour de nombreuses enzymes non redox, notamment les sirtuines, le CD38 et les poly(ADP-ribose) polymérases (PARP). Le NAD+ influence les fonctions cellulaires clés suivantes :

• Métabolisme énergétique : le NAD+ participe à la glycolyse, au cycle de l'acide tricarboxylique et à la phosphorylation oxydative pour produire de l'ATP.

• Réparation de l'ADN : le NAD+ aide les PARP à marquer les sites de lésions de l'ADN pour déclencher les mécanismes de réparation.

• Remodelage de la chromatine : Les sirtuines ont besoin de NAD+ pour réguler l'expression des gènes par le biais de l'épigénétique

• Signalisation cellulaire : le NAD+ contribue à la signalisation calcique intracellulaire et aux voies couplées aux protéines G.

• Fonction immunitaire : Le NAD+ favorise les processus de mono-ADP-ribosylation qui stimulent la réponse immunitaire.

Chez toutes les espèces, y compris l'être humain, le taux de NAD+ diminue avec l'âge. À 60 ans, on observe moins de la moitié du taux de NAD+ présent à 40 ans. Cette diminution liée à l'âge a été constatée dans le foie, la peau, le cerveau, le plasma, les muscles squelettiques et les macrophages. Un faible taux de NAD+ sur le long terme est associé à un vieillissement accéléré et à des maladies liées à l'âge.

La formule moléculaire du NAD est C21H27N7O14P2 et sa masse molaire est de 665,4 g/mol. Sa structure assure un transport stable des électrons au sein du milieu cellulaire réactif. Cette configuration permet au NAD de gagner et de perdre constamment des électrons, ce qui en fait un transporteur d'électrons très efficace.

Le NAD n'est pas une vitamine, mais l'organisme le synthétise à partir de précurseurs de la vitamine B3 (niacine), comme la nicotinamide et l'acide nicotinique. Il peut également le synthétiser de novo à partir du tryptophane, un acide aminé essentiel. Le lien entre la vitamine B3 et le NAD est important, car un apport adéquat en vitamine B3 favorise une production optimale de NAD.

Des recherches démontrent le rôle crucial du NAD+, notamment par des études montrant que la suppression des enzymes de biosynthèse du NAD+, NMNAT1 ou NAMPT, entraîne la mort embryonnaire. Votre organisme a besoin de niveaux adéquats de NAD+ pour maintenir la santé de ses tissus et faire face au stress tout au long de votre vie.

Le NAD est-il une vitamine ou autre chose ?

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Le NAD n'est pas une vitamine, mais une coenzyme que votre corps synthétise à partir de précurseurs de la vitamine B3. On l'associe souvent à la vitamine B3, mais le NAD est en réalité la forme bioactive dans laquelle les composés de la vitamine B3 doivent se convertir pour pouvoir exercer leur fonction cellulaire essentielle. Votre corps a principalement besoin de vitamine B3 pour maintenir des niveaux adéquats de NAD+.

Les scientifiques connaissent la vitamine B3 (niacine) comme un groupe de molécules qui possède des précurseurs du NAD. Ces précurseurs comprennent :

• Acide nicotinique (NA)

• Nicotinamide (NAM)

• mononucléotide de nicotinamide (NMN)

• riboside de nicotinamide (NR)

Ces formes doivent se transformer en NAD avant de pouvoir agir dans l'organisme. Chaque précurseur emprunte un chemin légèrement différent au sein des cellules, via des réactions enzymatiques spécifiques, pour devenir du NAD.

La différence entre le NAD et les vitamines devient évidente lorsqu'on examine leur rôle dans le métabolisme. L'organisme ne peut pas synthétiser suffisamment de vitamines ; il est donc nécessaire de les obtenir par l'alimentation. Le NAD, quant à lui, fonctionne comme une monnaie cellulaire dans le métabolisme énergétique : au lieu d'être consommé, il alterne entre ses formes oxydée (NAD+) et réduite (NADH) lors des réactions d'oxydoréduction.

Le NAD est la coenzyme, c'est-à-dire sa forme biochimique active. De ce fait, il ressemble davantage à d'autres coenzymes comme le FAD (dérivé de la vitamine B2) qu'aux vitamines elles-mêmes.

Vos niveaux de NAD diminuent avec l'âge. Cette baisse est liée à de nombreux signes du vieillissement, allant d'une moindre production d'énergie à une réparation altérée de l'ADN. Les scientifiques s'intéressent aux moyens d'augmenter les niveaux de NAD+, notamment lorsqu'il est nécessaire de prendre des compléments alimentaires contenant des précurseurs de NAD.

L'importance du NAD est particulièrement visible en cas de carence en vitamine B3. Un apport insuffisant en niacine dans l'alimentation peut entraîner la pellagre (dermatite, diarrhée et démence) en raison de faibles taux de NAD+ et de NADP+. Ceci explique pourquoi les composés de la vitamine B3 sont des nutriments essentiels : ils contribuent à la production de NAD.

Le lien entre le NAD et la nutrition ne se limite pas à la vitamine B3. Votre organisme peut synthétiser le NAD à partir du tryptophane, un acide aminé essentiel, grâce à une voie métabolique de novo qui nécessite la vitamine B6. Cette voie métabolique explique pourquoi une alimentation équilibrée, riche en micronutriments, est indispensable au maintien d'un taux optimal de NAD.

Votre corps a fini par avoir besoin de vitamines, notamment de vitamine B3, pour maintenir un taux de NAD+ optimal. Les scientifiques s'accordent à dire qu'un apport suffisant en vitamine B3 est important car il contribue au maintien d'un taux cellulaire de NAD+ sain. Ce taux est essentiel à de nombreux processus vitaux, du métabolisme énergétique à la réparation de l'ADN.

Comment le NAD est-il produit dans l'organisme ?

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L'organisme produit du NAD par deux voies principales : la synthèse de novo à partir de l'acide aminé tryptophane et les voies de récupération qui recyclent les différentes formes de vitamine B3. Ces voies sont essentielles au maintien de niveaux adéquats de NAD et au bon fonctionnement du métabolisme cellulaire. On se demande souvent si le NAD est une vitamine. Les voies de synthèse montrent que le NAD dépend de précurseurs vitaminiques tout en conservant une structure biochimique distincte.

Synthèse de novo à partir du tryptophane

La voie de la kynurénine est la seule voie de synthèse du NAD+ à partir du tryptophane alimentaire. Un processus biochimique complexe débute lorsque la tryptophane-2,3-dioxygénase (TDO) ou l'indoleamine 2,3-dioxygénase (IDO) transforme le tryptophane en N-formylkynurénine. Plusieurs étapes enzymatiques produisent l'acide quinolinique (QA). L'enzyme quinolinate phosphoribosyltransférase (QPRT) convertit ensuite le QA en mononucléotide d'acide nicotinique (NAMN).

Les nicotinamide mononucléotide adénylyltransférases (NMNAT) adénylylent le NAMN pour créer l'acide nicotinique adénine dinucléotide (NAAD). La NAD synthase (NADSYN) amidate ensuite le NAAD pour produire du NAD+, la glutamine agissant comme donneur d'azote.

L'enzyme α-amino-β-carboxymuconate-ε-semialdéhyde décarboxylase (ACMSD) peut limiter la production de NAD+. Elle convertit l'ACMS en acide picolinique, empêchant ainsi la formation d'acide quinolinique. L'organisme humain peut utiliser la voie de novo, mais le tryptophane seul ne suffit pas à maintenir des concentrations physiologiques de NAD+. Le foie utilise principalement cette voie, tandis que les autres tissus ont davantage recours à des mécanismes de récupération.

Voies de récupération utilisant des formes de vitamine B3

L'organisme produit du NAD+ grâce à des voies de récupération qui recyclent les différentes formes de vitamine B3. Il s'agit notamment du nicotinamide (NAM), de l'acide nicotinique (NA), du riboside de nicotinamide (NR) et du mononucléotide de nicotinamide (NMN). Ces voies sont essentielles car les réactions cellulaires consomment constamment du NAD+ et génèrent du NAM qui peut être récupéré.

La nicotinamide phosphoribosyltransférase (NAPRT) convertit la NA en NAMN via la voie de Preiss-Handler. Cette NAMN emprunte ensuite la même voie que la voie de novo pour devenir du NAD+. La voie de récupération de la NAM joue un rôle fondamental dans le maintien des niveaux de NAD+. La nicotinamide phosphoribosyltransférase (NAMPT) est l'enzyme limitante de la réaction de conversion de la NAM en NMN. La NAMPT présente une affinité remarquablement élevée pour la NAM (KM ~5 nM en présence d'ATP), ce qui lui permet de détecter et de convertir même de très faibles quantités de NAM en NMN.

Les nicotinamide riboside kinases (NRK1 et NRK2) phosphorylent le nucléoside NR pour former le NMN. Des scientifiques ont découvert un transporteur spécifique du NMN, SLC12A8, présent principalement dans l'intestin grêle. Ceci suggère que le NMN permet une entrée directe dans les voies de biosynthèse du NAD+. Les NMNAT convertissent le NMN issu de la voie de récupération du NAM et du métabolisme du NR en NAD+.

La localisation des compartiments cellulaires influence le lieu de synthèse du NAD+. Le NAM et d'autres précurseurs peuvent reconstituer les réserves mitochondriales de NAD+. La localisation des enzymes de biosynthèse détermine le site de production du NAD+. Des études sur la viabilité cellulaire montrent des liens étroits entre les niveaux de NAD+ mitochondrial et la survie cellulaire.

Les mammifères recyclent la majeure partie de leur NAD+ au lieu de le synthétiser. L'importance de cette voie de récupération apparaît clairement lorsqu'on constate que le blocage de la NAMPT entraîne la mort chez la souris. Ceci souligne le rôle essentiel du NAD+ et démontre la dépendance de l'organisme aux précurseurs de la vitamine B3 pour sa synthèse.

Quel est le rôle du NAD dans l'organisme ?

_{Source de l'image : Nature}

Le NAD agit comme une coenzyme essentielle, et non comme une vitamine, et joue de nombreux rôles importants dans l'organisme. Comprendre ses fonctions nous aide à comprendre pourquoi on le confond souvent, à tort, avec une vitamine. Le NAD n'est pas une vitamine en soi, mais ses fonctions démontrent l'importance des précurseurs de la vitamine B3 pour notre santé.

Production d'énergie et réactions d'oxydoréduction

Le NAD+ agit comme accepteur d'hydrure dans les réactions d'oxydoréduction, ce qui en fait un élément fondamental du métabolisme énergétique. Sa forme oxydée (NAD+) capte des électrons lors des processus cataboliques et est réduite en NADH. Ce processus sous-tend de nombreuses voies métaboliques, notamment la glycolyse, le cycle de l'acide tricarboxylique (cycle de Krebs) et l'oxydation des acides gras.

Lors de la respiration cellulaire, le NADH transporte les électrons vers la chaîne de transport d'électrons mitochondriale (CTE). Le complexe I (NADH : ubiquinone oxydoréductase) reconvertit le NADH en NAD+. Le flux d'électrons à travers la CTE crée un gradient de protons qui alimente la production d'ATP par phosphorylation oxydative. Des études sur le muscle squelettique de souris montrent que les niveaux de NAD+ mitochondrial sont environ deux fois plus élevés que dans le reste de la cellule.

Le NAD+ peut se transformer en NADP+ par phosphorylation. Le NADP+ agit comme accepteur d'hydrure pour former du NADPH, essentiel aux réactions anaboliques et à la protection contre le stress oxydatif. Le rapport NAD+/NADH reflète l'état redox et la santé métabolique de la cellule. Chez les mammifères sains, ce rapport est généralement d'environ 700:1 dans le cytoplasme.

Réparation de l'ADN et signalisation cellulaire

Le NAD+ ne se contente pas de gérer les réactions d'oxydoréduction. Il constitue un substrat essentiel pour trois grandes familles d'enzymes :

• Sirtuines (SIRT) : désacétylases NAD+-dépendantes qui éliminent les groupes acétyle des protéines et des histones, régulant l'expression des gènes, les voies métaboliques et les réponses au stress.

• Les poly(ADP-ribose) polymérases (PARP) : utilisent le NAD+ pour fixer des groupements ADP-ribose aux protéines au niveau des sites de lésions de l'ADN, facilitant ainsi la réparation.

• Glycohydrolases NAD+ : Enzymes telles que CD38, CD157 et SARM1 qui génèrent des molécules mobilisant le calcium pour la signalisation cellulaire.

Ces interactions permettent au NAD+ d'influencer les mécanismes de réparation de l'ADN, le remodelage de la chromatine, la sénescence cellulaire et la fonction des cellules immunitaires. En cas de lésion de l'ADN, les PARP utilisent le NAD+ pour synthétiser du poly(ADP-ribose), qui achemine les protéines de réparation de l'ADN vers les zones endommagées. Un faible taux de NAD+ peut entraîner une instabilité génique et un vieillissement accéléré.

Rôle dans le vieillissement et le métabolisme

Le taux de NAD+ diminue progressivement avec l'âge, et ce phénomène s'observe chez de nombreux organismes, y compris l'être humain. À 60 ans, le taux de NAD+ chez l'être humain chute de plus de moitié par rapport à celui de 40 ans. Les scientifiques ont constaté ce déclin dans le foie, la peau, le cerveau, le plasma, les muscles squelettiques et les macrophages.

La perte de NAD+ liée à l'âge survient parce que :

1. L'expression de CD38 augmente dans de nombreux tissus avec l'âge.
2. L'accumulation de dommages à l'ADN entraîne une augmentation de l'activité de la PARP.
3. L'inflammation chronique et le stress oxydatif ont des conséquences néfastes.

Une baisse du taux de NAD+ affecte le fonctionnement des mitochondries et les cellules passent de la phosphorylation oxydative à la glycolyse. Cette diminution du NAD+ est liée à de nombreux problèmes de santé liés à l'âge, allant du déclin cognitif aux troubles métaboliques, en passant par les maladies cardiaques et la faiblesse musculaire.

La bonne nouvelle ? Rétablir les niveaux de NAD+ peut ralentir, voire inverser, de nombreuses maladies liées au vieillissement. Des études montrent que la restauration du NAD+ améliore la santé cardiaque, corrige les troubles métaboliques, renforce les muscles, accroît l’endurance, favorise le bon fonctionnement des mitochondries et améliore même la fertilité chez les souris âgées.

Quel est le lien entre le NAD et la vitamine B3 ?

Les formes de vitamine B3 sont les précurseurs de la synthèse du NAD+ dans l'organisme. Ce dernier doit convertir toutes les vitamines B3 en NAD+ avant qu'elles puissent remplir leurs fonctions biologiques essentielles. La vitamine B3 et le NAD+ sont étroitement liés, mais restent biochimiquement différents. Cette différence explique pourquoi le NAD+ n'est pas une vitamine, même s'il est synthétisé à partir de précurseurs vitaminiques.

Nicotinamide et acide nicotinique comme précurseurs

La vitamine B3 est constituée de plusieurs composés qui agissent comme précurseurs du NAD : l’acide nicotinique (NA), le nicotinamide (NAM), le riboside de nicotinamide (NR) et le mononucléotide de nicotinamide (NMN). Chacun suit sa propre voie enzymatique pour créer du NAD+.

• Voie de l'acide nicotinique : La voie de Preiss-Handler convertit l'acide nicotinique (NA) en mononucléotide d'acide nicotinique (NAMN) grâce à la phosphoribosyltransférase de l'acide nicotinique (NAPRT). Le NAMN est ensuite transformé en dinucléotide d'adénine d'acide nicotinique (NAAD). Enfin, la NAD synthase utilise la glutamine comme donneur d'azote pour produire du NAD+.
• Voie de la nicotinamide : Cette principale voie de récupération utilise la nicotinamide phosphoribosyltransférase (NAMPT) pour convertir le NAM en NMN. La NAMPT limite la vitesse de production de NAD+. Le processus s’achève lorsque les nicotinamide mononucléotide adénylyltransférases (NMNAT) transforment le NMN en NAD+.
• Voie du riboside de nicotinamide : Les kinases du riboside de nicotinamide (NRK1/NRK2) phosphorylent le NR pour créer le NMN, qui suit ensuite la voie de récupération.

Les recherches montrent que les besoins quotidiens sont de seulement 20 mg de niacine ou son équivalent. Les systèmes de recyclage internes maintiennent la plupart des niveaux de NAD+ dans les tissus grâce à des voies de récupération.

Différences entre le NAD et la niacine

Le NAD et la niacine sont étroitement liés, mais agissent différemment. Le NAD agit comme une coenzyme bioactive qui contribue directement au métabolisme cellulaire. Les différentes formes de niacine nécessitent une conversion avant de devenir actives.

Les différentes formes de niacine ne se contentent pas de produire du NAD+. L'acide nicotinique (NA/niacine) provoque la dilatation des vaisseaux sanguins, à l'origine de la fameuse « rougeur induite par la niacine ». La NA contribue également à l'amélioration du profil lipidique sanguin en réduisant le mauvais cholestérol LDL et en augmentant le bon cholestérol HDL. Ces bienfaits ne sont pas liés à la production de NAD+.

La nicotinamide (NAM), également appelée niacinamide, n'a pas d'effet sur les vaisseaux sanguins ni sur les lipides. Des concentrations élevées de NAM peuvent bloquer les enzymes sirtuines, des désacétylases NAD+-dépendantes essentielles à la santé cellulaire.

L'organisme a besoin d'une quantité suffisante de vitamine B3, car elle contribue au maintien d'un taux cellulaire optimal de NAD+. Une carence sévère en vitamine B3 peut entraîner la pellagre, une maladie qui provoque dermatite, diarrhée, démence et, en l'absence de traitement, peut être mortelle. Ces symptômes sont dus à de faibles taux de NAD+ et de NADP+.

Les suppléments de NAD peuvent-ils améliorer la santé ?

Les scientifiques en apprennent davantage sur la supplémentation en NAD et sur la façon dont elle peut réduire la baisse naturelle des niveaux de NAD+ avec l'âge.

Injections de NAD+ et suppléments oraux

Les suppléments de NAD+ se présentent sous deux formes principales : injections et préparations orales. Les injections de NAD+ pénètrent directement dans la circulation sanguine et agissent plus rapidement car elles court-circuitent le processus digestif. Il existe également des suppléments oraux contenant des précurseurs du NAD+ comme le nicotinamide riboside (NR), le nicotinamide mononucléotide (NMN), l’acide nicotinique (NA) et le nicotinamide (NAM). Chaque précurseur possède un taux d’absorption différent, le NR et le NMN faisant l’objet d’une attention particulière de la part des chercheurs.

Preuves issues d'études animales et humaines

Les études animales ont montré des résultats remarquables, notamment une durée de vie plus longue, une meilleure fonction cardiaque, une cicatrisation musculaire accélérée et une activité mitochondriale accrue. Les essais cliniques chez l'humain sont prometteurs, mais les améliorations sont plus modestes. La recherche prouve que la prise de suppléments de précurseurs du NAD+ augmente les taux de NAD+ dans le sang et les tissus. Un essai clinique a révélé que les participants d'âge moyen qui prenaient 1 g de précurseur du NAD+ par jour ont vu leurs taux de NAD+ augmenter d'environ 60 % dans leurs cellules sanguines.

Avantages et limitations potentiels

Les suppléments de NAD+ peuvent améliorer la santé cardiaque, la réponse à l'insuline et le métabolisme des graisses. Les recherches montrent que ces suppléments sont sans danger pour la plupart des gens. Cependant, certaines difficultés persistent. Les taux d'absorption varient d'une personne à l'autre, les doses optimales ne sont pas encore clairement établies et les résultats chez l'humain sont moins spectaculaires que ceux observés chez l'animal. Les scientifiques n'ont pas encore terminé les études de sécurité à long terme sur le NR et le NMN chez l'humain.

Points clés à retenir

Comprendre la véritable nature du NAD et sa relation avec les vitamines révèle des informations cruciales sur la santé cellulaire et le vieillissement :

FAQ

Q1. Le NAD est-il identique à la vitamine B3 ? Le NAD n’est pas une vitamine à proprement parler, mais une coenzyme synthétisée par l’organisme à partir de précurseurs de la vitamine B3. Bien qu’étroitement apparenté à la vitamine B3, le NAD est la forme bio-active qui participe directement au métabolisme cellulaire, tandis que les composés de la vitamine B3 doivent être convertis en NAD avant de pouvoir exercer leurs fonctions essentielles.

Q2. Comment augmenter naturellement mon taux de NAD ? Vous pouvez augmenter naturellement votre taux de NAD grâce à une activité physique régulière, notamment l’entraînement fractionné ou les exercices d’aérobie. Ces activités créent un stress énergétique dans le corps, ce qui stimule la production de NAD+. De plus, la consommation d’aliments riches en précurseurs de NAD, comme la dinde, le chou, le concombre et le soja, peut favoriser la synthèse du NAD.

Q3. Quels sont les avantages potentiels d'une supplémentation en NAD ? Une supplémentation en NAD pourrait offrir plusieurs bienfaits pour la santé, notamment une amélioration de la fonction cardiovasculaire, une meilleure sensibilité à l'insuline et un profil lipidique plus favorable. Certaines études suggèrent qu'elle pourrait également favoriser la régénération musculaire et l'activité mitochondriale. Toutefois, des recherches supplémentaires sont nécessaires pour bien comprendre ses effets à long terme chez l'humain.

Q4. Les suppléments de NAD présentent-ils des effets secondaires ? Bien que les suppléments de NAD soient généralement considérés comme sûrs, certaines personnes peuvent ressentir des effets secondaires temporaires, notamment en cas d’administration intraveineuse. Il peut s’agir de nausées légères, d’inconfort gastrique ou de troubles gastro-intestinaux. La plupart de ces effets sont de courte durée et peuvent souvent être atténués en ajustant la posologie ou le mode d’administration.

Q5. Comment le NAD contribue-t-il à la santé cellulaire et au vieillissement ? Le NAD joue un rôle crucial dans de nombreux processus cellulaires, notamment la production d’énergie, la réparation de l’ADN et la signalisation cellulaire. La diminution naturelle des niveaux de NAD avec l’âge peut affecter ces fonctions vitales. Le maintien de niveaux adéquats de NAD contribuerait à la santé cellulaire globale et pourrait potentiellement ralentir certains aspects du vieillissement, bien que des recherches supplémentaires soient nécessaires pour comprendre pleinement son impact sur le vieillissement humain.