Les vitamines K forment un groupe de vitamines liposolubles requises pour les modifications post-traductionnelles de certaines protéines intervenant essentiellement dans la coagulation sanguine mais aussi dans le métabolisme des os et d'autres tissus. L'utilisation de la lettre K vient de l'allemand .
Elles sont principalement synthétisées par les bactéries fermentant certains fromages ou végétaux, des bactéries intestinales, ou proviennent de l'alimentation (notamment des aliments végétaux verts, car liées aux chloroplastes). On en trouve aussi dans les graisses animales.
Elles favorisent la synthèse de facteurs de coagulation sanguine, la fixation du calcium par les os, la souplesse des artères et le bon état des vaisseaux sanguins en général, des tendons, cartilages et autres tissus conjonctifs. Des nouvelles propriétés ont été découvertes plus récemment, par exemple dans le contrôle des états inflammatoires, dans la division cellulaire, dans la migration des cellules, dans la spécialisation cellulaire
Les différentes formes de vitamine K vignette|Publicité pour l'arhemapectine, médicament à base de K3, début du . Bibliothèque municipale de Nancy On distingue trois formes de cette vitamine, qui toutes appartiennent à la famille des quinones, car elles ont dans leur structure chimique une naphtoquinone nécessaire aux transferts d’électrons.
Elles se distinguent par la nature de la chaîne carbonée attachée à la quinone. C’est cette « chaîne latérale » qui détermine la divergence dans les propriétés particulières de chacune de ces vitamines : la vitamine (ou phylloquinone, phytoménadione ou encore phytonadione), uniquement synthétisée par les plantes ; avec une chaîne latérale phytyle jouant le rôle d'accepteur d'électrons dans les thylakoïdes des chloroplastes ; insoluble dans l'eau, elle est soluble dans les graisses et se présente (sous forme pure) sous la forme d'une huile jaune ; la vitamine ou ménaquinone, synthétisée par les bactéries de la flore intestinale à partir des végétaux du bol alimentaire. Elle contient une chaîne latérale terpénoïde de longueur variable, dont les actions sont différentes ; la vitamine ou ménadione, est une forme synthétique de précurseur de la vitamine K active (convertie biochimiquement en vitamine K active dans l'organisme). Parce que ne disposant pas de « chaîne latérale », elle est soluble dans l'eau, et convertie en vitamine K2 dans le corps ; elle possède une activité biologique 2 à 3 fois supérieure aux vitamines K1 et K2, mais elle n'est plus guère utilisée dans l'alimentation humaine des pays développés en raison d'effets secondaires délétères (nausées, vomissements, syndrome hémolytique, anémie hémolytique, asthénie, sensation de faiblesse, sensation vertigineuse, mélanodermie toxique, surtout chez les patients souffrant d'une insuffisance hépato-cellulaire). Plusieurs médicaments à base de K3 ne sont plus commercialisésEx : Arhemapectine en solution buvable n'est plus commercialisé depuis 1986, et Cepevit K en comprimés ne l'est plus depuis 1996 (source : Université de Rennes , Ménadione, voie entérales (effets indésirables), consulté 2012-11-21, mais dans les années 1990, elle était encore très utilisée dans l'alimentation animale (où elle peut d'ailleurs contribuer à augmenter la résistance des rats - qui en consomment les restes ou certains stocks - aux raticidesAlan D. MacNicoll & J. Erica Gill(1993), Vitamin K3 in feedstuffs: antidotal effects in captive anticoagulant-resistant rats and mice The Journal of Wildlife Management ; Vol. 57, No. 4 (Oct., 1993), ; Published by: Allen Press URL stable:https://www.jstor.org/stable/3809086 (résumé)). Chez les végétaux, c'est un produit dont le précurseur biologiqueMenadione sodium bisulphite (ou MSB) ; précurseur de la vitamine K3 interfère avec le métabolisme des auxines et s'est montré capable de doper la croissance végétale (tomate, luzerne), de stimuler l'enracinement du haricot mungo et d'inhiber l'activité des enzymes impliquées dans l'oxydation des acides indoléacétiques (ou IAA pour « indoleacetic acid »)A. V. Rama Rao, K. Ravichandran, S. B. David, Sujata Ranade(1985), Menadione sodium bisulphite: a promising plant growth regulator - Plant growth Regulation, 1985, Volume 3, Issue 2, (résumé Springer).
Importance de la « chaîne latérale » Dans le cas de la ménaquinone, la chaîne latérale est composée d’un nombre variable d'unités terpénoïdes.
Cette chaîne latérale est toujours lipophile, les chaînes les plus longues donnant les molécules les plus hydrophobes, et contient habituellement de 4 à isoprène. Chez les animaux, cette chaîne latérale comporte toujours quatre isoprènes, d’où le nom de MK-4, tandis que la MK-7 est dominante dans le spectre des ménaquinones présentes dans le soja fermenté par la bactérie Bacillus subtilis natto, ou natto. Le corps humain dispose d'enzymes capables de synthétiser la forme MK-4 à partir des autres isoformes M. Komai, H. Shirakawa « Vitamin K metabolism. Menaquinone-4 (MK-4) formation from ingested VK analogues and its potent relation to bone function », dans Clin Calcium, novembre 2007, 17 (11), 1663-1672. Y. Suhara, A. Wada, Y. Tachibana, M. Watanabe, K. Nakamura, K. Nakagawa, T. Okano, « Structure-activity relationships in the conversion of vitamin K analogues into menaquinone-4. Substrates essential to the synthesis of menaquinone-4 in cultured human cell lines. », dans Bioorg Med Chem., mai 2010, 18 (9), 3116-3124..
Structure Toutes les vitamines K ont un noyau naphtoquinone (2-méthyl-1-4-naphtoquinone) substitué en position 3 ; par une chaîne phytyl (phytoménadione ou vitamine K1) ou par des résidus prényl (ménaquinone ou vitamine K2) ou substitué seulement par un hydrogène (dans le cas de la ménadione ou vitamine K3).
Histoire, découverte Vers la fin des années 1920, un biochimiste danois, Carl Peter Henrik Dam, étudie le rôle du cholestérol en nourrissant des poulets avec une alimentation pauvre en lipides.
Il constate qu'après plusieurs semaines de régime, ces animaux souffrent d'hémorragies persistantes (même après ajout de cholestérol dans leur alimentation). Il apparaît clair qu'en plus du cholestérol, une autre substance, à effet coagulant, a été retirée des aliments. Ce composé est appelé vitamine de la coagulation et reçoit la lettre K (la découverte a été publiée en allemand, langue dans laquelle la molécule était désignée comme Koagulationsvitamin).
En 1936, Dam parvient à purifier la vitamine K à partir de la luzerne et sa synthèse chimique est réalisée en 1939 par Edward Doisy. Ces deux scientifiques se partagèrent le prix Nobel de médecine en 1943 pour leurs travaux sur la vitamine K.
Physiologie On a d'abord compris que la vitamine K était indispensable à l’hémostase, notamment grâce à la coagulation du sang. Il est ensuite vite devenu évident qu'elle assurait d’autres fonctions biologiques importantes, puisque sa déficience conduisait à certains problèmes physio-pathologiques, comme la maladie hémorragique du nouveau-né, ou en révélait certains, comme la jaunisse obstructive, et les syndromes de malabsorption.
Pendant , la « molécule de la coagulation » n'a pas suscité davantage d’intérêt . Un nouveau bouleversement des connaissances a eu lieu concernant les implications de ces molécules dans les diverses voies métaboliques de la vie et à présent de nouvelles découvertes sont faites pratiquement chaque année, comme pour la vitamine D.
Ainsi, on a découvert que la est impliquée notamment dans les métabolismes cardiovasculaire et osseux, dans la croissance, la prolifération et la migration des cellules, dans leur survie, dans l’apoptose, dans la phagocytose, dans l’adhésion des cellules, dans le contrôle de la réponse inflammatoire, dans la spécialisation des cellules. Ces découvertes montrent que cette vitamine est impliquée dans de nombreux processus métaboliques indispensables non seulement à une bonne santé, mais à la vie. De nombreuses études montrent que la ménaquinone est indispensable à la santé cardiovasculaire.
Malheureusement, les études montrent également que la grande majorité des personnes qui ont fait l’objet de dosage de la vitamine K sont en situation de carence chronique. Ces carences pourraient notamment expliquer ou coexpliquer une prévalence importante des caries dentaires, de l’ostéoporose, de maladies à terrain inflammatoire, de maladies cardiovasculaires, de cancers / leucémies.
Les personnes ayant une nutrition riche en ont une meilleure santé cardiovasculaire et ostéo-articulaire, et une meilleure prévention contre les cancers et les maladies inflammatoires, et même contre la démenceGeleijnse J. M. et coll. Dietary Intake of Menaquinone is Associated with a Reduced Risk of Coronary Heart Disease : The Rotterdam Study. The American Society for Nutritional Sciences J. Nutr. 134:3100-3105, November 2004.Fusaro M, Crepaldi G, Maggi S, Galli F, D'Angelo A, Calò L, Giannini S, Miozzo D, Gallieni M. Vitamin K, bone fractures, and vascular calcifications in chronic kidney disease : an important but poorly studied relationship. J Endocrinol Invest. 2010 Nov 16.Sato Y. Clin Calcium. [Dementia and fracture]. (Article en Japonais). 2010-09;20(9):1379-84..
La vitamine K est impliquée dans la carboxylation de certains résidus protéiques de glutamates pour former des résidus de gamma-carboxyglutamate. Les résidus de gamma-carboxyglutamate sont essentiels pour l'activité biologique de toutes les protéines gamma-carboxyglutamate connuesFurie B, Bouchard BA, Furie BC. Vitamin K-dependent biosynthesis of gamma-carboxyglutamic acid. Blood, 1999, 93(6):1798-808. Review .
Actuellement, 14 protéines gamma-carboxyglutamate ont été découvertes : elles jouent un rôle dans la régulation de trois processus physiologiques : la coagulation Mann KG. Biochemistry and physiology of blood coagulation. Thrombosis and Haemostasis, 1999, 82(2):165-74. Review. ; le métabolisme des osPrice PA. Role of vitamin-K-dependent proteins in bone metabolism, Annual Review of Nutrition, 1988, 8:565-83. Review. ; la biologie vasculaireBerkner KL, Runge KW. The physiology of vitamin K nutriture and vitamin K-dependent protein function in atherosclerosis, Journal of Thrombosis and Haemostasis, 2004, 2(12):2118-32. Review.
Plusieurs bactéries dont Escherichia coli présentes dans le gros intestin peuvent synthétiser la (ménaquinone)Bentley, R, Meganathan, R., Biosynthesis of Vitamin K (menaquinone) in Bacteria, Bacteriological Reviews, 1982, 46(3):241-280. Review. , mais pas la . On voit un peu partout mentionné que la carence en vitamine K est rare, car elle est synthétisée par la flore intestinale et cette production de vitamine K est absorbée au niveau du gros intestin. Cette affirmation provient de vieilles observations : elle est mise en doute par les recherches plus récentesGroenen-van Dooren MM et coll. ”Bioavailability of phylloquinone and menaquinones after oral and colorectal administration in vitamin K-deficient rats”. Biochem Pharmacol. 1995 Sep 7;50(6):797-801.. Ces résultats sont confirmés par les études des cohortes humaines où une majorité des personnes testées a montré une déficience en vitamines K et une gamma-carboxylation incomplète des protéines normalement carboxylées et activées en présence d'une quantité suffisante de vitamines KBeulens JW, Bots ML, Atsma F, Bartelink ML, Prokop M, Geleijnse JM, Witteman JC, Grobbee DE, van der Schouw YT. High dietary menaquinone intake is associated with reduced coronary calcification. Atherosclerosis. 2009 Apr;203(2):489-93.Nimptsch K, Rohrmann S, Kaaks R, Linseisen J. Dietary vitamin K intake in relation to cancer incidence and mortality: results from the Heidelberg cohort of the European Prospective Investigation into Cancer and Nutrition (EPIC-Heidelberg). Am J Clin Nutr. 2010 May;91(5):1348-58. Epub 2010 Mar 24..
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