NITROFURANES: CARACTÉRISTIQUES, MÉCANISME D'ACTION ET CLASSIFICATION - CHIMIE - 2025

Les nitrofuranes sont des composés chimiques à large spectre synthétique antimicrobien. Ceux-ci sont souvent utilisés pour contrôler les infections bactériennes chez les animaux élevés pour des intérêts commerciaux.

À l'heure actuelle, il existe un contrôle rigoureux de leur utilisation, car il a été démontré qu'ils sont potentiellement cancérigènes et mutagènes pour l'ADN à l'intérieur des cellules humaines.

Diagramme graphique du squelette chimique du nitrofural, un composé antibactérien (Source: Vaccinationist via Wikimedia Commons)

Son utilisation comme traitement préventif et thérapeutique chez les animaux élevés pour la production alimentaire et la consommation de viande a même été interdite. L'Union européenne contrôle et inspecte la présence d'antibiotiques à base de nitrofurane dans la viande, le poisson, les crevettes, le lait et les œufs.

Les premiers rapports sur l'action antibactérienne des nitrofuranes et de leurs dérivés remontent aux années 1940. C'est en 1944 que, en raison de leur action antimicrobienne, ils ont commencé à être utilisés de manière intensive dans la préparation de savons, topiques, déodorants, antiseptiques, etc.

Bien qu'il existe une abondante littérature écrite sur les nitrofuranes et leurs dérivés, on en sait peu sur le mécanisme d'action de ces composés, bien que les métabolites des nitrofuranes se soient avérés plus toxiques que les composés d'origine eux-mêmes..

Caractéristiques des nitrofuranes

Ces composés sont caractérisés par un cycle hétérocyclique constitué de quatre atomes de carbone et d'un oxygène; les substituants sont un groupe azométhine (-CH = N-) qui est attaché au carbone 2 et un groupe nitro (NO2) qui est attaché au carbone 5.

Dodd et Stillmanl, en 1944, en testant 42 dérivés de furane, ont découvert que la nitrofurazone (le premier nitrofurane) contenait le groupe azométhine (-CH = N-) comme chaîne latérale, ce composé s'est avéré être très efficace en tant que produit chimique antimicrobien lorsqu'il était appliqué dans un topique.

De plus, Dodd et Stillmanl ont affirmé qu'aucun des composés de nitrofurane n'a été trouvé dans la nature. Aujourd'hui, cela continue d'être le cas, tous les nitrofuranes sont synthétisés par synthèse en laboratoire.

Les nitrofuranes étaient à l'origine définis comme des composés chimiothérapeutiques, car ils contrôlaient les infections bactériennes et apparemment ne "nuisent" pas au patient qui les a ingérés.

Entre 1944 et 1960, plus de 450 composés similaires à la nitrofurazone ont été synthétisés et étudiés pour déterminer leurs propriétés antimicrobiennes, mais actuellement seuls six sont utilisés commercialement, ce sont:

- Nitrofurazone

- Nifuroxime

- Chlorhydrate de guanofuracine

- Nitrofurantoïne

- Furazolidone

- Panazona

La plupart de ces composés sont peu solubles dans l'eau et certains ne le sont que dans des solutions acides, par la formation de sels. Cependant, ils sont tous facilement solubles dans les polyéthylèneglycols et dans le diméthylformamide.

Mécanismes d'action

La manière dont les nitrofuranes agissent à l'intérieur des organismes n'est actuellement pas bien comprise, bien qu'il ait été suggéré que leur mécanisme d'action a à voir avec la dégradation du cycle nitrofurane.

Cela se décompose et se sépare au sein des individus médicamentés. Les groupes nitro ramifiés voyagent dans la circulation sanguine et sont intégrés par des liaisons covalentes dans les tissus et les parois cellulaires des bactéries, des champignons et d'autres agents pathogènes.

En outre, comme ces composés sont rapidement métabolisés dans le corps après l'ingestion, ils forment des métabolites qui se lient aux protéines tissulaires et créent une instabilité et une faiblesse dans la structure tissulaire interne du patient et du pathogène.

Diagramme graphique du squelette chimique du nifuratel, un composé antifongique (Source: Vaccinationist Via Wkimedia Commons)

Les composés et différents dérivés des nitrofuranes montrent une efficacité variable dans chaque espèce de bactérie, protozoaire et champignon. Cependant, à de faibles concentrations, la plupart des nitrofuranes agissent comme des composés bactériostatiques.

Bien qu'ils soient bactériostatiques, lorsque les composés sont appliqués à des concentrations légèrement plus élevées, ils deviennent bactéricides. Certains sont même bactéricides à des concentrations minimales inhibitrices.

Les nitrofuranes ont la capacité de se transférer de manière résiduelle vers des espèces secondaires, ce qui a été démontré par l'expérience suivante:

La viande de porc a été traitée avec des nitrofuranes marqués au carbone 14 (C14). Un groupe de rats a ensuite été nourri avec cette viande et, par la suite, il a été trouvé qu'environ 41% de la quantité totale de nitrofuranes marqués et administrés à la viande se trouvaient à l'intérieur des rats.

Classification

Les nitrofuranes sont généralement classés en deux classes: la classe A et la classe B.

La classe A comprend les nitrofuranes plus simples représentés par ce qui est connu sous le nom de «formule I», où les groupes R sont des groupes alkyle, acyle, hydroxyalkyle ou carboxyle, conjointement avec des esters et certains dérivés.

Certains composés de classe A ou de «formule I» sont: les nitrofuraldéhydes et leurs diacétates, la méthylnitrofurylcétone, le nitrosilvan (5-nitro-2-méthylfurane), l'alcool nitrofurfurylique et ses esters et d'autres composés de structure similaire.

Dans la classe B, sont regroupés les dérivés des carbonyles ordinaires tels que la semicarbazone, l'oxime et les analogues plus complexes qui ont été préparés à ce jour dans les laboratoires. Ces composés sont appelés «formule II».

Les deux classes ont une activité antimicrobienne marquée in vitro, mais certains membres de la classe B ont une meilleure activité in vivo que n'importe lequel des composés appartenant à la classe A.

Métabolites du nitrofurane

L'utilisation pharmacologique des nitrofuranes a été interdite par l'Union européenne, car même si les nitrofuranes et leurs dérivés sont rapidement assimilés par le métabolisme des patients, ils génèrent une série de métabolites stables qui se lient aux tissus et sont potentiellement toxique.

Ces métabolites sont facilement libérés en raison de la solubilité des nitrofuranes à des pH acides.

Ainsi, l'hydrolyse acide qui se produit dans l'estomac des animaux et des patients traités avec des nitrofuranes produit de nombreux métabolites réactifs capables de se lier de manière covalente aux macromolécules tissulaires, telles que les protéines, les lipides, entre autres.

Chez tous les animaux destinés à l'alimentation, ces métabolites ont une très longue demi-vie. Lorsqu'ils sont consommés comme aliments, ces métabolites peuvent être libérés ou, à défaut, leurs chaînes latérales.

Des tests rigoureux sont actuellement en cours sur les aliments d'origine animale avec chromatographie liquide à haute efficacité (nom dérivé de l'anglais High Performance Liquid Chromatography) pour détecter au moins 5 des métabolites des nitrofuranes et de leurs dérivés, à savoir:

- 3-amino-2-oxazolidinone

- 3-amino-5-méthylmorpholino-2-oxazolidinone

- 1-aminohydantoïne

- Semicarbazide

- Hydrazide d'acide 3,5-dinitrosalicylique

Tous ces composés libérés sous forme de métabolites de réactifs chimiques nitrofurane sont potentiellement cancérigènes et mutagènes pour l'ADN. De plus, ces composés peuvent libérer leurs propres métabolites lors de l'hydrolyse acide.

Cela implique que chaque composé est un métabolite potentiellement toxique pour l'individu après l'hydrolyse acide dans l'estomac.

Références

1. Cooper, KM et Kennedy, DG (2005). Métabolites des antibiotiques de nitrofurane détectés à des parties par million de concentrations dans la rétine des porcs - une nouvelle matrice pour une surveillance renforcée de l'abus de nitrofurane. Analyste, 130 (4), 466-468.
2. Groupe scientifique de l'EFSA sur les contaminants de la chaîne alimentaire (CONTAM). (2015). Avis scientifique sur les nitrofuranes et leurs métabolites dans les aliments. Journal de l'EFSA, 13 (6), 4140.
3. Hahn, FE (éd.). (2012). Mécanisme d'action des agents antibactériens. Springer Science & Business Media.
4. Herrlich, P. et Schweiger, M. (1976). Les nitrofuranes, un groupe d'antibiotiques synthétiques, avec un nouveau mode d'action: la discrimination de classes spécifiques d'ARN messager. Actes de l'Académie nationale des sciences, 73 (10), 3386-3390.
5. McCalla, DR (1979). Nitrofuranes. Dans Mécanisme d'action des agents antibactériens (pp. 176-213). Springer, Berlin, Heidelberg.
6. Miura, K. et Reckendorf, HK (1967). 6 Les nitrofuranes. En cours de chimie médicinale (Vol. 5, pp. 320-381). Elsevier.
7. Olive, PL et McCalla, DR (1975). Dommages à l'ADN des cellules de mammifères par les nitrofuranes. Recherche sur le cancer, 35 (3), 781-784.
8. Paul, HE, Ells, VR, Kopko, F., et Bender, RC (1959). Dégradation métabolique des nitrofuranes. Journal of Medicinal Chemistry, 2 (5), 563-584.
9. Vass, M., Hruska, K. et Franek, M. (2008). Antibiotiques nitrofuran: un examen de l'application, l'interdiction et l'analyse des résidus. Médecine Veterinarni, 53 (9), 469-500.