Limonène

Monoterpène très répandu dans le règne végétal, et non un cannabinoïde. L'huile des écorces d'agrumes est décrite comme composée de (R)-(+)-limonène, ou d-limonène (Matura 2002), et le Centre international de recherche sur le cancer le décrit comme présent à l'état naturel dans les agrumes et dans diverses autres plantes (CIRC 1999). Le chanvre le produit lui-même, sous l'autre forme : dans les inflorescences de 22 plantes de la variété « Finola », le (−)-limonène représentait en moyenne 12 ± 10 % des monoterpènes (Booth 2017).

Monoterpène formé à partir du diphosphate de géranyle (GPP), le précurseur à dix carbones des monoterpènes, par une limonène synthase. Dans les trichomes de la variété de chanvre « Finola », la terpène synthase CsTPS1FN transforme le GPP principalement en (−)-limonène, avec de petites quantités d'α-pinène, de camphène, de β-pinène et de myrcène ; d'autres terpène synthases du chanvre, comme CsTPS5FN, en forment comme produit secondaire, et seul le niveau de transcrit de CsTPS1FN est corrélé de façon significative à la teneur en (−)-limonène (Booth 2017). Le GPP sert aussi de brique à la biosynthèse des cannabinoïdes (Booth 2017) : le limonène et les cannabinoïdes du chanvre partagent un précurseur, pas une voie.

Monoterpène monocyclique à dix carbones, hydrocarbure sans atome d'oxygène : un cyclohexène portant un méthyle en position 1 et un groupe prop-1-én-2-yle en position 4 (ChEBI), soit le p-mentha-1,8-diène. Le carbone 4 est un centre stéréogène : le (4R)-limonène, dextrogyre, est le d-limonène (CAS 5989-27-5, PubChem 440917) et le (4S)-limonène, lévogyre, le l-limonène (CAS 5989-54-8, PubChem 439250). Cette fiche décrit le limonène sans stéréochimie précisée (CAS 138-86-3, PubChem 22311), numéro que la classification CLP et l'annexe III du règlement cosmétique rattachent, avec le CAS 7705-14-8, au dipentène ou limonène racémique. Sa structure n'a aucune parenté avec le squelette benzo[c]chromène des cannabinoïdes classiques. Les deux énantiomères ne se répartissent pas de la même façon : les agrumes portent la forme (R)-(+) (Matura 2002), le chanvre « Finola » la forme (−) (Booth 2017), alors que les essais sur les récepteurs cannabinoïdes de Santiago (2019) ont porté sur la forme (R)-(+).

Par voie orale, chez sept volontaires sains ayant ingéré 100 mg/kg de limonène dans une crème dessert, le plasma prélevé 4 heures plus tard contenait surtout des métabolites, le limonène lui-même n'en étant qu'un composant mineur (Crowell 1994). Dans un essai de phase I chez 32 patients atteints de tumeurs solides réfractaires, ayant reçu de 0,5 à 12 g/m² par jour par cycles de 21 jours, le Cmax du d-limonène a varié de 10,8 ± 6,7 à 20,5 ± 11,2 µM, et ses métabolites circulants ont atteint des concentrations plus élevées (acide périllique : Cmax de 20,7 ± 13,2 à 71 ± 29,3 µM) ; chez deux patients, les teneurs intratumorales en d-limonène et en uroterpénol dépassaient les teneurs plasmatiques (Vigushin 1998). Par inhalation, chez des volontaires exposés 2 heures à environ 10, 225 et 450 mg/m³ pendant un effort de 50 W, l'absorption pulmonaire relative a été d'environ 70 % et la clairance sanguine de 1,1 l/kg/h ; environ 1 % de la quantité absorbée a été expiré inchangé et environ 0,003 % éliminé dans l'urine, et la longue demi-vie de la phase lente d'élimination indique une accumulation dans le tissu adipeux (Falk-Filipsson 1993).

Dans des microsomes hépatiques humains, les deux énantiomères sont hydroxylés en position 7 en alcool périllique, voie la plus importante, et en position 6 en trans-carvéol, principalement par le CYP2C9 et le CYP2C19 ; parmi onze CYP humains recombinants, les CYP2C8, 2C9, 2C18, 2C19 et 3A4 catalysent ces oxydations, mais pas le CYP2B6 (Miyazawa 2002). Dans le plasma humain, les métabolites prédominants sont l'acide périllique, l'acide dihydropérillique, le limonène-1,2-diol et l'uroterpénol ; les deux isomères de l'acide périllique et les isomères cis et trans de l'acide dihydropérillique sont retrouvés dans l'urine après hydrolyse (Vigushin 1998). L'acide dihydropérillique, l'acide périllique et le limonène-1,2-diol étaient déjà les principaux métabolites identifiés chez des volontaires sains, et le métabolisme est semblable chez l'humain et le rat (Crowell 1994).

Chez le rat F344/N mâle, 75 ou 150 mg/kg de d-limonène par gavage, 5 jours par semaine pendant 103 semaines, ont apporté des preuves claires d'activité cancérogène (hyperplasie, adénomes et adénocarcinomes des tubules rénaux), sans aucune preuve chez la femelle, à 300 ou 600 mg/kg, ni chez la souris ; le composé n'a montré aucune génotoxicité dans les essais in vitro du programme, sur Salmonella, sur cellules de lymphome de souris L5178Y et sur cellules CHO (NTP TR-347). Le Centre international de recherche sur le cancer attribue ces tumeurs à un mécanisme non génotoxique lié à l'α2u-globuline, protéine propre au rat mâle, mécanisme qu'il juge sans pertinence pour l'humain, et classe le d-limonène dans le groupe 3 ; il signale aussi un retard de croissance prénatale chez la souris, le rat et le lapin exposés pendant la gestation (CIRC 1999). Chez le cobaye, le d-limonène non exposé à l'air n'a provoqué aucune réaction significative, même chez les animaux sensibilisés à sa forme oxydée, alors qu'une exposition prolongée à l'air en fait un sensibilisant et forme des allergènes puissants, dont l'oxyde de limonène et la (R)-(−)-carvone (Karlberg 1992) ainsi que des hydroperoxydes (Karlberg 1994). En clinique, 2,6 % de 2 411 patients atteints de dermatite, testés dans six cliniques européennes, ont réagi à l'un ou aux deux énantiomères oxydés (Matura 2006), après une première série de 2 273 patients testés au (R)-(+)-limonène oxydé (Matura 2002). Par voie orale, la dose maximale tolérée de l'essai de phase I a été de 8 g/m² par jour, les nausées, les vomissements et la diarrhée limitant la dose (Vigushin 1998) ; une baisse de la capacité vitale a été observée après inhalation à forte concentration (Falk-Filipsson 1993).

Dans le chanvre, le limonène est dosé par chromatographie en phase gazeuse couplée à la spectrométrie de masse, et ses énantiomères sont séparés sur une colonne chirale à cyclodextrine (Cyclodex-B), l'attribution reposant sur l'indice de rétention et la comparaison avec des étalons authentiques (Booth 2017). Dans le plasma humain, le d-limonène et ses métabolites ont été mesurés par chromatographie en phase liquide couplée à la spectrométrie de masse (Vigushin 1998) ou par chromatographie en phase gazeuse capillaire couplée à la spectrométrie de masse (Crowell 1994).