La vitamine D ne serait pas aussi étudiée en prévention du cancer sans le travail pionnier des Américains Frank et Cedric Garland.

Les personnes qui prennent régulièrement des suppléments de vitamine D ont moins de risques de mélanome et cancers de la peau.
Le mélanome malin cutané est l'une des formes les plus fréquentes et les plus agressives de cancer de la peau, et il survient dans tous les groupes d'âge. Les facteurs de risque associés au développement du mélanome malin sont multifactoriels, génétiques et environnementaux. Parmi eux on note les antécédents familiaux de mélanome, la couleur des cheveux et de la peau et l'exposition aux rayons ultraviolets (UV). L'exposition répétée au soleil pendant l'enfance ou l'adolescence ayant entraîné des coups de soleil est associée à un risque accru de mélanome; cependant, le mélanome peut également survenir dans des zones non exposées au soleil.
Son incidence augmente dans le monde, en particulier dans les populations à peau claire, indépendamment des tentatives d'amélioration de la protection solaire, ce qui souligne la nécessité de mesures préventives et de traitements supplémentaires.
Ces dernières années, l'attention s'est portée sur le rôle possible de la vitamine D dans la réduction du risque de cancer et, en particulier, du risque de mélanome. La vitamine D est synthétisée par la peau après exposition aux UVB mais elle peut être aussi apportée par les aliments ou les suppléments. "Pour être physiologiquement active, la vitamine D (D2 ou D3) doit d'abord être hydroxylée en 25-hydroxyvitamine D (25-OHD), principalement dans le foie. Ensuite, la 25-OHD est hydroxylée en 1α,25-dihydroxyvitamine D (1,25(OH)2 D3) ou calcitriol", indique le Dr Brigitte Houssin auteure du livre de référence Vitamine D mode d'emploi.
Le calcitriol exerce une activité antitumorale dans des modèles animaux de carcinome épidermoïde murin et d'adénocarcinome prostatique métastatique. Il est également actif expérimentalement contre l'adénocarcinome prostatique humain, le cancer du sein, du côlon et du pancréas, ainsi que dans les lignées de leucémie, de myélome et de lymphome. "En fait, dit le Dr Houssin, le calcitriol régule de multiples voies de signalisation impliquées dans la prolifération, l'apoptose, la différenciation et l'angiogenèse, et il a donc le potentiel d'influencer le développement et la croissance du cancer."
Le calcitriol améliore aussi les processus de réparation de l'ADN, la défense contre les espèces réactives de l'oxygène (ROS) et la régulation de l'immunité.
Les premières études suggérant que la vitamine D joue un rôle protecteur dans le mélanome ont été menées par les frères Cedric et Frank Garland. Depuis d'autres études ont renforcé cette présomption, mais il n'y a pas suffisamment de preuves pour affirmer que la supplémentation en vitamine D diminue le risque de mélanome. La relation entre la vitamine D et le mélanome semble être complexe. Dans les mélanomes non exposés au soleil, la baisse de l'immunité semble être en cause. Une diminution des taux sériques de vitamine D peut jouer un rôle critique chez ces patients et il a été rapporté que des taux circulants plus élevés de vitamine D sont associés à un meilleur pronostic chez les patients atteints de mélanome.
Une étude suédoise a cherché à savoir si la prise de suppléments oraux de vitamine D était associée au photovieillissement, aux kératoses actiniques, aux naevus pigmentaires et aux cancers de la peau.
Dans cette étude transversale, 498 adultes âgés de 21 à 79 ans (253 hommes, 245 femmes, 96 immunodéprimés) à risque de tout type de cancer de la peau ont été examinés.
Les personnes ont été divisées en trois groupes selon leur utilisation autodéclarée de suppléments oraux de vitamine D : non-utilisation, utilisation occasionnelle ou utilisation régulière. Le taux sérique de 25-hydroxyvitamine-D3 a été analysé chez 260 participants. Chez 402 personnes ayant une fonction immunitaire normale, la prise de vitamine D n'a été associée ni au photovieillissement, ni aux kératoses actiniques, ni aux naevus, ni aux carcinomes basaux et épidermoïdes.
En revanche, par rapport aux non-utilisateurs de vitamine D, il y avait des pourcentages significativement plus faibles de personnes ayant des antécédents de mélanome passé ou présent (32/177, 18,1 % contre 32/99, 32,3 %) ou de tout type de cancer de la peau (110/177, 62,1 % contre 74/99, 74,7 %, P = 0,027) parmi les utilisateurs réguliers de vitamine D. Dans l'analyse de régression logistique, le risque de mélanome était réduit de 53% pour les utilisateurs réguliers. De plus, le risque de tous types de cancers de la peau était significativement plus faible chez les utilisateurs réguliers. La 25-hydroxyvitamine-D3 sérique n'a pas montré d'associations marquées avec les paramètres liés à la peau. Les résultats sur 96 sujets immunodéprimés étaient quelque peu similaires, même si le nombre de sujets était faible.
En conclusion, dans cette étude, l'utilisation régulière de vitamine D est associée à moins de cas de mélanome, par rapport à la non-utilisation, mais le lien de cause à effet n'est pas clair, s'agissant d'une étude d'observation.
En 2011, une étude avait décrit une association inverse entre l'apport alimentaire en vitamine D et le risque de mélanome, en particulier chez les hommes et les patients âgés. Par ailleurs, il existe des preuves que les patients atteints de mélanome qui évitent strictement l'exposition au soleil pourraient bénéficier de suppléments de vitamine D3 permettant demaintenir des taux sériques supérieurs à 30 ng/ml.
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