Soutenance mémoire
La production interne de ROS à partir de chaine respiratoire
La naissance d’un radical libre se fait de la façon suivante : 5% de l’oxygène que nous inspirons se transforme en un dangereux radical libre appelé « superoxyde ». En effet, pour fournir de l’énergie à partir des aliments que nous ingérons, nos cellules font intervenir une série de réactions au cours desquelles un électron passe d’une molécule à l’autre, formant une espèce de courant électrique. Une fois sur vingt environ, cet électron échappe à son transporteur pour se coller à l’oxygène, le transformant en super oxyde (Haleng J. et al .,2007). Le précurseurs des ROS ; l’anion super oxyde O2- peut provenir de plusieurs sources cellulaires. Il est formé après réduction de l’oxygène O2 par un électron et en présence d’un cofacteur NADPH. Cet anion est très instable et peut traverser la membrane plasmique(Mao et al., 1992).Les différentes enzymes permettant cette réaction sont : la NADPH oxydase, xanthine oxydase, les cyclo-oxygènase ou COX, les lipo-oxyènases, les nitric oxyde synthase (NOS), les enzymes du réticulum endoplasmique lisse(cytochromeP450) et celles de la chaine transport des électrons dans la mitochondrie(Cai et al.,2000).
Les NOS génèrent normalement du monoxyde d’azote NO, mais lorsque la concentration son cofacteur la tètrahydrobioptèridine (BH4) diminue, elle produit O2- à la place du NO. Les NOS peut réagir avec l’anion superoxyde pour former des peroxynitrites un composé oxydant secondaire. Les superoxydes dismutase (SOD) vont ensuite disputer l’anion superoxyde en peroxyde d’hydrogène H2O2 qui est relativement stable et peut diffuser au travers les membranes. Cette molécule donne ensuite via la réaction de Fenton (non enzymatique) une entité très réactive, le radical hydroxyle OH-. Le peroxyde d’hydrogène peut également entrer dans une voie alternative et être converti en eau par les enzymes catalase et le glutathion peroxydase (Favier A.et al., 2003).
Mécanisme cellulaire de production des radicaux libres
Ils existent majoritairement trois grandes familles d’èspèces rèactives :
❖Les espèces réactives de l’oxygène ou ROS (réactiv oxygen species) issus de la réduction incomplète de l’oxygène, dont le précurseur est l’anion super oxyde (O2.-).Ils est à l’origine de la formation d’autres ROS comme le peroxyde d’hydrogène et le radical hydroxyle (•OH). L’oxygène singlet (1O2) est également une entité oxydante.
❖Les espèces réactives de l’azote ou RNS (reactiv nitrogen species) qui donnent entre autre des poly nitrite (ONOO-) ; du monoxyde d’azote NO et le radical peroxyde (ROO-)
❖Les espèces réactives du chlore ou RCS (reactiv chlorine species) comme l’acide hypochlorique, HOCl (Auberval N. et al., 2010).
Le radical superoxyde (SO2-)
Il est principalement formé lors de la chaine de transport des élèctrons ; au niveau des complexes I et III de la membrane interne des mitochondries ; sous l’influence du coenzyme Q10 ; de l’enzyme NADH-dèshydrogènase et en prèsence d oxygiène (Sayre et al., 2008). Le radical superoxyde est également formé sous l’influence de métalloenzymes endommagées ou altérées par mutation génétique, et peut être produit par des NADPH oxydases au niveau des membranes des cellules du système immunitaire où il contribue à l’action bactéricide. Les enzymes xanthine oxydases rencontrées dans le cytosol de pratiquement tous les tissus sont capables de produire des radicaux superoxydes à partir de la base purique nucléotide hypoxanthine et d’oxygènes, et pourraient avoir des implications particulièrement en cas d’ischémie-reperfusion (Aguilaniu et al., 1998 ; Lamprecht et al., 2004). La réactivité du radical superoxyde est limitée et son action sera plus le résultat des produits beaucoup plus agressifs qui en sont dérivés, en particulier le radical hydroxyle (•OH). Fruit d’études majoritairement in vitro, avec toutes les incertitudes qu’elles peuvent comporter quant à leur transposition in vivo, il y a encore un manque de connaissance pour déterminer les mécanismes de production des ERO dans les mitochondries et leur importance relative (Clarkson et al., 2000 ; Finaud et al., 2006b ; Sayre et al., 2008 ; Goto et al., 2008). Dans le cadre de l’effort musculaire, la formation de radical super oxyde peut provenir de 3 sources (mitochondriale, NADPH oxydase et xanthine oxydase) dont il est difficile de déterminer la prévalence (Hellsten et al., 2007 ;Chen Q. et al., 1992).
Le peroxyde d’hydrogène (H2O2)
Au niveau de la mitochondrie, sous l’action catalytique du superoxyde dismutase (SOD), le radical superoxyde (SO2- ) est réduit en peroxyde d’hydrogène. L’H2O2 bien que n’étant pas un radical libre joue un rôle important dans le stress oxydant. Il est non ionisé et de faible charge ce qui facilite sa diffusion au travers des membranes mitochondriales et cellulaires, ceci en fait un vecteur important de diffusion du radical hydroxyle (•OH), dont il est précurseur par réaction de Fenton/Haber-Weiss (Clarkson et al., 2000 ; Van Helden et al., 2009). Son rôle facilitateur en fait un des agents les plus actifs des dommages causés par oxydation aux macromolécules (Niess et al., 1996 ;Spiteller et al., 2006 ; Duarte et al., 2007 ; Hempel et al., 2009 ;Van Helden et al. 2009). Il est également transformé en ERO (HOCl, •OH) par les myéloperoxydases leucocytaires lors de la réaction inflammatoire qui peut accroitre son effet toxique (Finaud et al., 2006b ; de Souza et al., 2006). D’un autre côté, l’H2O2peut participer au système antioxydant en étant transformé par deux voies: en H2O et O2 par la catalase ou en H2O par la glutathion peroxydase (Biesalski et al., 2001), et à faible concentration il active la signalisation et pourrait être impliqué dans des réponses physiologiques comme le cycle de Krebs, la croissance, la dépolarisation membranaire, la régulation du calcium (Mansart A. et al.,2011).
Production de radical hydroxyle (OH2-)
Le radical hydroxyle est extrêmement puissant et réagit indifféremment avec toutes les macromolécules, auxquelles il a un accès facilité par l’H2O2 (Duarte et al., 2007 ; Hempel et al., 2009 ; Van Helden et al., 2009). Il est produit à partir du H2O2ou de l’oxyde nitrique, la réaction de Fenton/Haber-Weiss et les myéloperoxydases des cellules du système immunitaire en sont les sources principales. Le radical hydroxyle est un des oxydants les plus réactifs du système biologique, toutefois, sa courte ½ vie d’approximativement 10-9 secondes en réduit considérablement la potentialité (Clarksson et al., 2000 ; Finaud et al., 2006b ; Vasconcelos et al., 2007 ; Sayre et al., 2008 ;Goto et al., 2008).
Il est généralement présenté que le peroxyde d’hydrogène serait transformé en radical hydroxyle par une succession de réactions en chaîne initiée par la réaction de Fenton suivie de la réaction de Haber-Weiss en deux étapes La continuité des réactions se ferait grâce à la régénération du fer ferreux par divers composés toutefois le mécanisme exact de ces réactions, est encore discuté (Kehrer et al., 2000).
Origines externes des radicaux libres
Les radicaux libres de sources externes sont extrêmement nombreux et variés. La respiration : elle absorbe de l’oxygène rejette du gaz carbonique et des radicaux libres. La pollution automobile ou atmosphérique : les citadins ont dans leurs sang ou dans leurs poumons des niveaux de radicaux libres supérieurs à ceux des campagnards Le trou du couche d’ozone et la pollution industrielle et automobiles ils sont responsable d’une plus grande concentration de toxique dans l’atmosphère. Le soleil attention en particulier à la lumière réfléchie lors d’une exposition sur le plage au bord de la piscine…. , qui peut doubler la quantités du rayon reçu par la peau.(Rafal S. et al., 2004) .
Actions biologiques des radicaux libres
Les liaisons d’oxygène qui présentent des électrons non appariés tendent à arracher des électrons à d’autres molécules ou atomes. Certes, près de 80% des radicaux sont capturés dans les mitochondries par le superoxyde dismutase. Mais le reste arrive intact dans le cytosol des cellules. Une fois dans le cytosol, les radicaux libres interagissent avec d’autres liaisons et, en leur arrachant des électrons, parviennent à former de nouveaux radicaux. Il s’en suit donc une réaction en chaîne au cours de laquelle les électrons changent de «propriétaire». Au final, cela peut provoquer des mutations ponctuelles, des différenciations cellulaires ou encore des perturbations enzymatiques. Le ROS le plus réactif est le radical hydroxyle (HO•), qui a une durée de vie extrêmement courte (~10-8seconde) dans un milieu de pH physiologique. Plus le pH ne diminue, comme par exemple en cas d’inflammation, plus la durée de vie et la concentration des radicaux hydroxyles augmentent. Et ceci même très rapidement en cas de processus inflammatoire. La peroxydation des lipides par des radicaux hydroxyles peut aussi provoquer, par une autre forme de réaction en chaîne, la formation de nouveaux radicaux hydroxyles. Ils s’attaquent essentiellement à l’ADN et plus précisément à ses bases azotées (A, T, C, G), aux protéines, essentiellement les systèmes enzymatiques, aux lipides et aux : membranes biologiques qu’ils composent (Delattre J.et al., 2005).
Dans les conditions physiologiques normales
Le rôle des ERO est très complexe car elles peuvent avoir un rôle physiologique ou un effet toxique en fonction de leur concentration. Dans des conditions normales, elles sont générées en faible quantité et jouent un rôle de messagers secondaires capables, notamment, de réguler le phénomène de l’apoptose ou d’activer des facteurs de transcription. Citons aussi le processus de fécondation, au cours duquel les spermatozoïdes sécrètent de grandes quantités d’ERO pour percer la paroi membranaire de l’ovule. Le monoxyde d’azote radicalaire ou NO• est un composé important; il est notamment synthétisé par les cellules endothéliales via l’action de NO synthétase sur la L’arginine. C’est une molécule labile très diffusible, dont les effets régulateurs s’exercent sur la plupart des fonctions physiologiques de l’organisme (maintien du tonus vasculaire, neurotransmission, fonctionnement rénal,…) (Delattre J.et al.,2005).
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Table des matières
INTRODUCTION
Chapitre I : Le stress oxydatif
I. Définition
II. Origine Du stress oxydant
II.1 : Origines internes des radicaux libres
II.1.2. Mécanisme cellulaire de production des radicaux libres
II.1.2.1. Le radical superoxyde (SO2-)
II.1.2.2 Le peroxyde d’hydrogène (H2O2)
II.1.2.3. Production de radical hydroxyle (OH2-)
II.2. Origines externes des radicaux libres
II. 3. Actions biologiques des radicaux libres
II.2.1. Dans les conditions physiologiques normales
II.2.2. Dans les conditions pathologiques
III. Les conséquences pathologies du stress oxydatif
III.1. Cancer
III.1.1. Définition
III.1.2. Stress oxydatif et cancer
III.2. Les pathologies cardiovasculaires
III.2.1. Définition
III.2.2. Rôle du stress oxydatif dans les pathologies cardiovasculaires
III .3. Le Diabète
III.3.1. Définition
III.3.2. Diabète et stress oxydatif
III .4 Les affections ophtalmiques
III.4.1 Définition
III.4.2 stress oxydatif et affections ophtalmique
III.5 Les maladies du système nerveux
III.5.1 Définition
III.5.2 Rôle du stress oxydatif dans les maladies du système nerveux
III.6 Le vieillissement
III.6.1Définition
III.6.2 Rôle du stress oxydatif dans le vieillissement
I. Les Antioxydants
IV.1. Historique
IV.2. Définition
IV.3. Utilisation des antioxydants
IV.3.1. Les Antioxydants naturels
IV.3.1.1.Les antioxydants andogènes
IV.3.1.1.1. Les Antioxydants enzymatiques
IV.1.1.2. Les antioxydants non enzymatiques
IV.3.1.2. Les antioxydants exogènes
IV.3.1.2.1. Les Vitamines
IV.3.1.2.2. Les oligoéléments
IV.3.1.2.3. Les caroténoïdes
VI.3.1.2.4. Les polyphénols
IV.3.2. Les Antioxydants synthétiques
IV.3.3. Autres antioxydants
Chapitre II : Données de la littérature de Cassia occidentalis
I. Classification
I.1. Place systématique de l’espèce
II. Etudes botaniques
II.1. Habitation et répartitions géographique
II.2. Descriptions de la plante
III. Usages
III.1. Racine
III.2.tige
III.3. Feuille
IV. Chimie de la plante
V. Etude pharmacologique et toxicologie de la plante
V.1. Etude pharmacologie
V.2. Etude toxicologie
Chapitre III : Méthodologie Générale
I. Cadre d’étude et objectifs
I.1. Cadre d’étude
I.2. Objectif d’étude
II. Matériel et réactifs
II.1. Matériel
II.2. Réactifs
III. Méthodes d’étude
III.1. Extraction
III.2. Mode opératoire
Discussion
Conclusion
Références bibliographiques
