Soutenance mémoire
Le stress oxydatif (ou stress oxydant) est un type d’agression des constituants de la cellule du aux espèces réactives oxygénées (ROS, Reactiv Oxygen Species en anglais). Ces espèces sont par définition des radicaux libres. Dans les conditions physiologiques normales, l’oxygène, élément indispensable à la vie, produit en permanence au niveau de la mitochondrie dans les cellules, des radicaux libres particulièrement toxiques pour l’intégrité cellulaire.
Les radicaux libres sont également générés sous l’effet d’oxydants environnementaux. En effet la vie moderne nous expose à la pollution, l’absorption d’alcool ou de médicaments, l’exposition prolongée au soleil et au tabagisme, qui sont autant de situations qui provoquent une surproduction de radicaux libres dans notre organisme. Ces radicaux libres sont dotés de propriétés oxydantes qui les amènent à réagir dans l’environnement où ils sont produits, avec toute une série de substances biologiques (lipides, protéines, ADN, glucose…) Pour se protéger contre l’effet toxique de l’oxygène, l’organisme a développé des systèmes de défense qui permettent de réguler la production de radicaux libres. Ces systèmes sont composés d’antioxydants (ex. le groupe des vitamines A, C, E), des oligo-éléments (sélénium, zinc, cuivre,…), d’enzymes(glutathion, catalase, superoxyde dismutase)… [2] Le stress oxydatif devient une situation pathologique dés que ce système de défense de l’organisme est submergé par les ROS. Il devient ainsi la cause, ou est responsable du développement de nombreuses pathologies.
Le stress oxydatif est un facteur d’inflammation et de mutagénèse, mais il est aussi considéré comme une des principales causes de cancer et joue un rôle majeur dans la maladie d’Alzheimer, comme dans plusieurs pathologies plus courantes telles que les maladies cardiovasculaires, les accidents cérébrovasculaires, les cataractes, la dégénérescence maculaire liée à l’âge (DMLA), le diabète, le sida… [2] Vu ses nombreuses actions nocives, plusieurs études médicales ont été menées dans le but de prévenir le stress oxydatif. Ainsi il a été démontré que la prise d’antioxydants bien dosés pourrait diminuer ou prévenir le stress oxydatif et les conséquences qui lui sont lié.
DEFINITION
Le stress oxydatif est le résultat d’une agression chimique de notre organisme. Le mot stress vient du latin « stringére » et « stressus » qui signifie serré. Il peut être assimilé à un ensemble de réactions physiologiques et psychologiques induites par un organisme soumis à un changement de situation. Ces réactions vont engendrer une réponse de l’organisme afin de rétablir ses conditions de base de vie équilibrée. Le stress oxydatif est différent du stress psychique ou psychosocial.
Mécanisme de production du stress oxydatif
Le stress oxydatif est le résultat d’une oxydation des constituants de notre organisme par à un excés de molécules particulièrement nocives appelées les radicaux libres produits par l’oxygène que nous respirons pour vivre. Les radicaux libres sont essentiellement des particules réactives issues du métabolisme de certaines molécules, ou de la conversion de l’oxygène en énergie. Ce sont des résidus nuisibles, provoqués par une mauvaise transformation de l’oxygène ou par une réaction chimique incomplète impliquant l’oxygène. Les radicaux libres se répandent dans les fluides et les graisses de l’organisme et réagissent avec tout ce qu’ils rencontrent. Ils provoquent une réaction « oxydante » ou « oxydative » sur les cellules qui entrainent leur destruction. Les particules réactives de l’oxygène, sont douées d’une capacité individuelle à attaquer une grande quantité de cellules saines ou de molécules utiles et à initier d’autres réactions en chaine et donc à créer d’autres radicaux libres. Lorsque le nombre de ces particules dépassent le potentiel antioxydant du corps, cela conduit à ce que l’on appelle le « stress oxydatif ». La production des espèces réactives de l’oxygène (Reactiv Oxygen Species en anglais ROS) est un processus normal dans l’organisme. Dans les conditions physiologiques normales, il existe une balance entre les ROS et les défenses anti-oxydantes qui existent dans notre corps. [3] Le stress oxydatif est, en résumé, la conséquence d’un déséquilibre entre radicaux libres et la capacité de notre corps à les maitriser (activité antioxydante) (figure 1). Cet état de déséquilibre étant du soit à :
– Un déficit en antioxydant
– Une surproduction de radicaux libres
– Ou les deux phénomènes combinés.
Ces radicaux libres sont essentiellement :
– O2- : ion superoxyde
– H2O2 : peroxyde d’hydrogène
– ClO- : ion hypochlorite
– HO- : radical hydroxyle
– ROO- , RO- , R : chaine carbonée.
– Les radicaux dérivant d’acides gras insaturés
– ONOO- : peroxynitrite
– NO- : monoxyde diazole.
– O2 : dioxygène singulet.
Les radicaux libres notamment les espèces réactives de l’oxygène proviennent de l’oxygène que nous respirons. Cet oxygène sous l’action de sources externes (fumée de cigarette, radiations ultraviolets, produits carcinogènes, drogue…) et internes (inflammation cellulaire, chaine respiratoire, xanthine, NADPHoxidase…) donne le peroxyde d’hydrogène. Ce dernier est à l’origine de l’initialisation d’une réaction en chaine qui aboutit à la formation d’autres radicaux libres (OH-, ONOO-…) qui vont créer un dommage au niveau cellulaire. [4] Cependant lorsque le peroxyde d’hydrogène, est pris en charge par les enzymes antioxydants telles que les superoxydes dismutases (Cu, Zn SOD, Mn SOD, Ec SOD), la catalase ou le glutathion peroxydase, il est transformé en eau.
Origine interne des radicaux libres
Les réactions d’oxydation dans les cellules sont des phénomènes habituels de l’organisme et conditionnent leur bonne marche Le métabolisme cellulaire normal produit en permanence des espèces oxygénées réactives.
Production interne d’EOA à partir de la chaine respiratoire
Au cours de la respiration chacune de nos cellules réduit l’oxygène en eau. Une partie de cet oxygène échappe à la transformation complète et donne une forme d’oxygène très réactive l’anion superoxyde qui est caractéristique des radicaux libres selon les schémas suivants :
➤ Imperfection de la chaine respiratoire
• Les électrons sont apportés un à un,
• 2 à 5% est convertie en espèces oxygénées activées (EOA) (radicaux libres).
O2 → O2.- → H2O2 → OH° → H2O
Intermédiaires réduits de l’oxygène
« Les quatre étapes de réduction mono électronique de l’oxygène ».
Mécanisme cellulaire de production des radicaux libres
L’origine des radicaux libres est principalement intracellulaire, y compris lorsqu’ils proviennent du catabolisme des xénobiotiques par le cytochrome P450, les rayonnements…Leur production résulte d’un processus physiologique commun à toutes les cellules aérobies au sein desquelles une partie des molécules d’oxygène (jusqu’à 5%) peut subir une réduction monovalente et séquentielle.
Production de l’ion superoxyde O2-
Le premier radical formé est l’anion superoxyde O2-. Il est produit essentiellement par plusieurs voies dont :
– la réduction monovalente de l’oxygène dans les mitochondries.
– la voie de la xanthine déshydrogénase (formation d’acide urique aux dépens de l’hypoxanthine) .Cette voie est particulièrement importante dans l’endothélium vasculaire.
– l’oxydation des catécholamines.
– la stimulation de la NADPH oxydase des polynucléaires neutrophiles.
Actions biologique des Radicaux Libres
Dans les conditions physiologiques normales
Les radicaux libres interviennent dans les lignes de défense de l’organisme contre l’infection par les virus et les bactéries. Leur production est permanente. Cette production est régulée par leur destruction au fur et à mesure de leur fabrication et de leur utilisation. En effet les formes réactives de l’oxygène constituent un élément déterminant de la phagocytose. Les polynucléaires neutrophiles possèdent un complexe NADPH-oxydase membranaire susceptible de former l’anion superoxyde O2- à partir de l’oxygéne O2 lorsqu’ils sont stimulés. Cet anion superoxyde O2- et les produits dérivés (eau oxygénée, hypochlorite) sont utilisés dans les mécanismes de la bactériolyse. [6] Aussi les radicaux libres sont impliqués dans l’élimination des cellules anciennes ou défectueuses que notre organisme remplace en permanence.
Dans les conditions pathologiques
En l’absence de quantité suffisante d’antioxydants, endogènes ou externes, le stress oxydant augmente et s’accélère. Ce conflit interne affecte alors toutes les parties du corps, les tissus musculaires, les artères, les cellules nerveuses et cérébrales. Lorsqu’il ya atteinte du noyau des cellules, cela aboutit à une altération du code génétique et à une mutation des cellules en tumeurs cancéreuses.
Le stress oxydatif surcharge le système immunitaire de l’organisme et serait ainsi à l’origine de la plupart des maladies dégénératives et auto-immunes. Ce phénomène peut être de faible ampleur ou au contraire être très intense provoquant une détérioration rapide de la santé.
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Table des matières
Introduction
Première partie : Généralités sur le stress oxydatif
I. Définition
II. Mécanisme de production du stress oxydatif
II.1.Origine interne des radicaux libres
II.1.1.Production interne de ROS à partir de la chaine respiratoire
II.1.2.Mécanisme cellulaire de production des radicaux libres
II.1.2.1.Production de l’ion superoxyde (O2-)
II.1.2.2.Production du peroxyde d’hydrogène (H2O2)
II.1.2.3.Production du radical hydroxyl (OH-)
II.2.Actions biologiques des radicaux libres
II.2.1.Dans les conditions physiologiques normales
II.2.2.D ans les conditions pathologiques
II.2.3.La lipoperoxydation des acides gras polyinsaturés (AGPI) par OH-
II.3.Origine externe des radicaux libres
III. Système de détoxification des radicaux libres
Deuxième partie : Les conséquences pathologiques du stress oxydatif
I. Le cancer
I.1.Définition
I.2.Principales causes du cancer
I.3.Rôle du stress oxydatif dans le cancer
II. Les pathologies cardiovasculaires
II.1.Définition
II.2.Rôle du stress oxydant dans les maladies cardiovasculaires
II.3.Athérosclérose et espèces réactives de l’oxygène
III. Le diabète
III.1.Définition
III.2.Rôle du stress oxydatif dans le diabète
IV. Les affections ophtalmologiques
IV.1.Définition
IV.2.Rôle du stress oxydatif dans les affections ophtalmologiques
IV.3.La dégénérescence maculaire liée à l’âge (DMLA)
V. Les maladies du système nerveux
V.1.Définition
V.2.Rôle du stress oxydant dans les maladies du système nerveux
V.3.La maladie d’Alzheimer
V.4.La maladie de Parkinson
VI. Le vieillissement de la peau
VI.1.Définition
VI.2.Rôle du stress oxydatif dans le vieillissement de la peau
VII. Le sida
VII.1.Définition
VII.2.Le stress oxydant au cours de l’infection à VIH
Troisième partie : Les antioxydants
I. Historique
II. Définition
III. Utilisation des antioxydants
III.1.Dans l’industrie agro-alimentaire
III.2.Dans l’industrie chimique
III.3.Dans l’industrie de la teinturerie
III.4.En thérapeutique médicale
IV. Classification des antioxydants utilisés en thérapeutique médicale
IV.1.Les antioxydants naturels
IV.1.1.Les antioxydants endogènes
IV.1.1.1.Les systèmes enzymatiques
IV.1.1.2.Les systèmes non enzymatiques
IV.1.2.Les antioxydants exogènes
IV.1.2.1.Les vitamines
IV.1.2.2.Les oligo-éléments
IV.1.2.3.Les caroténoïdes
IV.1.2.4.Les polyphénols
IV.2.Les antioxydants de synthèse
IV.2.1.Les additifs alimentaires
IV.2.2.Les médicaments antioxydants de synthése
V. Les antioxydants utilisés en thérapeutique
V.1.Le cancer
V.1.1.La quercétine
V.1.2.Les polyphénols du thé (flavan-3-ols)
V.2.Les maladies cardiovasculaires
V.2.1.La vitamine E
V.2.2.La vitamine C
V.2.3.Les polyphénols du cacao
V.3.Le diabète
V.3.1.Les polyphénols du thé vert
V.3.2.La vitamine E
V.4.Les affections ophtalmologiques
V.4.1.Cas de la DMLA
V.4.2.Cas de la cataracte
V.5.Les maladies neurodégénératives du système nerveux
V.5.1.Cas de la maladie d’Alzheimer
V.5.2.Cas de la maladie de parkinson
V.6.Le vieillissement de la peau
V.7.L e sida
Conclusion
