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Les radicaux libres de l’oxygène (RLO)
L’oxygène est un gaz indispensable à la vie mais il peut être toxique par luimême et par la formation de radicaux libres qui ont de nombreux effets délétères. Les organismes vivants en aérobiose possèdent des systèmes de défense. Ainsi à l’état physiologique, il existe un équilibre entre la production des radicaux libres et les systèmes antioxydants. Dans certaines conditions, il apparait un déséquilibre provoqué par une production exagérée de radicaux libres ou par une diminution des défenses antioxydantes; on parle alors de stress oxydant à l’origine bien souvent d’altérations moléculaires qui participent à la physiopathologie de nombreux processus pathologiques.
Les radicaux libres sont des espèces chimiques (atomes ou molécules) dont la structure se caractérise par la présence d’un électron libre ou célibataire et capables d’existence indépendante (21). Ils peuvent être dérivés de l’oxygène (ERO) ou d’autres atomes comme l’azote (ERN). La présence d’un électron célibataire confère aux radicaux libres une grande réactivité (demi-vie courte) et ils peuvent être aussi bien des espèces oxydantes que réductrices. Cette instabilité rend difficile leur mise en évidence au niveau des différents milieux biologiques ; leurs constances de vitesse réactionnelles variables selon leurs natures, sont très élevées et peuvent aller de 10⁵ à 10¹⁰ mol-1.L.s-1 (7).
Principaux radicaux libres
Anion superoxyde : O2°-
Radical hydroxyle : °OH
Dioxygène singulet : O2
Monoxyde d’azote : NO°
Peroxyde d’hydrogène : H2O2
Nitroperoxyde : ONOOH
Peroxynitrite : ONOORadical peroxyle : ROO°
Radical alkoxyle : RO°
Parmi toutes les espèces réactives de l’oxygène (ERO) susceptibles de se former dans les cellules, on distingue un ensemble restreint de composés radicalaires tels l’anion superoxyde O2°- et le radical hydroxyle °OH qui jouent un rôle particulier en physiologie et que nous appellerons radicaux primaires, qui dérivent de l’oxygène par des réductions à un électron. Les autres radicaux libres, dits secondaires, se forment par réaction de ces radicaux primaires sur les composés biochimiques de la cellule (16). Il y’a également d’autres espèces dérivées de l’oxygène dites espèces réactives de l’oxygène, comme le dioxygène singulet (O2), le peroxyde d’hydrogène (H2O2) ou le nitroperoxyde (ONOOH), qui ne sont pas des radicaux libres, mais qui sont aussi réactives et peuvent être des précurseurs de radicaux. Parmi ces radicaux formés chez les êtres vivants, les radicaux comme les radicaux peroxyle (ROO°) ou surtout le radical hydroxyle (HO°) sont extrêmement réactifs, et ce avec la plupart des molécules des tissus vivants. En revanche, l’anion radicalaire superoxyde (O2°-) n’est pas réactif, mais constitue un précurseur d’autres espèces plus réactives.
Mécanisme cellulaire de production des radicaux libres
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 dont l’anion superoxyde qui est caractéristique des radicaux libres selon le schéma suivant :
● 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.
Production de l’ion superoxyde O2°-
Le premier radical formé est l’anion superoxyde O2°-. L’origine principale du radical superoxyde est sans conteste la chaine respiratoire mitochondriale. En effet, ce système permet la production du radical superoxyde par l’addition d’un électron à l’oxygène moléculaire, cette réaction est catalysée par le cytochrome oxydase mitochondrial :
O2 + e- → O2°-
Le radical superoxyde peut également se former lors de la phagocytose grâce à la NADPH oxydase présente dans la membrane plasmique des phagocytes :
2O2 + NADPH → 2O2°- + NADP+ + H+
Une autre source est la xanthine oxydase. Cette enzyme catalyse l’oxydation de la xanthine en acide urique.
Xanthine + 2O2 + H2O → Acide urique + 2O2°- + 2H+
Le radical superoxyde est peu réactif, mais il entre comme agent oxydant dans la majorité des réactions .
Rôles physiologiques des radicaux libres
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. Les polynucléaires neutrophiles possèdent un complexe NADPH-oxydase membranaire susceptible de former l’anion superoxyde O2- à partir de l’oxygène O2 lorsqu’ils sont stimulés. Cet anion superoxyde O2- et les produits dérivés (eau oxygénée, hypochlorite) sont utilisés dans les mécanismes de la bactériolyse. (38).Aussi les radicaux libres sont impliqués dans l’élimination des cellules anciennes ou défectueuses que notre organisme remplace en permanence.
Cibles biologiques des espèces réactives de l’oxygènes
L’équilibre entre les effets positifs et négatifs des radicaux libres est particulièrement fragile (45). La production de ces radicaux libres peut être régulée par notre organisme (52). Les systèmes de régulation se composent d’enzymes, de protéines, des molécules antioxydantes de petite taille et d’oligoéléments indispensables pour l’activité des enzymes. Un déséquilibre de la balance antioxydante en faveur de la production des ERO constitue le stress oxydant. Le stress oxydant va dénaturer les lipides, les protéines, l’ADN et provoquer des pathologies (19, 11).
Les lipides
Les premières cibles privilégiées de l’attaque radicalaire sont les lipides et principalement leurs acides gras polyinsaturés, qui sont très sensibles à l’oxydation en raison de leur degré élevé d’insaturation. La peroxydation lipidique débute par une phase d’ « Initiation » qui implique l’attaque des espèces réactives surtout le radical hydroxyle (°OH), entrainant l’arrachement d’un hydrogène, de l’acide gras (LH), ceci aboutit à la formation d’un radical diène conjugué, qui après addition avec l’oxygène moléculaire donne le radical peroxyle (LOO°). Ensuite, ce radical peut réagir avec un autre acide gras polyinsaturé et former un hydroperoxyde (LOOH), c’est la phase de « Propagation » de la peroxydation lipidique. Ces hydroperoxydes appartiennent à la famille des peroxydes lipidiques qui peuvent soit être réduits et neutralisés « phase de Terminaison » par la glutathion peroxydase et la vitamine E intercalée dans la bicouche lipidique des membranes (15, 3, 16). Ou, continuer à s’oxyder et à se fragmenter en produits secondaires c’est-à-dire en aldéhydes très réactifs, pouvant être considérés comme des messagers secondaires toxiques qui augmentent les dommages initiaux dus aux radicaux libres. Parmi ces aldéhydes formés lors de la peroxydation lipidique, l’isoprostane, le malondialdéhyde (MDA) et le 4-hydroxynonénal (4-HNE) qui sont très étudiés comme marqueurs de la peroxydation lipidique, ces deux derniers produits (MDA, 4-HNE) réagissent avec les protéines et l’ADN, une fois fixé à la molécule d’ADN, le MDA semble être le produit le plus mutagène, alors que le 4-HNE est le plus toxique pour la cellule .
Les protéines
L’action des radicaux libres a lieu sur les chaines latérales de certains acides aminés comme le thiol des cystéines. A proximité des sites de liaisons d’ions métalliques peuvent se dérouler des réactions d’oxydations qui produisent des acides aminés anormaux. Les radicaux libres sont également responsables de la formation de ponts disulfures qui modifient la conformation des protéines et nuisent à leur activité biologique (activité enzymatique, transduction d’un signal ou système de transport) .
Les acides nucléiques
L’ADN nucléaire et ADN mitochondrial. Les radicaux libres peuvent induire des effets mutagènes ou l’arrêt des réplications de l’ADN. Ils agissent en provoquant des altérations de bases, des pontages ADN protéines (33). L’attaque radicalaire peut être directe et entrainer l’oxydation des bases, ce qui donne naissance à un grand nombre de bases modifiées. Des dommages indirects peuvent résulter de l’attaque des lipides dont la peroxydation génère des aldéhydes mutagènes formant des adduits sur les bases de l’ADN de type MDA-guanine ou éthénodérivés.
Les radicaux libres peuvent aussi attaquer les protéines qui sont très nombreuses à entrer en contact avec l’ADN pour le protéger (histones) ou pour le lire (enzymes et facteurs de la réplication ou de transcription), entraine des pontages des protéines comme ils peuvent attaquer la liaison entre la base et le désoxyribose, créant un site abasique ou attaquer le sucre lui-même, créant une coupure de chaine simple brin .
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Table des matières
Introduction
PREMIERE PARTIE : Rappels bibliographique
Chapitre-I : Généralités sur le stress oxydatif
I. Définition
II. Les Radicaux libres de l’oxygène
II.1. Principaux radicaux libres
II.2. Mécanisme cellulaire de production des radicaux libres
II.2.1. Production de l’anion superoxyde (O2°-)
II.2.2. Production du peroxyde d’hydrogène (H2O2)
II.2.3. Production du radical hydroxyle (OH°)
III. Rôles physiologiques des radicaux libres
IV. Cibles biologiques des espèces réactives de l’oxygène
IV.1. Les lipides
IV.2. Les protéines
IV.3. Les acides nucléiques
V. Les conséquences pathologiques du stress oxydatif
V.1. Le cancer
V.1.1. Définition
V.1.2. Principales causes du cancer
V.1.3. Rôle du stress oxydatif dans le cancer
V.2. Les pathologies cardiovasculaires
V.2.1. Définition
V.2.2. Rôle du stress oxydatif dans les pathologies cardiovasculaires
V.2.3. Athérosclérose et espèces réactives de l’oxygène
V.3. Les maladies du système nerveux
V.3.1. Définition
V.3.2. Rôle du stress oxydatif dans les maladies du système nerveux
V.3.3. La maladie d’Alzheimer
V.3.4. La maladie de Parkinson
V.4. Le vieillissement de la peau
V.4.1. Définition du vieillissement
V.4.2. Rôle du stress oxydatif dans le vieillissement
V.5. Les affections ophtalmologiques
V.5.1. Définition
V.5.2. Rôle du stress oxydatif dans les affections ophtalmologiques
V.5.3. La dégénérescence maculaire liée à l’âge
V.6. Le diabète
V.6.1. Définition
V.6.2. Rôle du stress oxydant dans le diabète
V.7. Le sida
V.7.1. Définition
V.7.2. Le stress oxydatif au cour de l’infection à VIH
VI. Les antioxydants
VI.1. Classification des antioxydants
VI.2. Systèmes de défense enzymatique
VI.3. Systèmes de défense non enzymatique
Chapitre- II : Revue bibliographique sur Moringa oleifera
I. Généralités sur Moringa oleifera
I.1. Etude botanique
I.2. Place dans la systématique
I.3. Répartition géographique et habitat
I.4. Caractères botaniques
I.4.1. Le port
I.4.2. Les feuilles
I.4.3. Les fleurs
I.4.4. Le fruit
II. Noms vernaculaires
III. Etudes chimiques de Moringa oleifera
III.1. Composition chimique des feuilles
III.2. Composition chimique de l’écorce
III.3. Composition chimique des graines
IV. Etudes pharmacologiques
IV.1. Les organes
IV.2. Athomine
IV.3. Spirochine
IV.4. Moringine et Moringinine
V. Usages alimentaires et thérapeutiques
V.1. Les feuilles
V.2. L’écorce
V.3. Les graines
V.4. Les racines
V.5. Toxicité
DEUXIEME PARTIE : Etude expérimentale
Chapitre-I : Méthodologie générale
I. Cadre d’étude et objectif
I.1. Cadre d’étude
I.2. Objectif de l’étude
II. Matériel et réactif
II.1. Matériel
II.1.1. Drogue
II.1.2. Matériel et appareil
II.2. Réactifs
III. Les méthodes d’étude
III.1. Extraction
III.2. Mode opératoire
III.3. Etude de l’activité antioxydante
III.3.1. Protocole expérimentale du test au DPPH
III.3.2. Expressions des résultats et analyse statistique
Chapitre-II : Résultats
Activités antioxydantes de feuilles de Moringa oleifera
Chapitre-III : Discussion
Conclusion
Références
