Radicaux libres, stress oxydatif et antioxydants

Les espèces réactives de l’oxygène produites dans les cellules comprennent le peroxyde d’hydrogène (H2O2), l’acide hypochloreux (HClO), et des radicaux libres tels que le radical hydroxyle (•OH) et l’anion superoxyde (O2− ) (Valko et al., 2007). Le radical hydroxyle est particulièrement instable et va réagir rapidement et de manière non spécifique avec la plupart des molécules biologiques. Cette espèce est produite à partir du peroxyde d’hydrogène dans des réactions d’oxydo-réduction catalysée par un métal, tels que la réaction de Fenton (Stohs et Bagchi, 1995). Ces agents oxydants peuvent endommager les cellules en commençant par des réactions chimiques en chaîne telle que la peroxydation des lipides, ou par oxydation de l’ADN ou des protéines (Sies, 1997). Des dommages à l’ADN peuvent provoquer des mutations et, éventuellement, le cancer, faute de remède par des mécanismes de réparation de l’ADN (Nakabeppu et al., 2006; Valko et al., 2004), tandis que les dommages aux protéines provoque une inhibition de l’enzyme, la dénaturation et la dégradation des protéines (Stadtman, 1992).

Les dommages oxydatifs provoqués par le stress oxydant appelé aussi stress oxydatif sont impliqués dans l’étiologie du cancer, des maladies cardiovasculaires et d’autres maladies dégénératives. La peroxydation lipidique induite par les radicaux libres a été proposée pour être impliquée de manière critique dans plusieurs états pathologiques dont le cancer, la polyarthrite rhumatoïde et une lésion de la réoxygénation post-ischémique ainsi que dans les processus dégénératifs associés au vieillissement (Kesić et al., 2009).

Au cours de ces dernières années, un nombre croissant de rapports confirment que beaucoup de fruits et légumes peuvent offrir une protection contre certaines maladies chroniques causées par le stress oxydatif (Sun et al., 2009), et une attention considérable a été portée aux propriétés antioxydantes des plantes qui peuvent être utilisés pour la consommation humaine. Les composés phénoliques suscitent un intérêt considérable dans le domaine de l’alimentaire, de la chimie et de la médecine en raison de leur potentiel antioxydant prometteur (Kalia et al., 2008). Les composés phénoliques ou polyphénols sont largement distribués dans le règne végétal et sont les métabolites secondaires les plus abondants dans les plantes. Ces métabolites comprennent de nombreuses classes de composés allant des acides phénoliques simples aux flavonoïdes complexes (Nawaz et al., 2006). Les éventuels avantages de la consommation des polyphénols pour la santé ont été suggérés de dériver de leurs propriétés antioxydantes et anti-inflammatoires (Queen et Tollefsbol, 2010). Ils ont également des activités anti-ulcéreuse (Saito et al., 1998), anti cancérigène (Liu et Castonguay, 1991) et anti-mutagène (Liviero et al., 1994). La raison de ces activités est le fort caractère antioxydant des polyphénols, qui est basée sur leur capacité à absorber les radicaux libres (Nawaz et al., 2006) .

Radicaux libres, stress oxydatif et antioxydants

Les radicaux libres sont produits par divers mécanismes physiologiques car ils sont utiles pour l’organisme à dose raisonnable. Cette production physiologique est parfaitement maîtrisée par des systèmes de défense. Dans les circonstances normales, on dit que la balance antioxydantes/ prooxydants est en équilibre. Si tel n’est pas le cas, que ce soit par déficit en antioxydants ou par suite d’une surproduction de radicaux, l’excès de ces radicaux est appelé Stress oxydatif. Il est maintenant admis que le phénomène de stress oxydant est impliqué dans l’étiologie de nombreuses maladies neurodégénératives (Alzheimer, Parkinson, Huntington), de désordres pathologiques, mais également dans les phénomènes de vieillissement (Favier, 2003).

Radicaux libres 

Un radical libre est une espèce chimique possédant un électron célibataire sur sa couche périphérique. La molécule d’oxygène (ou dioxygène, O2) présente la particularité d’avoir la structure d’un biradical libre , en raison de ses deux électrons célibataires situés sur les deux orbitales de plus grande énergie.

Ne possédant qu’un seul électron sur ses orbitales, l’oxyde d’azote (NO) est un radical peu réactif, synthétisé à partir d’un atome d’azote et d’une molécule d’oxygène. Dans les phénomènes de stress oxydant prenant place dans les milieux biologiques, les radicaux libres qui interviennent, partagent pour caractéristique celle d’avoir un électron célibataire sur un atome d’oxygène ou d’azote. Ceci leur confère la dénomination d’espèces réactives de l’oxygène (EOR ou ROS) ou de l’azote (EAR ou RNS).

Espèces réactives de l’oxygène (ERO) 

On distingue alors deux grands groupes de molécules réactives impliquées dans le stress oxydant: les espèces radicalaires et les espèces non-radicalaires. La réactivité d’un radical libre varie d’un radical à un autre et dépend de l’environnement où ils se trouvent. Leurs constantes de vitesse réactionnelle sont très élevées (Delattre et al., 2005a).

Les espèces oxygénées réactives radicalaires 

* L’anion radical superoxyde (O2•- ) est le résultat de l’apport d’un électron supplémentaire à la structure initiale de l’oxygène. Malgré une réactivité moyenne, ce radical a quelques cibles privilégiées telles que le cytochrome c (Fe 3+), l’ascorbate et surtout le superoxyde dismutase.
* Plus réactif que le précédent, le radical perhydroxyle HO2• est obtenu après protonation de ce dernier à pH inférieur à 4,8 (pKa (HO2•/ O2•- ) = 4,8).
* La réduction monoélectronique du peroxyde d’hydrogène H2O2 donne naissance au radical hydroxyle HO• et à l’anion basique non radicalaire OHen présence d’un catalyseur (réaction de Fenton: H2O2 + Fe2+ → HO• + Fe3+ + OH- ). Cette espèce chimique particulièrement réactive joue un rôle majeur dans la peroxydation lipidique et la destruction du matériel génétique (Hennebelle, 2006).
* Le radical peroxyle RO2• est un radical secondaire issu de l’addition de l’oxygène sur les radicaux centrés sur le radical R• . Sa réactivité se situe entre l’anion radical superoxyde et le radical hydroxyle.
* Le radical secondaire alkoxyle RO• est produit suite à la décomposition de l’hydroperoxyde RO2H, issu de l’oxydation de substrat RH, par des cations métalliques.

Les espèces oxygénées non radicalaires 

L’oxygène singulet 1O2, qui est la forme diamagnétique de l’oxygène, est produit en présence de rayonnement UV ou par les leucocytes. Bien qu’il ne soit pas un radical, il joue un rôle dans le vieillissement cutané et certaines maladies liées à l’âge (Choe et Min, 2005; Hennebelle, 2006).

Sous sa forme moléculaire, le peroxyde d’hydrogène H2O2 est également toxique, en particulier à cause de sa transformation en radical hydroxyle en présence de cations métalliques Fe2+ et Cu+ , lors de réactions de type « Fenton » (Wardman et Candeias, 1996). La myéloperoxydase convertit le peroxyde d’hydrogène en acide hypochlorique (HOCl) à des concentrations physiologiques. Ce dernier peut réagir avec les fonctions aminées des protéines pour former des chloramines (Sumaya Martinez, 2004).

Table des matières

Introduction
Partie bibliographique
Chapitre 1: Radicaux libres, stress oxydatif et antioxydants
1. Radicaux libres
1.1. Espèces réactives de l’oxygène (ERO)
1.1.1. Les espèces oxygénées réactives radicalaires
1.1.2. Les espèces oxygénées non radicalaires
1.2. Espèces réactives azotées (ERN)
1.2.1. Espèces radicalaires azotées
1.2.2. Espèces non radicalaires azotées
2. Production de radicaux libres
2.1. Production intracellulaire
2.2. Production extracellulaire
3. Rôle des radicaux libres
3.1. Rôle des radicaux libres chez l’homme
3.2. Rôle des radicaux libres chez les plantes
4. Stress oxydatif
5. Antioxydants et protection cellulaire
5.1. Systèmes antioxydants enzymatiques endogènes
5.2. Systèmes antioxydants non-enzymatiques
5.2.1. Systèmes antioxydants endogènes
5.2.2. Systèmes antioxydants exogènes
Chapitre 2: Composés phénoliques
1. Généralités, structures et classification
2. Flavonoïdes
3. Anthocyanosides
4. Tannins
4.1. Tannins hydrolysables
4.2. Tannins condensés ou tannins catéchiques ou proanthocyanidols
5. Acides phénoliques et phénols simples
5.1. Acide phénoliques dérivés de l’acide benzoïque
5.2. Acide phénoliques dérivés de l’acide cinnamique
5.3. Phénols simples
6. Coumarines
7. Quinones
8. Stilbène
9. Lignanes
Chapitre 3: Présentation des plantes étudiées
1. Marrubium deserti De Noé.
1.1. Place dans le systématique
1.2. Description botanique
1.3. Habitat et répartition géographique
1.4. Usage traditionnel
2. Anvillea radiata Coss. & Dur.
2.1. Place dans la systématique
2.2. Description botanique
2.3. Habitat et répartition géographique
2.4. Usage traditionnel
3. Cistanche tinctoria (Desf.) Beck
3.1. Place dans la systématique
3.2. Description botanique
3.3. Habitat et répartition géographique
3.4. Usage traditionnel
4. Ferula vesceritensis Coss. & Dur
4.1. Place dans la systématique
4.2. Description botanique
4.3. Habitat et répartition géographique
4.4. Usage traditionnel
5. Pituranthos chloranthus Coss. & Dur
5.1. Place dans la systématique
5.2. Description botanique
5.3. Habitat et répartition géographique
5.4. Usage traditionnel
6.1. Place dans la systématique
6.2. Description botanique
6.3. Habitat et répartition géographique
6.4. Usage traditionnel
7. Genista saharae Coss. & Dur.
7.1. Place dans la systématique
7.2. Description botanique
7.3. Habitat et répartition géographique
7.4. Usage traditionnel
8. Limoniastrum guyonianum Dur.
8.1. Place dans la systématique
8.2. Description botanique
8.3. Habitat et répartition géographique
8.4. Usage traditionnel
9. Periploca laevigata Act.
9.1. Place dans la systématique
9.2. Description botanique
9.3. Habitat et répartition géographique
9.4. Usage traditionnel
10. Ammodaucus leucotrichus Coss. & Dur
10.1. Place dans la systématique
10.2. Description botanique
10.3. Habitat et répartition géographique
10.4. Usage traditionnel
Partie expérimentale
Chapitre 1: Matériel et méthodes
1. Matériel
1.1. Matériel végétal
1.2. Choix des plantes
1.3. Produits chimiques
1.4. Souches bactériennes
2. Méthodes
2.1. Objectifs et méthodologie
2.2. Tests phytochimiques
2.3. Préparation des extraits bruts hydrométhanoliques (Ebr)
2.4. Extraction de Cistanche violacea et Periploca laevigata
2.4.1. Extraction pour le test de l’activité antioxydante
2.4.1.1. Extraction à froid ou Macération
2.4.1.2. Extraction à chaud ou extraction au Soxhlet
2.4.2. Extraction et fractionnement pour le test antibactérien
2.5. Calcul de rendement
2.6. Dosage des composés phénoliques
2.6.1. Dosage des composés phénoliques totaux (TCP)
2.6.2. Dosage des flavonoïdes
2.7. Evaluation de l’activité antioxydante
2.7.1. Test ABTS
2.7.2. Test DPPH
2.7.3. Pouvoir réducteur (FRAP, Ferric Reducing Antioxydant Power)
2.7.4. Pouvoir réducteur (PR)
2.8. Evaluation de l’activité antibactérienne
2.8.1. Test de diffusion en milieu gélosé
2.8.2. Détermination de la CMI et de la CMB
2.9. Analyse statistique
Chapitre 2: Résultats et discussion
1. Tests phytochimiques
2. Rendement d’extraction et teneur en polyphénols totaux des extraits bruts
3. Activité antioxydante des extraits bruts hydrométhanoliques
4. Corrélation entre teneur en polyphénols totaux et activité antioxydante
5. Etude des deux espèces P. laevigata et C. violacea
5.1. Teneur en composés phénoliques
5.2. Evaluation de l’activité antioxydante par le test DPPH
5.3. Evaluation de l’activité antibactérienne
5.3.1. Activité antibactérienne des extraits bruts par la méthode des disques
5.3.2. Détermination de la CMI et la CMB
5.3.3. Activité antibactérienne des fractions de l’espèce C. violacea
Conclusion et perspectives
Références bibliographiques

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