mito-chondrial traduit s o i t un manque d'oxygène, s o i t une inhibition par l a cyatamins de l a respiration des mitochondries.
La cystaaine inhibe l a consommation d'oxygène d'honogénats ou de aiter-chondries, incubés en présence de différents intermédiaires du cycle des acides tricàrboxyliques (Lelièvr :, I960 ; 1965a ; Liébeca et Sluse). Ces modifications peuvent résiilter de l ' i n h i b i t i o n par l a cystamine de l a pyruvate déshydrogénast e t de l a 2-oxoglutaiate d^Kby^rpgenase (Skrede «t aUm 1965 ; Bets e t Lelikvre»
1970). amis on peut se demander'--si l a cystamine n'affecte pas directement la chaî-ne respiratoire.
Des mitochendries intactes sont incapables d'oxyder l e KADB contenu dans l e milieu d'incubation ; après oxydation des substrats endogènes, l a respi--j:
ration s'arrête. S i , s ce marnent, on ajoute au milieu d'incubation de l a v \ l i n 6
-
-*J-mycina (0,0? jig/ml), on observe, aprè» une latence d'environ 30 o-condea, une oxy-dotion du NAM externe. L'addition de cystaaine (6,6 ŒM) à dee mitochondrice per-meatoilinéao au NADH ne modifie pas la vitesse d'oxydation de ce cofacteur (Tableau 2.9).
DISCUSSION ET CONCLUSIONS
2 . 2 3 TEMPERATURE INTERNE DES ANIMAUX INJECTES DE BADIOPROTECTEURS
1/hypothermie provoquée par l ' i n j e c t i o n de cystamine ou de cys t é amine eflt plus moquée chez l a souris que chez l e rat. Lea résultats confirment l e s observations 4e Beti et a l . (1962), Liébecq-Hutter e t Bacq (1958), Bacq e t al.,
(1965). I * cysteine par contre n'a pas d'effet sur l a température interne du rat et de l a souris (Liébecq-Hutter et Bacq, 1958 et Fig. 1.6).
Un certain nombre de f a i t s expérimentaux ont montré que c e t t e hypother-mie n'a aucune importance pour l a radioprotection :
a) l'évolution de l'hypothermie e t c e l l e de la radioprotection sont t r è s différentes en fonction du temps j l a température dimittUs encore alors que l a radioprotection a déjà disparu 2 heures après l ' i n j e c t i o n i\e cystandne ou de cystéamioe. D'autre part, i l n'y a pas de relation entre l e degré de protection et l ' i n t e n s i t é de l'hypothermie s i on compare différentes substances p r o t e c t r i -ces (Stratton et Davis, 1962).
h) L'hibernation a r t i f i c i e l l e n'affecte pas de façon significative l a radio-s e n radio-s i b i l i t é radio-s i ce n'eradio-st en-deradio-sradio-souradio-s de 20 °C (Hornradio-sey, 1957) mairadio-s l e radio-s radioprotec-teurs ne produisent pas une t e l l e hypothermie. Une faible hypothermie, au con-t r a i r e , s e n s i b i l i s e v i s - à - v i s des radiacon-tions X Î33.oom e con-t Dawson, 1961).
c ) L'injection de substances hypothermiantes n'affecte l a radiosensibilité que s i 1» température interne descend en-dessous de 31 °C (Godfroi, 195&). L'in-jection simultanée d'un protecteur chimique e t d'une substance hypothermiante confère une protection moindre que l ' i n j e c t i o n du protecteur seul (Rupkey et al.t
1963, Xuskin et al,, 1959)>
2 . 2 b INFLUENCE DES RADI0FBOTECTEWS SUR L'ETAT D'OXIDO-SSDUCTION
Ches l e r a t , l'administration de cyatamine provoque une réduction d«t systèmes HADH-1AD cytoplasmique e t mitochondrial. Les potentiels d'oxydo-réduc-tion évoluent parallèlement dans ces deux compartiments puisqu'ils diminuent l e
Vf-6,3 + 1,2 mV dans le cytoplasme et de 7,2 + 2,5 nV dans les mitochondrie». Si les rats sont soumis à un jeûne de UB heures, 1*injection de cystamine ne provoque pas de modification des potentiels d'oxydo-réduction cytoplasmique et mitochondrial, 1»5 minutes après l'injection, puisque les rapports [lactate]/[pyruvate] et [3-hy-droxybutyrate]/[acétoacétate] ne sont pas modifiés. Il faut noter que les condi-tions métaboliques dans les tissus d'animaux à jeun ne sont pas identiques à cel-les qui prévalent dans cel-les tissus d'animaux nourris. La cysténmine et la cysteine sont sans effet sur le potentiel d'oxydo-réduction du sang de rats nourris.
Chez la souris, on obBerve, 10 minutes après l'injection de cystamine, une diminution plus modeste du potentiel d'oxydo-réduction (de 1,6 mV) ; la cys-téamine ne réduit le potentiel d'oxydo-réduction.
Les modifications du potentiel d'oxydo-réduction causées par la cysta-mine peuvent résulter soit d'un manque d'oxygène, soit d'effets métaboliques di-rects de la cystamine au niveau de la respiration des mitochondries ou au niveau de la perméabilité de la membrane mitochondriale aux nucleotides de la pyridine.
Etant donné l'affinité de la cytochrome oxydase pour l'oxygène, là dimi-nution de la fourniture d'oxygène doit être importante pour se traduire par une réduction des composants de la chaîne respiratoire et donc par une chute des po-tentiels d'oxydo-réduction mitochondrial et cytoplasmique.
Une inhibition de la chaîne respiratoire par la cystamine aurait les mêmes conséquences métaboliques que l'absence d'oxygène ; cependant, puisque la vitesse d'oxydation du MADH par des mitochondries de foie isolées et perméabili-aées à ce cofacteur n'est pas modifiée par la présence de cystamine, un effet di-rect de la cystamine au niveau de la chaîne respiratoire ne peut être envisagé.
Les expériences de Skrede et al. (1965) ont mis en évidence -in vitro un effet de la cystamine sur la perméabilité mitochondriale ; l'augmentation de perméabilité de la membrane, interne des mitochondries, probablement par. formation de disulfures mixtes encre la cystamine et les groupements -8H des proteinta de la membrane, aurait comme conséquence une perte de HAD par 'les.ntoçhon&iavvV..Oti£j peut donc se demander si les modifications du rapport [SADHJ/tKAD ] observées'..','•
après injection de cystamine ne résultent pas d'usé pcrméabilisation aux nueiéo->
tides ; on devrait observer, dans ce cas, une tendance a l'égalisation des rap"
ports [NADH]/[HAD ] cytoplasmique et mitochondrial, c'est-à-dire une baisse du
rapport mitochondrial et une hausse du rapport cytoplaamique. Puisqu'on observe ^ une évolution parallèle des potentiels d'oxydo-réduction dans ces deux comparti-ments cellulaires, une telle explication est à rejeter.
En conclusion, l a chute des potentiels d'oxydo-rêduction des systèmes SADH-HAD cytoplasmique et mitochondrial doit traduire une hypoxie t i s s u l a i r e .
Les mesures directes de la tension d'oxygène dans l a rate du rat après injection de cystamine, effectuées par Lelièvre et al. (1969), ont mis en éviden-ce une baisse de l a tension d'oxygène 10 minutes déjà après l ' i n j e c t i o n , baisse persistant jusqu'à l a 1+5 minute ; l a cystêamine a un effet similaire mais l a chute de In pression d'oxygène est moins marquée. On observe par conséquent dans l e cas de la cystamine un délai entre l'apparition de l'hypoxie et l'observation des modifications qui en résultent ; l'hypoxie causée par la cystêamine n ' e s t pas suffisante pour entraîner une modification des potentiels d'oxydorêduction c y t o -plasmique e t mitochondrial.
La courbe de radioprotection observée aprêB l ' i n j e c t i o n de cystamine au rat présente deux maxima i l a protection e s t importante lorsque l e temps séparant l ' i n j e c t i o n de l'irradiation est de 10 ou de k5 minutes (Beta et al., 1967). Çhea l a souris, l a courbe de radioprotection après injection de cystamine présent*» 6Ga-iement deux maxima, 2 et 10 minutes après l ' i n j e c t i o n (Bacq et Beaumariage, 1965).
S i on compare l'évolution en fonction du temps de l a radioprotection e t du poten-t i e l d'oxydo-réducpoten-tion après injecpoten-tion de cyspoten-tamine, on conspoten-tapoten-te que l a chupoten-te de potentiel coïncide avec l e second pic de protection, c'est-à-dire ^5 minute» aprèé l ' i n j e c t i o n chez l e rat e t 10 minutes après l ' i n j e c t i o n chez l a souris (Pig. 1.2,
1.1», 2.5 et 2.16).
Après injection de cystêamine, l e second pic de radioprotection est.moins' important chez le rat et inexistant chez l a souris (fietz et al.j 1967 ; Bacq et Beaumariage, 1965 ) ; dans ce cas, on n'observe pas de modification des potentiels d'oxydo-rêduction (Fig. 1.2, 1.U, 2.12 et 2.19).
Enfin, l a cysteine qui confère au rat une protection faible et inchangée de l a 10 à l a 90 minute (Beti et al.* 1967) » ne modifie pas l e s p o t e n t i e l s d'bxyr do-réduction (Fig. 1.3 e t 2.1U).
En conclusion, i l eat possible que l a protection observée chez 1« rat et chez l a souris après l ' i n j e c t i o n de cyBtamine (second pic) r é s u l t e , en p a r t i e du moins, des modifications métaboliques consécutives à une hypoxie t i s s u l a i r e .
2 . 2 5 INFLUENCE DE LA LIBERATION D'ACIDE LACTIQUE SUR LE pB SANGUIN
Les déterminations du rapport [NADH]/[MAD ] ont été effectuées en suppo-sant l e pH constant e t égal â 7 mais on peut se demander s i l'hy/iarlactacidemie . ne va pas provoquer une chute de pH.
-U9-Des déterminations directes et indirectes ont montré que le pH plasma-tique est de T,U tandis que le pH intracellulaire est de 7»0. Le maintien du pî(
du plasma sanguin dépend de mécanismes régulateurs très efficaces : les systèmes tampons, la ventilation pulmonaire et la fonction rénale.
2.25.1 Pouvoir tampon
Le pouvoir tampon du sang est dû aux protéines plaamatiqucs et S 1'hé-moglobine mais aussi aux bicarbonates dan3 le cas de l'addition d'un acide autre
que l'acide carbonique. Le pouvoir tampon de l'hémoglobine est dû presqu'exclusi-vement aux groupements imidazole de3 résidus histidine et sa valeur est de 22,7 si. pour 1 litre de sang dans la zone des pH physiologiques [1 slyke (si.) est la quantité d'acide ou de base (en mmoles) qu'il faut ajouter à 1 litre de solu-tion pour produire une variasolu-tion de pH d'une unité) « La contribusolu-tion des protéi-nes plasnatiques au pouvoir tampon du sang est de 3»9 si. Le système carbonate-*
acide carbonique tamponne également les variations de pH produites par les aci-des autres que l'acide carbonique ; lorsque la pression partielle en C0_ est fixe, le pouvoir tampon d'iiae solution 2k mM en bicarbonate (concentration plasmatique) est de 55 si- L'addition d'un acide non volatile au système carbonate-acide
car-mm •
tonique provoque une diminution de la concentration en ions HCO- à peu près éga- • le à la concentration en ions H ajoutés ; en effet, la plupart des ions H ajou-tés se combinent avec les ions bicarbonates pour donner de l'acide carbonique qui disparaît sous forme de C0_. Si d'autres tampons sont présents en même temps que le tampon bicarbonate, comme c'est le cas dans le sang, tous les ions H na réa-gissent pas avec les bicarbonates mais une partie se combine avec les autres sub-stances tampons, à savoir l'hémoglobine et les protéines plasnatiques. Le pou-voir tampon du sang vis-S-vis d'un acide autre que l'acide carbonique et à une pression partielle en CCL constante est donc très élevé (> 55 si.) et la diminu-tion de la concentradiminu-tion en ions HCO. est inférieure à la concentradiminu-tion en ions
• f • *
H ajoutés.
Le pouvoir tampon du muscle est égal à la somme des pouvoirs taxions des divers constituants du milieu intracellulaire et dépend aussi de la viteaoe de transfert; dès ions H vers le milieu extracellulaire. Les principale* substan-ces tampons du muscle soat les phosphates inorganique et organique, les bicarbo-nates et les protéines. Le pouvoir tampon calculé est de 1*2 si. \ lea determi-nations directes donnent des résultats très variable» (voir Woodbury, 19$) ),
Le pouvoir tampon d'homogénats de foie a été déterminé en mesurant l a variation de pH résultant de l'addition de différentes concentrations d'acide lactique ; le pH baisse d'une unité après l'addition de 29 umol.es d'acide l a c t i -que (ou de 29 uequiv. d'ions H puisqu'à pH T» l'acide lacti-que est dissocié à 99«92 %) par gramme de foie ce qui correspond à un pouvoir tampon de 36 s i .
Comme l'augmentation de concentration en lactate dans le sang, après l ' i n j e c t i o n do cystorainc,cst an maximum tie 2,0 fï 2,5 umoles par g de nang et que l a concentration en lactate augmente plus dans l e sang que dans l e s t i s s u s (voir 1«. 11), la diminution de pH qui peut en résulter est t r è s f a i b l e , e l l e serait environ de 0,0*1.
L'influence de cette variation de pH sur l e rapport [NADH]/[HAD ] eat négligeable, étant inférieure à l'erreur de mesure sur l a détermination de ce rapport.
2.25.2 Ventilation pulmonaire
Le sinus carotidien et l a région cardioaortique contiennent des c h i -miorécepteurs sensibles au C0_. I l s transmettent leurs stimulations aux centres respiratoires qui sont eux-mêmes sensibles aux variations de CO. e t de pH dans le sang.
Toute tendance â l'acidose déclenche aussitôt une hyperventilation pul-nonaire réflexe. Celle-ci éliminera du CO et tendra a i n s i a augmenter l e pH du plasma en agissant sur l e rapport HCO./CO . 2
Bett e t Lelièvre (1970) observant une augmentation du quotient respira-toire chex l e rat injecté de cyst amine, suggèrent que cet effet s e r a i t l i é à* une anoxie t i s s u l a i r e e t une acidose qui libérerait une certaine quantité de C0d. De même, Troquet « t a l . (1971) observent une augmentation de l a libération dt C0«
(après une baisse transitoire), chez l e s rats injectes de cyst amine.
2:26 INPLUEKCB BBS RADIOPtmUCTBUfiS SUR LA GUC8HIE
Là cyetamine et l a cyatéamine provoquent chez l e rat uite hyperglycésde ce qui confirme l e s résultats de Sokal « t - a l ; (1959) « t de Hietbrink et Yam (196J»J|
Le, cystaaine e s t plus nyperglycémiante que l a cystéamine e t l a cysteine e s t sens'.
e f f e t BUT l e taux de glucose sanguin.
Chee 1» s o u r i s , l a cyetamine et l a cryotéamine ne provoquent pas d'hyper-glycémie mais p l u t ô t une légère hypod'hyper-glycémie.
On n'observe pas de corrélation entre l a glycémia et l e degré de prot e c prot i o n lorsqu'on f a i prot v a r i e r l ' i n prot e r v a l l e de protemps séparanprot l ' i n j e c prot i o n e prot l ' i r -r a d i a t i o n ou le doBage.
Len r a t s dépourvus de pancréas subissent une glycogénolyse hépatique nous l ' a c t i o n de l a oyatëamine, ce qui exclut l ' i n t e r v e n t i o n du glucagon. Par c o n t r e , l ' e f f e t nyperglycémiant de l a cystéamine eat supprimé s i lea r a t s sont surrénalectotnisés ou i n j e c t é s de sympathicolytiques avant l ' a d m i n i s t r a t i o n du r a -dioprotecteur (Hietbrink et Yam, 196U ; Yam et Hietbrink, 196^ ; Sokal et al.,
'959) ; l e s effets de l a cystêamine BUT l a glycémie semblent par conséquent r é -s u l t e r d'une -stimulation de l a médullo-aurrénale, l i b é r a n t de-s catecholamine-s.
Cependant, l a surrénalectomie ne supprime pas la glycogénolyee hépatique chez l e s r a t s i n j e c t é s de cystêamine ; Sokal et al. (1959) en concluant que ce protecteur a probablement un e f f e t glycogénol/tique d i r e c t sur 1- foie mais qu'en p l u s , i l provoque la l i b é r a t i o n de catecholamines et d ' i n s u l i n e qui seraient responsables en grande p a r t i e des effets sur l a glycémie et sur l e taux de glycogens rtunculai-r e e t hépatique.
Chapitre 3
ROLE DES CATECHOLAMINES DANS L'HYPOXIE,