L’organisme dispose de systèmes de protection contre les ERO. Un antioxydant est un composé capable de combattre les dommages oxydants alors qu’il est en moindre quantité que les molécules qu’il protège. La protection antioxydante comprend des enzymes antioxydantes et de nombreux composés endogènes réagissant et inactivant les ERO. Les cellules maintiennent leur niveau d’antioxydants par les apports alimentaires et/ou la synthèse de
novo.
IV.1. Antioxydants enzymatiques :
Les superoxyde dismutases.
Chez l’homme, il existe 3 types de superoxyde dismutases (SOD) : mitochondriale (Mn SOD), cytosolique (Cu/Zn SOD) et extracellulaire. Ce sont des enzymes catalysant la dismutation de O2.- en O2 et H2O2.
La catalase.
Contrairement à O2.- qui reste près de son site de production, H2O2 peut diffuser à travers les membranes et le cytosol. La catalase est une enzyme essentiellement localisée dans les peroxysomes, convertissant H2O2 en H2O et O2.
2 O2.-+ 2 H+ H2O2+ O2
Les glutathion peroxydases.
Les glutathion peroxydases (GPx) sont des enzymes contenant un sélénium réduisant H2O2 ou les hydroperoxydes d’AG en leurs composés hydroxylés correspondants en utilisant le GSH comme co-substrat. Il existe différents types de GPx dont les GPx-1 (cytosolique), GPx-2 (gastro-intestinale), GPx-3 (plasmatique), GPx-4 (cytosolique, mitochondriale et membranaire, spécifique des hydroperoxydes estérifiés dans les PL, le cholestérol et les esters de cholestérol) et GPx-5 (intervenant durant la spermatogénèse).
Les glutathion transférases.
Les glutathion transférases sont des enzymes séléno-indépendantes conjuguant le GSH à un grand nombre de composés électrophiles (médicaments, agents cancérigènes,...). Cette addition permet leur métabolisation puis leur excrétion.
La glutathion réductase.
La glutathion réductase utilise le NADPH pour régénérer le GSH à partir du GSSG. Le NADPH est produit par la glucose-6-phosphate déshydrogénase.
Les peroxyredoxines.
Les peroxyredoxines (Prx) constituent une autre famille de peroxydases constituée de six membres, dont cinq (Prx I-V) possèdent deux sites catalytiques à base de cystéines (Rhee
et al., 2005). Séléno-indépendantes, ces peroxydases réduisent un grand nombre de molécules
comme l’H2O2 et utilisent la thioredoxine (Trx) comme réducteur. Ces enzymes réduisent également les hydroperoxydes d’alkyl, le peroxynitrite et les hydroperoxydes dérivés de PL ou d’AG. Elles possèdent à la fois des fonctions antioxydantes et sont impliquées dans la signalisation intracellulaire.
ROOH + 2 GSH ROH + GSSG + H2O H2O2+ 2 GSH 2 H2O + GSSG
IV.2. Antioxydants non enzymatiques :
IV.2.a. Antioxydants liposolubles :
Les tocophérols et tocotriénols (vitamine E).
Il s’agit d’une famille de molécules comprenant les α-, β-, γ- et δ-tocophérols (Tableau 2) ainsi que les α-, β-, γ- et δ-tocotriènols. Ces molécules sont constituées d’un noyau 6-chromanol sur lequel est greffée une chaîne phytyle saturée (tocophérols) ou non (tocotriènols) (Tableau 3). Etant liposoluble, la vitamine E se localise dans les membranes et les lipoprotéines. Ces dernières en sont les premiers transporteurs. Ces molécules, dont l’α -tocophérol (α-TOH) est l’isomère majoritaire, sont de très bons piégeurs de radicaux LO. et LOO. avec lesquels ils réagissent pour former un hydroperoxyde (LOOH) ou un hydroxyde (LOH) lipidique ainsi qu’un radical α-tocophéryle (α-TO.). La réaction en chaîne de lipoperoxydation est ainsi interrompue.
L’ubidécaquinone (Coenzyme Q10).
Cette molécule appartient à une famille de composés liposolubles synthétisés par l’Homme, connus sous le nom d’ubiquinones. Ces dernières sont composées d’une structure benzoquinone et de 1 à 12 unités isoprènes. L’ubidécaquinone (Tableau 3), avec 10 unités isoprènes, est la forme prédominante chez l’Homme. On la trouve dans les membranes cellulaires ainsi que dans les lipoprotéines. Elle existe sous 3 états d’oxydation (CoQ10H2, CoQ10H., CoQ10). Bien que présente en moindre quantité que l’α-TOH dans les LDL, CoQ10H2 est capable de réduire α-TO. en α-TOH.
LOO.+ α-TOH LOOH + α-TO.
LO.+ α-TOH LOH + α-TO.
CoQ10H2+ α-TO. CoQ10H.+ α-TOH CoQ10H.+ α-TO. CoQ10+ α-TOH H2O2+ Trx(SH)2 2H2O + TrxS2
Les caroténoïdes.
Ce sont des composés naturels non synthétisés par l’Homme comprenant plus de 500 composés différents identifiés parmi lesquels on trouve les carotènes (α-carotène, βcarotène -majoritaire-, lycopène,...) (Tableau 3) et les xanthophylles (zéaxanthine, lutéine...). Leurs propriétés antioxydantes proviennent de leurs nombreuses doubles liaisons conjuguées qui leur permettent de neutraliser l’oxygène singulet (1O2) et d’inhiber les réactions radicalaires avec les radicaux peroxyles (Krinsky and Yeum, 2003).
IV.2.b. Antioxydants hydrosolubles :
L’ascorbate (Vitamine C).
L’Homme ne peut pas synthétiser l’ascorbate (Tableau 3) qui doit donc être apporté par son alimentation. Il est considéré comme la première ligne de défense antioxydante contre les radicaux présents dans la phase aqueuse en raison de sa capacité à donner un électron puis un proton à de nombreux substrats. Par exemple, l’α-TO. est réduit par l’ascorbate en α-TOH. La vitamine E est ainsi régénérée (Packer et al., 1979).
Le radical ascorbyle est ensuite réduit grâce aux systèmes enzymatiques dépendants du glutathion, recyclant ainsi le pool d’ascorbate disponible.
L’urate.
L’urate (Tableau 3) est produit par l’oxydation de l’hypoxanthine ou de la xanthine catalysée par la xanthine oxydase et la xanthine déshydrogénase. A pH physiologique, il est présent sous forme monoanionique et peut directement capturer l’oxygène singulet, les radicaux hydroxyles et peroxyles (Ames et al., 1981). Au cours de cette réaction, l’urate est transformé en radical d’urate, réduit par la suite par l’ascorbate.
La bilirubine.
La bilirubine (Tableau 3) est un produit terminal de dégradation de l’hème. C’est un puissant agent réducteur, majoritairement lié à l’albumine, le rendant hydrosoluble. La bilirubine libre et liée réduisent l’α-TO. et inhibent la peroxydation lipidique du plasma et des LDL (Neuzil and Stocker, 1994), agissant comme une seconde ligne de défense derrière l’ascorbate.
Le glutathion.
Le GSH est un tripeptide (L-γ-glutamyl-L-cystéinylglycine) (Tableau 3) synthétisé par les cellules. C’est un antioxydant important de par son rôle de cofacteur de nombreuses enzymes comme les glutathion-peroxydases et transférases et les déshydroascorbate réductases (régénérant l’ascorbate) (Pompella et al., 2003). C’est aussi un puissant agent réducteur piégeant les radicaux hydroxyles et l’oxygène singulet. L’oxydation du GSH conduit à la formation du glutathion oxydé (GSSG). Sa régénération fait intervenir la GSSG réductase et nécessite du NADPH (produit grâce à la glucose 6-phosphate déshydrogénase de la voie des pentoses phosphate).
Acide alpha-lipoïque.
L’acide α-lipoïque (Tableau 3) est un cofacteur du complexe pyruvate déshydrogénase. Il se situe principalement au niveau des mitochondries. C’est également un antioxydant naturel capable d’agir en milieu hydrophile comme hydrophobe. Il participe au réseau de défense antioxydante cellulaire en augmentant les concentrations de GSH intracellulaires (Han et al., 1997). D’autre part, il neutralise les radicaux hydroxyle, l’HOCl et l’oxygène singulet, chélate les métaux de transition, réduit la peroxydation lipidique et prévient la glycation de l’albumine du sérum. Sa forme réduite, l’acide dihydrolipoïque, est capable de régénérer la vitamine C (Packer et al., 1995).
Tableau 3 : Formules et concentrations plasmatiques des principaux antioxydants. D’après Sies et Teichert (Sies and Stahl, 1995; Teichert and Preiss, 2002).