Libération du produit du groupement héminique

Figure 5: Cycle catalytique du cytochrome P450

Parmi les 17 familles de CYP connues chez les mammifères, les formes prépondérantes de CYP chez l’homme, sont représentées par les sous-familles CYP1A, CYP2C et CYP3A.

La plupart des CYP450 présents dans le foie sont également exprimés dans la peau, mais en quantité plus faible. Cela inclut les CYP impliqués dans le métabolisme de procarcinogènes (CYP1A1, CYP1A2, CYP1B1, CYP2A6, CYP2B6, CYP2E1, CYP2D6, CYP3A4/5) et dans le métabolisme de médicaments (CYP1A2, CYP2E1, CYP3A4) (Janmohamed et al., 2001; Ahmad and Mukhtar, 2004).

Un CYP est très rarement spécifique d’un substrat : il métabolise plusieurs substrats différents et un substrat peut être métabolisé par plusieurs CYP. Le CYP1A1 est inductible par les hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) et constitue de ce fait un biomarqueur d’exposition à ces polluants (Baron et al., 2001). Le CYP3A4 joue un rôle majeur dans le métabolisme oxydatif des médicaments. Il s’agit du CYP prépondérant chez l’homme (foie et épithélium intestinal). Les CYP2B1 et CYP2B6 sont impliqués dans des réactions de O- désalkylation. Il semble même que certaines isoformes soient spécifiques de la peau (Oesch et al., 2007) comme le CYP2B12, particulièrement présent dans les glandes sébacées et qui serait responsable de l’époxydation des lipides. La plupart des CYP sont exprimés au niveau de l’épiderme et des glandes sébacées, par exemple le CYP1A1 et CYP1B1 (Katiyar et al., 2000) et les CYP2A6, 2B6 et 3A4 (Janmohamed et al., 2001).

b. Autres enzymes de phase I

Flavines mono-oxygénases (FMO)

Les mono-oxygénases à flavines sont des enzymes qui fixent le flavine adénine dinucléotide (FAD) et catalysent avec l’aide du NADPH, l’oxygénation d’atomes nucléophiles comme le phosphore, l’azote ou le soufre qui sont présents dans de nombreux composés exogènes comme les médicaments. Ces enzymes agissent en les détoxifiant par formation de produits plus hydrosolubles et moins réactifs. Les FMO sont présentes dans l’épiderme, les glandes sébacées et les follicules pileux (Janmohamed et al., 2001). Les FMO sont exprimées à des niveaux similaires à ceux des CYP dans la peau (Oesch et al., 2007) .

Les alcools et aldéhydes déshydrogénases (ADH et ALDH)

Ces enzymes catalysent l’oxydation de fonctions alcool en aldéhydes ou cétones, puis en acides carboxyliques. La réaction d’oxydation ne fait pas intervenir une molécule d’oxygène comme pour les CYP ou les FMO. Les ADH et ALDH ont été détectées dans l’épiderme, les glandes sébacées et les follicules pileux (Cheung et al., 2003).

Les monoamines oxydases (MAO)

Les monoamines oxydases existent sous deux isoformes (MAO-A présente dans le 211H211Hfoie, le

212H212H

tube digestif et le 213H213Hplacenta, et MAO-B surtout présente dans les 214H214Hthrombocytes). Elles catalysent la

désamination oxydative des amines primaires pour former des aldéhydes. Il a été montré que ces deux classes d’enzymes étaient exprimées dans la peau (Nordquist and Oreland, 2007).

Estérases

Les estérases interviennent dans l’hydrolyse des fonctions esters présentes sur les xénobiotiques, libérant les fonctions alcool et acide carboxylique correspondantes. Les estérases sont présentes dans la peau à des niveaux significatifs (10% de l’activité hépatique) (Pillai et al., 2004). Cette propriété est très utilisée pour le développement des prodrogues. En effet, des prodrogues inactives peuvent être appliquées sur la peau, diffuser à travers l’épiderme et être activées après hydrolyse par les estérases.

Epoxydes hydrolases

Les époxydes hydrolases (EH) sont des enzymes microsomales réalisant la détoxification des époxydes par hydratation et formation de diols. L’hydrolyse du benzo(a)pyrène époxyde par les époxydes hydrolases a été observée dans la peau et les follicules pileux humains avec un niveau d’activité enzymatique microsomal cutané très significatif, puisqu’il représente de 3 à 28% du niveau d’activité exprimé par le foie (Oesch et al., 1978).

2. Enzymes de phase II

Les principaux systèmes enzymatiques réalisant ces transformations appartiennent à la famille des transférases. Ces enzymes catalysent la réaction entre un substrat nucléophile (alcool, acide carboxylique, amine ou thiol) et un substrat hydrosoluble électrophile.

a. UDP-glucuronyltransférase (UGT)

La glucuronoconjugaison est catalysée par des UDP-glucuronyltransférases, qui favorisent la fixation de l'acide glucuronique sur un atome d'oxygène, d'azote ou de soufre d'une molécule, pour former des conjugués glucuronides. Les UGT font partie intégrante de la membrane du

réticulum endoplasmique. On distingue 2 familles d’UGT sur la base de leur séquence en acides aminés. Les membres de la famille UGT1 utilisent une large gamme de substrats endogènes et exogènes et sont codés par un seul gène. Les enzymes de la famille UGT2 sont codées par différents gènes et ont entre autres comme substrats les composés stéroïdiens. Dans la peau, l’activité UDPGT apparaît importante, elle représenterait de 0,6 à 50% de l’activité hépatique (Oesch et al., 2007). Dans la peau humaine, l’activité UDPGT a été observée principalement dans l’épiderme et dans les annexes cutanées (Hotchkiss, 1998; Moss et al., 2000). Il a été mis en évidence qu’il existe, comme au niveau du foie, une différence d’expression de l’activité des UDPGT dans la peau de rat, en fonction du sexe, avec une activité plus importante chez les mâles que chez les femelles.

b. Sulfotransférases

La sulfoconjugaison est un mécanisme de transfert qui permet l’addition d’un groupement sulfate sous forme activée sur une molécule fonctionnalisée. Le donneur de sulfate est le 3’- phosphoadénosine-5’-phosphosulfate (PAPS) formé à partir d’adénosine triphosphate (ATP) et de sulfate inorganique. Le transfert du groupement sulfate est catalysé par les sulfotransférases localisées dans la fraction soluble du cytoplasme cellulaire. Dans la peau, les sulfotransférases sont principalement localisées dans l’épiderme et leur activité est en lien avec le processus de desquamation de la peau (Yourick and Bronaugh, 2000).

c. Glutathion S-transférase

Les glutathion-S-transférases (GSTs) sont une superfamille d'enzymes catalysant la conjugaison entre le glutathion réduit et des xénobiotiques électrophiles (composés aromatiques, époxydes, etc.). Chez l’homme, les glutathion-S-transférases sont présentes dans les fractions cytosoliques et microsomales de foie. Une activité GST a été mise en évidence dans la peau et les kératinocytes humains (Raza et al., 1991; Gelardi et al., 2001). Sur les cinq isoformes de GST (alpha, mu, pi, thêta et sigma), c’est la forme pi qui semble prédominer dans la peau humaine.

d. N-Acétyltransférase

La N-acétyltransférase (NAT) est une enzyme cytosolique responsable de la biotransformation de divers composés (amines aromatiques, sulfonamides, hydrazines, etc.). Deux isoenzymes ont été identifiées chez l’homme : NAT1 et NAT2. Les NAT1 sont exprimées dans la majorité des tissus, contrairement aux NAT2, principalement présentes dans le foie et l’intestin. Seule NAT1 a pu être détectée dans des kératinocytes humains (Reilly et al., 2000).

Le métabolisme cutané peut :

• activer des composés inertes en métabolites toxiques ou cancérigènes comme les hydrocarbures aromatiques polycycliques par exemple le benzo(a)pyrene (Ng et al., 1992) ou le 3-methylcholanthrene (Cooper et al., 1980),

• biotransformer un composé toxique en un métabolite inactif comme les amines aromatiques comme le para-aminophénol (Nohynek et al., 2005)

• convertir des molécules actives en métabolites actifs comme pour la testostérone et l’œstradiol (Collier et al., 1989),

• activer des prodrogues (Davaran et al., 2005).