lIl.l. Mécanismes de réparation de l'ADN

C'est un processus indispensable de restauration après lésions de l'ADN, qui fut découvert tardivement dans les cellules humaines (en 1968). Il a fallu attendre plus de 20 ans pour cloner les gènes humains de la réparation et pour caractériser leurs produits.

III.l.l. Réparation par excision

C'est un mécanisme multienzymatique capable de détecter, enlever et remplacer les portions d'ADN endommagées. Il se déroule en 6 étapes essentielles : dans un premier temps, des enzymes spécifiques reconnaissent les lésions de l'ADN. Puis une endonucléase coupe le brin d'ADN en amont de la lésion. Son action est complétée par celle d'une exonucléase qui va exciser le brin d'ADN en aval, afin d'isoler la portion d'ADN lésée à dégrader. La portion d'ADN endommagée est éliminée et la brèche ainsi formée est comblée grâce à la réplication, qui permet l'insertion de nouveaux nucléotides grâce à une ADN polymérase à laquelle est associée une activité exonucléasique. Le simple brin d'ADN intact homologue sert de modèle pour la réplication. Enfin, la continuité du brin est rétablie par une ligase qui soude les extrêmités de la portion resynthétisée au segment contigu non endommagé, afin de restaurer son intégrité (Singh & Singh 1982).

III.l.2. Réparation par recombinaison

Elle intervient quand la réparation de l'ADN ne se produit pas avant la réplication de l'ADN. Des brèches peuvent persister sur les brins d'ADN fille, qui seront ensuite comblées avec du matériel provenant des brins parentaux par recombinaison (c'est-à-dire par des échanges de segments d'ADN entre les chames fille et parentale).

IIL1.3. Réparation par système SOS

Il s'agit d'un système de réparation inductible de l'ADN, qui nécessite l'action d'une protéase pour être fonctionnel. Le facteur déclenchant son activation est l'apparition d'une e"eur , qui peut être produite par l'irradiation, les mutagènes ....

En complément de ces mécanismes, il existe de nombreux autres systèmes de réparation de l'ADN plus ou moins spécifiques d'un type de lésions.

IlL 2. Défenses contre la production de radicaux libres

Dans les conditions physiologiques normales, il existe une production permanente de radicaux libres au sein des organismes vivants. L'essentiel de la production radicalaire provient du métabolisme cellulaire de l'oxygène (chaîne respiratoire mitochondriale) et des réactions d'oxydo-réduction (phagocytose, réaction de détoxication, ... ). Face à la production physiologique mais potentiellement dangereuse d'espèces radicalaires, l'organisme dispose de systèmes de défense chargés de les neutraliser (figure 10). Ils sont classiquement divisés en 2 catégories : les défenses de nature enzymatique et non enzymatique (Yu 1994). Ces mécanismes sont également sollicités dans diverses pathologies et stress où existe une production excédentaire de radicaux libres.

IIL2.1. Systèmes de défense enzymatique

~ Superoxydes dismutases (SODs)

Ces enzymes catalysent la dismutation de l'anion superoxyde en peroxyde d'hydrogène (H202). Elles empêchent ainsi la présence simultanée des 2 espèces superoxyde et H202• dont l'interaction conduit à la formation d'hydroxyle (par la réaction dite d'Haber Weiss). Il est très important que leur action soit couplée à celle de la catalase ou de la glutathion peroxydase afin de détoxifier H202 en eau. Les SODs sont réparties en 3 classes distinctes en fonction du métal qu'elles renferment: la SOD à cuivre et zinc (Cu/Zn SOD) localisée dans le cytosol de la cellule et dans le compartiment extracellulaire, la SOD à manganèse (Mn SOD) présente uniquement dans les mitochondries, et la SOD à fer (Fe SOD) d'origine bactérienne.

~Catalases mitochondriale existe sous deux formes: une dépendante du sélénium (Se) et une indépendante du sélénium. La GSH-Px Se-dépendante, cytosolique, montre une faible capacité à réduire H20_{2 ,} et la GSH-Px Se-indépendante utilise les hydroperoxydes organiques en tant que substrats préférentiels.

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IRRADIATION

.-Chaîne Respiratoire Mitochondriale

.. ^O

H20

Cette vitamine hydrosoluble, distribuée ubiquitairement dans tous les tissus de l'organisme, présente des propriétés piégeurs de radicaux libres. Toutefois, selon les

conditions, elle peut se comporter comme un agent antioxydant ou pro-oxydant, surtout à forte dose. En tant qu'antioxydant, elle exerce un effet épargneur de la vitamine E, en restaurant les propriétés antioxydantes de la vitamine E oxydée .

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La vitamine E est l'antioxydant liposoluble le plus largement distribué dans la nature. Le terme vitamine E regroupe en fait 8 isomères structuraux, mais le principal isomère présent dans l'organisme est l'alpha (a)-tocophérol. La vitamine E est localisée dans les membranes cellulaires, associée aux lipides membranaires. Du fait de ses propriétés lipophiles, la vitamine E est un composé majeur permettant d'arrêter les réactions radicalaires en chaîne. Elle est très efficace dans la protection contre la lipoperoxydation membranaire en réagissant avec les radicaux lipidiques de type peroxyles (ROOe) et alkoxyles (ROe) au lieu même de leur formation .

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Ces antioxydants capables de piéger les radicaux libres, ont des effets protecteurs contre la peroxydation lipidique et ont un pouvoir piégeur de l'oxygène singulet. Comme la vitamine C, ils peuvent fonctionner comme des antioxydants ou des pro-oxydants. Pour de faibles pressions partielles en oxygène, ils montrent d'excellentes propriétés piégeurs de radicaux libres, alors que pour de fortes pressions partielles en oxygène, ils exercent des effets pro-oxydants par des réactions auto catalytiques .

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Le glutathion sous forme réduite (GSH) est une molécule de bas poids moléculaire contenant des groupements thiols. Présent en grande quantité dans pratiquement tous les systèmes cellulaires de mammifères, GSH joue un rôle important dans de nombreux processus de détoxification. Cet antioxydant capte les radicaux libres pour réaliser une dismutation.

L'acide urique, un produit final du métabolisme des purines, et bien d'autres composés endogènes montrent aussi des propriétés antioxydantes protectrices in vitro et in vivo.

Selon la structure considérée (tissulaire ou circulante), le potentiel antioxydant est plus ou moins important, et tout composé qui présente une affinité élevée pour une espèce radicalaire oxygénée peut se comporter comme un agent "antioxydant".