Tableau I: les principales espèces réactives ...9 Tableau II: tableau récapitulatif des différentes sources des espèces réactives de l’oxygène... 42
Introduction ...1 1 Les radicaux libres ...5
1.1 Définition des radicaux libres ...5 1.2 Formation des radicaux libres ...7 1.2.1 Réaction d’oxydoréduction ...7 1.2.2 Rupture homolytique ...7 1.3 Cas particuliers de l’oxygène ...7 1.3.1 Interaction de l’oxygène avec la matière vivante ...8 1.3.2 Principales espèces réactives de l’oxygène ...9 1.3.2.1 Les espèces réactive de l’oxygène radicalaires ... 10 1.3.2.1.1 Radical superoxyde O2•⁻ ... 10 1.3.2.1.2 Radical perhydroxyle HO2• ... 12 1.3.2.1.3 Radical hydroxyle OH• ... 12 1.3.2.1.4 Radical peroxyle ROO• ... 13 1.3.2.2 Les espèces réactives de l’oxygène non radicalaires ... 13 1.3.2.2.1 Peroxyde d’hydrogène H2O2 ... 13 1.3.2.2.2 L’oxygène singulet 1O2 ... 14 1.3.3 Les espèces réactives de l’azote ... 15 1.3.3.1 L’oxyde nitrique ... 16 1.3.3.2 Le peroxynitrite ONOO⁻ ... 17
2 Le stress oxydant ... 20
2.1 Définition u stress oxydatif... 20 2.2 Origine et conséquences du stress oxydant ... 21 2.2.1 Origine du stress oxydatif ... 21 2.2.2 Conséquences cellulaires du stress oxydatif ... 23 2.2.3 Sources endogènes des espèces réactives de l’oxygène ... 24
2.2.3.1 Phagocytose ... 24 2.2.3.2 NAD(P)H oxydase ... 25 2.2.3.3 Xanthine oxydase ... 27 2.2.3.4 Enzymes de la voie arachidonique ... 29 2.2.3.4.1 Lipo-oxygénases (LOX) ... 29 2.2.3.4.2 Cyclo-oxygénases (COX) ... 30 2.2.3.5 Enzymes des organites cellulaires ... 30 2.2.3.5.1 Mitochondries ... 30 2.2.3.5.2 Lysosomes ... 34 2.2.3.5.3 Réticulum endoplasmique lisse ... 34 2.2.3.5.4 Peroxysomes ... 35 2.2.3.5.5 Noyau ... 35 2.2.4 Sources exogènes des espèces réactives de l’oxygène ... 35 2.2.4.1 Les rayons ultraviolets ... 36 2.2.4.2 Pollution, ozone ... 36 2.2.4.3 Fumée de tabac, alcool ... 37 2.2.4.4 Herbicides, Pesticides ... 38 2.2.4.4.1 Les xénobiotiques ... 39 2.2.4.5 Hyperoxie ... 40 2.2.4.6 Rayonnement ionisant ... 41 2.2.5 Effets du stress oxydatif sur l’organisme ... 42 2.2.5.1 Effets moléculaires ... 43 2.2.5.1.1 Altération des membranes lipidiques ... 43 2.2.5.1.2 Altération des lipoprotéines ... 44 2.2.5.1.3 Altération de l’acide désoxyribonucléique (ADN) ... 45 2.2.5.1.4 Altération des protéines ... 46 2.2.5.1.5 Altération des glucides ... 47
2.2.5.2 Effets sur le système immunitaire ... 47 2.2.5.2.1 Inflammation ... 47 2.2.5.2.2 Phagocytose ... 48
3 Stress oxydant et pathologie humaine ... 49
3.1 Stress oxydatif et maladies cardiovasculaires ... 52 3.1.1 L’athérosclérose ... 53 3.1.1.1 Définition ... 53 3.1.1.2 Mécanismes ... 54 3.1.2 Insuffisance cardiaque ... 57 3.1.2.1 Définition ... 57 3.1.2.2 Mécanisme ... 57 3.1.3 Ischémie-reperfusion ... 60 3.1.3.1 Définition ... 60 3.1.3.2 Mécanisme ... 61 3.1.4 HTA ... 63 3.1.4.1 Définition ... 63 3.1.4.2 Mécanismes ... 64 3.2 Stress oxydatif et diabète ... 68 3.3 Stress oxydant et insuffisance rénale chronique ... 69 3.3.1 Définition ... 69 3.3.2 Mécanisme ... 70 3.4 Stress oxydant et maladies auto-immunes ... 71 3.4.1 Polyarthrite rhumatoïde ... 71 3.4.1.1 Définition ... 71 3.4.1.2 Mécanisme ... 71 3.4.2 Lupus érythémateux aigu disséminé LEAD ... 72 3.4.2.1 Définition ... 72
3.4.2.2 Mécanisme ... 72 3.5 Stress oxydant et arthrose ... 73 3.6 Stress oxydatif et Arthropathies microcristallines ... 74 3.7 Stress oxydatif et hépatopathie ... 75 3.8 Stress oxydant et maladies cancéreuses ... 77 3.8.1 Définition ... 77 3.8.2 Mécanismes ... 77 3.9 Stress oxydant et virus de l'immunodéficience humaine (VIH) ... 78 3.9.1 Définition ... 78 3.9.2 Mécanisme ... 78 3.10 Stress oxydant et vieillissement ... 80 3.10.1 Définition ... 80 3.10.2 Mécanismes ... 81 3.11 Stress oxydatif et pathologies pulmonaires ... 83 3.11.1 L’asthme ... 83 3.11.2 La mucoviscidose ... 83 3.11.3 La bronchopneumopathie chronique obstructive (BPCO) ... 85 3.11.3.1 Définition ... 85 3.11.3.2 Mécanisme ... 85 3.12 Stress oxydatif et l’inflammation ... 89 3.12.1 Définition ... 89 3.12.1 Mécanisme ... 89 3.13 Stress oxydatif et prééclampsie ... 91 3.14 Stress oxydatif et SARS-Cov 2 ... 93 3.15 Stress oxydatif et maladies neurodégénératives ... 96 3.15.1 Le stress oxydatif et la maladie d’Alzheimer ... 97 3.15.1.1 Définition ... 97
3.15.1.2 Mécanisme ... 97 3.15.2 Stress oxydatif et sclérose latérale amyotrophique ... 98 3.15.2.1 Définition ... 98 3.15.2.2 Mécanisme ... 98
4 Les antioxydants ... 100
4.1 Définition des antioxydants ... 101 4.2 Classification des antioxydants ... 102 4.3 Les antioxydants endogènes ... 103 4.3.1 Les systèmes de défense enzymatiques des radicaux libres ... 103 4.3.1.1 Superoxydes dismutases ... 103 4.3.1.2 Les glutathion peroxydases (GPxs) ... 104 4.3.1.3 Le système thiorédoxine-Peroxyredoxine (TRX-PRX) ... 105 4.3.1.4 Catalase CAT ... 107 4.3.2 Les antioxydants non enzymatiques ... 107 4.3.2.1 Le glutathion et les protéines-thiols ... 108 4.3.2.2 Le Coenzyme Q10 ... 109 4.3.2.3 L’acide urique ... 110 4.3.2.4 La bilirubine ... 111 4.3.2.5 La ferritinémie ... 111 4.3.2.6 Hormones sexuelles (Oestrogènes) ... 111 4.4 Les antioxydants exogènes ... 112 4.4.1 Les polyphénols ... 112 4.4.1.1 Les acides phénoliques ... 112 4.4.1.2 Les flavonoïdes ... 113 4.4.1.3 Les stilbènes ... 114 4.4.1.4 Les lignanes ... 115 4.4.2 Les vitamines ... 116
4.4.2.1 La Vitamine C ... 116 4.4.2.2 Vitamine E (tocophérol, tocotriénol) ... 117 4.4.2.3 Les caroténoïdes ... 118 4.4.3 Les oligoéléments ... 119 4.4.3.1 Le sélénium ... 119 4.4.3.2 Le cuivre... 119 4.4.3.3 Le zinc ... 120 4.4.3.4 Le manganèse ... 121 4.4.4 Terpénoïdes ... 121 5 Etudes et applications ... 124 5.1 Etudes ... 124 5.1.1 SU.VI.MAX : SUpplémentation en VItamines et Minéraux Anti-oXydants ... 124 5.1.2 SU.VI.MAX 2 ... 125 5.1.3 Méta-analyse ... 125 5.2 Utilisation en médecine humaine ... 126 5.2.1 La PUVAthérapie ... 126 5.2.2 Les veinotoniques ... 126 5.2.3 Les topiques ... 127 5.2.4 Prévention dans le phénomène d’ischémie-reperfusion ... 128 5.2.5 Prévention des maladies cardiovasculaires ... 129 5.2.6 Les suppléments vitaminiques ... 130
Conclusion ... 131 Résumés ... 133 Références bibliographiques ... 137
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L'atmosphère de la Terre a été enrichie en oxygène grâce à l'activité photosynthétique des cyanobactéries, il y a environ 2,3 milliards d'années. Ce fait est appelé "Grand événement d'oxydation".
L’O2 est un élément crucial qui joue un rôle d’accepteur final d’électron dans la mitochondrie pour produire de l’ATP.
Les propriétés oxydantes de l'oxygène font que ce dernier présente un comportement conflictuel en ce sens. Tout en étant essentiel à la vie il peut également aggraver les dommages cellulaires par différents événements oxydatifs.
Les cellules aérobies nécessitent la présence constante de l’oxygène pour le maintien de la vie aérobie, mais au même temps il peut devenir hautement toxique : c’est le paradoxe de l’oxygène, il en résulte une production continue de dérivés appelés les espèces réactives de l’oxygène(ERO), qui sont produites par les organismes aérobies au cours de la respiration mitochondriale et de la phagocytose, et qui sont impliquées dans la formation d’une diversité de sous-produits appelés les radicaux libres(RL).
Un RL est une espèce chimique, molécule, morceau de molécule ou simple atome, ayant la capacité d’exister indépendamment, et qui contient un ou plusieurs électrons non appariés dans une orbitale.
Ils sont produits en continu au cours de l’utilisation normale de l’oxygène, comme dans la respiration et certaines fonctions immunitaires à médiation cellulaire, mais ils peuvent également être générés par des sources exogènes tels que les pesticides, les polluants environnementaux, les gaz d'échappement des automobiles, la fumée de cigarette, les radiations ionisantes, les polluants atmosphériques.
Quand le taux de RL devient trop élevé, soit en raison de leur surproduction, soit en raison d'une faible capacité antioxydante, le résultat de ce déséquilibre conduit au stress oxydatif (SO) qui peut entrainer des altérations moléculaires et cellulaires notamment au niveau des lipides et de I'ADN qui sont particulièrement sensibles à l'action des radicaux libres.
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Les ERO, y compris le peroxyde d'hydrogène (H2O2), le radical hydroxyle (OH˙) et l'anion superoxyde (O2˙ˉ), se sont avérées délétères pour diverses molécules physiologiquement importantes, notamment les protéines, les lipides et l'ADN. OH˙ et O2˙ˉ sont des radicaux libres, ce qui signifie qu'ils ont au moins un électron non apparié. H2O2 n'est pas un radical mais joue un rôle important dans les processus oxydatifs. De plus, l'oxyde nitrique (NO•) peut interagir avec O2•⁻, formant du peroxynitrite (ONOOˉ). L’ONOO⁻ réagit avec les protéines cellulaires générant de la nitrotyrosine, un produit final des dommages oxydatifs.
Le stress oxydant est impliqué dans différentes pathologies aiguës ou chroniques telles que les pathologies cardiovasculaires, le vieillissement, le diabète, l’insuffisance rénale, certaines pathologies pulmonaires, …
Ainsi, devant cette ambiguïté entre nécessité et danger de l’oxygène et de ses dérivés, de puissantes défenses antioxydantes ont été développées afin de contrôler ce métabolisme, on peut citer les systèmes enzymatiques y compris la superoxyde dismutases (SOD), la catalase (CAT) et la glutathion peroxydase (GPx), ainsi que des systèmes non enzymatiques comme les vitamines C et E, les polyphénols, etc.
Les objectifs de ce travail sont :
• Rapporter l’importance du processus oxydatif dans la pathologie humaine.
• Mettre l’accent sur la place des antioxydants dans le rétablissement de l’équilibre de l’état de santé
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