Stress oxydatif
Un organisme vivant est constant soumis à des agressions moléculaires, endommageant cellules et macromolécules biologiques.
"Reactive oxygen species" (ROS)
Les ROS sont des molécules dérivées d'un processus d'oxydo-réduction. Lors d'une réduction, une substance gagne des électrons de la part d'un agent réducteur qui les lui cède, ce qui en fait un "anti-oxydant". A contrario, une molécule perdant ses électrons (et un gain d'oxygène) est appelé un "pro-oxydant", comme le sont les ROS. Ceux-ci, sont généralement instables et donc fortement réactifs.
Il existe plusieurs ROS, toutes ces molécules ont comme point commun de contenir de l'oxygène et d'être fortement réactives. Certaines sont des radicaux libres :
- l'hydroxyl (OH-),
- le superoxyde (O2-),
- l'oxyde nitrique (NO)
alors que d'autres ne le sont pas:
- le peroxynitrite (ONOO),
- le peroxyde d'hydrogène (H2O2)
- les peroxydes lipidiques (LOOH).
Sources de ROS
Le combustible énergétique des cellules est l'oxygène, un agent oxydant très puissant. La chaine des électrons se trouvant dans la membrane mitochondriale est le site majeur de la production de ROS. La plupart des enzymes impliquées sont générateurs de ROS :
Chacun des complexes de la chaine de transport d'électrons génère des ROS
- complexes (NADH déhydrogénase)
- complexes III (cytochrome bc1)
- monoamine oxydases
- succinate déhydrogénase
- aconitase
- α-kétoglutarate déhydrogénase.
L'oxyde nitrique est produit par la nitric oxide synthase (NOS). De plus, les cellules phagocytiques emploient les ROS comme ligne de défense en immunité innée ("oxidative burst"). Ils sont produits par les membres de la famille de la NADPH oxydase, et sont impliqués dans l'activation de l'apoptose, la production de cytokines, la réaction inflammatoire et anti-microbienne. Finalement, les ROS peuvent être exogènes, par l'alimentation ou d'autres intrants (cigarette, pollution...)
Antioxydants
L'organisme se défend contre ces ROS, qui en trop grande quantité, sont dommageables. Plusieurs molécules anti-oxydantes se trouvent dans la mitochondrie :
- la vitamine E et la coenzyme Q10 trappant les ROS
- le cytochrome C retirant les molécules de superoxyde produites
- le glutathione (GSH) maintenant l'équilibre rédox intracellulaire des groupes thiols.
Stress oxydatif
On définit le stress oxydatif comme un débalancement entre les molécules anti-oxydantes et oxydantes. Cela peut provenir d'une production accrue de ROS, pouvant être causée, par exemple, par une infection ou une maladie, par stimulation excessive des oxidases. En contrepartie, il est aussi possible que cela provienne d'une baisse ou d'un dysfonctionnement des défenses anti-oxydantes (par une diminution de leur production ou de leur apport).
Effets des ROS
Les ROS étant très réactifs, ils peuvent créer des modifications chimiques aux macromolécules, par une réaction d'oxydo-réduction. Les membranes sont sujettes à être peroxydées. L'ADN et l'ARN sont susceptibles aux mutations. De nombreuses modifications aux protéines telles que la nitration ou la carbonylation endommagent les protéines causant le dysfonctionnement ou la dégradation. Certains produits aldhéhydiques (4-hydroxy-2-nonenal, HNE) se greffent aux protéines. Une trop grande charge de ROS ou de modifications secondaires à ces ROS provoquent l'apoptose cellulaire.
Dans l'encéphalopathie hépatique
L' ammoniaque, en réagissant avec de l'oxygène, crée de l'oxyde nitrique, puis du peroxynitrite, à son tour réagissant facilement avec des tyrosines. Ces nitrotyrosines ont été démontrées sur la glutamine synthase, l'enzyme responsable de la détoxification de l'ammoniaque dans le cerveau.
Le gonflement astrocytaire a été relié à la présence de ROS mitochondriaux.
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