Origine des espèces réactives de l’oxygène ERO

La molécule de dioxygène est en réalité bi-radicalaire. Elle possède, en effet, deux électrons célibataires sur des orbitaux différents. Le dioxygène est susceptible de récupérer quatre électrons, mais ses capacités oxydantes sont limitées par une barrière cinétique importante. En présence de rayonnements, de métaux ou d’enzymes, il est capable de capter un électron pour donner le radical superoxyde (O2-•) qui est un radical modérément réactif (Ji, 1998). Ce radical est le substrat d’enzymes essentielles le superoxyde dismutases (SOD), qui le transforment en eau oxygénée H2O2.
L’eau oxygénée peut avoir plusieurs destinées. En présence de métaux, en particulier de fer (Fe+2), elle est transformée en radical hydroxyl (•OH) par la réaction de Fenton.
Ce dernier est extrêmement réactif et va oxyder très rapidement les molécules voisines, formant parfois d’autres radicaux libres. Les ERO peuvent être produites par des agents physiques comme les rayonnements, des réactions chimiques et surtout enzymatiques. En effet, toute réaction impliquant de l’O2 et un système réducteur de transfert d’électrons est susceptible de libérer des ERO. C’est ainsi que la chaîne respiratoire provoque une libération importante d’ERO, mais dont l’intensité demeure controversée. D’autres activités enzymatiques fournissent aussi des ERO, notamment les NADPH oxydases au cours de l’inflammation et les cytochromes P450 au cours de la détoxication des xénobiotiques. Ainsi, la mitochondrie, la membrane plasmique et le réticulum endoplasmique sont les sièges principaux de libération d’ERO.

Nature et sources cellulaires des espèces réactives de l’oxygène

Anion superoxyde ( O2•-) : Espèce la plus couramment générée par la cellule, par réduction d’une molécule d’O2.
Cette réaction semble surtout catalysée par des NADPH oxydases membranaires. L’O2•- peut également être formé dans certains organites cellulaires tels que les peroxysomes, via la conversion de l’hypoxanthine en xanthine, puis en acide urique, catalysée par la xanthine oxydase, et les mitochondries où 2% à 5% d’oxygène consommé est transformé en radicaux superoxydes. L’O2•- est relativement stable, peu toxique pour l’organisme. Cette faible réactivité permet d’ailleurs son utilisation par l’organisme comme médiateur régulant des fonctions biologiques (Favier, 2003). Mais il est à l’origine de cascades de réactions conduisant à la production de molécules très nocives. Il est régulé par des enzymes, les superoxydes dismutases qui catalysent sa dismutation. Peroxyde d’hydrogène H2O2 : Le peroxyde d’hydrogène H2O2 est une molécule stable, mais diffusable et avec une durée de vie compatible avec une action à distance de son lieu de production . Il est généré dans le peroxysome, les microsomes et les mitochondries par une réaction de dismutation .

Principaux antioxydants et leurs fonctions

Afin de contrôler les niveaux d’oxydants cellulaires, divers antioxydants enzymatiques et non enzymatiques existent. Ceux-ci aident à neutraliser les radicaux libres et les divers peroxydes, modulant ainsi les effets de ces oxydants sur les fonctions cellulaires et la peroxydation des macromolécules. Les antioxydants enzymatiques et les thiols, tels que le glutathion, se retrouvent dans divers tissus, principalement au niveau du foie, sang, cerveau, et muscle .
Superoxyde dismutase : C’est l’enzyme permettant de dismuter plus facilement deux ions (O2•-) en (H2O2) et ainsi prévenir la formation de (ONOO-) suite à la combinaison de (O2•-) avec le (•NO). Il existe trois formes de superoxyde dismutase (SOD), soient la forme mitochondriale nécessitant le manganèse comme cofacteur (Mn-SOD), ainsi que la forme cytosolique (CuZn-SOD) et extracellulaire (EC-SOD) nécessitant le cuivre et le zinc comme cofacteurs. C’est toutefois le cuivre qui participe à la réaction d’oxydoréduction pour la (CuZn-SOD) et (EC-SOD.) Chez l’humain, l’EC-SOD est davantage exprimée dans le cœur, le placenta, le pancréas et les poumons, suivi des reins, du muscle squelettique et du foie .
Les deux autres SOD seraient exprimées dans la plupart des tissus. La Mn-SOD serait très importante physiologiquement puisqu’elle est la première ligne de défense contre le stress oxydant (O2•- mitochondriale). De plus, la Mn-SOD serait grandement impliquée dans le rhéostat du potentiel redox de la cellule en influençant les concentrations de (O2•-) et de H2O2 cellulaires . Elle serait davantage exprimée lors d’un stress oxydant, mais son activité serait affectée par la présence de (ONOO•).
Le système du glutathion : Le glutathion (GSH) est un antioxydant non enzymatique synthétisé à partir de la cystéine, du glutamate et de la glycine et nécessite de l’ATP (Lu, 1999). Elle se fait en deux étapes où la première est l’étape limitante catalysée par la γ-glutamylcystéine synthétase. Le GSH exerce une rétro-inhibition sur la γ-glutamylcystéine synthétase et l’activité de cette dernière va aussi dépendre de la disponibilité de la cystéine .
La deuxième étape de la synthèse du GSH est catalysée par la GSH synthétase et n’est pas rétro-inhibée par le GSH. Le taux de synthèse hépatique en GSH dépend du taux de GSH exporté via divers systèmes de transport, soit dans le plasma, la bile et la mitochondrie. Il s’est avéré, sur des hépatocytes de rat cultivés in vitro, que l’expression de la γ-glutamylcystéine synthétase peut être augmentée en présence d’un stress oxydant induit par le DEM (maléate de diéthyle; se conjugue au GSH) et le TBH (tert-butylhydroperoxyde; favorise la formation de GSSG par la GSH-Px) et ainsi permettrait d’augmenter la synthèse de GSH.

Antioxydants exogènes

Une bonne partie des antioxydants non enzymatiques est obtenue par les aliments (exogènes), notamment par la consommation de fruits et de légumes de même qu’en suppléments nutritionnels. Ils permettent de renforcer les défenses antioxydantes endogènes (glutathion et enzymes). La vitamine C est un antioxydant hydrosoluble qui réduit les superoxydes (O2•-), les radicaux hydroxyles (•OH) et les peroxyles (ROO•). Elle devient donc oxydée à son tour et est ensuite réduite par le système du glutathion. Elle se retrouve en grande concentration dans le foie, le cerveau, la rate, le pancréas et les glandes hypophysaires et surrénales .
La vitamine E est un puissant antioxydant liposoluble et, bien qu’elle existe sous diverses formes dans les aliments (α-, β-, γ-, δ-tocophérols et -tocotriénols), c’est la forme α- tocophérol qui est la plus répandue in vivo puisque la protéine de transfert du tocophérol (α-TTP) hépatique, permettant de véhiculer le tocophérol vers le plasma, a plus d’affinité avec l’α-tocophérol qu’avec les autres formes de vitamine E. Cette vitamine réduit les radicaux peroxyles et hydroxyles en leur livrant un électron, ce qui permet d’empêcher et d’arrêter le processus de peroxydation des lipides et d’autres molécules. La vitamine E devient donc oxydée et sera réduite à l’aide de la vitamine C afin de retrouver son pouvoir antioxydant. Elle se retrouve dans les lipoprotéines, les membranes cellulaires et les fluides extracorporels.
Les carotènes sont la seule forme de vitamine A possédant un pouvoir antioxydant et d’origine végétale seulement. Ils sont liposolubles et se retrouvent dans les membranes cellulaires des tissus et les lipoprotéines . La forme la plus connue est le β-carotène, sans parler des autres de plus en plus étudiées lycopène, lutéine et zéaxanthine. Le β- carotène réagit davantage avec l’oxygène singulet (1O2 : oxygène excité), un autre type de ROS, ainsi que les radicaux peroxyles . Évidemment, bien d’autres antioxydants se retrouvent dans les aliments, notamment les polyphénols et les diverses formes de caroténoïdes.

L’oxydation des lipides

Les acides gras polyinsaturés sont les cibles privilégiées des ERO radicalaires en raison de leurs hydrogènes bis-allylique facilement oxydable. Plus l’acide gras est insaturé et plus il est susceptible d’être peroxydé, c’est-à-dire dégradé par un processus oxydant non enzymatique. Il s’agit d’un enchaînement de réactions radicalaires organisées en trois phases successives : l’initiation, la propagation et la terminaison. La phase d’initiation consiste en la création d’un radical d’acide gras (R•) à partir d’un acide gras (RH) par soustraction d’un atome d’hydrogène provenant d’un groupement méthylène –CH2- bis allylique. Cette déshydrogénation peut être provoquée par un initiateur radicalaire tel que le •OH et le HOO•.
Le radical lipidique R• subit ensuite un réarrangement moléculaire pour donner un radical avec une structure de diène conjugué, plus stable, qui peut réagir avec une molécule d’O2 et former un radical peroxyle (ROO•) . Ce radical est suffisamment réactif pour arracher à nouveau, un hydrogène à un acide gras polyinsaturé voisin, propageant ainsi la réaction. Il est généralement admis que chaque radical R• peut être à l’origine d’une centaine de molécules d’hydroperoxyde avant que survienne la phase de terminaison. L’hydroperoxyde lipidique (ROOH) formé peut être oxydé en présence de métaux de transition divalents de Fe2+ ou Cu2+ et entraîner la formation d’alcalanes et d’aldéhydes toxiques dont le malonyldialdéhyde (MDA) ou le 4-hydroxynonenal (4-HNE).
La réaction en chaine peut être interrompue (phase de terminaison) par l’association de deux radicaux libres et la formation d’un composé stable ou le plus souvent par la réaction du radical avec une molécule antioxydante . La peroxydation de lipides fournit ainsi une grande variété de produits, dont certains peuvent réagir avec les protéines et l’ADN. Parmi les produits formés lors de la peroxydation lipidique, l’isoprostane, le malonyldialdéhyde (MDA) et le 4- hydroxynonénal (4-HNE) ont été étudiés comme marqueur de la peroxydation lipidique.

Table des matières

INTRODUCTION GENERALE
PARTIE I : Revue bibliographique
Chapitre I : Le stress oxydatif
1 – RADICAUX LIBRES
1.1. Définition
1.2. Origine des ERO
1.3. Nature et sources cellulaires des espèces réactives de l’oxygène
1.3.1. Anion superoxyde ( O2•-)
1.3.2. Peroxyde d’hydrogène H2O2
1.3.3. Radical hydroxyle HO•
1.3.4. Oxygène singulet (1O2)
1.4. Principaux antioxydants et leurs fonctions.
1.4. 1. Superoxyde dismutase
1.4. 2. Le système du glutathion
1.4. 3. Catalase
1.4. 4. Antioxydants exogènes
2- LE STRESS OXYDANT
2.1. L’oxydation des lipides
2.2. L’oxydation de l’ADN
2.3. L’oxydation des protéines
Chapitre II: Le diazinon (DZN)
1 -Définition et structure
2- Propriétés chimiques
3- Exposition
4- Elimination
5- Mécanisme d’action
Chapitre III : La vitamine E
1- Définition
2- Propriétés de la vitamine E
3-Synthèse
4- Absorption, distribution et excrétion de la vitamine E
5- Mode d’action et rôle dans la cellule
Chapitre IV : La curcumine
1- Définition
2- Propriétés et structure de la curcumine
3- Effets potentiels de la curcumine
3-1-Activité anti inflammatoire
3-2-Activité anti oxydantes
3-3-Activité anti tumorales
PARTIE II : ETUDE EXPERIMENTALE
MATÉRIELS ET MÉTHODES
I. TRAITEMENT DES RATS
I-1- Matériel biologique et conditions d’élevage
I-2-Traitement des rats
II. PRELEVEMENTS DES ECHANTILLONS
II.1. Prélèvement sanguin
II.2. Prélèvement des organes
III. TECHNIQUES DE DOSAGE
III.1. Exploration de la fonction hépatique
III.1.1. Dosage du glucose sanguin
III.1.2. Dosage de la bilirubine directe plasmatique
III.1.3. Dosage du cholestérol plasmatique
III.1.4. Dosage des triglycérides plasmatiques
III.1.5. Dosage des transaminases plasmatiques
III.1.5.1. Dosage de l’aspartate aminotransférase (ASAT)
III.1.5.2. Dosage de l’alanine aminotransférase (ALAT)
III.1.6. Dosage de la phosphatase alcaline (PAL) plasmatique
III.1.7. Dosage de la lactate déshydrogénase (LDH) plasmatique
III.1.8. Dosage des protéines totales plasmatiques
III.2. Exploration de la fonction rénale
III.2.1. Dosage de l’urée plasmatique
III.2.2. Dosage de l’acide urique plasmatique
III.2.3. Dosage de la créatinine plasmatique
III.4. Exploration du stress oxydant
III.4.1. Préparation de l’homogénat
III.4.2. Détermination de la peroxydation lipidique (LPO) par le taux du malondialdéhyde (MDA)
au niveau tissulaire
III.4.3. Détermination du taux de glutathion réduit (GSH) au niveau tissulaire
III.4.4. Détermination de l’activité de quelques enzymes antioxydantes au niveau tissulaire
III.4.4.1. Dosage de l’activité de la glutathion peroxydase (GPx)
III.4.4.2. Dosage de l’activité de la glutathion S-transférase (GST)
III.4.4.3. Dosage de l’activité de la catalase (CAT)
III.4.5. Dosage des protéines totales au niveau tissulaire
III.5. Dosage de l’activité de l’acétylcholinestérase (AChE)
IV- TECHNIQUE HISTOLOGIQUE
V- PRESENTATION DES RESULTATS ET ANALYSES STATISTIQUES
Résultats et discussion
Chapitre I : Impact de diazinon sur la variation de quelques paramètres physiologiques et hématologiques : Effet protecteur de la supplémentation en vitamine E /et ou en curcumine
1. Action sur la croissance corporelle
2. Action sur la consommation alimentaire et de l’eau de boisson
3. Action sur quelques paramètres sanguins des rats témoins et rats traités après 03 semaines de
traiteme
Chapitre II : Hépatotoxicité induite par le diazinon: Effet protecteur en vitamine E et la curcumine
1. Action sur le poids relatif du foie
2. Action sur certains biomarqueurs sanguins de la fonction hépatique
2.1. Concentration plasmatique en glucose
2.2. Concentration plasmatique en bilirubine directe
2.3. Concentration plasmatique en cholestérol
2.4. Concentration plasmatique en triglycérides
2.5. Concentration plasmatique en protéines totales
2.6. Activité des transaminases
2.7. Activité de la phosphatase alcaline (PAL)
2.8. Activité du lactate déshydrogénase (LDH)
3. Impact sur l’histoarchitecture du foie
ChapitreIII : Néphrotoxicité induite par le diazinon : Effet protecteur de la vitamine E et la curcumine
1. Action sur les poids absolu et relatif des reins
2. Action sur certains biomarqueurs sanguins de la fonction rénale
2.1. Concentration plasmatique en urée et acide urique
2.2. Concentration plasmatique en créatinine
3. Impact sur l’histoarchitecture des reins
Chapitre IV : Stress oxydant induit par le diazinon : Effet protecteur de la vitamine E et la curcumine
1. Effet sur les taux de MDA et de GSH tissulaires
1.1. Malondialdéhyde (MDA)
a) Dans le foie
b) Dans les reins
c) Dans le cerveau
d) Dans les érythrocytes
1.2. Glutathion réduit (GSH)
a) Dans le foie
b) Dans les reins
c) Dans le cerveau
d) Dans les érythrocytes
2. Effet sur l’activité de quelques enzymes antioxydantes tissulaires
2.1. Activité de la glutathion peroxydase (GPx)
a) Dans le foie
b) Dans les reins
c) Dans le cerveau
d) Dans les érythrocytes
2.2. Activité de la catalase (CAT)
a) Dans le foie
b) Dans les reins
c) Dans le cerveau
d) Dans les érythrocytes
2.3. Activité de la glutathion S-transférase (GST)
a) Dans le foie…
b) Dans les reins
c) Dans le cerveau
d) Dans les érythrocytes
Chapitre V : Impact du Diazinon sur l’activité de l’ACHE : Effet protecteur de la vitamine E et la curcumine
1. Action sur les poids absolu et relatif du cerveau
2. Effet sur l’activité de l’ACHE au niveau plasmatique
2.1. Activité de l’acétylcholinestérase (AChE)
a) Dans le plasma
3. Impact sur l’histoarchitecture du cerveau
Conclusion et perspectives
Références bibliographiques
Annexe