CONTRIBUTION A L’ETUDE DE L’ ACTIVITE ANTIOXYDANTE DES FEUILLES DE AZADIRACHTA INDICA

ROLE PHYSIOLOGIQUE DE L’OXYDATION

Les réactions d’oxydation se déroulant dans l’organisme produisent différents radicaux libres oxygénés. La grande majorité des radicaux libres sont impliqués dans l’entretien et le fonctionnement de l’organisme à doses modérées. Leur production est permanente et régulée par leur destruction au fur et à mesure de leur utilisation. Les radicaux libres jouent un rôle majeur dans la production de médiateurs cellulaires, l’élimination des produits toxiques, la défense contre l’invasion des microbes et des virus ainsi que des cellules tumorales (Mc Cord, 1995).

RADICAUX LIBRES

Lorsque la production de radicaux libres ou la présence de ces derniers est trop importante dans notre organisme et que nos défenses antioxydantes sont dépassées, les radicaux libres deviennent alors des ennemis du corps humain. Le terme espèces réactives de l’oxygène fait référence aux radicaux libres de l’oxygène mais aussi à certains dérivés non radicalaires dont la toxicité est importante (Delattre et al, 2005). Un radical libre est une espèce chimique, une molécule ou un simple atome possédant un pouvoir oxydant fort dû à la présence d’un électron non apparié sur la couche électronique la plus externe. Ces radicaux libres peuvent non seulement provenir des conditions physiologiques normales mais aussi des conditions environnementales (pollution, gaz atmosphériques, le contact avec des agents cancérogènes, radiations X ou gamma, réactions photochimiques, alcool, les médicaments, exposition prolongée au soleil, le tabagisme, etc.) (Halliwell et al, 1999). La toxicité des radicaux libres au niveau cellulaire 16 s’explique par la présence d’électron célibataire très réactif sur une de leurs orbitales, susceptible de s’apparier aux électrons des composés environnants. Ces composés ainsi dépouillés, deviennent à leur tour des radicaux et amorcent des réactions en chaîne. Les molécules cibles sont : les protéines, les acides nucléiques, et les acides gras polyinsaturés, en particulier ceux des membranes cellulaires et des lipoprotéines. 1) Radicaux libres primaires Les radicaux libres primaires dérivent de l’oxygène par réduction à un électron tels que l’anion superoxyde, le radical hydroxyle ou de l’azote tel le monoxyde d’azote (Yoshikawa T et al, 2000).  L’anion superoxyde (O2 – ) L’anion superoxyde est un dérivé très réactif de l’oxygène, relativement stable, il n’est pas très toxique pour l’organisme, mais il est à l’origine de cascades de réactions conduisant à la production de molécules très nocives. L’origine principale de l’ion superoxyde est la chaîne respiratoire mitochondriale (Han et al, 2001) ; au cours de cette réaction catalysée par le cytochrome oxydase mitochondriale, l’oxygène moléculaire possédant deux électrons non appariés capte de manière univalente, un électron conduisant à la formation du radical superoxyde (O2 – ) : chef de file des ERO. O2 + e – O2 – La poussée respiratoire des polynucléaires neutrophiles (respiration burst) et les oxydases (xanthine oxydase, NO synthase, eicosanoides) constituent également des sources cellulaires de production d’anion superoxyde. Le radical superoxyde peut également se former lors de la phagocytose grâce à la NADPH oxydase présente dans la membrane des phagocytes (Marfak, 2003 ; Takeya et Sumimoto, 2003). 17 2O2 + NADPH 2O2 – + NADP+ + H+ Au cours de l’oxydation de la xanthine en acide urique catalysée par la xanthine oxydase il y’a production de l’anion superoxyde. Xanthine + 2O2 + H2O Acide urique + 2O2 – + 2H+  Le radical hydroxyle (OH ) Le radical hydroxyle (OH ) est une espèce radicalaire très réactive, il réagit indifféremment avec toutes les régions moléculaires riches en électrons, lipides, protéines et acides nucléiques. Il est produit à partir du peroxyde d’hydrogène (H2O2) selon deux réactions non enzymatiques en présence de métaux de transition sous leur forme réduite (fer, cuivre) (Jacques et al, 2004): La réaction de Fenton : Fe2+ + H2O2 Fe3+ + OH- + OH La réaction de Haber-Weiss Elle traduit la formation du radical hydroxyle OH à partir de l’anion superoxyde en présence du peroxyde d’hydrogène (H2O2) : O2 – + H2O2 Fe(III) Cu(II) O2 + OH- + OH  Le monoxyde d’azote (NO ) Le monoxyde d’azote est une molécule endogène synthétisée dans l’organisme par divers cellules (cellules endothéliales, macrophages, cellules du foie, neurones). Il est produit naturellement par le corps à partir de la L-arginine (donneur d’azote), de l’oxygène moléculaire et du NADPH (donneur d’électron) catalysée par la nitrique oxyde synthase(NOS) selon la réaction suivante : O2 + Arginine + NADPH nitrique NOS NO• + Citrulline + H2O + NADP+ 18 Le monoxyde d’azote joue un rôle dans la neurotransmission, la relaxation des muscles lisses, les mécanismes de défense ; mais à forte concentration le NO• devient délétère pour les cellules en réagissant avec O2 •- pour former un oxydant puissant le nitroperoxyde (ONOO . ) qui secondairement peut se décomposer en d’autres oxydants comme le NO2 et le OH . (Moncada et al, 1993).  L’oxygène singulet (1O2) Lorsque de l’énergie est apportée à l’oxygène, celui-ci passe à l’état singulet qui représente la forme activée. C’est une forme très énergétique de grande réactivité qui peut oxyder de nombreuses molécules (Halliwell, 1989). 2) Radicaux secondaires Les radicaux secondaires sont obtenus après action des radicaux libres primaires sur des entités biochimiques cellulaires telles que les lipides, les protéines et les glucides (Favier, 2003 ; Gardès-Albert et al, 2003).  Le peroxyde d’hydrogène (H2O2) Le peroxyde d’hydrogène se forme par dismutation du radical superoxyde, catalysée par le superoxyde dismutase selon la réaction : O2 . – + O2 . – SOD, 2H+ H2O2 + O2 Sa production peut également résulter de la réduction bioélectronique de l’oxygène en présence d’oxydase (aminoacide oxydase, urate oxydase etc.) qu’on retrouve principalement dans les peroxysomes. O2 + 2e- + 2H+ H2O2 Le peroxyde d’hydrogène est un intermédiaire réduit de l’oxygène relativement toxique, la majeure partie de la toxicité provient de sa capacité à générer le 19 radical hydroxyle (OH• ) en présence de cations métalliques (Fe2+, Cu+ ) (Jadot, 1994).  Le nitroperoxyde (ONOO . ) Le nitroperoxyde est un oxydant biologique puissant, formé à partir d’une réaction de diffusion limitée extrêmement rapide entre deux radicaux libres l’anion superoxyde (O2 . – ) et le monoxyde d’azote (NO). Le nitroperoxyde induit plusieurs effets toxiques notamment la peroxydation de lipides, la nitration des protéines et leur oxydation et l’altération oxydative de l’ADN (Moussard, 2006 ; Pierre, 2003). O2 . – + NO . ONOO-  Le radical peroxyle (RO2 . ) Le radical peroxyle (R-OO•) est formé après réaction de O2 – ou OH . sur un acide gras insaturé (peroxydation lipidique). C’est un radical très réactif avec la plupart des molécules, il est impliqué notamment dans la propagation de l’oxydation des acides gras polyinsaturés des membranes cellulaires. 

IMPACT DE L’EXCES DES RADICAUX LIBRES DANS L’ORGANISME

L’excès de production des radicaux libres devient toxique pour les composants majeurs de la cellule, les lipides, les protéines et les acides nucléiques et par conséquent donne lieu au stress oxydatif (Valko et al, 2006). Le stress oxydatif est défini comme un déséquilibre entre la génération d’espèces réactives de l’oxygène (ERO) et les défenses antioxydantes de l’organisme, en faveur des premières. Le stress oxydatif est impliqué dans de très nombreuses pathologies comme facteur déclenchant ou associé à des complications (Favier, 2003). Il 20 peut être associé à l’athérosclérose, l’asthme, l’arthrite, la cataractogénèse, l’hyperoxie, l’hépatite, l’attaque cardiaque, les vasospasmes, les traumatismes, les accidents vasculaires cérébraux, les pigments d’âge, les dermatites, les dommages de la rétine, les parodontites et les cancers (Cohen et al, 2000; Packer et Weber, 2001). Néanmoins, la plupart des maladies induites par le stress oxydant apparaissent avec l’âge car le vieillissement diminue les défenses antioxydantes et augmente la production mitochondriale des radicaux libres (Favier, 2003) (figure 2).