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Les radicaux libres biologiques
Un radical libre est une espèce chimique, molécule, morceau de molécule ou simple atome, capable d’avoir une existence indépendante (libre) en contenant un ou plusieurs électrons célibataire (électron non apparié sur une orbitale) (Halliwell, 1996; Haliwell et Gutteridge, 1990 ; Afonso et al., 2007).
Il peut être formé par la perte ou le gain d’électrons à partir d’un composé non radical. Il peut aussi apparaitre au moment de la rupture symétrique d’une liaison covalente après laquelle chaque atome conserve un électron et devient un radical libre. Lorsque cet électron célibataire est situé sur un atome d’oxygène, on parle alors « d’espèces réactives de l’oxygène » (ERO) ou « reactive oxygen species » (ROS) (Haliwell et Gutteridge, 1989 ; Tessier et Marconnet, 1995). La réactivité chimique des radicaux libres de l’oxygène est variable selon la molécule considérée, mais ce sont pour la plupart de puissants oxydants. Les principaux radicaux libres entrant dans les processus physiopathologiques humains sont les radicaux superoxydes et hydroxyles (Puppo et al., 1988; Goudable et Favier, 1997). Ce sont des espèces chimiques instables, très réactives, et possèdent un temps de demi-vie extrêmement court (10-9 – 10-6S). Ces radicaux sont paradoxalement indispensables au maintien de la vie cellulaire et jouent un rôle important dans la lutte contre les infections .
Sources et réactions des ERO-/ERN
La majorité des radicaux libres rencontrés dans les milieux biologiques sont des formes dérivées de l’oxygène. En effet, de par sa structure chimique particulière, l’oxygène moléculaire, non radicalaire, est à l’origine de la formation de diverses espèces réactives. Les radicaux libres oxygénés les plus souvent impliquées en physiopathologie sont l’anion superoxyde (O2•-) le monoxyde d’azote (NO•), le radical hydroxyle (•OH), le radical peroxyle (ROO•) et le radical alkoxyle (RO•) ainsi que d’autres espèces non radicalaires le peroxyde d’hydrogène (H2O2), les hydroperoxydes (ROOH) ou encore le nitroperoxyde (ONOOH). Ce ne sont pas des radicaux libres mais des dérivés de radicaux libres et ils peuvent en générer par différentes réactions chimiques. Les ERO et ERN ont plusieurs origines. Elles peuvent être d’origine exogène : produits des radiations (rayons X et lumière UV). Plluants de l’air (N, NO2), solvants organiques, anesthésiques, pesticides, drogues, xénobiotiques et métaux toxiques (chrome, nickel ou cobalt), etc (Haliwell et Gutteridge, 1989). Lorsqu’elles sont d’origine endogène, elles sont produites, en majorité, au niveau au niveau des membranes, des organelles (peroxysomes, lysosomes, réticulum endoplasmique, mitochondrie) et du cytoplasme de différents types cellulaires par le biais de divers mécanismes (enzymatique et non enzymatique) .
Leur source principale de production est la chaîne respiratoire mitochondriale. En effet, la respiration cellulaire, indispensable à la production d’énergie nécessaire à la survie, s’accompagne d’une production non réductible de radicaux libres. De plus, il a été montré que la membrane mitochondriale a une très faible perméabilité à différentes substances antioxydantes .
L’acide désoxyribonucléique ou ADN
L’ADN (ADN), qu’il soit nucléaire ou mitochondrial, est également une cible majeure des EOR. Les radicaux O2•– et OH• provoquent des lésions de l’ADN (Ramonatxo, 2006). Ceux-ci peuvent en effet interagir avec les désoxyriboses de l’ADN mais aussi avec ses bases puriques et pyrimidiques La guanine, par exemple, peut réagir avec •OH pour former la 8-hydroxy-2’-déoxyguanosine (8-OH-dG) qui, au lieu de s’apparier avec la cytosine, s’associera avec l’adénine ou entrainer des cassures au niveau de la double hélice d’où le rôle mutagène des ERO (Haleng et al., 2007; Duranda et l., 2013).
Ces altérations structurales lorsqu’elles ne sont «réparées» entraînent à long terme des altérations géniques : cassures chromosomiques, mutations, délétions, amplifications, à l’origine d’un dysfonctionnement au niveau du métabolisme protéique . De par leur action sur les principaux constituants moléculaires de la cellule, les ERO induisent différents signaux cellulaires susceptibles d’activer les systèmes de protéolyse et de mort cellulaire .
Glutathion peroxydases
Les glutathion peroxydases (GPx) sont des enzymes tétramériques dont chaque unité possède un atome de sélénium dans son site actif sous la forme de sélénocystéine. Ce qui est essentiel pour l’activité enzymatique. Le facteur limitant de la synthése des sélénoprotéines, et donc des GSHPX, est la teneur intracellulaire en sélénium. Il faut donc la présence concomitante des SOD et des GSHPX pour obtenir un effet protecteur optimum contre les radicaux libres. Toutes les enzymes GPx sont connus pour ajouter deux électrons pour réduire les peroxydes d’hydrogène H2O2 et les hydroperoxydes lipidiques en formant selenoles (Se-OH) .
Le rôle des glutathions peroxydases (GSH-Px) est très important dans la plupart des tissus où elles réalisent la quasi-totalité de l’élimination des peroxydes lipidiques résultant de l’action du stress oxydant sur les acides gras polyinsaturés. Pour leur fonctionnement, elles utilisent le glutathion réduit (GSH) comme cofacteur sur lequel elles transfèrent l’oxygène, le transformant en glutathion oxydé (GSSG). Protégeant ainsi les cellules de mammifères contre les dommages oxydatifs. En fait, le métabolisme du glutathion est l’un des mécanismes les plus essentiels de défense anti-oxydante.
Définition du nickel
Le chimiste suédois Alex Cronstedt a été le premier à isolé le nickel en 1972, il est le quatrième métal le plus utilisé au monde (Kazimerz et al., 2003).
Le nickel est un métal lourd, blanc argenté et l’un des micronutriments essentiels pour la croissance et le développement des plantes et il est également un oligo-élément essentiel pour l’organisme, dont les carences sont graves. La dose quotidienne de nickel ingéré se situe idéalement entre 100 et 300 μg/jour, mais peut varier de 100 à 800 μg selon les habitudes alimentaires. C’est un allergène puissant, ubiquitaire et un carcinogène prouvé (Stoltz et al., 2003 ).
Sa conductivité électrique et sa conductivité thermique sont élevées, son point de fusion est de 452 ºC et il peut être étiré, laminé, forgé et poli. Il résiste à l’action de l’air et de l’eau aux températures ambiantes (-20 à 30 °C) et il est donc souvent utilisé comme revêtement électrolytique de protection.
Le nickel (Ni) est le vingt-quatrième élément le plus abondant de la croûte terrestre, sa concentration moyenne étant d’environ 75 mg/g. Son numéro atomique est 28 et il a une masse atomique de 58,71. Il existe sous les états d’oxydation -1, 0, +1, +2, +3 et +4, mais son état de valence le plus courant dans l’environnement est Ni2+ .
Le nickel existe sous 5 formes principales : nickel élémentaire et ses alliages. composés inorganiques et hydrosolubles : (sulfates et les chlorures de nickel). composés inorganiques et insolubles dans l’eau : oxydes de nickel. composés organiques et insolubles dans l’eau nickel carbonyle Ni (CO).
Table des matières
INTRODUCTION
PARTIE BIBLIOGRAPHIQUE
CHAPITRE I. LE STRESS OXYDANT
1. Les radicaux libres biologiques
2. Sources et réactions des ERO-/ERN
3. Principales cibles biologiques des EOR
3.1. L’acide désoxyribonucléique ou ADN
3.2. Les protéines
3.3. Les lipides membranaires
4. Les systèmes de défenses antioxydantes
4.1. Les systèmes enzymatiques
4.1.1. Superoxydes dismutases (SODs)
4.1.2. Les catalase.
4.1.3. Glutathion peroxydases
4.1.4. Glutathion S-Transférases
4.2. Les défenses non-enzymatiques
4.2.1. Le glutathion
4.2.2. La vitamine E
4.2.3. La Vitamine C
4.2.4. Les oligoéléments
CHAPITRE II. LE NICKEL
1. Définition du nickel
2. Sources d’exposition
3. Utilisation
4. Métabolisme du nickel
4.1. Absorption
4.2. Distribution
4.3. Excrétion
5. Evaluation toxicologique
5.1. Toxicité aiguë
5.1.1. Etude chez l’homme
5.1.2. Etude chez l’animal
5.2. Toxicité chronique
5.2.1. Etude chez l’homme
5.2.2. Etude chez l’animal
5.3. Toxicologie subchronique
6. Effets génotoxiques
7. Effets cancérigènes
8. Effets sur la reproduction
9. Manifestations allergiques
CHAPITRE III. LE SELENIUM
1. Les propriétés physico-chimiques
2. Différentes formes de sélénium
3. Source et dose recommandée en sélénium
4. Métabolisme du selenium dans l’organisme
4.1.Voies de pénétration
4.2. Absorption
4.3. Transport
4.4. Métabolisme du sélénium
4.5. Elimination
5. Usages du sélénium
5.1. Utilisation du sélénium dans l’industrie
5.2. Utilisations médicales du sélénium
6. Les fonctions du sélénium dans l’organisme
6.1. Le rôle des formes actives du sélénium
6.1.1. Glutathion peroxydase
6.1.2. Sélénoprotéine désiodinase
6.1.3.Thioredoxine réductase
6.1.4. Sélénoprotéine P
6.1.5. Sélénoprotéine W
6.2. Rôle immunomodulateur
6.3. Sélénium et cancer
6.4. Sélénium et fertilité
6.5. Fonctionnement de la thyroïde
6.6. Le sélénium dans le cerveau humain
6.7. Détoxification des xénobiotiques et des métaux lourds
6.8. Modulation de l’inflammation
7. Carence, apport supplémentaire et toxicit
CHAPITRE VI. LA VITAMINE E
1. Définition et structure de la vitamine E
2. Les principales sources de vitamine E
3. Besoins physiologiques et biodisponibilité de la vitamine E
4. Métabolisme, absorption, distribution et excrétion
5. Les interactions entre la vitamine E et certains antioxydants
5.1. Interactions entre les vitamines E et C
5.2. Interactions entre les vitamines E et A
5.3. Interactions entre les vitamines E et K
5.4. Interactions entre les vitamines E et le sélénium
6. Rôles biologiques de la vitamine E
PARTIE PRATIQUE
CHAPITRE I. MATÉRIELS ET MÉTHODES
1. Matériel biologique et conditions d’élevage
2. Traitement des rats
3. Sacrifices et prélèvements des organes
3.1. Prélèvement sanguin
3.2.Prélèvement des organes
4. Méthodes de dosage des paramètres biochimiques
4.1.Protéines totales
4.1.1. Principe
4.1.2. Réactifs
4.1.3. Mode opératoire
4.1.4. Calcul de la concentration
4.2. Dosage d’albumine
4.2.1. Principe
4.2.2. Réactifs
4.2.3. Mode opératoire
4.2.4. Calcul de la concentration
4.3.Dosage du glucose
4.3.1. Principe
4.3.2. Réactifs
4.3.3. Mode opératoire
4.3.4. Calcul de la concentration
4.4.Dosage de la créatinine
4.4.1. Principe
4.4.2. Réactifs
4.4.3. Mode opératoire
4.4.4. Calcul de la concentration
4.5.Dosage de l’urée
4.5.1. Principe
4.5.2. Réactifs
4.5.3. Mode opératoire
4.5.4. Calcul de la concentration
4.6. Dosage de l’acide urique
4.6.1. Principe
4.6.2. Réactifs
4.6.3. Mode opératoire
4.6.4. Calcul de la concentration
4.7. Dosage de la phosphatase alcaline
4.7.1. Principe
4.7.2. Réactifs
4.7.3. Mode opératoire
4.7.4. Calcul de la concentration
4.8. Dosage d’Aspartate aminotransférase
4.8.1. Principe
4.8.2. Réactifs
4.8.3. Mode opératoire
4.8.4. Calcul de la concentration
4.9. Dosage d’Alanine aminotransférase
4.9.1. Principe
4.9.2. Réactifs
4.9.3. Mode opératoire
4.9.4. Calcul de la concentration
4.10.Dosage de α amylase
4.10.1. Principe
4.10.2. Réactifs
4.10.3. Mode opératoire
4.10.4. Calcule de la concentration
4.11.Dosage de la bilirubine totale
4.11.1. Principe
4.11.2. Réactifs
4.11.3. Mode opératoire
4.11.4. Calcul de la concentration
4.12. Dosage du cholestérol
4.12.1. Principe
4.12.2. Réactifs
4.12.3. Mode opératoire
4.12.4. Calcule
4.13. Dosage des triglycérides
4.13.1. Principe
4.13.2. Réactifs
4.13.3. Mode opératoire
4.13.4. Calcule
4.14. Dosage des lipides totaux
4.14.1. Principe
4.14.2. Réactifs
4.14.3. Mode opératoire
4.14.4. Calcule
5. Dosage des paramètres hématologique
6. Dosage des paramètres du stress oxydant
6.1. Préparation de l’homogénat
6.2. Dosage du glutathion des organes
6.3. Dosage des protéines
6.4. Dosage de malondialdéhyde (MDA)
6.5. Dosage de l’activité enzymatique du glutathion peroxydase (GPx)
6.6. Dosage de l’activité de Glutathion S-Transférase (GST)
6.6.1. Protocole expérimental
7. Etude histologique
8. Traitement statistique des résultats
CHAPITRE II. RESULTATS ET DISCUSSION
1. Paramètres de croissance
1.1. La croissance corporelle
1.2. Etat pondéral de certains organes
1.2.1. Foie
1.2.2. Reins
1.2.3. Cerveau
1.2.4. Testicules
2. Paramètres biochimiques
2.1. Bilan énergétique
2.1.1. Glucose
2.1.2. Protéines totales
2.1.3. Albumine
2.2. Bilan rénal
2.2.1. Urée
2.2.2 Créatinine
2.2.3. Acide urique
2.3. Bilan lipidique
2.3.1. Cholestérol
2.3.2. Triglycérides
2.3.3. Lipides totaux
2.2. Bilan hépatique et enzymatique
2.4.1. Transaminases
2.4.2. Phosphatase alcaline
2.4.3. α amylase
2.4.4. Bilirubine totale
2.4.5. Bilirubine directe
3. Paramètres hématologiques
3.1. Nombre des globules rouges et taux d’hémoglobine
3.2. Nombre des globules blancs
3.3. Volume globulaire moyen et du taux de l’hématocrite
3.4. Concentration corpusculaire moyen en hémoglobine et de la teneur globulaire moyenne en hémoglobine
4. Paramètres du stress oxydant
4.1. Glutathion réduit (GSH)
4.2. Malondialdéhyde (MDA)
4.3. Glutathion peroxydase (GPx)
4.4. Glutathion – S- transférase (GST)
5. Etude histologique (au niveau du foie)
CONCLUSIONS ET PERRISPECTIVE
BIBLIOGRAPHIE
ANNEXES
