Sources de fer présentes chez l’hôte

Sources de fer présentes chez l’hôte

Le fer est le quatrième élément le plus abondant de la croûte terrestre. Il est essentiel pour pratiquement tous les êtres vivants. Etant un cofacteur de nombreuses enzymes intervenant dans les transferts d’électrons, le fer est impliqué dans de multiples processus biologiques fondamentaux tels que la réplication de l’ADN, la synthèse d’acides aminés ou la respiration mitochondriale (8, 283). Le fer ferrique (Fe3+) sous sa forme libre est peu soluble.

Il précipite irréversiblement sous forme d’hydroxydes ferriques, ce qui le rend très peu disponible pour les êtres vivants (223). Sous sa forme réduite (Fe2+), le fer ferreux participe via la réaction de Fenton : (Fe2+ + H2O2 Fe3+ + OH- + ºOH) (133) à la formation de radicaux libres (124) extrêmement toxiques pour les cellules. Le corps humain contient environ 4 g de fer, dont la majorité est complexée à des protéines de transport (263).

Environ 75 % du fer intracellulaire est incorporé dans le noyau protoporphyrique de l’hème, qui permet notamment le transport de l’oxygène en étant associé à l’hémoglobine (Hb). L’hème est également présent comme groupement prosthétique dans la myoglobine et certaines enzymes (263). Dans le milieu extracellulaire, le fer est lié à la transferrine et la lactoferrine, présentes respectivement dans le sérum sanguin et les sécrétions mucosales.

L’hémopoxine et l’albumine sont deux protéines circulantes qui participent à la détoxification du sang en chélatant l’hème libre, généralement très toxique. De même, l’hémoglobine extracellulaire libre peut être nuisible, elle est alors prise en charge par l’haptoglobine.

Finalement, les complexes hémopoxine-hème et hémoglobine-haptoglobine seront recyclés dans le foie (206). En cas d’excès, le fer sera stocké dans la ferritine, la protéine majeure de stockage du fer chez la plupart des organismes vivants. 

Hème Hémoglobine (2dn2) Figure 2 : Structure de l’hème et de l’hémoglobine humaine L’hème est une association d’une protoporphyrine IX et d’un atome de fer. L’hémoglobine est formée de deux chaines α et de deux chaines β de globines dont chacune est liée à une molécule d’hème. La structure de l’hémoglobine a été recherchée dans les bases de données des protéines (http://www.rcsb.org/pdb/home/home.do), PDB : 2dn2

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L’hème

L’hème est composé d’un atome de fer ferreux (Fe2+) lié au noyau tétrapyrrole de la protoporphyrine IX. La forme oxydée (Fe3+) est connue sous le nom d’hémine. Toutefois, les deux formes sont communément appelées hème (Figure 2). En tant que groupement prosthétique de nombreuses protéines, l’hème joue des rôles primordiaux dans plusieurs processus biologiques vitaux.

Il est impliqué dans le stockage et le transport de l’oxygène (via l’hémoglobine et la myoglobine) et dans la respiration et le transport d’électrons (cytochromes). Dans les catalases, il sert à transformer le peroxyde d’hydrogène (H2O2) en eau et en oxygène. Dans les peroxydases, il catalyse l’oxydation des substrats en présence du H2O2.

En plus de représenter une source de fer non négligeable, l’hème fournit également des noyaux protoporphyriques aux bactéries qui ne peuvent pas synthétiser cette molécule. L’hème est une molécule lipophile de faible poids moléculaire (616,48 Da) qui peut s’intercaler dans les membranes menant à une destruction des bicouches lipidiques ainsi que des organites tels que les mitochondries et les noyaux (227).

De plus, l’accumulation d’hème dans les cellules provoque des dommages au niveau cellulaire, un stress oxydatif et des lésions tissulaires (142, 279). Par conséquent, dès que les hémoprotéines présentes dans le milieu extracellulaire sont dégradées, l’hème libéré est tout de suite capté par l’hémopexine (Kd= 10-12 M) (310) et l’albumine du sérum (Kd ~ 10-8 M). Grâce à leur capacité à chélater l’hème, ces protéines permettent de maintenir une concentration en hème libre très faible.