ACTIVITE ANTIOXYDANTE DE L’EXTRAIT ETHANOLIQUE DES FEUILLES DE COMBRETUM PANICULATUM VENT

RAPPELS SUR LES RADICAUX LIBRES

ACTIONS DES RADICAUX LIBRES

Partant de la constatation que l’oxygène est indispensable au bon fonctionnement de notre organisme, on pourrait penser que la toxicité de l’oxygène tient plus du mythe que de la réalité. Cependant, les particularités physico-chimiques de l’oxygène font que cet élément est tout à fait capable dans certaines circonstances d’engendrer des effets toxiques. Un radical libre est une espèce chimique neutre ou chargée qui possède un électron libre dit célibataire sur son orbite externe. Cet électron libre confère au radical libre une grande réactivité chimique avec une demi-vie très courte (de l’ordre de la nanoseconde) car le radical libre cherche à réapparier son électron célibataire. Les radicaux libres participent à des réactions d’oxydo-réduction en capturant un électron. L’échange d’un électron peut alors soit arrêter la propagation de la réaction radicalaire, soit l’amplifier en formant des radicaux libres plus instables que le précédent. Si l’oxygène est en soit un radical libre de faible réactivité, il n’en est pas de même pour les dérivés activés de l’oxygène que sont l’anion superoxyde    ), le peroxyde d’hydrogène (H2O2 ) et le radical hydroxyl (O). Initialement connus pour leurs effets cytotoxiques, il est maintenant établi qu’ils interviennent dans de nombreuses voies de signalisation. Ces espèces radicalaires sont donc en permanence formées à de faibles taux dans les cellules, soit au niveau de la membrane cytoplasmique (NADPH oxydase, myéloperoxydase, cyclooxygénase), soit au niveau du cytoplasme (hème oxygénase), soit au niveau de la mitochondrie. Comme pour toutes particules actives dans l’organisme, la formation d’espèces radicalaires de l’oxygène (ERO) est étroitement contrôlée par des réactions de détoxification. Ces réactions peuvent être enzymatiques ou non enzymatiques. Les réactions de détoxification enzymatique vont se succéder aboutissant à la formation d’une molécule inerte. Les moyens de défense non enzymatiques sont principalement les vitamines A, C, E et le glutathion. Ils captent l’électron libre de l’espèce radicalaire par oxydo-réduction le rendant ainsi inactif. Ce n’est donc que dans certaines circonstances physiopathologiques que la toxicité des ERO va devenir délétère. Ces circonstances peuvent être liées soit à une diminution ou une incompétence des défenses antioxydants, soit à une exposition trop prolongée à des concentrations ou à des pressions élevées d’oxygène. La toxicité cellulaire des radicaux libres de l’oxygène se manifeste par une dégradation des membranes lipidiques, par des réactions de peroxydation lipidique, par des atteintes protéiques avec la formation des dérivés carbonyles et par des atteintes des acides nucléiques avec une fragmentation de l’ADN. 

Action des radicaux libres sur l’ADN

L’action délétère des radicaux libres s’exerce sur l’ADN des cellules. Parmi ces radicaux libres, c’est de loin, le radical hydroxyl qui est le plus réactif vis-à- vis de l’ADN. Il est souvent issu de la réaction de FENTON illustrée par les 2 réactions suivantes. O2 – + Fe(III) O2 + Fe(II) Fe(II) + H2O2 Fe(III) + OH- + OH Les dommages oxydatifs causés par les radicaux libres ou d’autres agents ont des implications dans les phénomènes de mutagénèse, dans la mort des cellules (somatiques et reproductrices) et dans le vieillissement. Les mécanismes de génération de ces dommages sont de plusieurs types. Rappelons ici que H2O2 et O2   ne sont pas assez réactifs pour altérer directement l’ADN mais ils peuvent tous deux générer le radical OH. Comme le radical OH est l’espèce la plus réactive de l’oxygène, sa réaction avec l’ADN est susceptible de conduire à divers processus, tels que l’oxydation des bases et des résidus des sucres ou la formation de cassures de chaîne par arrachement d’un atome d’hydrogène du 2-désoxyribose. De plus, le radical OH est responsable de la formation de pontages ADN-protéines dans les nucléoprotéines. Les différentes catégories de lésions sont illustrées par la figure 2. Figure 2 : les différentes catégories de lésions de l’ADN

Action des radicaux libres sur les protéines

Depuis de nombreuses années, on savait que les dommages induits par Escherichia coli sous oxygène hyperbare impliquent l’inactivation d’enzymes spécifiques. Cependant, de nombreuses protéines peuvent supporter des dommages importants sans qu’il n’y ait de perturbations visibles de leur fonction. Cela est particulièrement vrai pour des enzymes. Leurs mesures d’activité seront perturbées uniquement lorsque des acides aminés proches du site actif seront modifiés. L’attaque des protéines par OH ou par l’oxygène singulet peut générer des produits finaux très variés. Par contre, H2O2 et O2   ne semblent oxyder que des protéines présentant des groupements –SH facilement oxydables et accessibles. Les acides aminés les plus sensibles sont alors le tryptophane, la tyrosine, la phénylalanine, la méthionine et la cystéine. 16 Par exemple, la réaction du radical OH avec la phénylalanine génère plusieurs radicaux intermédiaires qui peuvent être convertis en ortho, para et metatyrosine comme le montre la figure 3. Figure 3 : Oxydation de la phénylalanine La présence de l’ortho-tyrosine a d’ailleurs été utilisée pour détecter des protéines d’aliments ayant subi une irradiation. Les dommages infligés aux protéines peuvent survenir non seulement du fait d’une attaque directe par des radicaux libres, mais aussi par des produits issus de la peroxydation des lipides, comme le dialdéhyde malonique et le 4- hydroxynonénal. Lorsqu’un radical d’acide aminé est formé dans une protéine, les électrons peuvent migrer sur d’autres résidus aminés. Ainsi, le site final oxydé au sein de la protéine n’est pas forcément le site initial d’oxydation. Des enzymes, mais aussi des récepteurs cellulaires et des protéines de transport, peuvent être la cible de ces phénomènes oxydatifs. Ainsi, des dégâts peuvent survenir au niveau des protéines impliquées dans le maintien de gradients ioniques entre les cellules et les fluides extracellulaires. 17 C’est le cas des pompes à calcium ou à potassium. Ces protéines sont essentielles dans la genèse du signal électrique des cellules musculaires et nerveuses. On comprend donc aisément les conséquences de leur dénaturation oxydative au sein de l’organisme.

Action des radicaux libres sur les lipides

La dégradation des hydrocarbures par l’oxygène atmosphérique se réalise selon un processus chimique appelé auto-oxydation. Il s’agit d’une réaction radicalaire. Des radicaux se forment dans une phase d’initiation, sous l’influence de divers facteurs : lumière, chaleur, présence de métaux ou d’autres radicaux (notamment le radical OH). Ainsi, par l’action d’un initiateur, un acide gras polyinsaturé (LH) est susceptible de générer un radical L selon la réaction n°1 : Initiation LH L (n°1) Ensuite, dans une étape de propagation, le radical carboné réagit très rapidement avec l’oxygène et forme un radical hydroperoxyde selon la réaction n°2 : L + O2 LOO (n°2) Ce dernier radical hydroperoxyde arrache un atome d’hydrogène à une autre molécule hydrocarbonée, forme un hydroperoxyde et régénère le radical carboné qui poursuit la réaction selon la réaction n° 3 : LOO + LH LOOH + L (n°3) Les réactions n°2 et n°3 constituent l’étape de propagation. Diverses réactions de couplage entre hydroperoxydes forment des produits non radicalaires et terminent la chaîne de réactions (réaction n°4) : Terminaison 2LOO produits non radicalaires 18 Ainsi, les radicaux libres peuvent « attaquer » les lipides et notamment les acides gras mono et polyinsaturés (AGP) des phospolipides membranaires. Cette attaque par les radicaux libres est à l’origine de la peroxydation lipidique. Nous voyons donc que par conséquent, un simple évènement initiateur (réaction n°1) peut déclencher de nombreux cycles d’auto-oxydations des acides gras polyinsaturés, qui aboutissent à la formation d’un grand nombre d’hydroperoxydes lipidiques (LOOH). Comme alternative à la réaction en chaîne (n°3) le radical peroxyle lipidique (LOO) peut également former un péroxyde cyclique qui se décompose alors en un certain nombre de produits de dégradation. Parmi ces produits de dégradation, on retrouve le dialdéhyde malonique et le 4- hydroxynonénal, qui peuvent réagir avec l’ADN et qui sont mutagènes, ou avec des protéines en provoquant des lésions structurales et ou fonctionnelles. L’un des facteurs les plus « efficaces » de la stimulation de la réaction en chaîne de la péroxydation lipidique est le radical OH. Celle-ci a lieu lorsque le radical OH est formé à proximité des membranes, et lors de son attaque de la chaîne des acides gras des phospholipides membranaires. Ce radical attaque préférentiellement les chaînes d’acides gras polyinsaturés tels que l’acide arachidonique. Le radical OH retire un atome d’hydrogène à l’un des atomes de carbone de la chaîne et se combine avec pour former de l’eau. -CH + OH -C – + H2O Cette réaction supprime le radical HO, mais laisse derrière un radical carboné (R) dans la membrane. Les radicaux carbonés provenant des chaînes d’AGPI subissent en général un réarrangement moléculaire pour donner des diènes conjugués dont le destin varie. Ainsi, si deux de ces radicaux se heurtent dans la membrane, il peut y avoir rapprochement entre les chaînes d’acides gras par formation d’une liaison covalente par mise en commun des deux électrons. Une réaction avec des protéines membranaires est également possible.