ETUDE DE L’ACTIVITE ANTIOXYDANTE DES FEUILLES ET ECORCES DU TRONC DE PTEROCARPUS ERINACEUS

RAPPELS SUR LES RADICAUX LIBRES

TOXICITE DES RADICAUX LIBRES

L’oxygène est normalement transformé en molécules d’eau au niveau de la chaine respiratoire mitochondriale. Cette réaction est cruciale puisqu’elle apporte à la cellule toute l’énergie nécessaire (sous forme d’adénine triphosphate (ATP)) pour assurer ses multiples fonctions. Mais l’oxygène peut être également une source d’agression pour les organismes aérobies (Ekoumou, 2003). Une faible partie de l’oxygène (2 à 5%) est convertie en espèces oxygénées actives (EOA) particulièrement réactives (Pincemail et al., (2001) ). Le stress oxydant se définira donc comme un déséquilibre de la balance entre la formation d’EOA à caractère pro-oxydant et les antioxydants qui régulent leur production en faveur des premières, comme le montre la figure 2. Figure 2 : Déséquilibre de la balance entre antioxydants et pro – oxydants (Shimizu, 2004).   Les principales espèces réactives sont consignées dans le tableau I avec leur formule chimique. Tableau I : Principaux radicaux libres et leur formule chimique. Radicaux libres (nomenclature) formule chimique Anion superoxyde O2 °- Radical hydroxyde OH° Monoxyde d’azote NO° Peroxyde d’hydrogène H2O2 Acide hypochloreux HOCl Oxygène singulet 1O2 Peroxynitrite ONOORadical alcoxy RO Radical peroxy ROO Ces radicaux libres (RL) pourront dès lors s’attaquer à toute série de substrats biologiques importants tels que les acides nucléiques, les protéines, les lipides, etc.

Action sur les acides nucléiques (ADN)

L’ADN est une molécule que l’on retrouve dans toutes nos cellules. Il renferme toutes les informations nécessaires au bon fonctionnement de notre organisme. Sa dégradation par des radicaux libres peut mener à des mutations ou bien à la mort cellulaire. La molécule d’ADN est constituée de deux brins se faisant face et reliés par des liaisons hydrogène. Ces liaisons faibles sont formées entre deux bases complémentaires (thymine-adénine ou cytosine-guanine). Les principaux dommages radio-induits de la molécule d’ADN sont des ruptures de chaînes ou bien des dégradations localisées. 28 Les cassures simples ou doubles brins sont consécutives à des ruptures de liaisons sucre-phosphate. La première étape de ces cassures est, par exemple, la capture d’un hydrogène du désoxyribose en position C 4’ par le radical hydroxyle, illustrée par la figure 3. Figure 3 : Attaque d’un hydrogène du désoxyribose de l’ADN par le radical hydroxyle. Les ruptures simples brins représentent une part importante des conséquences dues aux irradiations. Les cassures doubles brins sont plus rares puisqu’elles correspondent à deux ruptures de brins opposés, séparés de moins de dix paires de bases l’une de l’autre. Les dégradations localisées de l’ADN sont principalement des altérations des bases azotées. Ces dégradations résultent essentiellement de l’addition du radical hydroxyle sur les doubles liaisons des bases azotées. Les positions C5 et C6 des bases pyrimidiques (thymine, cytosine) et C4 et C8 des bases puriques (adénine, guanine) sont principalement atteintes. Les bases pyrimidiques sont les plus sensibles face à l’attaque des espèces actives de l’oxygène (Nadal, 2009).

Action sur les protéines

Les protéines sont des macromolécules biologiquement très importantes, constituées d’une ou plusieurs chaînes d’acides aminés liés entre eux par des liaisons peptidiques. Les protéines sont des éléments nécessaires à la vie des cellules. En effet, elles assurent de nombreuses fonctions 29 cellulaires. Les radicaux, issus des rayonnements ionisants, entraînent essentiellement des réactions d’oxydation des protéines. Les protéines les plus sensibles aux attaques des radicaux libres sont celles qui comportent des acides aminés possédant un atome de soufre (cystéine, méthionine). C’est le cas de nombreuses enzymes cellulaires et protéines de transport. Par exemple, les résidus cystéines des protéines sont facilement oxydés par des EAO pour former un radical thiyle. Si deux résidus cystéines sont assez proches, ces derniers forment des ponts disulfures. Quant aux résidus méthionines, ils peuvent être oxydés rapidement en sulfones. La figure 4 résume l’action des espèces oxygénées réactives (EOR) sur les résidus cystéine et méthionine. Figure 4 : Attaque des résidus de cystèine et de méthionine par les EOR. Les protéines sont alors sujettes à des réticulations comme la formation de ponts di-tyrosine, à des coupures en cas de forte agression ou tout simplement à des modifications d’acides aminés. Les protéines modifiées deviennent inactives et plus sensibles à l’action des protéases. Certaines protéines oxydées deviennent également hydrophobes et forment des amas anormaux dans et autour des cellules (Nadal, 2009). 

Action sur les lipides

Les lipides constituent la matière grasse des êtres vivants. Ce sont des molécules hydrophobes principalement constituées de carbone, d’hydrogène et d’oxygène. Parmi les lipides, les acides gras polyinsaturés sont les cibles privilégiées du radical hydroxyle. Ces réactions radicalaires ont des conséquences néfastes sur le fonctionnement cellulaire. La figure 5 représente un exemple de dégradation de lipide avec le cas de l’acide arachidonique. Figure 5 : Attaque de l’acide arachidonique par le radical hydroxyle. Le radical hydroxyle peut arracher à l’acide arachidonique un hydrogène en position allylique pour former un radical arachidonyle. La persistance de ce radical lui permet d’évoluer puis de réagir avec l’oxygène, conduisant à un radical peroxyle. Cette séquence est appelée peroxydation lipidique. Il s’agit d’une réaction en chaîne, puisque le radical peroxyle obtenu peut réagir avec un autre acide gras et former à nouveau un radical diène conjugué. Les radicaux peroxyles peuvent évoluer en peroxydes cycliques, qui subissent plusieurs transformations et peuvent libérer notamment des aldéhydes toxiques (malonaldéhyde, hydroxynonénal) et des alcanes ou des alcènes (éthane, pentane, éthylène). Ces dégradations de lipides par le radical 31 hydroxyle concernent surtout les membranes lipidiques des cellules, mais aussi les lipoprotéines circulantes (Nadal, 2009).

Implication du stress oxydant dans les pathologies

Le stress oxydant représente un des facteurs potentialisant la genèse de maladies plurifactorielles telles que les maladies cardiovasculaires, le diabète, les rhumatismes, l’asthme, le sida, le cancer et les maladies neurodégénératives. II-2-1 Stress oxydant et maladie d’Alzheimer La maladie d’Alzheimer est une forme de démence sénile qui se manifeste dès la soixantaine et qui, à l’âge de 85 ans, touche une personne sur cinq. La neurodégénérescence est causée par les dépôts de plaques amyloïdes dues à l’accumulation d’un peptide amyloïde bêta (Aβ). Ce peptide provient d’une protéine transmembranaire dite APP (amyloïde protein precurseur), naturellement présente dans tous les types cellulaires notamment les neurones. (Subbarao et al., 1990) ont suggéré un rôle du stress oxydant dans la maladie d’Alzheimer suite à l’observation de l’augmentation de la peroxydation lipidique, de l’oxydation des protéines (Smith et al., 1995), l’altération de l’ADN mitochondrial (Mecocci et al., 1994). Les EOR peuvent également oxyder l’APP entraînant son dépôt et son agrégation.

Stress oxydant et maladie de Parkinson

La maladie de Parkinson décrite initialement en 1881 est une maladie neurodégénérative caractérisée par la présence de symptômes et de lésions neuropathologiques spécifiques. Certaines études ont suggéré une implication du stress oxydant dans la maladie de Parkinson. Cette maladie neurodégénérative a une forte incidence dans la population âgée. Elle se déclare autour de 60 ans et dure en moyenne 13 ans (Hughes et al., 1993). Les oxydatifs ont été observés après une analyse post 32 mortem du cerveau des individus atteints de la maladie de parkinson. Une diminution de la quantité du glutathion réduit (GSH) et de l’activité du complexe I de la chaine respiratoire mitochondriale a également été rapportée (Di Monte et al., 1992 ; Schapira et al., 1989). Une diminution de GSH suggère l’induction d’un stress oxydant. II-2-3 Stress oxydant et Cancer De très nombreuses études démontrent la place prépondérante du stress oxydant dans l’initiation et le développement des cancers. L’existence d’un stress oxydant chez les malades peut être à la fois montrée par l’effondrement des défenses antioxydantes et par l’augmentation des produits issus du stress oxydant. Des dérivés d’oxydation de l’ADN signant un stress oxydant sont retrouvés dans le sang et les tissus des malades cancéreux (Malins et Haimanot, 1991). De nombreux aldéhydes (comme le malondialdéhyde) sont retrouvés en quantité importante dans le sang des enfants cancéreux (Yazdanpanah et al., 1997). L’augmentation de la peroxydation lipidique est même observée au stade précancéreux chez des femmes enceintes de dysplasie mammaire ou cervicale (Boyd et Mc Guire, 1991).