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Stress oxydant et EROL'oxygène que nous respirons est indispensable à la production d'énergie dans les mitochondries. Mais une petite partie de cet O2 peut être transformée en espèces réactives de l'oxygène (ERO) comme l'anion superoxyde O2•-, le peroxyde d'hydrogène H2O2 et le radical hydroxyle HO•. Ces ERO sont produites lors de la respiration cellulaire, d'une inflammation, d'une exposition aux UV ou à la fumée de cigarette. Elles attaquent les lipides des membranes, les protéines et l'ADN, ce qui peut accélérer le vieillissement ou favoriser certaines maladies. Les systèmes antioxydants enzymatiques servent à neutraliser ces molécules avant qu'elles ne causent des dégâts.
📖 Définition
Espèces réactives de l'oxygène (ERO) : dérivés de l'O2 très réactifs, comme O2•-, H2O2 et HO•, capables d'oxyder les molécules biologiques.
🔍 Exemple
Un coup de soleil augmente la production d'ERO dans les cellules de la peau, ce qui déclenche une réponse antioxydante.
📢 Rappel
La respiration cellulaire dans les mitochondries consomme de l'O2 et produit de l'ATP, mais elle laisse échapper environ 1 à 2 % d'électrons sous forme d'ERO.
💡 À retenir : Un équilibre entre production d'ERO et défenses antioxydantes est indispensable à la santé cellulaire.
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Première ligne de défenseLa superoxyde dismutase est une enzyme très rapide qui catalyse la dismutation de l'anion superoxyde en peroxyde d'hydrogène et en dioxygène. On trouve plusieurs formes de SOD dans l'organisme : une forme à cuivre et zinc dans le cytoplasme, une forme à manganèse dans les mitochondries et une forme extracellulaire. Cette réaction transforme un radical très réactif (O2•-) en une molécule moins toxique (H2O2), mais qui reste dangereuse car elle peut générer le radical hydroxyle. La SOD agit donc en amont de la chaîne de détoxification et doit être relayée par d'autres enzymes.
📖 Définition
Dismutation : réaction dans laquelle une même espèce chimique est à la fois oxydée et réduite pour donner deux produits différents.
📢 Rappel
Un radical libre possède un électron non apparié, ce qui le rend très réactif vis-à-vis des molécules voisines.
🔍 Exemple
Lors d'un effort intense, les muscles consomment beaucoup d'O2 et produisent davantage de superoxyde ; la SOD musculaire est alors fortement sollicitée.
💡 À retenir : La SOD transforme un radical très réactif, l'anion superoxyde, en peroxyde d'hydrogène moins toxique mais encore oxydant.
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Une enzyme très efficaceLa catalase est l'une des enzymes les plus rapides connues : une seule molécule peut décomposer plusieurs millions de molécules de peroxyde d'hydrogène par seconde. Elle catalyse la transformation de deux molécules de H2O2 en deux molécules d'eau et une molécule de dioxygène, sans avoir besoin d'un cofacteur réducteur. La catalase contient un groupement hème avec un atome de fer, indispensable à son activité. Elle est abondante dans les peroxysomes des cellules du foie et des reins, ainsi que dans les globules rouges. En éliminant H2O2, elle empêche la formation du radical hydroxyle via la réaction de Fenton.
📖 Définition
Peroxysome : petit organite cellulaire contenant des enzymes oxydantes comme la catalase, spécialisé dans la détoxification des peroxydes.
🔍 Exemple
Le foie, qui détoxifie de nombreux composés, est très riche en catalase pour neutraliser le H2O2 produit en grande quantité.
⭐ À retenir
Si H2O2 n'est pas éliminé, il peut réagir avec le fer (réaction de Fenton) et former le radical hydroxyle HO•, l'ERO la plus réactive.
💡 À retenir : La catalase décompose le peroxyde d'hydrogène en eau et en dioxygène, protégeant la cellule sans consommer de réducteur.
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Le système au glutathionLa glutathion peroxydase réduit le peroxyde d'hydrogène en eau, mais elle peut aussi détoxifier les peroxydes organiques (ROOH) en alcools. Pour cela, elle utilise le glutathion réduit (GSH), un petit peptide donneur d'électrons, qui est oxydé en glutathion disulfure (GSSG). La GPx contient un atome de sélénium sous forme de sélénocystéine, un acide aminé rare essentiel à son activité. Le GSSG est ensuite régénéré en GSH par la glutathion réductase grâce au NADPH produit par le métabolisme. Cette enzyme travaille en parallèle de la catalase, dans le cytoplasme et les mitochondries, ce qui assure une protection dans des compartiments où la catalase est moins présente.
📖 Définition
Glutathion (GSH) : tripeptide (glutamate-cystéine-glycine) présent en forte concentration dans les cellules, principal antioxydant non enzymatique.
⭐ À retenir
Le sélénium est un oligo-élément indispensable à l'activité de la GPx ; une carence diminue la protection antioxydante.
🔍 Exemple
Les noix du Brésil sont très riches en sélénium, un nutriment qui soutient l'activité de la glutathion peroxydase.
💡 À retenir : La GPx élimine H2O2 et les peroxydes organiques en utilisant le glutathion, recyclé en continu par la glutathion réductase et le NADPH.