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Etudes de toxicité. Diapo 2 Plusieurs niveaux d'organisation… Organismes entiers Cellules en culture Organelles ou fonction Photosynthèse (chloroplastes)

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Présentation au sujet: "Etudes de toxicité. Diapo 2 Plusieurs niveaux d'organisation… Organismes entiers Cellules en culture Organelles ou fonction Photosynthèse (chloroplastes)"— Transcription de la présentation:

1 Etudes de toxicité

2 Diapo 2 Plusieurs niveaux d'organisation… Organismes entiers Cellules en culture Organelles ou fonction Photosynthèse (chloroplastes) Protéines Cytochrome P450 (organique) Métallothionéine (inorganique) Acétylcholine estérase (cible moléculaire des insecticides organophosphorés)

3 Diapo 3 Chez divers types d'organismes Invertébrés=> eau douce ou salée Daphnia magna (microcustacés, puces d'eau) Poissons => eau douce ou salée Amphibiens (grenouilles…) Vers de terre => sol Caenorhabditis elegans Protozoaires et petits métazoaires Bactéries Sentinelles Test en labo

4 Diapo 4 Plusieurs types de réponses Certaines protéines spécifiques Métallothionénine (Cd, Pb...) P450 (organiques) Monooxygénases (organiques)

5 Diapo 5 Plusieurs types de stress Choc thermique … modèle et précurseur Plus vieille réponse de stress des êtres vivants Homéostasie des protéines Chaperones Assemblage Trafic transmembranaire et sécrétion

6 Diapo 6 Choc thermique Nombreuses protéines Hsp 27: Hsp32: Heme oxygénase 1 (HO1)

7 Diapo 7 Choc thermique Caractéristiques Thermotolérance Régulation par HSF Protéines communes à de nombreux autres stress: Stress oxydatif, mauvais repliment, stress toxique

8 Diapo 8 Stress oxydatif Déséquilibre entre formation de dérivés réactifs de l'oxygène et le métabolisme protecteur DRO (dérivés réactifs de l'oxygène - ROS) Réduction partielle (un e - ) de O sous-produits (indésirables) du métabolisme normal ou de défense Cause du vieillissement ?

9 Diapo 9 Sources des ROS Principale source cellulaire: chaine respiratoire Complexe IV qui réduit O 2 en H 2 O Cycle Q (quinone): Q + O 2 -> O 2 -> OH - Niveau basal de ROS durant fonctionnement normal Amplifié par anoxie ou hypoxie Poisons mitochondriaux Peroxysomes Radiations ionisantes

10 Diapo 10 Sources des ROS Métabolisme: xanthine oxydase, cyt P450 Réactions spécifiques: R n de Fenton Phagocytes (O 2 -), oxide nitrique (NO), peroxynitrite (OONO-) Agents exogènes (H 2 O 2 ) Pathologies? (causes ou conséquences)

11 Diapo 11 Stress oxydatif: dommages cellulaires Lipides insaturés des membranes => perte de propriétés Protéines => dénaturation ADN => mutations => Associé à pathologies: cancer, Alzheimer, asthme, ischémie, déficits fonctionnels liés au vieillissement, diabète, etc……..

12 Diapo 12 Stress oxydatif: DRO DRO (dérivés réactifs de l'oxygène - ROS) H 2 O 2, ROOH, O 2 -, OH -, ONOO -, ? ? Produits très réactifs (OH - ) Diffusant loin de leur point de formation (H 2 O 2 ) Formant des radicaux libres capables d'amorcer/propager des réactions en chaîne (O 2 - )

13 Diapo 13 Principaux ROS O 2 - : anion superoxide - réactif - chaine respiratoire ou auto-oxydation de O 2 H 2 O 2 : peroxyde d'H - réactif - dismutation O soluble dans membranes OH - : radical hydroxyle - très réactif - R n Fenton HOCl: acide hypochloreux -très réactif: acides aminés, thiol - soluble dans membranes Autres: hydroperoxydes organiques (ROOH), oxyde nitrique (NO), peroxyde nitrique (OONO - )

14 Diapo 14 Roles catalytiques des métaux Fe, Cu, Cr, Va, Co Réaction de Fenton Fe 2+ + H 2 O 2 ===> Fe 3+ + OH + OH - Fe 2+ + H 2 O 2 ===> Fe 3+ + HOO + H + => Formation de radicaux libres potentiellement dangereux Réaction de Haber-Weiss Quinones

15 Diapo 15 Stress oxydatif: systèmes protecteurs Antioxydants endogènes ou alimentaires => Désactivateurs ("scavengers" intra- ou extracellulaires) Vitamine C (ascorbate), vitamine E, polyphénols, Méthionine et autres échangeurs thiol-disulfures… Systèmes Catalase-SOD Diverses peroxydases Glutathion Principal agent de maintien des conditions réductrices du cytoplasme Peroxydase (échange thiol-disulfure) (GSHPx)

16 Diapo 16 Stress oxydatif: glutathion Principal agent de maintien des conditions réductrices du cytoplasme Peroxydase (échange thiol-disulfure) (GSHPx)

17 Diapo 17 Stress oxydatif: glutathion Glutathion: tripeptide oscillant entre formes oxydées (GSSG) et réduites (GSH) Élimination de molécules oxydantes: H 2 O 2 Regénéré par réduction en GSH avec NADPH + H + Cytoplasme: GSH:GSSG = 50:1

18 Diapo 18 Stress oxydatif: glutathion Glutathion peroxydase 2 GSH + A ----> GSSG + AH2 2 GSH + H 2 O 2 ==> GSSG + 2 H 2 O Élimination du H 2 O 2 + ac. gras peroxydés Glutathion réductase GSSG + NADPH + H > 2 GSH Régénération du GSH NADPH: produit par voie des pentoses (cyto) transfert du NADH (mito)

19 Diapo 19 formula Stress oxydatif: superoxyde dismutase SOD 2 O H + ---> H 2 O 2 + O 2 Cofacteur métallique: Zn 2+, Cu 2+, Mn 2+, Fe 2+ Tetrahymena: 1 Mn/Fe et 1 Cu/Zn

20 Diapo 20 formula Stress oxydatif: catalase 2 H 2 O 2 ==> 2 H 2 O + O 2 H 2 O 2 seulement provenant SOD ou autre

21 Diapo 21 Réponse aux protéines dépliées UPR (unfolded protein response) Stress du réticulum endoplasmique Elimination des protéines mal repliées ou dénaturées Réticulum endoplasmique et mitochondries Protéines chaperon de type GRP Induites par absence de glucose Blocage/ralentissement de la production de protéines "normales"

22 Diapo 22 Réponse aux protéines dépliées 2 types de mécanismes Levures Cellules mammaliennes => réponse des autres types cellulaires ????? Plantes Protozoaires algues

23 Diapo 23

24 Diapo 24 Autres stress Choc osmotique Hypthermie Radiations Bris mécaniques

25 Diapo 25 Applications Sentinelles Détection de toxiques QSAR Test de toxicité Sur le terrain Au labo

26 Diapo 26 Heme oxygénase Heme ----(HO)----> Biliverdine + Fe 2+ + CO 3 types HO I : inductible (réponse à certains stress) 32 kDa = HSP32 HO 2 : constitutive 36 kDa HO 3: cerveau (?) ==> gènes différents (pas isoformes)

27 Diapo 27 Heme oxygenase I Induction Induite par nombreux stress dans toutes cell. étudiées Choc thermique Toxiques organiques ou inorganiques Autres stress (radiations UV, ) Sauf hypothermie

28 Diapo 28 Hème oxygénase Heme ----(HO)----> Biliverdine + Fe 2+ + CO Requiert aussi O 2 et NADPH Hème = pro-oxydant à éliminer NADP + doit être recyclé en NADPH + H + Biliverdine = antioxydant Transformé en bilirubine (puissant anti-oxydant) Fe 2+ = agent pro-oxydant R n de Fenton (si H 2 O 2 ) Doit être éliminé ou stocké (ferritine) CO Messager local (relié à NO)

29 Diapo 29 Heme oxygenase I Réaction catalysée Heme + 3 O NADPH + 3 H + --> Biliverdine + Fe 2+ + CO + 3 H 2 O + 3 NADP + HO travaille de concert avec P450 et une réductase Biliverdine --> bilirubine

30 Diapo 30 Heme oxygénase

31 Diapo 31 Heme oxygenase

32 Diapo 32 Nomenclature H 2 O 2 peroxyde d'hydrogène O 2 - superoxide OH - radical hydroxyde ONOO - peroxyde nitrique

33 Diapo 33 Réaction de Fenton Fe 2+ + H 2 O 2 ===> Fe 3+ + OH + OH - Fe 2+ + H 2 O 2 ===> Fe 3+ + HOO + H + => Formation de radicaux libres potentiellement dangereux

34 Diapo 34 Apoptose Destruction cellulaire Nécrose Autophagie apoptose


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