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Étude de la Génotoxicité Étude de la Génotoxicité Chapitre 4.

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1 Étude de la Génotoxicité Étude de la Génotoxicité Chapitre 4.

2 Les chromosomes ne sont pas des structures inertes, stables, qui maintiennent l'information génétique dans un stockage statique. Ils subissent continuellement des modifications. Les chromosomes ne sont pas des structures inertes, stables, qui maintiennent l'information génétique dans un stockage statique. Ils subissent continuellement des modifications. Linteraction entre le toxique et l'ADN aboutit généralement : Linteraction entre le toxique et l'ADN aboutit généralement : La génotoxicité : lésions de lADN

3 Les macrolésions: Les macrolésions: Il sagit de lésions qui touchent la totalité du chromosome. Il peut sagir de la perte dun chromosome entier ou de la modification structurale dun chromosome : aberrations chromosomique (aberrations chromosomiques, la formation des micronoyaux).

4 Induction de micro-noyaux

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6 Fusions centriques Cassures Les aberrations chromosomiques

7 Les microlésions Les microlésions Il sagit de lésions non visibles qui se produisent au niveau des nucléotides. Le changement peut être qualitatif (substitution dune base par une autre) ou quantitatif (perte ou addition dune ou plusieurs paires de bases) On distingue :

8 1. Les adduits Plusieurs xénobiotiques organiques sont capables de se lier de manière covalente avec lADN provoquant une distorsion et une déformation de la molécule dADN qui aboutissent généralement à la cassure de la molécule dADN.

9 Ladduit de lAFB1

10 Sites de fixation sur les G ADN N7: site préférentiel modifié par des alkylants (C2H5, CH3) et les mycotoxines. C8: site préférentiel de fixation des amines aromatiques. N du C2: site préférentiel de fixation d'hydrocarbures aromatiques.

11 2. La désamination Certaines bases peuvent être désaminées spontanément. L'adénine est ainsi transformée en hypoxanthine, la cytosine en uracile et la guanine en xanthine. Les bases modifiées hypoxanthine et uracile n`ont pas les mêmes spécificités d'hybridation que les bases dont elles dérivent.

12 La désamination

13 3. La dépurination

14 Les liaisons Thymine-Thymine sont courtes et entraînent des distorsions dans lhélice de l'ADN. La distorsion de l'hélice de l'ADN entraîne un affaiblissement de l'appariement qui entraîne le blocage de la fourche de réplication. 4. Dimère de Thymine

15 Le Dimère de Thymine

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17 Il existe un grand nombre d'agents capables de rompre les liaisons phosphodiesters. La réparation normale se fait par l'action de l'ADN ligase. Si une molécule d'ADN comporte un grand nombre de cassures simple-brin; 2 cassures peuvent être localisées chacune sur un brin, cela entraîne la rupture de la double hélice. Les cassures double-brin ne sont généralement pas réparées. 5. Les cassures

18 Noyau non endommagé Noyau légèrement endommagé Noyau endommagéNoyau fortement endommagé

19 Des antibiotiques ou des substances toxiques (nitrites) peuvent entraîner la formation de liaisons covalentes entre une base située sur un brin et une base sur le brin complémentaire. 6. Liaisons croisées

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21 Certaines de ces modifications sont accidentelles et sont rapidement réparées (les cassures simple brin sont réparées ). Certaines de ces modifications sont accidentelles et sont rapidement réparées (les cassures simple brin sont réparées ). Laltération de l'ADN (adduits ou modifications) n'est pas en elle- même une mutation, mais une lésion prémutationnelle. Une cellule dont l'ADN est endommagé peut répondre de différentes façons : Laltération de l'ADN (adduits ou modifications) n'est pas en elle- même une mutation, mais une lésion prémutationnelle. Une cellule dont l'ADN est endommagé peut répondre de différentes façons : De la lésions de lADN à la Mutation

22 La cellule peut mourir. Si la cellule meurt, les possibilités de mutation sont éliminées La cellule peut mourir. Si la cellule meurt, les possibilités de mutation sont éliminées 2. Elle peut réparer l'ADN de façon correcte et conduire à l'ADN d'origine : Réparation fidèle 3. La cellule possède des mécanismes de réparation qui lui permettent de survivre et de se diviser malgré la présence de lésions de l'ADN, c'est la réparation fautive, infidèle conduisant à des mutations.

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26 Bien que les mécanismes de réparation du DNA soient extrêmement efficaces, inévitablement certaines erreurs resteront non corrigées Cela provoquera une modification qui sera perpétuée dans le génome de l'organisme. Ces modifications permanentes transmises par réplication sont appelées des mutations. Substitution Substitution Il sagit de mutations provoquées par remplacement d'une seule base par une base incorrecte. Cette mutation modifiera un seul codon dans le gène affecté. Ceci peut avoir des conséquences graves ou non sur le polypeptide résultant Lésions non réparées Mutations

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29 Insertion et délétion de nucléotide Insertion et délétion de nucléotide mutations par décalage du cadre de lecture mutations par décalage du cadre de lecture Quand une mutation est provoquée par l'insertion ou la délétion d'une base dans un gêne, des dommages génétiques importantes peuvent en résulter. Quand une mutation est provoquée par l'insertion ou la délétion d'une base dans un gêne, des dommages génétiques importantes peuvent en résulter. La conséquence d'une telle mutation est la rupture de la colinéarité normale entre les triplets de lADN et par conséquent celle des codons de lARN messager et donc la séquence en aminoacides de la protéine qui en résulte. La conséquence d'une telle mutation est la rupture de la colinéarité normale entre les triplets de lADN et par conséquent celle des codons de lARN messager et donc la séquence en aminoacides de la protéine qui en résulte.

30 La rupture commencera au site de gain ou de perte d'une base. La rupture commencera au site de gain ou de perte d'une base. Les mutations par décalage montrent souvent prématurément un codon de terminaison qui provoque larrêt de la synthèse protéique et la libération prématurée d'une chaîne polypeptidique incomplète et inactive. Les mutations par décalage montrent souvent prématurément un codon de terminaison qui provoque larrêt de la synthèse protéique et la libération prématurée d'une chaîne polypeptidique incomplète et inactive. Parfois des mutations dites suppressives rétablissent le cadre de lecture normal, il sagit dune seconde mutation. Parfois des mutations dites suppressives rétablissent le cadre de lecture normal, il sagit dune seconde mutation.

31 Lhorloge cellulaire : le Gène P53 en cause Muté dans près de 50% des cancers Muté dans près de 50% des cancers Gardien du génome: Gardien du génome: 2 roles importants 2 roles importants Empêche la division cellulaire en présence danomalies sur lADN, le temps de réparer. Empêche la division cellulaire en présence danomalies sur lADN, le temps de réparer. Si non réparation, enclenche apoptose ou suicide cellulaire Si non réparation, enclenche apoptose ou suicide cellulaire

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33 Cancérogenèse chimique Cancérogenèse chimique Chapitre 5.

34 Malgré la diversité des cancers, le nombre considérable de leur causes, un élément est certain: les cancers résultent tous dun dérèglement du programme génétique. Il sagit donc de pathologies de lADN. Malgré la diversité des cancers, le nombre considérable de leur causes, un élément est certain: les cancers résultent tous dun dérèglement du programme génétique. Il sagit donc de pathologies de lADN. La genèse d'un cancer par une substance toxique est pratiquement toujours un processus lent s'étendant sur une partie importante de la vie de l'individu. Cette longue période de latence est due à différentes étapes de transformation séquentielle de cellules normales en cellules cancéreuses. La genèse d'un cancer par une substance toxique est pratiquement toujours un processus lent s'étendant sur une partie importante de la vie de l'individu. Cette longue période de latence est due à différentes étapes de transformation séquentielle de cellules normales en cellules cancéreuses. Mutation Cancer

35 1. Initiation L'initiation correspond au tout premier phénomène de la transformation cancéreuse. L'initiation correspond au tout premier phénomène de la transformation cancéreuse. Elle correspond à une mutation induite par le toxique cancérogène qui nest pas réparée ou réparée dune manière fautive. Elle correspond à une mutation induite par le toxique cancérogène qui nest pas réparée ou réparée dune manière fautive. Une seule administration dun génotoxique puissant suffit à initier le cancer Une seule administration dun génotoxique puissant suffit à initier le cancer Linitiation nest cependant définitivement acquises ou fixée quaprès quelques divisions cellulaires donnant naissance à plusieurs cellules initiées Linitiation nest cependant définitivement acquises ou fixée quaprès quelques divisions cellulaires donnant naissance à plusieurs cellules initiées Etapes de la cancérogenèse

36 La majorité des substances cancérigènes est dorigine organique. Ces toxiques organiques peuvent donner après activation métabolique des réactifs électrophiles La majorité des substances cancérigènes est dorigine organique. Ces toxiques organiques peuvent donner après activation métabolique des réactifs électrophiles Les toxiques directement électrophiles sont applelés cancérigènes directs, ceux qui deviennent électrophiles après activation métaboliques sont appelés procancérogènes Les toxiques directement électrophiles sont applelés cancérigènes directs, ceux qui deviennent électrophiles après activation métaboliques sont appelés procancérogènes Les réactifs électrophiles présentent localement une déficience en électrons, ils cherchent à le combler en se fixant de façon covalente sur des structures riches en électrons : nucléophiles Les réactifs électrophiles présentent localement une déficience en électrons, ils cherchent à le combler en se fixant de façon covalente sur des structures riches en électrons : nucléophiles Les bases des acides nucléiques sont riches en groupement nucléophiles (N et O), constituent des cibles privilégiées pour la fixation des toxiques électrophiles : formation dadduits Les bases des acides nucléiques sont riches en groupement nucléophiles (N et O), constituent des cibles privilégiées pour la fixation des toxiques électrophiles : formation dadduits

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38 Tous les réactifs électrophiles ne vont pas donner des adduits à lADN, en effet ils peuvent êtres métabolisés et éliminés ou ils peuvent se fixer sur les lipides ou des protéines Tous les réactifs électrophiles ne vont pas donner des adduits à lADN, en effet ils peuvent êtres métabolisés et éliminés ou ils peuvent se fixer sur les lipides ou des protéines Même si une molécule parvient à franchir ces barrières, linitiation peut être encore évitée par les systèmes enzymatiques de réparation Même si une molécule parvient à franchir ces barrières, linitiation peut être encore évitée par les systèmes enzymatiques de réparation Linteraction du toxique avec lADN peut toucher un gène vital, la cellule mourra donc par apoptose ou par nécrose Linteraction du toxique avec lADN peut toucher un gène vital, la cellule mourra donc par apoptose ou par nécrose Pour quil y ait initiation, il faut que la mutation ait lieu au niveau de gènes bien spécifiques proto-oncogènes, anti-oncogènes, séquences promotrices de transcription Pour quil y ait initiation, il faut que la mutation ait lieu au niveau de gènes bien spécifiques proto-oncogènes, anti-oncogènes, séquences promotrices de transcription Ces processus constituent deux barrières importantes à la liaison à lADN Ces processus constituent deux barrières importantes à la liaison à lADN

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42 When normal cells are damaged beyond repair, they are eliminated by apoptosis (A). Cancer cells avoid apoptosis and continue to multiply in an unregulated manner (B).

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44 Cancers are caused by a series of mutations. Each mutation alters the behavior of the cell somewhat

45 Tissue can be organized in a continuous spectrum from normal to cancer

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47 ETM: Epithelial Mesenchymal Transition – Pouvoir invasif

48 Le cancer peut être initié par une mutation qui active un proto-oncogène ou gène inducteur de cancer. Le cancer peut être initié par une mutation qui active un proto-oncogène ou gène inducteur de cancer. Cette activation peut-être la conséquence, d'une mutation ponctuelle dans le proto-oncogène ou d'une translocation, plaçant le proto-oncogène sous l'influence d'un gène promoteur plus puissant. Cette activation peut-être la conséquence, d'une mutation ponctuelle dans le proto-oncogène ou d'une translocation, plaçant le proto-oncogène sous l'influence d'un gène promoteur plus puissant. L'initiation n'est cependant définitivement acquise ou fixée qu'après quelques divisions cellulaires donnant naissance à plusieurs cellules initiées. L'initiation n'est cependant définitivement acquise ou fixée qu'après quelques divisions cellulaires donnant naissance à plusieurs cellules initiées.

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50 2. Promotion Elle correspond à l'expression de la mutation au niveau de la cellule initiée qui va subir diverses modifications biochimiques ou morphologiques. Elle correspond à l'expression de la mutation au niveau de la cellule initiée qui va subir diverses modifications biochimiques ou morphologiques. La promotion désigne l'accroissement du nombre de divisions cellulaires qui assure lexpansion clonale et la prolifération plus ou moins contrôlée des cellules initiées. La promotion désigne l'accroissement du nombre de divisions cellulaires qui assure lexpansion clonale et la prolifération plus ou moins contrôlée des cellules initiées. La promotion peut être induite par des agents dits « promoteurs » qui peuvent provoquer dautres mutations La promotion peut être induite par des agents dits « promoteurs » qui peuvent provoquer dautres mutations

51 L'agent promoteur va exercer son action pendant de nombreuses années, et ainsi faciliter la multiplication des cellules initiées jusquà formation de tumeurs bénignes. L'agent promoteur va exercer son action pendant de nombreuses années, et ainsi faciliter la multiplication des cellules initiées jusquà formation de tumeurs bénignes. Parmi les facteurs de promotion, on peut citer: la nutrition, l'alcool et le tabac, les infections, les hormones, l'âge (correspond à un nombre important de divisions cellulaires, les mécanismes de réparation moins efficaces). Parmi les facteurs de promotion, on peut citer: la nutrition, l'alcool et le tabac, les infections, les hormones, l'âge (correspond à un nombre important de divisions cellulaires, les mécanismes de réparation moins efficaces).

52 Représentation schématique de la promotion Représentation schématique de la promotion La promotion est due à la multiplication cellulaire excessive, sous leffet de stimuli variés, qui amplifie le défaut initial du DNA et favorise la survenue de nouvelles mutations. La promotion est due à la multiplication cellulaire excessive, sous leffet de stimuli variés, qui amplifie le défaut initial du DNA et favorise la survenue de nouvelles mutations.

53 Caractéristiques de la cellule cancéreuse Les cellules cancéreuses ont des proproiétés morphologiques qui les distinguent des cellules normales avec un phénotype différent: Perte de linhibition de contact Perte de linhibition de contact Les cellules normales cessent de se multiplier lorsquelles arrivent à confluencealors que les cellules tumorales continuent à se diviser, à semplier en couches et constituent des foyers. Perte de le dépendance de croissance vis-à-vis de lancrage Perte de le dépendance de croissance vis-à-vis de lancrage Les cellules normales ont besoin de sattacher, les cellules cancéreuses sont capable de croître en suspension

54 Indépendance vis-à-vis des facteurs de croissances Indépendance vis-à-vis des facteurs de croissances Contrairement aux cellules normales les cellules cancéreuses nont pas besoin dun apport en facteurs de croissance, elles possèdent une autosuffisance, elles sécrètent elles mêmes leurs propres facteurs: cellules autocrines. Croissance illimintée immortalité Croissance illimintée immortalité Contrairement aux cellules normales qui sont programmées pour ne se diviser qun certain nombre de fois (60 divisions), les cellules transformées peuvent se diviser indéfiniment

55 3. Progression Cette étape est caractérisée par la transformation maligne de la tumeur et l'invasion de l'organisme par des métastases. Cette étape est caractérisée par la transformation maligne de la tumeur et l'invasion de l'organisme par des métastases. Il se produit une instabilité génétique qui se traduit par l'acquisition par les cellules filles de nouvelles propriétés d'indépendance ou de nouvelles caractéristiques fonctionnelles. Il se produit une instabilité génétique qui se traduit par l'acquisition par les cellules filles de nouvelles propriétés d'indépendance ou de nouvelles caractéristiques fonctionnelles. En effet, au cours des divisions cellulaires incontrôlées, certaines cellules vont acquérir la propriété En effet, au cours des divisions cellulaires incontrôlées, certaines cellules vont acquérir la propriété - de dissoudre les membranes basales (pouvoir invasif), - de dissoudre les membranes basales (pouvoir invasif), - ou provoquer la sécrétion de facteurs angiogènes et la - ou provoquer la sécrétion de facteurs angiogènes et la

56 - de constituer un réseau de capillaires nourriciers indispensables à la prolifération (angiogenèse), - l'acquisition de la mobilité des cellules cancéreuses et de la possibilité de transport à travers les membranes des capillaires lymphatiques ou sanguins (Métastase). - l'acquisition de la mobilité des cellules cancéreuses et de la possibilité de transport à travers les membranes des capillaires lymphatiques ou sanguins (Métastase). Cette étape est ouverte et ne peut être arrêtée que par une intervention thérapeutique. Cette étape est ouverte et ne peut être arrêtée que par une intervention thérapeutique.

57 Stress oxydant et lésions cellulaires Stress oxydant et lésions cellulaires Chapitre 6.

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61 Il sagit datomes ou des molécules hyper réactifs dont une orbitale contient un électron célibataire non apparié. Il sagit datomes ou des molécules hyper réactifs dont une orbitale contient un électron célibataire non apparié. Ce déséquilibre est comblé soit par lacceptation dun autre électron soit par le transfert de cet électron libre sur une autre molécule. Ce déséquilibre est comblé soit par lacceptation dun autre électron soit par le transfert de cet électron libre sur une autre molécule. Si lélectron passe sur une molécule, celle-ci devient très réactive et subit une oxydation, le caractère radicalaire de la molécule ne disparaît pas et lélectron libre peut passer sur dautres molécules, entraînant des phénomènes doxydation en chaîne. Si lélectron passe sur une molécule, celle-ci devient très réactive et subit une oxydation, le caractère radicalaire de la molécule ne disparaît pas et lélectron libre peut passer sur dautres molécules, entraînant des phénomènes doxydation en chaîne. 1. Les radicaux libres (RL)

62 Parmi les RL formés chez les êtres vivants, il y a les radicaux oxygénés tels que lanion superoxyde (O2-), le monoxyde dazote (NO) et le radical hydroxyle (OH) Parmi les RL formés chez les êtres vivants, il y a les radicaux oxygénés tels que lanion superoxyde (O2-), le monoxyde dazote (NO) et le radical hydroxyle (OH) il existe aussi dautres dérivés oxygénés beaucoup plus réactifs mais non radicalaires dont la toxicité est importante comme loxygène singulet (1O2), le peroxyde dhydrogène (H2O2). il existe aussi dautres dérivés oxygénés beaucoup plus réactifs mais non radicalaires dont la toxicité est importante comme loxygène singulet (1O2), le peroxyde dhydrogène (H2O2). La source de production des ROS peut être endogène (mitochondrie, réticulium endoplasmique, peroxysome) ou exogène (les champs électromagnétiques, les rayons ultraviolets, les rayons X, les ultrasons, les irradiations, les produits chimiques et les médicaments, alcool, alimentation déséquilibré, tabagisme, pratique intense ou mal géré dun sport, …etc) La source de production des ROS peut être endogène (mitochondrie, réticulium endoplasmique, peroxysome) ou exogène (les champs électromagnétiques, les rayons ultraviolets, les rayons X, les ultrasons, les irradiations, les produits chimiques et les médicaments, alcool, alimentation déséquilibré, tabagisme, pratique intense ou mal géré dun sport, …etc)

63 Anion superoxyde : O2 –. Faible pouvoir oxydant en solution aqueuse Radical hydroxyle : OH. Oxydant très puissant : attaque les molécules biologiques (ADN, protéines, lipides) Peroxyde dhydrogène : H 2 O 2 Relativement peu réactif en labsence de métaux de transition. Diffuse rapidement à travers les membranes cellulaires. Les principaux dérivés réactifs de loxygène

64 Ces espèces réactives de loxygène (ROS) sont indispensables au fonctionnement cellulaire en effet la majorité des radicaux libres jouent un rôle important dans l'entretien et le fonctionnement de l'organisme: Ces espèces réactives de loxygène (ROS) sont indispensables au fonctionnement cellulaire en effet la majorité des radicaux libres jouent un rôle important dans l'entretien et le fonctionnement de l'organisme: le processus de la fécondation, le processus de la fécondation, les mouvements cellulaires, les mouvements cellulaires, la production de médiateurs cellulaires, l'élimination des produits toxiques, la production de médiateurs cellulaires, l'élimination des produits toxiques, la défense contre l'invasion des microbes et des virus et les cellules tumorales, etc. la défense contre l'invasion des microbes et des virus et les cellules tumorales, etc. Mais ces RL sont aussi à lorigine de plusieurs dommages cellulaires notamment par loxydation de macromolécules telles que lADN, les protéines et les lipides : cest le paradoxe de lO2. Mais ces RL sont aussi à lorigine de plusieurs dommages cellulaires notamment par loxydation de macromolécules telles que lADN, les protéines et les lipides : cest le paradoxe de lO2. 2. Rôle des radicaux libres

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67 Pour contrecarrer les effets toxiques des ROS et les réactions en chaîne causés par les RL, certaines molécules sont capables de céder un de leurs électrons. Pour contrecarrer les effets toxiques des ROS et les réactions en chaîne causés par les RL, certaines molécules sont capables de céder un de leurs électrons. La molécule radicalaire acceptant ce second électron perd son caractère radicalaire. En revanche, la molécule ayant perdu un seul électron devient radicalaire et peut théoriquement générer une nouvelle réaction en chaîne. La molécule radicalaire acceptant ce second électron perd son caractère radicalaire. En revanche, la molécule ayant perdu un seul électron devient radicalaire et peut théoriquement générer une nouvelle réaction en chaîne. 2. Les systèmes antioxydants

68 Toutefois, si cette nouvelle espèce radicalaire est relativement stable, elle va avoir le temps de compléter sa réaction doxydoréduction, soit en se régénérant (en regagnant un électron) soit en soxydant (en perdant un deuxième électron). Toutefois, si cette nouvelle espèce radicalaire est relativement stable, elle va avoir le temps de compléter sa réaction doxydoréduction, soit en se régénérant (en regagnant un électron) soit en soxydant (en perdant un deuxième électron). En impliquant un électron libre dans une réaction doxydoréduction classique, ces molécules diminuent les phénomènes doxydation en chaîne et sont qualifiées de piégeurs de radicaux (scavenger) ou antioxydants. En impliquant un électron libre dans une réaction doxydoréduction classique, ces molécules diminuent les phénomènes doxydation en chaîne et sont qualifiées de piégeurs de radicaux (scavenger) ou antioxydants.

69 Systèmes antioxydants enzymatiques Systèmes antioxydants enzymatiques La Superoxyde dismutase (SOD) : assure lélimination de lanion superoxyde, représente la première ligne de défense contre le stress oxydatif. Pour fonctionner correctement, la SOD a besoin doligo- éléments comme le Cu Zn et Mn. La Superoxyde dismutase (SOD) : assure lélimination de lanion superoxyde, représente la première ligne de défense contre le stress oxydatif. Pour fonctionner correctement, la SOD a besoin doligo- éléments comme le Cu Zn et Mn. Glutathion peroxydase (GPx) : joue un rôle capital dans lélimination du peroxyde dhydrogène (H2O2) et des hydroperoxydes (ROOH) résultant de leffet du stress oxydant sur les acides gras polyinsaturés. Glutathion peroxydase (GPx) : joue un rôle capital dans lélimination du peroxyde dhydrogène (H2O2) et des hydroperoxydes (ROOH) résultant de leffet du stress oxydant sur les acides gras polyinsaturés. Catalase (CAT) : catalyse la réduction du peroxyde dhydrogène en eau et en oxygène moléculaire selon la réaction suivante (2H2O2 2 H2O + O2). Catalase (CAT) : catalyse la réduction du peroxyde dhydrogène en eau et en oxygène moléculaire selon la réaction suivante (2H2O2 2 H2O + O2).

70 Systèmes antioxydants non-enzymatiques Systèmes antioxydants non-enzymatiques Les antioxydants non-enzymatiques sont des molécules qui possèdent des la capacité de piéger les radicaux libres et les désactiver. Les antioxydants non-enzymatiques sont des molécules qui possèdent des la capacité de piéger les radicaux libres et les désactiver. La vitamine E : Le caractère hydrophobe de la vitamine E lui permet de sinsérer au sein des acides gras de la membrane cellulaire et des lipoprotéines où elle joue un rôle protecteur en empêchant la propagation de la peroxydation lipidique induite par un stress oxydatif. La vitamine E : Le caractère hydrophobe de la vitamine E lui permet de sinsérer au sein des acides gras de la membrane cellulaire et des lipoprotéines où elle joue un rôle protecteur en empêchant la propagation de la peroxydation lipidique induite par un stress oxydatif. La vitamine C : entre en synergie avec vitamine E au niveau des compartiments hydrophiles de la cellule où elle est trouvée capable de réduire lanion superoxyde ainsi que les radicaux hydroxyles. La vitamine C : entre en synergie avec vitamine E au niveau des compartiments hydrophiles de la cellule où elle est trouvée capable de réduire lanion superoxyde ainsi que les radicaux hydroxyles.

71 Toutes ces systèmes de défenses peuvent être renforcées par des apports exogènes en flavonoides (quercétine, rutine, resvératol, pycnogénol) qui se retrouvent en grande quantité dans le vin rouge, le thé vert, les légumes et dans les extraits de Gingko biloba, de myrtille et dalgues marines.

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73 Au niveau cellulaire, il existe donc un équilibre entre la production de ROS et leur élimination. Le stress oxydant est classiquement défini comme un déséquilibre en faveur de la production des radicaux libres dans la cellule qui conduit donc à une oxydation accrue des composants cellulaires essentiels. Au niveau cellulaire, il existe donc un équilibre entre la production de ROS et leur élimination. Le stress oxydant est classiquement défini comme un déséquilibre en faveur de la production des radicaux libres dans la cellule qui conduit donc à une oxydation accrue des composants cellulaires essentiels.

74 ANTIOXIDANTS OXIDANTS Oxygen Free Radicals Nitrogen Free Radicals Specific Enzymes Vitamin E, Vitamin C, Carotenoids, Selenium

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79 La cellule possède tout un arsenal de défense pour se protéger des effets délétères de lattaque radicalaire (enzymatiques, non enzymatiques). La cellule possède tout un arsenal de défense pour se protéger des effets délétères de lattaque radicalaire (enzymatiques, non enzymatiques). Lorsque ces mécanismes de défenses sont submergés par les agressions, léquilibre prooxydant/antioxydant est perturbé, il sétablit un stress oxydant. Lorsque ces mécanismes de défenses sont submergés par les agressions, léquilibre prooxydant/antioxydant est perturbé, il sétablit un stress oxydant. Les modifications qui peuvent survenir en réponse au stress oxydant comprennent laugmentation de la lipoperoxydation, de loxydation des protéines et des altérations de lADN. Les modifications qui peuvent survenir en réponse au stress oxydant comprennent laugmentation de la lipoperoxydation, de loxydation des protéines et des altérations de lADN. 3. Les dégâts cellulaires

80 Espèces réactives de loxygène Protéines LipidesADN Péroxydation lipidique... Oxydation... Bases modifiées : bases hydroxylées (8-OH guanine...), Simples et doubles cassures de lADN, Modification des sucres et des protéines de lADN. Altération de lexpression des gènes... Altération Membranaire... Altérations des transports ioniques Systèmes enzymatiques... ATTEINTE CELLULAIRE

81 La peroxydation lipidique ou lipoperoxydation est une réaction radicalaire en chaîne qui peut provoquer une altération structurale et fonctionnelle des membranes cellulaires. La peroxydation lipidique ou lipoperoxydation est une réaction radicalaire en chaîne qui peut provoquer une altération structurale et fonctionnelle des membranes cellulaires. Les acides gras polyinsaturés sont les plus susceptibles aux attaques radicalaires et génèrent des peroxydes lipidiques qui sont eux- mêmes très réactifs et capables d'altérer la perméabilité membranaire pouvant même provoquer sa désintégration. Les acides gras polyinsaturés sont les plus susceptibles aux attaques radicalaires et génèrent des peroxydes lipidiques qui sont eux- mêmes très réactifs et capables d'altérer la perméabilité membranaire pouvant même provoquer sa désintégration. 3.1 La peroxydation lipidique

82 LA PEROXYDATION DES LIPIDES Le tetrachlorure de carbone (CCl 4 ) Métabolisation de CCl 4 Initiation : LH =Acide gras insaturé (phospholipides) CCL 3. + LH CHCL 3 + L. Radical lipidique Propagation L. + O 2 LOO. Radical peroxyle LOO. + LH LOOH + L. Peroxyde Terminaison L. + L. L-L Produits LOO. + LOO. LOOL + O 2 non réactifs LOO. + L. LOOL P450-Fe 3+ P450-Fe 3+ -CCL 4 P450-Fe 3+ -CCL 3. CCL 4 e-e- Cl - CCL 3.

83 Cascades dévènements induisant la nécrose du foie par le CCl 4 Formation des hydropéroxydes dacide gras (LOOH) dans la membrane du Réticulum Endoplasmique L.L. LH O2O2 CCl 4 CCl 3. CHCl 3 P450 Oxydation et déstabilisation de la bicouche lipidique Libération de produits solubles Atteinte de la membrane cellulaire NECROSE

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85 Les protéines sont également des cibles pour les radicaux libres qui peuvent être attaquées par les radicaux libres. Les protéines sont également des cibles pour les radicaux libres qui peuvent être attaquées par les radicaux libres. Loxydation des protéines apparaît de façon précoce par rapport à la lipoperoxydation. Loxydation des protéines apparaît de façon précoce par rapport à la lipoperoxydation. Dune manière générale, cette oxydation est mise en évidence par laugmentation des groupements carbonyles (-CHO) et loxydation des groupements thiols (-SH). Dune manière générale, cette oxydation est mise en évidence par laugmentation des groupements carbonyles (-CHO) et loxydation des groupements thiols (-SH) Loxydation des protéines

86 Si lattaque radicalaire touche des acides aminés localisés au site actif des enzymes clés du métabolisme, ceci peut entraîner leur inactivation. Si lattaque radicalaire touche des acides aminés localisés au site actif des enzymes clés du métabolisme, ceci peut entraîner leur inactivation. Les protéines oxydées ou altérées peuvent subir un repliement anormal et former des agrégats protéiques cytosoliques. Les protéines oxydées ou altérées peuvent subir un repliement anormal et former des agrégats protéiques cytosoliques. L'apparition de groupe carbonyle est considérée comme marqueur de l'état d'oxydation des protéines cellulaires. L'apparition de groupe carbonyle est considérée comme marqueur de l'état d'oxydation des protéines cellulaires.

87 Il existe, au sein de la cellule deux types dADN : lADN nucléaire et lADN mitochondrial. Ce dernier est la cible privilégiée des oxydations par les radicaux libres du fait des systèmes de réparation moins efficaces que ceux de lADN nucléaire et de sa proximité directe de lune des principales sources des espèces réactives de loxygène : la chaîne respiratoire mitochondriale. Il existe, au sein de la cellule deux types dADN : lADN nucléaire et lADN mitochondrial. Ce dernier est la cible privilégiée des oxydations par les radicaux libres du fait des systèmes de réparation moins efficaces que ceux de lADN nucléaire et de sa proximité directe de lune des principales sources des espèces réactives de loxygène : la chaîne respiratoire mitochondriale. Ainsi le taux de bases oxydées serait 2 à 3 fois supérieur dans lADN mitochondrial par rapport à lADN nucléaire. Ainsi le taux de bases oxydées serait 2 à 3 fois supérieur dans lADN mitochondrial par rapport à lADN nucléaire Dommages oxydatifs à lADN

88 Les bases puriques et pyrimidiques sont les cibles privilégiées de nombreux oxydants tels que lOH Les bases puriques et pyrimidiques sont les cibles privilégiées de nombreux oxydants tels que lOH La plus abondante des bases oxydées est la 8-oxo-desoxyguanosine (8-oxodGu). La plus abondante des bases oxydées est la 8-oxo-desoxyguanosine (8-oxodGu). Ces différents dommages semblent fortement impliqués entre autres dans les phénomènes de cancérisation Ces différents dommages semblent fortement impliqués entre autres dans les phénomènes de cancérisation Les mutations de lADN mitochondrial pourraient être impliquées dans les phénomènes de mort cellulaire en altérant le fonctionnement de cet organite. Les mutations de lADN mitochondrial pourraient être impliquées dans les phénomènes de mort cellulaire en altérant le fonctionnement de cet organite.

89 Espèces réactives de loxygène Réponse cellulaire Activation de facteurs de transcription Induction de gènes de réponse au stress oxydant Anti-oxydants Enzymes de Réparation de lADN Enzymes de Réparation des lipides Protéases, cytokines, protéines de choc thermique... Apoptose Nécrose Adaptation au Stress oxydant Prolifération cellulaire abérrante

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