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Etudes de toxicitéEtudes de toxicité
Diapo 2
Plusieurs niveaux d'organisation…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)
Diapo 3
Chez divers types d'organismesChez divers types d'organismes
Invertébrés=> eau douce ou salée• Daphnia magna (microcustacés)
Poissons => eau douce ou saléeAmphibiens (grenouilles…)Vers de terre => solCaenorhabditis elegansProtozoaires et petits métazoairesBactéries
SentinellesTest en labo
Diapo 4
Plusieurs types de réponsesPlusieurs types de réponses
Certaines protéines spécifiques• Métallothionénine (Cd, Pb...)• P450 (organiques)• Monooxygénases (organiques)
Diapo 5
Plusieurs types de stressPlusieurs 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
Diapo 6
Choc thermiqueChoc thermique
Nombreuses protéines• Hsp 27:• Hsp32: Heme oxygénase 1 (HO1)
Diapo 7
Choc thermiqueChoc thermique
Caractéristiques• Thermotolérance• Régulation par HSF
• Protéines communes à de nombreux autres stress:• Stress oxydatif, mauvais repliment, stress toxique
Diapo 8
Stress oxydatifStress oxydatif
DRO (dérivés réactifs de l'oxygène - ROS) • H2O2, ROOH, O2
•-, OH•-, ONOO-, ?
• Produits très réactifs (OH•-)• Diffusant loin de leur point de formation (H2O2)• Formant des radicaux libres capables d'amorcer/propager des
réactions en chaine ( O2•-)
Lipides insaturés des membranes => perte de propriétésProtéines => dénaturation ADN => mutations=> Associé à pathologies: cancer, Alzheimer, asthme,
ischémie, déficits fonctionnels liés au vieillissement, diabète,
Diapo 9
Stress oxydatif: systèmes protecteursStress 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-SODDiverses peroxydasesGlutathion
• Principal agent de maintien des conditions réductrices du cytoplasme
• Peroxydase (échange thiol-disulfure) (GSHPx)
Diapo 10
Stress oxydatif: glutathionStress oxydatif: glutathion
• Principal agent de maintien des conditions réductrices du cytoplasme
• Peroxydase (échange thiol-disulfure) (GSHPx)
Diapo 11
Stress oxydatif: glutathionStress oxydatif: glutathion
Glutathion: tripeptide oscillant entre formes oxydées (GSSG) et réduites (GSH)
Élimination de molécules oxydantes: H2O2
Regénéré par réduction en GSH avec NADPH + H+
Cytoplasme: GSH:GSSG = 50:1
Gly |Cys - SH |Glu
2Gly |Cys - S |Glu
Gly |S - Cys
|Glu
GSHGSSGAAH2
Diapo 12
formula
Stress oxydatif: superoxyde dismutaseStress oxydatif: superoxyde dismutase
• 2 O2- + 2 H+ ---> H2O2 + O2
• Cofacteur métallique: Zn2+, Cu2+, Mn2+, Fe2+
• Tetrahymena: 1 Mn/Fe et 1 Cu/Zn
Diapo 13
formula
Stress oxydatif: catalaseStress oxydatif: catalase
• 2 H2O2 ==> 2 H2O + O2
• H2O2 seulement
Diapo 14
formula
Stress oxydatif: GSH peroxydase et réductase
Stress oxydatif: GSH peroxydase et réductase
• GSHPx• 2 GSH + H2O2 ==> GSSG + 2 H2O
• Élimination du H2O2 + ac. gras peroxydés
• GSH réductase• GSSH + NADPH + H+ ==> 2 GSH + NADP+
• Régénération du GSH
• Régénération du NADPH: voie des pentoses
Diapo 15
Réponse aux protéines dépliéesRéponse aux protéines dépliées
UPR (unfolded protein response)• Elimination des protéines mal repliées ou dénaturées• Réticulum endoplasmique• Protéines chaperon de type GRP
• Induites par absence de glucose
• Blocage/ralentissement de la production de protéines "normales"
Diapo 16
ApplicationsApplications
Sentinelles
Détection de toxiques
QSAR
Test de toxicité
Sur le terrain
Au labo
Diapo 17
Heme oxygenaseHeme oxygenase
•
Heme ----(HO)----> Biliverdine + Fe2+ + 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)
Diapo 18
Heme oxygenase IInduction
Heme oxygenase IInduction
•
• Induite par nombreux stress dans toutes cell. étudiées• Choc thermique• Toxiques organiques ou inorganiques• Autres stress (radiations UV, )• Sauf hypothermie
Diapo 19
Hème oxygénaseHème oxygénase
•
Heme ----(HO)----> Biliverdine + Fe2+ + CO
• Requiert aussi O2 et NADPH• Hème = pro-oxydant à éliminer• NADP+ doit être recyclé en NADPH + H+
• Biliverdine = antioxydantTransformé en bilirubine (puissant anti-oxydant)
• Fe2+ = agent pro-oxydant Rn de Fenton (si H2O2)• Doit être éliminé ou stocké (ferritine)
• CO• Messager local (relié à NO)
Diapo 20
Heme oxygenase IRéaction catalysée
Heme oxygenase IRéaction catalysée
•
Heme + 3 O2 + 3 NADPH + 3 H+ --> Biliverdine + Fe2+ + CO + 3 H2O + 3 NADP+
• HO travaille de concert avec P450 et une réductase• Biliverdine --> bilirubine
Diapo 21
Heme oxygénaseHeme oxygénase
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Diapo 22
Heme oxygenaseHeme oxygenase
•
Diapo 23
NomenclatureNomenclature
•
H2O2 peroxyde d'hydrogène
O2•- superoxide
OH•- radical hydroxydeONOO- peroxyde nitrique
Diapo 24
Réaction de FentonRéaction de Fenton
Fe2+ + H2O2 ===> Fe3+ + OH• + OH-
Fe2+ + H2O2 ===> Fe3+ + HOO• + H+
=> Formation de radicaux libres potentiellement dangereux
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