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République algérienne démocratique et populaire Ministère de l’enseignement supérieur et de la recherche
scientifiqueUniversité Dr Moulay Tahar à Saida
Faculté de Science et de la Technologie Département de la biologie
Spécialité de Biochimie et Physiologie cellulaire, Master IBiologie moléculaire des mécanismes de défenses des végétaux
Les superoxydes dismutases et leur rôle dans le stress oxydatif
Un exposé de : Sous l’encadrement de : Sidi Mohamed Dah Ahmed Salem Bouhe Melle Chikhi
Plan de travail : Définition
Historique
Les Classes des SODs
SOD et longévité SOD et arthrite
SOD et immunitéSOD et cerveauBibliographie
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54
3
la SOD à ferLa SOD à manganèse
La SOD à cuivre et à zinc :
Définition :
Afin d’éviter l’accumulation des EAO a l’origine d’effets délétères, chaque cellule de l’organisme possède des protéines enzymatiques et non enzymatiques, ainsi que des molécules d’origine alimentaire et métabolique qui les éliminent. La Super oxyde dismutase constitue la 1ere barrière de cette défense antioxydante. Leur activité et leur localisation dans la cellule sont complémentaires et assurent l’élimination des anions super oxydés et du peroxyde d’hydrogène dans tous les compartiments intracellulaires.Les SOD catalysent la dismutation de l’O2- en H2O2 selon la réaction suivante :
[Fridovich -1997]
Historique :
En 1969, Joe Mc.Cord, travaillant sur une thèse sous la direction du Pr Irwin Fridovitch, découvre une enzyme à cuivre, la superoxyde dismutase.
C'était la première fois qu'une hypothèse sérieuse de la toxicité de l'oxygène pour certains organismes était apportée.
Selon Fridovich, la production d'ions superoxydes qui accompagne inévitablement la respiration cellulaire est toxique les organismes anaérobies
En 1991, La SOD d’origine bovine a été brusquement retirée du marché à cause des risques d'encéphalite spongiforme bovine. Peu après la SOD extraite du melon est disponible en suppléments nutritionnels.
Pour neutraliser ses méfaits, la cellule a développé des systèmes de défense antioxydants; les métalloprotéines de la famille des superoxydes dismutases (SOD) couplée à l'action de la catalase et de la glutathion peroxydase.
Les Classes des SODs :
Elles existent sous trois formes différant par leur métal cofacteur et par leur localisation :
La SOD à cuivre et à zinc
La SOD à manganèse
la SOD à fer
Que l'on trouve dans le cytosol et au niveau des liquides extracellulaires. Appelée aussi SOD1 elle est nucléaire et peroxysomique. C’est une protéine dimerique d’environ 36 kDa. Seul l’atome du cuivre sous forme Cu2+ participe a l’activité catalytique de l’enzyme, le zinc assure la stabilité de l’enzyme.
Strictement mitochondriale, appelée aussi SOD2. Elle possède une forme tétramérique et largement impliquée dans la prolifération des cellules tumorales et dans la résistance aux traitements anti cancéreux .
Mitochondriale lui aussi. Présente en grandie partie chez les procaryotes, elle joue un rôle crucial pour protéger leur système de vie aérobique.
La SOD à cuivre et à zinc :
La SOD à cuivre et à zinc
La SOD à Cu/Zn est majoritaire chez les eucaryotes, rare chez les procaryotes (à l’exception de certaines bactéries : Caulobacter crescentus ,photobacterium leiognathi )L’enzyme SOD Cu/Zn existe sous deux formes également au niveau des plantes :
Une première forme homodimérique, constituée d’un groupement cytoplasmique lié avec un groupement periplasmique
Une 2ème forme à l’inverse, homotetramérique comprenant deux sous unités, chloroplastique et extracellulaire. La SOD à Cu/Zn la plus connue est l’EC-SOD (SOD
tétramérique extracellulaire), trouvée exclusivement chez les mammifères ,c’est une glycoprotéine à structure unique. Elle est localisée spécifiquement à la matrice interstitielle des tissus, encrée dans d’autre cas dedans le glycocalyx de cellules épidermiques.
L’endommagement du gène, qui exprime l’EC-SOD, sur des cellules embryonnaires d’un rat , a montré que cet animal pourra vivre sans anomalie ni même induction d’autres enzymes impliqués dans le stress oxydatif au cours de 14 mois après sa naissance .
La SOD à cuivre et à zinc :
La SOD à cuivre et à zinc
La localisation des SODs Cu/Zn est à la fois au niveau de Chloroplaste et de Cytosol. Un test comparatif basé sur le séquençage des acides aminés a montré une grande ressemblance entre les SODs.Chl et les SODs.cyto de l’ordre de 68% .
Les résultats de certaines études effectuées par immunofluorescence des anticorps dorés sur des SODs Cu/Zn.chl et des SODs Cu/Zn.cyto extraites de l’épinard ont montrées que :
La SOD Cu/Zn.chl est soluble, ayant comme site principal le stroma juste en face des membranes thylakoides.
La SOD Cu/Zn.cyto est plutôt localisée au niveau du noyau (lignification) et de l’apoplaste (protection contre les mutations).
La SOD à manganèse :
La SOD à manganèse La SOD à Mn apparait uniquement en mitochondrie et en
peroxysomes.
Similaire dans sa structure primaire, secondaire et même tertiaire avec la SOD à fer, mais elle est incapable d’assumer la même fonction que lui et vice versa.
C’est une enzyme qui ne pourrait pas être inhibée par le cyanure de potassium ou inactivée par le H2O2 . En Outre elle existe chez les deux mondes procaryote et eucaryote.
Les expériences ont reporté l’existence de multiples processus de transcription des SODs à Mn dans le tissu humain ,originaires d’un même gène, mais apparemment résultants de polyadénylation alternative ou des mécanismes d’épissage différents.
Cette enzyme a été trouvée dans les mitochondrie (de Mais, du petit pois et d’épinard) et largement dispersée dans la membrane thylakoide des algues vertes et de cyanobactéries.
la SOD à fer :
la SOD à fer Une enzyme présente à la fois chez les eucaryotes comme chez les procaryotes.
La SOD peut être inactivée facilement par le H2O2 mais très résistante au cyanure de potassium (KCN).
Chez toutes les plantes examinées jusqu’à présent, la chloroplaste était citée comme le site principal er unique pour la SOD à fer. Nouvellement une immunofluorescence de pointe, appliquée aux feuilles de nénuphar a confirmée cette hypothèse.
L’absence des SODs à Fe chez les animaux nous laisse établir le postulat que, le gène à l’origine de cette enzyme, il s’était apparu dans les plastids puis au cours l’évolution il se transformait au génome nucléaire.
Des études considérables ont été réalisé sur les populations des SODs provenant du riz et du mais sans pour autant y mettre en évidence la présence des SODs à Fe.
la SOD à fer :
la SOD à fer On compte deux groupes distincts des SODs à fer :
Le premier groupe, un homodimer formé de deux sous-unités identiques, de protéines à 20 kDa, et de 1-2 atomes de fer au site actif.
Ce type des SODs à Fe est isolé essentiellement de :
-Escherichia Coli-Aérobie facultative
Le deuxième groupe, abondant chez les plantes supérieurs, c’est un tétramère de quatre sous-unités semblables avec un seul atome de fer au site catalytique.
Les protéines de ce groupement, ont été isolé à partir trois procaryotes (tuberculosis, acisophilum et bryantii) et un seul eucaryote (pyriformis).
SOD et longévité
Pendant plus de 15 ans, les recherches se sont concentrées sur le rôle de la SOD dans le vieillissement.
Les recherches :
1ère recherche :
2ème recherche :
Sur des formes de vie simples
drosophile Suppression
SOD
Longévité de 60 à 10
jours
SOD
catalase
la longévité
est augmentée
de 50 %
SOD et arthrite
L'inflammation, à l'origine de toutes les formes d'arthrite est reliée au stress oxydatif.
Les cellules phagocytair
es détruisent
Production des
radicaux superoxydés
Destruction des tissus cellulaires
Et des tissus sensibles
des articulations
ou de cartilage
Destruction et
gonflement
Excès
Une nouvelle réponse
immunitaire entame
Les articulations des patients souffrant d'arthrite sont donc pris dans un cercle vicieux entre production de radicaux libres, enflures et lésions cellulaires.
SOD et arthrite
Un certain nombre d'études se sont tournées vers la SOD comme traitement fondé de l'arthrite.
En capturant les radicaux libres, la SOD pourrait ralentir le développement et la progression voire même prévenir certaines formes d'arthrites.
1ère étude : Dans cette étude, les patients ont
reçu pendant huit semaines une
injection de SOD deux fois par
semaine.
Après le traitement, ils ont
ressenti des améliorations
très importantes.
2ème étude:
polyarthrite rhumatoïde
36 patients avec de l'arthrite.
Comparaison des effets de SOD à ceux d'un anti-inflammatoire non-stéroïdien.
Une injection toutes les deux
semaines pendant six
semaines et en un suivi de six
mois.
Les améliorations à long terme ont
été significativement plus importantes
avec la SOD
SOD et immunité
La plupart des travaux de recherches sont centrés sur le VIH et les antioxydants.
1 ère étude :
86 patients dont 46 VIH positifs ont été examinés.
Tous les patients VIH positifs avaient des niveaux plus élevés de SOD.
L'excès de superoxyde contribuait à
endommager les cellules saines et à la prolifération
du virus.
2ème étude :
des chercheurs ont ajouté de la
SOD à des globules blancs
infectés de patients avec le
VIH.
La SOD ralentissait la diffusion du
VIH à travers les cellules
infectées
SOD et cerveau
Les lésions radicalaires semblent jouer un rôle particulièrement important dans l'apparition et le développement de maladies neurologiques dégénérescentes.
Des études : La SOD pourrait ralentir la progression et même prévenir l'apparition de troubles neurologiques incluant :
�Alzheimer Parkinson sclérose amyotrophique
Une étude :
l'addition de SOD réduit significativement la mort cellulaire en cas de circulation réduite.
Les chercheurs : ‘’ Une supplémentation pourrait prévenir la
mort non nécessaire de cellules cérébrales ou nerveuses.’’
Bibliographie
1- Beauchamp, C., and Fridovich, I. (1971). Superoxide dismutase: improved assays and an assay applicable to acrylamide gels. Anal Biochem 44, 276-287.
2- Carriere, A., Galinier, A, Fernandez, Y., Carmona, MC., Penicaud, L., and Casteilla, L. (2006). Les especes actives de l’oxygene : le yin et le yang de la mitochondrie (Physiological and physiopathologicalconsequences of mitochondrial reactive oxygen species). Médecine Science 22 : 1.
3- Chuang, T.C., Liu, J.Y., Lin, C.T., Tang, Y.T., Yeh, M.H., Chang, S.C., Li, J.W., and Kao, M.C. (2007). Human manganese superoxide dismutase suppresses HER2/neu-mediated breast cancer malignancy.FEBS Lett 581, 4443-4449.
4- Church, S.L., Grant, J.W., Ridnour, L.A., Oberley, L.W., Swanson, P.E., Meltzer, P.S., and Trent, J.M. (1993). Increased manganese superoxide dismutase expression suppresses the malignant phenotype of humanmelanoma cells. Proc Natl Acad Sci U S A 90, 3113-3117.
Bibliographie
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7- Darville, M.I., Ho, Y.S., and Eizirik, D.L. (2000). NF-kappaB is required for cytokine-induced manganese superoxide dismutase expression in insulin-producing cells. Endocrinology 141, 153-162.
8- Das, K.C., Guo, X.L., and White, C.W. (1998). Protein kinase Cdelta-dependent induction of manganese superoxide dismutase gene expression by microtubule-active anticancer drugs. J Biol Chem 273,34639-34645.
Merci pour votre chère attention
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