RPUBLIQUE ALGRIENNE DMOCRATIQUE ET POPULAIRE

MINISTRE DE LENSEIGNEMENT SUPRIEUR ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE

Universit des Frres Mentouri Constantine Facult des Sciences de la Nature et de la Vie

Dpartement : Biologie Animale :.

Mmoire prsent en vue de lobtention du Diplme de Master

Domaine : Sciences de la Nature et de la Vie

Filire : Sciences Biologiques

Spcialit : Toxicologie et sant

Intitul :

Jury dvaluation :

Prsident du jury : Mme Amedah Souad (Professeur - UFM Constantine).

Rapporteur : Mr Benrebai Mouad (MC A- UFM Constantine).

Examinateurs : Mme Benchaabane Samia (MC A - UFM Constantine)

Mr Boulkandoul Ramzi (MA A - UFM Constantine).

Anne universitaire

2015 - 2016

Effet du stress oxydant dans lapparition de quelques

complications du diabte mellitus

Prsent et soutenu par : Adoui Amira Le : 05/06/2016

Fartas Hadia

Mecheri Amira

Le : 05/06/2016

NOM Prnom

Remerciements

*Nous exprimons nos remerciements et notre profonde gratitude avant

tout au bon Dieu qui nous a donn la force et la volont dlaborer ce

modeste travail.

*Nous voudrons tout d'abord remercier notre encadreur, Mr Benrebai

Mouad maitre de confrence l'universit de Constantine Merci pour

son soutien et sa

Contribution la ralisation de ce mmoire et pour ses

Prcieux conseils.

* Nous tenons dresser nos remerciements les plus sincres aux

membres de jury qui vont juger notre mmoire :

*Mme Amedah Souad, professeur luniversit de Constantine qui nous

a fait lhonneur de prsider ce jury.

*Mme Benchaabane Samia, maitre de confrence luniversit de

Constantine ainsi que Mr Boulkandoul Ramzi, maitre assistant

luniversit de Constantine qui ont bien voulu examiner ce travail.

* A nos professeurs sans exception qui nont mnag aucun effort pour

nous avoir acqurir toutes ces connaissances durant notre formation.

*Nous sommes heureuses davoir remerci tous ceux et celles qui nous

ont accompagn et soutenu tout au long de cette aventure.

Merci infiniment tous

*******

Ddicace

Avant toute chose je remercie Allah le tous puissant de mavoir donn la sant, la

patience et le courage pour raliser ce travail.

J'ai l'honneur de ddie ce modeste travail mes chers parents, qui m'avez dirig et

suivi pondent toute mes annes d'tude et surtout MA Mre Fatma la plus belle mre

dans la vie, pour toutes tes efforts fourne, toutes tes sacrifices pour toute la confiance

que vous mavez donn afin de me motiv dans mes tudes et me voir satisfaite et

heureuse.

A mon pre Larbi pour sa patience, sa confiance et son respect de mes choix rien au

monde ne vont les efforts fournis jour et nuit pour mon ducation et mon bien tre

Je vous offre toutes mes annes dtude ainsi que mon diplme.

Je ne pourrai jamais oublier dexprimer ma profonde gratitude :

Ma grande -mre que dieu la garde pour nous.

Mes frres et ses enfants : Wissal, Manar, Doae

Mes trs chres surs :Bibia, Rayan, Mouna, Smahan et Firouz .

Leurs enfants :Takwa, Abd Elazize Malak , Abd Elmalek, Taki Eddine, Adam, Saif

Eddine, Fares et Amani .

Mes camarades : Amira et Hadia .

Mes amies les plus proches :Takwa , Amira, Fatma , Hadjer et Houda .

Et bien sur tous mes enseignants depuis la priode de primaire jusqu luniversit et

spcialement Mme Ameddah Souade Mme Bouchiha Chahra et MelleTalbi Sabah

Amira Adoui

Ddicace

A la personne la plus chre mon cur ma mre Dalila , qui a le droit de recevoir

mes chaleureux remerciements pour tous les sacrifices quelle a consenti pour me permettre

de suivre mes tudes dans les meilleurs conditions possibles et navoir jamais cesser de

mencourager tout au long de mes annes dtudes en lui souhaitant une longue vie pleine

de joie et de sant

A toi papa Saci rien au monde ne vaut les efforts fournis jours et nuits pour mon

ducation et mon bien tre ; jespre avoir rpondu aux espoirs que tu as fond en moi, que

Dieu tout puissant te garde sant, bonheur et longue vie pour que tu demeureras le

flambeau illuminant mon chemin

Je ne pourrai jamais oublier dexprimer ma profonde gratitude :

Mon cher frre Badis et sa femme Khawla, je vous souhaite une vie pleine de bonheurs.

Ma trs chre sur Faiza merci pour vos encouragements, je vous souhaite de russir

brillamment dans vos tudes ainsi que votre vie prive.

Ma soeur: Nadjet, son mari Ismail et ses enfants: Lina, Mohammed et Ahmed

Ma soeur: Khalida, son mari Ramdhane et ses enfants: Widjdan, Fatima et Ichrak

Ma soeur: Yasmina, son mari Djaber et ses enfants: Taha et Imtinane

Ma soeur: Sara, son mari Lyamine et son petit ange Assil

Ma tante Naima et mon oncle Ibrahim ...les mots ne suffisent gure pour exprimer

lattachement, lamour et laffection que je porte pour vous.

A La mmoire de ma sur Imtinane

Ma trs chre tante Ghania

Mes trs chers cousins : Ibtihel, Anfel, Marwa, Ahlam, Ismahen, Wail et Saci.

Mes collgues Amira A et Amira M on a pass de bons moments ensemble que

Dieu garde notre amiti pour toujours.

Mes meilleures amies; Amina, Ghania, et Hala

Mes camarades de promotion

Tous ceux qui sont proche de mon cur et dont je nai pas cit le nom

Hadia Fartas

Ddicace

Tous les mots ne sauraient exprimer la gratitude, lamour, le respect, la

reconnaissance cest tous simplement que : Je ddie cette thse de master :

A Ma tendre Mre : Tu reprsente pour moi la source de tendresse et

lexemple de dvouement qui na pas cess de mencourager. Tu as fait plus quune

mre puisse faire pour que ses enfants suivent le bon chemin dans leur vie et leurs

tudes.

Je taime maman

A Mon trs cher Pre : Aucune ddicace ne saurait exprimer lamour, lestime,

le dvouement et le respect que jai toujours pour vous. Rien au monde ne vaut les

efforts fournis jour et nuit pour mon ducation et mon bien tre. Ce travail et le fruit

de tes sacrifices que tu as consentis pour mon ducation et ma formation le long de

ces annes.

Je taime papa

A mes surs : Nedjoua et son mari Ramzi, Farida et son mari Abdou, Amani

Pour votre soutient et encouragements, vous occupez une place particulire dans mon

cur Je vous ddie ce travail en vous souhaitant un avenir radieux, plein de bonheur

et de succs.

A mon trs cher frre chaouki

Mon cher petit frre prsent dans tous mes moments dexamens par son soutien moral

et ses belles surprises sucres.

Je te souhaite un avenir plein de joie, de bonheur, de russite et de srnit.

A ma grand-mre et mon grand pre : que dieu vous procure bonne sant et long vie.

A mes camarades : Amira et Hadia

En souvenir de nos clats de rire et des bons moments. En souvenir de tout ce quon a

vcu ensemble. Jespre que cette priode reste inoubliable.

A tous les membres de ma famille, petits et grands

Veuillez trouver dans ce modeste travail lexpression de mon affection

A tous les membres de ma promotion.

A tous mes enseignants depuis mes premires annes dtudes.

A tous ceux qui me sens chers et que jai omis de citer.

Amira Mechri

Sommaire

Introduction.1

I. Diabte

1. Historique...2

2. Epidmiologie.2

3. Dfinition....3

4. Classification......................4

5. Physiopathologie....................7

5.1. Dfinition.....................7

5.2. Physiopathologie du diabte de type 1..7

5.3. Physiopathologie du diabte de type 2..9

6. Complications10

6.1. Les complications mtaboliques aigues....10

6.2. Les complications chroniques de diabte.................11

7. Linsuline....13

7.1. Dfinition.................13

7.2. Structure et biosynthse.................13

7.3. Mcanisme daction14

7.4. Effets mtaboliques de linsuline..................15

7.4.1 Action de linsuline sur les glucides................15

7.4.2. Action de linsuline sur les lipides..16

7.4.3. Action de linsuline sur les protines.16

II. Stress oxydatif

1. Dfinition17

2. Les radicaux libres.17

3. LOrigine des radicaux libres...............18

3.1. Origine Endogne...............18

3.2. Origine exogne...............20

4. Rles des espces ractives dans des situations physiologiques..22

5. Les diffrents types des radicaux libres23

5.1. ERO radicalaires..23

5.2. ERO non radicalaires...25

6. Les consquences du stress oxydant...26

6.1. Dommage de lADN..26

6.2. Oxydation des protines...27

6.3. Oxydation des glucides..28

6.4. Peroxydation lipidique..28

7. Dfenses antioxydantes29

7.1. Les antioxydants enzymatiques29

7.2. Antioxydants non enzymatiques...31

7.3. Autres antioxydants non enzymatique.33

III. Diabte et stress oxydatif

1. Voies de production dERO au cours des tats dhyperglycmie.35

1.1. La formation d-ctoaldhyde36

1.2. Auto-oxydation du glucose36

1.3. Voie de polyol..37

1.4. La glycosylation non enzymatique ou glycation..39

1.4.1. Formation des AGEs...39

Formation de la base de Schiff..40

Rarrangement dAmadori40

Formation dAGE41

1.4.2. Les AGE-RAGE42

1.5. La voie de la protine kinase C43

1.6. Voie des hexosamines43

1.7. Production des radicaux libres par la mitochondrie.44

2. Stress oxydant et scrtion dinsuline.................45

3. Insulinorsistance et stress oxydant46

4. Rle du stress oxydant dans les complications associes au diabte48

4.1. Lathrosclrose......................49

4.2. La nphropathie..52

4.3. Rtinopathie.52

4.4. La neuropathie.53

5. Marqueurs du stress oxydant au cours du diabte..53

5.1. Les aldhydes (MDA)..53

5.2. Les isoprostanes...54

5.3. Baisse du HDL-cholestrol indicateur du stress dans

le diabte de type 2.57

Liste des figures

N Page

Figure 1 : La rsistance linsuline dans le diabte de type-2...4

Figure 2 : Structure primaire de linsuline.13

Figure 3 : transcription et traduction de linsuline.14

Figure 4 : Action hypoglycmiante de linsuline....15

Figure 5 : Dsquilibre de la balance entre antioxydants et pro-oxydants........17

Figure 6 : Radiolyse de leau......20

Figure 7 : formation de radicaux superoxydes partir de l'adriamycine........21

Figure 8 : formation de radicaux superoxydes partir du paraquat...21

Figure 9 : Principaux sites cellulaires de productions des ERO..22

Figure 10 : Rles physiologiques des espces ractives.........23

Figure 11 : Les principaux dommages oxidatifs mdis lADN par les ERO.....27

Figure 12 : Structure de la vitamine E.....31

Figure 13 : Synergie daction des antioxydants cellulaires.32

Figure 14: Rgnration du tocophrol (vit.E) par lacide ascorbique (vit.C)....32

Figure 15: Les six voies de production dERO par le glucose....36

Figure 16: Reprsentation de Fischer du glucose et de sa forme ne-diol..37

Figure 17: Diffrentes voies de mtabolisation du glucose....38

Figure 18: Comptition de ractions pour le NADPH...38

Figure 19: Les diffrentes tapes de la glycoxydation dans le temps39

Figure 20 : Formation de la base de Schiff.40

Figure 21: Formation de produit dAmadori...41

Figure 22: Formation dAGE...41

Figure 23: Effets de la fixation des AGE sur leurs rcepteurs RAGE.....42

Figure 24: Voie des hexosamines en conditions dhyperglycmie...44

Figure 25: Sites de production de ROS au niveau de la chane respiratoire.....45

Figure 26: Stress oxydant et apoptose de la cellule bta dans diabte de type 1.....46

Figure 27: Mcanismes liant le stress oxydant la rsistance linsuline....47

Figure 28 : Stress oxydant et complications microangiopathiques du diabte..49

Figure 29: la formation de la plaque dathrome...51

Figure 30 : Principe de la formation de 8-iso-PGF2a, partir

de lacide arachidonique.55

Liste des abrviations

AAPH: 2, 2-azobis (2-amidinopropane)

ADN: Acide dsoxyribouclique

ADP : Adnosine diphosphate

AGE: Advanced glucated end-product.

AGL: Acide gras libre

AGPI: Acides gras polyinsaturs

AR: Aldose rductase

ARN: Acide ribonuclique

ATP: Adnosine triphosphate

CAT: Catalase

CoQ: Ubiquinone

DAG: Diacylglycerol

3-DG: 3 Dsoxyglucosone

DHAP: Dihydroxyactone phosphate

DID: Diabte insulin-dpandant

DNID : Diabte non insulin-dpandant

ELISA: Linked immuno sorbed assay

ERO: Espces ractives de loxygne

FADH: Flavine adnine dinuclotide rduit

G6P: Glucosamine-6 phosphate

GAD: Glutamate acide dcarboxylase

GFAT: Glutamine fructose-6 phosphate amino- transfrase

GLUT4: Glucose Transporter 4

GPx: Glutathion peroxydase

GR: Glutathion rductase

GSH: Glutation rduit

GSSG: Gluthation oxyd

H2O2 : Peroxyde d'hydrogne

HbA1c: Hmoglobine glyque

HDL: High density lipoprotein

HLA: Human leucocyte antigen

HNF: Hpatocyt nuclear factor

HOCl: Acide hypochlorique

ICA: islet cell antibody:

ICAM-1: Intercellulaire adhsion molcule

IL: Interleukine

IPF-1: Insuline promotor factor

IRS: Insuline receptor substance

IsoPs : Isoprostane

8isoPGF2 : 8-isoprostaglandine F2

KATP: Cannaux potassique ATP dpandant

L : Radical lipidique

LDL: Law Density Lipoprotein

LOO: Radical pyroxyle

LOOH: Hydroperoxyde lipidique

LpA-1: Apolipoprotine A1

MAP kinase : Mitogen-activated protein Kinases

MDA: Malondialdhyde

MGO: Mthylglyoxal

MIDD: Maternally Inberited Diabetes and Deafness

MODY : Maturity onset diabetes of the young

NAD+ : Nicotinamide adnine dinuclotide

NADP+: Nicotinamide adnine dinuclotide phosphate

NADPH: Nicotinamide adnine dinuclotide phosphate rduit

NF-Kb: Nuclear factor kappa b

NO: Nitrique oxide

NO: Radical oxyde nitrique

NO2 : Dioxyde dazote

NOS: Nitrique oxide-synthase

NOX: NO oxidase

O2- : Anion superoxyde

1O2 : Oxygne singulet

OH: Radical hydroxyle

8-OH-dG : 8-hydroxy-2 doxyguanosine

OMS: Organisation mondial de sant

ONOO- : Peroxynitrite

PAI-1: Plasminogen Activator inhibitor-1

PI 3-kinase: Phosphatidylinositol 3-kinase

PKC: Protines kinases C

PS: Phosphatidylsrine

PTP: Pore de transition de permabilit

RAGE: Receptor of- advanced glucated end product

RE: Rticulum endoplasmique

RL: radical libre

RONS: Ractives oxygene nitrogene species

ROO : Radical peroxyde

SH: sulfhydryle

SOD: Superoxyde dismutase

STZ: Streptozotocine

TBA: Thiobarbiturique

TBARS: Acide thiobarbiturique

TGF: Transforming growth factor

TNF: Tumor nucrosis factor

TrxR: Thiordoxine rductase

UCP: Uncoupling protein

UDPGlcNAc: Uridine diphosphate N actyl glucosamine

UV: Ultra violet

VCAM: Vascular cell adhsion molcule

VEGF: Vascular endothliale growth factor

Introduction

1

Introduction

Le diabte est une maladie considre par lOMS comme une pidmie et dont la

prvalence a augment de faon trs importante au cours de ces dernires annes. Actuellement,

prs de 220 millions dindividus affects en 2011, un nombre qui pourrait bien doubler dici

2030. En Algrie le taux datteinte du diabte est pass de 8% 16% entre 1998 et 2013 aprs

standardisation la population mondiale (Malek, 2008).Ces estimations concernent la population

Algrienne ge de 20 75 ans.

Le diabte est une maladie mtabolique caractrise par un niveau de sucre trop lev

dans le sang et laltration de la production dinsuline, lhormone qui contrle le passage du

sucre du sang vers les cellules. On distingue le diabte de type 1 ou insulinodpendant, dans

lequel il ny a aucune production dinsuline, et le diabte de type 2 ou rsistant linsuline, o la

production dinsuline et/ou ses effets sont altrs. Les deux types dpendent de facteurs

gntiques et environnementaux, mais ces derniers jouent un rle plus important dans le

dclenchement du type 2, qui peut reprsenter jusqu 90% des cas de diabte.

De nombreuses pathologies, impliquant le stress oxydant dans leur dveloppement, ont

t recenses. Outre les maladies cardio-vasculaires (oxydation des lipides) et le cancer

(oxydation de lADN), cest certainement dans le cadre du diabte que des avances

spectaculaires ont t ralises au cours des dernires annes. Il est maintenant admis que des

concentrations leves de glucose dans les milieux extra et intracellulaires induisent un stress

oxydant qui favorise le dveloppement de la maladie en perturbant linsulino-scrtion et

favorisant linsulino- rsistance et les complications cardiovasculaires comme lathrosclrose

ainsi que des complications svres aigus (hypoglycmie, hyperglycmie, cto-acidose et coma

osmolaire) ou chroniques (nphropathie, rtinopathie et neuropathie).

Diabte

2

I. Diabte

1. Historique

Le diabte a exist depuis lhistoire de lhumanit, les signes de lexistence du diabte

remontent en Egypte ancienne (plus de 1500 ans avant J -C). Le terme diabte proprement dit

est attribu Demetrios dApne (275 avant J-C). Il provient du grec dia-bano qui signifie

passer au travers (Langlois, 2008).

Les mdecins de cette poque pensaient quil existait un lien entre le tube digestif et la

vessie qui explique le besoin frquent de boire et duriner. Puis les mdecins hindous, dans les

millnaires prcdents jsus christ avaient dcrit cette maladie en notant que les personnes qui

urinent beaucoup avaient des urines sucres et dveloppaient une maladie incurable avec mort

certaine. Avicenne (Ibn Sina) 980-1037 aprs J.C, est lun des premiers qui a donn une

classification trs proche de cette maladie avec ses deux types.

Au XVIIme sicle ; il a t montr que les patients diabtiques ont des urines trs

sucres ou des urines avec un got sal.

Durant le XVIIIme sicle les mdecins constatrent que les symptmes rgressent lorsque

les malades diminuent la consommation du sucre la fin de ce sicle, on saperoit que le

pancras est responsable du contrle du sucre, les chercheurs ont not que lablation du

pancras des chiens entrane le diabte, il a t dcouvert ensuite une molcule appele

insuline responsable de la rgulation du sucre dans le sang.

Les canadiens Frderic Granbanting et Harles Herbert Best ont russis isoler des

extraits pancratiques pour la production dinsuline en 1921, ce qui leur a valu un prix Nobel.

Cest en 1922 que linsuline fut injecte lonard Thompson un garon de 14 ans en

acidoctose, linsuline lui sauva la vie et depuis ce jour des milliers de malades sont traits

linsuline.

Aprs lapparition du traitement, on saperoit que des complications long terme

apparaissent au niveau oculaire, rnal et cardio-vasculaire (Amarouche, 2006).

2. Epidmiologie

Le diabte peut tre considr comme une maladie mergente. Cette maladie se

dveloppe de manire pidmique depuis quelques dcennies et sa prvalence augmente

Diabte

3

fortement et rapidement dans tous les pays, principalement dans les pays industrialiss, mais

aussi dans les pays pauvres.

Dans le monde : Le diabte est une maladie mondialement rpondue, Cette pandmie

mondiale concerne principalement le diabte de type 2 qui reprsente environ 80% de

lensemble des diabtique et le type 1 environ 15 %, les autres formes tant plus rare ou

exceptionnelles (Chevenne & Fonfrde, 2001).

LOMS (2011) estimait plus de 220 millions de diabtiques dans le monde et que leur

nombre pourrait bien doubler dici 2030. Lessentiel de cette augmentation se produira dans les

pays en dveloppement et sera due laccroissement dmographique, au vieillissement de la

population, des rgimes alimentaires dsquilibrs, lobsit et un mode de vie sdentaire

(Malek, 2008).

En Algrie et dans les pays du Maghreb : En Algrie, le diabte de type2 occupe la

quatrime place parmi les maladies non transmissibles. Daprs le registre national du

diabte de lanne 2005, lincidence du diabte de type1 chez les enfants et les

adolescents est de 9 pour 100 000 et quelques cas de diabte de type 2 commencent tre

recenss chez les enfants (Bouziane & Touhami, 2006). Par ailleurs, dans la rgion de

Constantine, lincidence du diabte de type1 passe de 9,1 en 1997 12,3 pour 100 000

habitants en 2002 ; et dans la mme anne chez les touaregs du sud algrien, la

prvalence tait de 0,7% (Belhadj et al., 2005).

Au Maroc, selon une enqute nationale mene en 2000, la prvalence de diabte tait de

6,6% dans la population ge de 20 ans et plus. Alors quen Tunisie, le diabte reprsente une

vritable pidmie. La prvalence dclare est de 9,9% (10,1 chez la femme et 9,5% chez

l'homme). Aprs ajustement sur l'ge et le sexe, la prvalence augmente avec l'ge et l'indice de

masse corporelle (BMI) diminue avec l'augmentation du niveau scolaire atteint (Bouguerra et al.,

2007 ; Ezzidi et al., 2009).

3. Dfinition

Le diabte dsigne une maladie qui apparait lorsque lorganisme ne parvient plus

utiliser ou stocker convenablement le glucose. Il peut provenir dune incapacit, partielle ou

totale du pancras fabriquer linsuline comme dans le (type-1) et/ou dune inaptitude des

cellules des tissus priphriques utiliser linsuline pour absorber le glucose comme dans le

(type-2), le glucose qui saccumule dans le sang provoquant une hyperglycmie (Allan,2008).

Diabte

4

le diabte sucr se dfinit comme un tat dhyperglycmie permanente avec une glycmie

jeun suprieure ou gale 1,26 g/l (7mmol) deux reprises et/ou suprieure ou gale 2 g/l

(11mmol/l) nimporte quel moment de la journe (Grimaldi,2000).

4. Classification

4.1. Le diabte de type 1

Le diabte de type 1 tait autrefois connu sous le nom de diabte insulinodpendant

(IDD) ou diabte juvnile, ce type de diabte apparat le plus souvent pendant l'enfance,

l'adolescence ou au dbut de l'ge adulte, rarement chez les personnes plus ges. Il touche

environ 10 % des personnes diabtiques. Il se caractrise par la destruction auto-immunitaire des

cellules productrices de linsuline suite de linfiltration des macrophages dans les ilots de

Langerhans. Les gens atteints sont donc dpendants de linsuline qui doit tre administre par

injection ou d'une pompe insuline pour assurer sa survie. (Grimaldi, 2009)

4.2. Le diabte de type 2

Le diabte de type-2 ou non insulinodpendant (NIDD) reprsente 90% de lensemble

des formes de diabte, il concerne surtout des individus gs de plus de 40 ans et chez les obses

il survient lorsque lorganisme dveloppe une rsistance l'insuline au niveau des tissus

priphriques associ un dficit relatif de la scrtion dinsuline et perd sa capacit absorber

et mtaboliser le glucose (Figure 1) (Guillausseau et al., 2000, Romain,2010 ).

Figure 1 : La rsistance linsuline dans le diabte de type 2 (Romain, 2010).

http://www.diabete.qc.ca/fr/comprendre-le-diabete/ressources/glossaire#insulinodpendanthttp://www.diabete.qc.ca/fr/comprendre-le-diabete/ressources/glossaire#pompe-insuline

Diabte

5

4.3. Le diabte gestationnel

Le diabte gestationnel ou diabte gravidique est un trouble de la tolrance glucidique

de svrit variable dbutant ou diagnostiqu pour la premire fois pendant la grossesse

(Blumental et al., 2009), il touche 4 7 % des femmes enceintes et disparat aprs

laccouchement. (Buysschaert, 2006) Cependant, les femmes qui ont fait lobjet de cette

manifestation lors de la grossesse (environ 5%) prsentent un plus grand risque de dvelopper

plus tard un diabte de type 2. Il est noter que le contrle du poids aprs laccouchement rduit

de faon consquente le risque de dvelopper un future diabte de type 2. (Yvon, 2010)

4.4. Autres types de diabtes sucrs

Ils sont secondaires une autre maladie : maladies pancratiques, endocrinopathies ou

peuvent tre secondaires la prise de certains mdicaments.

4.4.1. Diabte insipide

Cest une maladie mtabolique rare cause par une dficience en vasopressine ;

lhormone du lobe postrieur de lhypophyse qui contrle la quantit durine limine par les

reins. Il se caractrise par une soif intense et llimination dune grande quantit durine de 4

10 litre / jour.

4.4.2. Diabte MODY

Le diabte MODY (Maturity Onset Diabetes of the Young) est dfini par sa survenue

chez des sujets jeunes avant lge de 30 ans, avec une prdisposition familiale. Il existe

habituellement une transmission autosomique dominante, et plusieurs rgions gntiques sont

associes la maladie, (Tourniaire et al., 1994) On en connat actuellement 6 types classs en

MODY :

Le diabte MODY 2 : il sagit du diabte MODY le plus frquent. Il est secondaire une

mutation du gne de la glucokinase. Il se manifeste par le survenue dune hyperglycmie

modre Il est en gnral bien contrl par le rgime. Les hypoglycmiants oraux sont

rarement utiles. L'insulinothrapie n'est envisageable que pendant la grossesse.

Le MODY 3 : il reprsente 25 % des diabtes MODY. il est secondaire une mutation

au niveau HNF (Hpatocyte Nuclear Factor), en particulier du HNF-1 alpha.

Les autres diabtes MODY sont moins frquents. Il sagit du MODY 1 (mutation au

niveau HNF-4 alpha), du MODY 4 (mutation au niveau de lIPF-1 : (Insulin Promoter

Factor) et du diabte MODY 5 (mutation HNF-1 bta). A nouveau, on voquera ce

Diabte

6

diagnostic devant lexistence dun diabte chez une personne de moins de 25 ans ayant

une forte hrdit familiale (Duron et al., 2007).

MODY-6 (Neuro D1/MODY-6) qui est beaucoup plus rare que les prcdents. Il existe

enfin des MODY dont la cause gntique n'a pas encore t identifie (Wmeau et al.,

2014).

4.4.3. Le diabte mitochondrial

Le diabte mitochondrial (MIDD pour Maternally Inherited Diabetes and Deafness) est

une forme de diabte transmission exclusivement maternelle. Cest une mutation ponctuelle de

lADN mitochondrial en position 32-43 qui en est responsable. Les mitochondries sont

impliques dans le mtabolisme oxydatif du glucose et des acides gras et fournissent de lnergie

la cellule. Dans Le diabte mitochondrial ; il existe un dficit en ATP conduisant une

diminution de linsulinoscrtion (Buysschaert, 2006).

4.4.4. Diabte hmochromatosique

Lhmochromatose primitive est une maladie autosomique rcessive secondaire une

mutation du gne HFE, la mutation la plus frquente est la mutation Cystine 282 Tyrosine Cette

maladie est caractrise par une hyper-absorption intestinale de fer aboutissant progressivement

une surcharge multi-viscrale. (Duron et al., 2007), Cette surcharge en fer affecte

plusieurs organes dont principalement le foie, le pancras, le cur et lhypophyse, Le stockage

excessif de fer entrane de multiples anomalies. Dans le foie, il provoque une cirrhose et favorise

l'apparition d'un cancer. Dans le pancras, il perturbe la scrtion d'insuline, entranant

l'apparition d'un diabte sucr, Ce diabte est essentiellement li lexistence dune cirrhose. En

labsence de cirrhose, il est beaucoup plus rare (20 %) (Yaouanq et al., 1990).

4.4.5. Diabtes endocriniens

La majorit des endocrinopathies saccompagnent danomalies de la tolrance glucidique.

Parmi ces endocrinopathies, on peut citer : lacromgalie, le syndrome de cushing, le

phochromocytome, lhyperthyrodie, lhyperaldostronisme et lhyperparathyroidie. Cette

intolrance glucidique peut rarement voluer vers un diabte qui disparait quand la maladie

endocrinienne est traite (Grimaldi, 2009).

4.4.6. Le diabte lipoatrophique

Le diabte lipoatrophique englobe un groupe htrogne de syndromes gntiques rares

caractris par l'insulino-rsistance associe une absence partielle ou totale du tissue adipeux

sous-cutan et la prsence dhypertriglycridmie (Khan et al., 2005). Plusieurs formes de

Diabte

7

diabte lipoatrophie sont causes par des anomalies gntiques. Syndrome Seip-Berardinelli,

acanthosis ; Le syndrome Dunnigan.

4.4.7. Diabte pancratique

Le diabte pancratique rsulte dune destruction ou dune disparition anatomique partielle

ou totale du pancras (Buysschaert, 2006) il se caractrise par une hyperglycmie chronique,

toute affection qui touche le pancras peut provoquer un diabte. La liste des affections

comprend :

les pancratites, quelle qu'en soit la cause.

les traumatismes du pancras.

les pancratectomies.

les cancers du pancras. (Monnier & Colette, 2014)

4.4.8. Diabte africain

Il doit tre suspect chez les africains et les indiens. Ce diabte apparat entre 30 et 40

ans, son dbut est aigu, gnralement avec ctose. L'volution se fait secondairement vers un

mode non insulinodpendant. Il n'y a pas de marqueur d'auto-immunit, pas d'insuffisance

pancratique externe. Ce diabte associe carence insulinique et insulinorsistance (Chanson,

2007).

4.4.9. Diabtes iatrognes

Ils correspondent aux hyperglycmies provoques par certains mdicaments tels que, les

glucocorticodes, les contraceptifs oraux, ou encore, les antirtroviraux, ou les interfrons

(Monnier & Colette, 2014).

5. Physiopathologie

5.1. Dfinition

La physiopathologie nous apprend que le diabte de type 1 a une origine auto-immune

Le systme immunitaire va dtruire les lots de Langherans du pancras en raison de facteurs

gntiques et /ou d'une infection virale (rubole par exemple). La physiopathologie du diabte

de type 2 est caractrise par une diminution de la scrtion d'insuline entranant une

hyperglycmie. Nanmoins il ne s'agit pas d'une pathologie auto-immune. Le diabte de type

2 est d un ensemble de gnes qui peuvent s'exprimer en fonction de facteurs

environnementaux et alimentaires (Guillausseau & Laloi, 2003).

Diabte

8

5.2. Physiopathologie du diabte de type 1

Le diabte de type 1 est d une destruction auto-immune des cellules insulino-

scrtrices dites cellules situes dans le pancras . Lhyperglycmie apparat lorsquil ne reste

plus que 10 20 % de cellules fonctionnelles. Le processus auto-immun volue habituellement

sur plusieurs annes. Il dbute bien avant lapparition des premiers symptmes de la maladie.

Des facteurs gntiques mais aussi lis lenvironnement jouent un rle important dans la

pathognie du diabte.

5.2.1. Facteurs gntiques

L'existence d'un terrain gntique de susceptibilit au diabte de type 1 est dmontre.

Le dterminisme de la maladie est polygnique. Des tudes du gnome ont permis de localiser

des rgions gntiques impliques dans la susceptibilit au diabte de type 1, mais pas encore

d'identifier les gnes.

Le 1er est le principal se situe sur le chromosome 6 au niveau des gnes ou du systme

HLA de classe II avec un risque relatif de 3 5%, lorsquil existe un antigne HLA DR3 ou

DR4.

Le risque relatif atteint 20 40% lorsque les deux antignes DR3 et DR4 sont associs,

ce qui veut dire que lassociation DR3-DR4 est frquente dans la population diabtique alors

quelle est exceptionnelle dans la population non-diabtique. Ainsi, le risque pour des frres et

surs peut tre prcis en fonction de lidentit HLA avec le diabtique. Le risque est de 15 %

lorsque les frres ou surs prsentent les deux haplotypes HLA en commun avec le diabtique.

Il nest que de 7 % lorsquils nont quun seul haplotype en commun et il est infrieur 1 %

lorsque les deux haplotypes sont diffrents (Grimaldi, 2000).

Le 2me gne repr se situe dans la rgion codant pour linsuline sur le chromosome

11p 15 (gne appel maintenant DSID2, ou en anglais IDDM2) (Arfa et al., 2008), mais

dautres rgions du gnome sont impliques. Leur tude permettra peut-tre damliorer le

dpistage du risque gntique. Elle devrait surtout permettre de mieux comprendre la

physiopathologie de la maladie.

5.2.2. Facteurs immunitaires

La destruction de la cellule est essentiellement due une infiltration des lots par des

lymphocytes T helper CD4 et des lymphocytes T cytotoxiques CD8 (Grimaldi, 2009). Ce

processus se droule bas bruit pendant plusieurs annes. Au cours de cette raction sont

produits des auto-anticorps dirigs contre certains antignes pancratiques. Ces auto-anticorps

http://www.diabete.qc.ca/fr/comprendre-le-diabete/ressources/glossaire#pancras

Diabte

9

nont pas en eux-mmes de rle pathogne mais sont des marqueurs fiables du droulement du

processus auto-immun pathologique. Ces anticorps sont essentiellement au nombre de 4 :

Les anticorps anti-lots (islet cell antibody: ICA).

Les anticorps anti-GAD (glutamate acide dcarboxylase). Ces anticorps sont dirigs

contre une enzyme ubiquitaire mais qui est exprime au niveau pancratique. Leur

prsence traduit lexistence dun processus auto-immune dirig contre les cellules du

pancras.

Les auto-anticorps anti-insuline, retrouvs surtout chez lenfant.

Lanticorps anti-IA2 : cest un anticorps dirig contre une phosphatase membranaire des

cellules (Allan, 2008).

5.2.3. Facteurs environnementaux

Les facteurs de lenvironnement comme les virus ou certains facteurs alimentaires, jouent

probablement un rle dans le dclenchement de la maladie en modulant la pntrance des gnes

de susceptibilit et/ou en activant les cellules impliques dans la raction auto-immunitaire

dirige contre les cellules (Tourniaire et al., 1994).

Le rle des virus dans la pathognie du diabte de type 1 est suspect mais non dmontr.

En faveur de cette hypothse, la haute prvalence du diabte de type 1 (environ 20 %) en cas de

rubole congnitale, ou la prsence du virus coxsackie B4. Certains virus pourraient prsenter un

antigne commun avec des protines des cellules (virus Coxsakie ou Cytomgalovirus).

(Baalbaki, 2012)

5.2.4. Autres facteurs

Les substances toxiques tels que les nitrosamines, nitrites, rodenticides, et mme la

vaccination dans certains cas, mais qui reste encore comme hypothse (Johanston & Openshaw,

2001 ; Boudera, 2008).

5.3. Physiopathologie du diabte de type 2

Il existe deux phnomnes distincts qui expliquent lapparition dun diabte de type 2. Ils

sont prsents des degrs variables :

Tout dabord, une insulino-rsistance qui sige au niveau des tissus priphriques et du

foie. Cette insulino-rsistance se traduit dans les tissus priphriques par une diminution de la

sensibilit des rcepteurs linsuline et une diminution de la rponse de ces rcepteurs une fois

que linsuline sy est fixe. Puisque linsuline permet de faire rentrer le glucose dans les cellules,

Diabte

10

cette insulino-rsistance entrane une augmentation de la concentration sanguine en glucose soit

une hyperglycmie. Cette insulino-rsistance nest pas responsable du diabte si elle est isole

(pas de dficit dinsulino- scrtions) comme cest le cas chez de nombreux patients obses qui

prsentent uniquement un hyperinsulinisme ractionnel tmoignant de la compensation du

pancras.

Linsulino-rsistance serait due priori des causes essentiellement environnementales

(alimentation et sdentarit) mais aussi gntiques.

En parallle, il existe un dficit de linsulino-scrtion li une atteinte des cellules de

Langerhans. Ces cellules, qui permettent la scrtion dinsuline, ont perdu en moyenne 50% de

leur masse au moment du diagnostic du diabte. Cette destruction des cellules serait lie des

phnomnes de glucotoxicit et de lipotoxicit. Ainsi, lhyperglycmie tant toxique pour les

cellules (Bories, 2012).

6. Complications

Les personnes atteintes de diabte sont exposes un risque de dvelopper divers

problmes de sant invalidants et potentiellement mortels. Une glycmie en permanence leve

peut tre lorigine de maladies graves touchant le systme cardiovasculaire, les yeux les reins

et les nerfs. En outre, les personnes atteintes de diabte sont davantage exposes aux infections.

6.1. Complications mtaboliques aigues

6.1.1. L'acidoctose diabtique

L'acidoctose est une manifestation clinique grave reprsentative d'une carence absolue

ou relative en insuline. Elle complique surtout le DID mais survient dans 15% des cas au cours

dun DNID par carence insulinique (Wmeau et al., 2014).

Elle se dveloppe chez un patient diabtique qui oublie son injection dinsuline ou pour

lequel le nombre dunits injecter est inadapt (en raison dune augmentation des besoins),

cela peut conduire une accumulation d'lments appels corps ctoniques dans le sang, ce qui

augmente son acidit. A dfaut de glucose comme source d'nergie, le corps utilise des acides

gras, ce qui produit des corps ctoniques.

Le dficit en insuline provoque : Une augmentation de la lipolyse, avec une libration

accrue des acides gras libre dans le sang circulant, hypertriglycridmie et dautres perturbations

rnales et gastriques (William et al., 2005).

Diabte

11

6.1.2. L'hypoglycmie

Les malaises hypoglycmiques sont des complications mtaboliques aigus relativement

frquentes au cours du diabte. Ils sont associs aux traitements antidiabtiques qui lvent le

taux d'insuline circulante (insuline et insulino-scrtagogues). (Wmeau et al., 2014). Elle relve

le plus souvent de surdosage en mdicaments hypoglycmiants ou d'apports glucidiques

insuffisants. On dfinit l'hypoglycmie par une glycmie infrieure ou gale 0,60 g/L (3,3

mmol/L).

6.1.3. Le coma hyperosmolaire

C'est une complication mtabolique du diabte lie un tat svre de dshydratation

dont les conditions d'installation sont souvent lies la mconnaissance ou la ngligence d'une

hyperglycmie et/ou un dfaut d'hydratation elle affecte essentiellement les diabtiques de type

2 d'un ge avanc (Wmeau et al., 2014). Il se caractrise surtout par une hyperglycmie, une

polyurie, une insuffisance rnale et une forte dshydratation.

6.1.4. L'acidose lactique

Lacidose lactique est une complication mtabolique svre associe au diabte de type 2

Il s'agit d'une acidose mtabolique lie l'accumulation de lactate dans le sang (Wmeau et al.,

2014), elle se manifeste chez les diabtiques traits par la phenformine (antidiabtique orale de

la classe des biguanides). L'acidose lactique est mortelle dans 50% des cas, heureusement elle

demeure relativement rare et ne concerne quasi exclusivement que les patients traits par les

biguanides (Piquilloud et al., 2004).

6.2. Les complications chroniques de diabte

Les complications chroniques du diabte reprsentent aujourdhui les causes essentielles

de morbidit et de mortalit chez le patient diabtique. Les lsions concernant les petits

vaisseaux sont appeles microangiopathies .elles touchent essentiellement le rein ; lil et

certains nerfs priphriques .Au contraire les atteintes des vaisseaux plus gros ou vaisseaux de

conductance sont les macroangiopathies. (Auberval, 2010)

6.2.1. La macro-angiopathie diabtique

Le terme de macro-angiopathie dsigne lensemble des lsions des grosses et moyennes

artres. Il sagit de complications macrovasculaires ; une atteinte des artres de calibre suprieur

200m (artre des membres infrieurs, du cur et du cerveau) qui consiste en une

athrosclrose acclre.

Diabte

12

Lhyperglycmie peut fragiliser la paroi des artres et favoriser la formation de plaque

dathrome (en parle dathrosclrose). A la longue, les parties qui sont mal irrigues ne

reoivent plus assez doxygne pour leur fonctionnement normal (on parle dischmie), et les

tissus ont un risque dtre endommags.

En plus de lhyperglycmie, dautres facteurs de risque davoir une maladie du cur et

des vaisseaux peuvent favoriser lapparition des ces complications. Comme lhypertension

artrielle, un taux de lipides (graisses) trop important dans le sang et la consommation de tabac.

6.2.2. Micro-angiopathie diabtique

Ce sont les complications regroupant lensemble des lsions observes au cours du

diabte sur les petits vaisseaux, dun diamtre infrieur 30m. (Dekkar, 2012). Elle englobe les

complications spcifiques du diabte : rtinopathies, nphropathie neuropathie. Ces

complications sont directement lies lhyperglycmie et sont fonction de trois facteurs

principaux : lanciennet du diabte, la qualit de lquilibre glycmique et une susceptibilit

individuelle.

6.2.2.1. La rtinopathie diabtique

La rtinopathie reprsente une des complications les plus frquentes et les plus prcoces

de la microangiopathie diabtique. Dans les pays industrialiss, elle reprsente la premire cause

de ccit avant l'ge de 50 ans (Wmeau et al., 2014).

Cette pathologie se dveloppe petit petit et pendant longtemps le patient ne peroit pas

le moindre symptme. Sur le plan physiopathologique, on observe une atteinte privilgie des

vaisseaux capillaires rtiniens, par paississement de la membrane basale, qui entrane une

fragilisation et une dilatation capillaire avec augmentation du dbit sanguin (Dekkar, 2012).

6.2.2.2. La nphropathie diabtique

La nphropathie diabtique est un problme majeur chez les patients diabtiques, elle se

dfinit par une atteinte glomrulaire spcifique et se traduit au stade prcoce par une

microalbuminurie, dfinie par une excrtion urinaire dalbumine comprise entre 30 et 300 mg/24

heures. Elle volue progressivement vers une protinurie et une diminution du dbit de filtration

glomrulaire jusquau stade dinsuffisance rnale terminale.

Diabte

13

6.2.2.3. La neuropathie diabtique

La neuropathie diabtique constitue une complication plutt tardive, au moins

cliniquement il est rare quelle prcde la rtinopathie La neuropathie diabtique prsente deux

composantes, lune priphrique et lautre autonome.

La neuropathie priphrique : est la plus frquente des neuropathies (80% des neuropathies) et

le plus souvent asymptomatique. Elle est gnralement sensitive (Le plus souvent localise

lextrmit des membres infrieurs et parfois aux mains), avec atteinte des petites fibres

caractrise le plus souvent par une perte de la sensibilit thermique et douloureuse.

La neuropathie autonome qui est latteinte du systme nerveux autonome. Elle a des

rpercussions multiples notamment sur le systme cardiovasculaire (lhypotension orthostatique

est frquente), digestive et urognitale.

7. Linsuline

7.1. Dfinition

Linsuline est une hormone polypeptidique produite par le pancras, qui permet au

glucose de pntrer dans les cellules de lorganisme o il est transform en nergie. Elle

contribue maintenir constant le taux de la glycmie, cette action est largement utilise en

thrapeutique dans le traitement du diabte.

7.2. Structure et biosynthse

La molcule dinsuline est un polypeptide dun poids molculaire de 6 KDA. Cest un

htrodimre constitu de deux chanes polypeptidiques, la chane 21 acides amins et la

chane 30 acides amins, relies entre elles par deux ponts disulfures. (Idelman & Verdetti,

2000).

Figure 2: Structure primaire de linsuline (Sanger, 1955)

Diabte

14

L'insuline est produite dans les cellules qui constituent 75% des lots de Langerhans du

pancras. La biosynthse de l'insuline s'amorce dans le noyau des cellules , partir de

linformation contenue dans le code gntique, situe sur le chromosome 11 chez lhomme

(Langlois, 2008). La transcription du gne aboutit un ARN messager qui est traduit en pr pro

insuline, une protine de 11,5 KDA, le pr pro insuline en cours dlongation est rapidement

dverse dans le rticulum endoplasmique o les enzymes protolytiques clivent la squence

finale, formant ainsi la pro-insuline qui est un peptide de 9 KDA contenant les chanes et de

linsuline connectes entre elles par le peptide C. Cette tape dure entre 10 et 20 minutes. Aprs

son passage au rticulum endoplasmique, la pro-insuline est transporte dans des microvsicules

intermdiaires vers lappareil de Golgi (Baalbaki, 2012). Cest dans cet organite que la pro-

insuline est clive pour donner le peptide-C (31 acides amins ayant un poids molculaire de 3

KDA) et un peptide bicatnaire ; linsuline dune taille finale de 51 acides amins et de poids

molculaire de 6KDA. Ces deux peptides sont stocks dans des granules jusqu scrtion

(Auberval, 2010).

Figure 3 : transcription et traduction de linsuline (Idelman & Verdetti, 2000).

Diabte

15

7.3. Mcanisme daction

Linsuline libre permet daugmenter le captage de glucose par les adipocytes et les

cellules musculaires, ce phnomne est rgul par des mcanismes dexocytose et dendocytose

des rcepteurs GLUT4 insulino-dpendant en prsence de lhormone. Dans le foie et le muscle,

le glucose est stock sous forme de glycogne par le processus de glycognogense et il est

utilis dans le cycle de la glycolyse dans les myocytes pour produire de lnergie. De plus, au

niveau du tissu adipeux, elle induit un stockage des acides gras en favorisant la lipogense. La

fixation de linsuline sur ses rcepteurs membranaires spcifiques entraine lautophosphorylation

des sous units transmembranaires faisant apparaitre dans le domaine intra cellulaire une

activit tyrosine kinase aboutissant ladhsion des molcules intracellulaires. Ces molcules

activent une srie de processus en cascade au niveau intracellulaire de raction de

phosphorylation et de dphosphorylation entranant leffet biologique (stimulation du transport

de glucose, etc).

Figure 4: Action hypoglycmiante de linsuline (Dolisi, 2014).

7.4. Effets mtaboliques de linsuline

7.4.1 Action de linsuline sur les glucides

Linsuline est une hormone anabolisante par excellence, en phase dabsorption

alimentaire la scrtion dinsuline saccroit facilitant la pntration du glucose sanguin dans les

muscles le foie et le tissu adipeux. Dans ces cellules, linsuline produit les effets suivants

(Brunner et al., 2006) :

http://www.bio-top.net/formulaire.htm

Diabte

16

Elle stimule le transport du glucose travers la membrane plasmique et sa

transformation en nergie.

Elle incite le foie et le muscle mettre le glucose en rserve sous forme de glycogne

(glycognognse) en activant la glycogne synthtase et en inhibant la glycogne

phosphorylase.

Elle empche la libration du glucose par le foie en inhibant la noglucogense. Elle

inhibe galement la dgradation du glycogne en glucose.

7.4.2. Action de linsuline sur les lipides

Linsuline joue un rle essentiel dans le mtabolisme des lipides, elle fait baisser la

concentration dacides gras dans le sang en favorisant le stockage des triglycrides (Sherwood &

Lockart, 2006).

Elle favorise lente dacides gras venant du sang dans les cellules et le tissu adipeux

Elle stimule les ractions chimiques qui aboutissent la synthse des triglycrides

partir du glucose et dacides gras.

Elle inhibe l'action de la lipase hormono-sensible favorisant le stockage des graisses

dans les adipocytes et freine par un effet direct, la production hpatique de lipoprotines

riches en triglycrides.

7.4.3. Action de linsuline sur les protines

Linsuline fait baisser la concentration dacides amins dans le sang et stimule la synthse

des protines (Sherwood & Lockart, 2006) :

Elle favorise le transport dacides amins du sang vers les cellules musculaires et vers

dautres tissus.

Elle stimule la synthse des protines partir des acides amins dans les cellules.

Elle inhibe le catabolisme protique et diminuer la noglucogense partir dacides

amins glucoformateurs.

Stress oxydatif

17

II. Stress oxydatif

1. Dfinition

Le stress oxydatif, dnomm galement stress oxydant, rsulte dun dsquilibre de la

balance pro-oxydants / antioxydants en faveur des oxydants, ce qui se traduit par des

dommages oxydatifs de lensemble des constituants cellulaires : les lipides avec altrations des

membranes cellulaires, les protines avec laltration des rcepteurs et des enzymes, les acides

nucliques avec un risque de mutation et de cancrisation (Sergent et al., 2000).

Un stress oxydatif pourra tre induit lors de la surproduction des ERO et/ou par suite de

linhibition des systmes antioxydants qui peuvent tre inactivs, soit directement soit par dfaut

de synthse. (Pelletier et al., 2004).

Figure 5: Dsquilibre de la balance entre antioxydants et pro-oxydants (Choi et al., 2011).

2. Les radicaux libres

Un radical libre se dfinit comme un atome, une molcule ou une espce chimique

contenant un ou plusieurs lectrons non apparis sur leur orbitale externe. Ce dsquilibre

structural souvent transitoire, peut tre combl par lacceptation dautres lectrons ou par le

transfert dlectrons non apparies vers une autre molcule. La prsence dlectrons libres

augmente la ractivit des molcules et les rend hautement instables. La probabilit que

surviennent les ractions dacceptation et de transfert dlectrons dune molcule une autre

dpend essentiellement de linstabilit du radical libre considr (Halliwell, 1999).

Stress oxydatif

18

3. LOrigine des radicaux libres

Les radicaux libres peuvent tre dorigine endogne par le biais de diffrents

mcanismes physiologiques dans lorganisme, mais aussi dorigine exogne, provoqus

par plusieurs sources chimiques et physiques.

3.1. Origine Endogne

Plusieurs inclusions intracellulaires sont des siges importantes pour la production des

radicaux libres comme la mitochondrie, les microsomes, le cytosol.

Aux doses faibles, les ERO sont trs utiles pour lorganisme et jouent des rles

importants dans divers mcanismes physiologiques.

3.1.1. La chane respiratoire

La mitochondrie est un organite intracellulaire qui est responsable de la production

dnergie sous forme dATP ; elle est considre comme une des principales sources des

radicaux libres dans la cellule pour le fonctionnement de la chaine respiratoire mitochondriale.

Au niveau de la membrane des mitochondries ; les composs rduits issus du cycle de

Krebs (NADH et FADH2) sont oxyds, librant de lhydrogne (H+) et des lectrons. (Delteil et

al., 2012). Les lectrons sont transfrs le long de la chane respiratoire au cours des ractions

doxydorduction jusqu laccepteur final, loxygne, qui est rduit compltement en H2O

(Carrire et al., 2006).

O2+ 4H+ + 4 e- 2H2O

Environ 2% de loxygne subit une rduction univalente conduisant la formation du

radical superoxyde.

O2 + e- O2-

3.1.2. La raction immunitaire

L'inflammation est par ailleurs une source importante de radicaux oxygns produits

directement par les cellules phagocytaires actives qui sont le sige d'un phnomne appel

explosion oxydative consistant en l'activation du complexe de la NADPH oxydase, enzyme

capable d'utiliser l'oxygne molculaire pour produire de grandes quantits d'anions superoxydes

au niveau de la membrane cellulaire. Ce mcanisme, lorsqu'il est contrl, est capital dans la

lutte anti-infectieuse car il permet la phagocytose des bactries et des corps trangers. (Leverve,

2001).

Stress oxydatif

19

3.1.3. Peroxysome

Le peroxysome est une source importante dans la production cellulaire de H2O2 car cet

organite contient de nombreuses enzymes gnrant du H2O2. Toutefois ce dernier est utilis

comme substrat par la catalase peroxysomale afin de raliser des ractions de peroxydation

dautres substrats. Ces ractions sont importantes dans les processus de dtoxification prsents

dans le foie et le rein. Il semble cependant que seule une faible quantit de H2O2 produit au

niveau du peroxysome pourrait chapper la catalase (Servais, 2004).

3.1.4. Les microsomes

Lauto-oxydation du cytochrome P450 et l'oxydation du NADPH par le NADPH

dshydrognase sont les deux principales sources de production dO2- (Vallyathan & Xianglin,

1997).

3.1.5. Le cytosol

C'est la localisation des diffrentes ractions enzymatiques responsables la production

des radicaux libres.

La xanthine oxydase

La xanthine oxydase est une enzyme soluble qui gnre des ERO en rduisant

l'Hypoxanthine en xanthine. Mais elle peut galement catalyser l'oxydation de la xanthine en

acide urique. La production dERO par la xanthine oxydase est faible en condition basale, mais

joue un rle important lors de d'ischmie-reperfusion (Harrison, 2002).

Xanthine oxydase

Hypoxanthine Xanthine

O2 O2-

Xanthine oxydase Xanthine + 2O2 + H2O2 Acide urique +2 O2- + 2 H+

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/?term=Harrison%20R%5BAuthor%5D&cauthor=true&cauthor_uid=12208366

Stress oxydatif

20

La NO-synthase

Beaucoup de cellules sont capables de produire du monoxyde dazote NO partir darginine et

doxygne, dans une raction catalyse par la NO-synthase (NOS). Cette production est

physiologique et joue un rle majeur dans le tonus vasculaire (Kebieche, 2009).

NOS

L-Argnine + O2 + NADPH L-Citruline + NO + NADP

3.2. Origine exogne

cot de ces productions endognes, il existe des sources exognes de formes

radicalaires oxygnes lies une mauvaise hygine de vie.

3.2.1. Les rayonnements UV

Lirradiation peut affecter les acides nucliques par lintermdiaire de ractions physico-

chimiques complexes qui ont lieu dans leur environnement proche .Cet effet dit indirect est par

exemple conscutif la radiolyse de leau (Basdevant et al., 2006).

Figure 6 : Radiolyse de leau (Nicholas, 2006)

Par combinaison, on pourra avoir :

H + OH H2O

H + H H2

OH + OH H2O2

Stress oxydatif

21

Ces espces sont hautement ractives et toxiques. Certains comme le peroxyde

dhydrogne ou le radical hydroxyle, sont trs oxydantes et vont ragir avec les molcules

prsentes dans le milieu (Galy & Fraysse, 2012).

3.2.2. Certains mdicaments

Un certain nombre de mdicaments, notamment l'adriamycine, la blomycine et des

toxiques comme le paraquat, constituent une source renouvelable de radicaux libres, grce des

phnomnes de recyclage, c'est--dire de rgnration des formes oxydes/rduites, appels

cycles futiles. Les deux exemples ci-dessous montrent la formation de radicaux superoxydes

partir de l'adriamycine et du paraquat, changeant d'tat d'oxydorduction par acceptation d'un

lectron qui est ensuite cd l'oxygne, ainsi transform en ion superoxyde (Allain, 2008).

Figure 7 : formation de radicaux superoxydes partir de l'adriamycine (Allain, 2008).

Figure 8 : formation de radicaux superoxydes partir du paraquat (Allain, 2008).

Stress oxydatif

22

3.2.3. Fum du tabac

La fume de cigarette est un mlange complexe de plus de 4700 produits chimiques. Elle

se compose de deux phases, lune gazeuse, lautre solide et constitue de goudrons, qui se

caractrisent toutes deux par une concentration trs leve des donneurs des radicaux

libres. Dans les poumons, la fume de cigarette peuvent librer H2O2, qui peut diffuser

dans les noyaux de cellules et ragissent avec le fer pour produire OH qui provoque des

dommages dADN, ce qui peut conduire l'activation de l'oncogne et le gne

suppresseur de tumeur inactivation et cause ainsi la cancrogense (Pryor et al., 1983).

Figure 9 : Principaux sites cellulaires de productions des ERO (Sekli, 2011)

4. Rles des espces ractives dans des situations physiologiques

Du fait de limportance de loxygne dans les systmes biologiques, en situation

physiologique, les espces ractives sont cres en continu dans lorganisme. Ainsi, les radicaux

libres gnrs de faon permanente par le mtabolisme normal de loxygne, ne sont pas

seulement des produits agressifs mais aussi des modulateurs de voies de transduction du signal et

Stress oxydatif

23

de lexpression de gnes qui participent lhomostasie vasculaire. Ils jouent le rle de messager

pour la cellule, dans lapoptose et dans la dfense contre les infections (Sun et al., 2009).

Lanion superoxyde O2- produit dans la chane respiratoire des mitochondries ou durant

la phagocytose, est ncessaire la performance de la rponse immunitaire; par exemple, un

dficit de sa production peut dterminer la survenue de la granulomatose septique chronique

caractrise par lincapacit de lorganisme lutter contre lagression dagents microbiens

pyognes (Qiu et al., 2007 ; Wang et al., 2008). Loxyde nitrique (NO) joue un rle important en

tablissant le tonus vasculaire et en modulant la rponse inflammatoire (figure 10).

Figure 10 : Rles physiologiques des espces ractives (Sekli, 2011)

5. Les diffrents types des radicaux libres

5.1. ERO radicalaires

5.1.1. Le radical anion superoxyde O2-

Cest la forme rduite de l'oxygne molculaire par la rception d'un lectron, cest le

premier radical form lors du transport des lectrons au niveau de la chaine respiratoire.

O2 + e- O2-

Il est produit en grande quantit dans les macrophages pendant la destruction bactrienne

(phagocytose), (Babior et al., 1990), dans la chaine respiratoire mitochondriale (phosphorylation

oxydative) et dans dautres types cellulaires comme les lymphocytes (Fridovich, 1989), les

cellules endothliales et les fibroblastes (Maly, 1990). La ractivit et le pouvoir oxydant de

Stress oxydatif

24

lO2- sont faibles, mais son pouvoir rducteur en prsence des mtaux de transition (fer, cuivre et

zinc) prsents dans les sites actifs des enzymes est la base de la formation despces plus

ractives. Dans cette logique, il est dsormais bien tabli que le radical super oxyde est le

principal prcurseur conduisant la formation dun puissant radical libre qui est le radical

hydroxyle.

Lanion superoxyde O2- joue un rle trs important dans la gnration d'autres radicaux

libres tels que le peroxyde d'hydrogne H2O2, le radical hydroxyle OH, et l'oxygne singlet 1O2

(Stief, 2003).

L'anion superoxide capable de ragir avec l'oxyde nitrique pour former le peroxynitrite

(ONOO) qui est capable de donner par la suite des composs trs toxiques comme le radical

hydroxyle et le dioxyde nitrique (Halliwell, 1997).

ONOO + H+ OH + NO2

5.1.2. Le radical hydroxyl OH

Cest le radical le plus dangereux dans lorganisme, il est form de la raction de l'anion

superoxide avec l'hydrogne peroxyde.

H2O2+ O2- = O2 + HO- + HO (Raction de Haber-Weiss)

Ainsi la fission homolytique de la liaison O-O du peroxyde d'hydrogne donne deux

radicaux hydroxyles. Cette fission peut tre cause par la chaleur ou par des radiations

ionisantes. Cependant, une solution de peroxyde d'hydrogne avec des ions ferreux suffit

fournir des radicaux hydroxyles. Cette raction fut observe pour la premire fois par Fenton en

1894 (Halliwell & Gutteridge, 1984). Cest ce quen appelle raction dHaber-Weiss. Haber et

Weiss, en 1934, qui proposrent le concept selon lequel le radical hydroxyle, OH, pouvait tre

gnr suite linteraction entre lO2- et l H2O2 (Kehrer, 2000)

H2O2+ Fe2+ = Fe3+ + HO- + HO (Raction de Fenton)

5.1.3. Loxyde nitrique

Le radical oxyde nitrique (NO) ou monoxyde dazote, est produit par diverses cellules

partir de larginine et de loxygne dans une raction catalyse par des NO synthases

constitutives et induites, prsentes au sein des cellules endothliales, vasculaires et neuronale

ainsi que dans les macrophages et les neutrophiles (Moncada et al., 1991). Mme si le NO n'est

Stress oxydatif

25

pas un ERO comme la majorit de ces molcules, il possde des capacits oxydantes et peut

avoir des proprits nfastes vis--vis des cellules. Toutefois, il est bien tabli que le NO peut

agir comme une molcule de signalisation cl puisquil favorise la relaxation endothliale, rgule

le tonus vasculaire et participe la transduction du signal au niveau neuronal (Rush et al.,

2005).Le radical NO reprsente la principale espce radicalaire contenant un atome dazote qui

dans les conditions arobies est capable de ragir avec loxygne molculaire pour donner

naissance au radical dioxyde dazote (NO2).

O2 + 2NO 2 NO2

Du fait de son grand pouvoir oxydant, le NO2 est impliqu dans plusieurs voies

oxydatives, incluant la peroxydation lipidique au sein des molcules de cholestrol (LDL) en

circulation et la formation de rsidus de nitrotyrosine.

5.2. ERO non radicalaires

5.2.1. Loxygne singlet 1O2

Il correspond une forme excite de loxygne O2 : il possde la mme structure

lectronique que loxygne mais agence diffremment, savoir que les lectrons de la couche

externe initialement non apparis se sont apparis. Il nest donc pas radicalaire. Son tat excit

lui confre un potentiel oxydant suprieur celui de loxygne (Halliwell & Gutteridge, 2007).

5.2.2. Le peroxyde dhydrogne H2O2

Le peroxyde dhydrogne H2O2 nest pas une espce radicalaire, il nest pas charg et

peut donc diffuser trs facilement travers les membranes. De ce fait son action nest pas

restreinte son lieu de production mais peut se drouler dans diffrents compartiments

cellulaires tel que le noyau, ce qui en fait un ERO assez toxique. Cest un oxydant impliqu

notamment dans la voie de lapoptose (Halliwell & Gutteridge, 1999).

Le peroxyde d'hydrogne est produit partir du radical superoxyde en solution aqueuse.

Cet ion provoque la dismutation de l'eau pour former du peroxyde d'hydrogne et du dioxygne

(Halliwell & Gutteridge, 1984). Cette raction est catalyse par le superoxyde dismutase.

O2- + 2H+ SOD

H2O2 + O2

5.2.3. Le Peroxynitrite

La raction du NO. avec lanion superoxide donne naissance au peroxynitrite.

Stress oxydatif

26

Le peroxynitrite est un driv d'oxygne trs toxique provoque des lsions tissulaires trs graves

en plus de l'oxydation des LDL. Le Peroxynitrite apparait comme l'espce le plus toxique pour

les tissus au niveau des sites de l'inflammation et participe dans plusieurs dsordres

neurodgnratif et des lsions rnales.

Le peroxynitrite (OONO) est capable d'oxyder les protines et les bases azotes des

brins d'ADN par une grande similarit de l'oxydation par le radical hydroxyle.

O2- + NO OONO-

5.2.4. Lacide hypochlorique (HOCl)

Il est form partir du peroxyde dhydrogne. Il passe facilement travers les

membranes biologiques, et peut altrer les constituants protiques de la cellule cause de son

fort pouvoir oxydant (Ognjanovic et al., 2008).

H2O2 + Cl- HOCl + HO-

6. Les consquences du stress oxydant

La production excessive de radicaux libres provoque des lsions des molcules

biologiques (oxydation de l'ADN, des protines, des lipides, et des glucides), mais aussi des

lsions secondaires dues au caractre cytotoxique et mutagne des mtabolites librs

notamment lors de l'oxydation des lipides.

6.1. Dommage de lADN

LADN est une cible privilgie pour les ERO, cinq classes principales de dommages

oxydatifs mdies par OH peuvent tre gnres : les bases oxydes, les sites abasiques, des

adduits intra-catnaires, des cassures des brins et des pontages ADN-protines. L'attaque

radicalaire peut tre directe et entrane l'oxydation des bases, La guanine, par exemple, peut

ragir avec OH pour former la 8-hydroxy-2 doxyguanosine (8-OH-dG) qui, au lieu de

sapparier avec la cytosine, sassociera avec ladnine, entranant des mutations au sein de

lADN et conduisant des altrations du message gntique impliques dans le dclenchement

du cancer et le vieillissement (Favier, 2003).

Mais le stress oxydant peut aussi attaquer la liaison entre la base et le dsoxyribose

crant un site abasique, ou attaquer le sucre lui-mme, crant une coupure de chaine simple brin.

Stress oxydatif

27

Des dommages indirects peuvent rsulter de lattaque des lipides dans la peroxydation gnre

des aldhydes mutagnes, formant des adduits sur les bases de lADN de type MDA-guanine ou

thnodrivs. Lattaque radicalaire des protines qui sont trs nombreuses entrer en contact

avec lADN pour le protger (histones) ou pour le lire (enzymes et facteurs de la rplication ou

de la transcription), entraine des pontages des protines ou des adduits sur des bases de type

lysinoguanine (Pincemail et al., 2007).

Figure 11: Les principaux dommages oxydatifs mdis l'ADN par les ERO

(Averbeck, 2006).

6.2. Oxydation des protines

Les protines les plus sensibles aux attaques radicalaires sont surtout celles qui

comportent un groupement sulfhydryle (SH). Cest le cas de nombreuses enzymes cellulaires et

protines de transport qui vont ainsi tre oxydes et inactives. Dautres lsions irrversibles

conduisent la formation d'un intermdiaire radicalaire. Les protines peuvent alors soit subir

des rticulations par formation notamment de ponts bi-tyrosine dtectables par leur fluorescence,

soit subir des coupures en cas d'agression forte, soit des modifications de certains acides amins

en cas d'agressions modres. Les protines modifies par oxydation deviennent beaucoup plus

sensibles l'action des protases (Barnoud et al., 2007).

Stress oxydatif

28

6.3. Oxydation des glucides

Le glucose peut s'oxyder dans des conditions physiologiques, en prsence de traces

mtalliques, en librant des ctoaldhydes, H2O2 et OH, qui entraneront la coupure de protines

ou leur glycation par attachement du ctoaldhyde (Barnoud et al., 2007).

6.4. Peroxydation lipidique

Les lipides et principalement leurs acides gras polyinsaturs sont la cible privilgie de

l'attaque par les espces ractives (Esterbauer et al., 1992) La peroxydation lipidique distingue

en 3 phases : linitiation, la propagation et la terminaison.

a. Initiation

Le radical hydroxyle est capable darracher un hydrogne sur les carbones situs entre

deux doubles liaisons des acides gras polyinsaturs (AGPI).

LH + OH. L + H2O

b. Propagation

Le radical lipidique (L.) ragit avec une molcule doxygne pour former un radical

pyroxyle (LOO) (Atkin et al., 2005).

L + O2 LOO

Le LOO va propager la raction en chaine avec une molcule LH voisine pour former un

nouveau L et un hydroperoxyde lipidique (LOOH). De cette manire, de nombreuses molcules

dhydroperoxydes lipidiques peuvent tre formes pour chaque RL initial.

LOO + LH L+ LOOH

c. Terminaison

Cette tape consiste en la formation de composs stables issus de lassociation de 2

composs radicalaires. Leurs lectrons non apparis sassocient rapidement pour former une

liaison covalente stable. La raction peut galement tre stoppe laide dantioxydants (Colas,

2011)

LOO + LOO LOOL + O2

LOO + L LOOL

Stress oxydatif

29

7. Dfenses antioxydantes

Lorganisme dispose des systmes de protection contre les ERO. Un antioxydant est un

compos capable de combattre les dommages oxydants alors quil est en moindre quantit que

les molcules quil protge. La protection antioxydante comprend des enzymes antioxydantes et

de nombreux composs endognes ragissant et inactivant les ERO. Les cellules maintiennent

leur niveau dantioxydants par les apports alimentaires et/ou la synthse de novo.

7.1. Les antioxydants enzymatiques

Les systmes antioxydants enzymatiques sont largement reprsents par les protines

cellulaires dont la principale fonction est de maintenir un environnement rduit lintrieur de la

cellule (Halliwell, 1999) en plus de maintenir les niveaux dantioxydants extracellulaires. Les

principales enzymes antioxydantes cellulaires sont prsentes par la SOD, la catalase (CAT), la

glutathion peroxydase (GPx) et la glutathion rductase (GR). Leurs niveaux sont normalement

rguls de manire combattre une production excessive dERO dans la cellule. Lorsque la

production de ces derniers augmente, les cellules vont rguler les dfenses antioxydantes en

augmentant leur activit et leur niveau dexpression dans le but de restaurer la balance avec la

production des ERO. De telles modifications mtaboliques sont souvent attribues au

phnomne dadaptation cellulaire face au stress oxydant (Plantin et al., 2005).

7.1.1. Les superoxydes dismutases (SOD)

Ces mtalloprotines, qui reprsentent une des premires lignes de dfense contre le

stress oxydant, assurent llimination de lanion superoxyde O2- par une raction de dismutation,

en le transformant en peroxyde dhydrogne et en oxygne. Chez lhomme, on dcrit 3

isoenzymes ; la Cu/Zn-SOD cytosolique ; la Mn-SOD2 mitochondriale et la Cu/Zn-SOD3, qui

diffrent par la localisation chromosomique du gne, leur contenu mtallique, leur structure

quaternaire et leur localisation cellulaire. La SOD3 est scrte par les cellules musculaires lisses

et constitue le systme antioxydant majeur de la paroi artrielle : son expression et sa scrtion

sont augmentes par les facteurs vaso-actifs (histamine, endothline 1, angiotensine II) et

diminues par lhomocystine. (Pincemail et al., 2007)

Stress oxydatif

30

7.1.2. Les glutathion peroxydases (GPxs)

La glutathion peroxydase (GPx) est une enzyme ttramrique permettant galement la

dcomposition du H2O2. La GPx est donc essentielle la dcomposition du H2O2 produit de

manire continue et des niveaux physiologiques dans la cellule (Pincemail et al., 2007). Il en

existe plusieurs isoformes. Elles sont prsentes dans le cytosol et la matrice mitochondriale

(GPx-1), ou uniquement dans le cytosol (GPx-2), avec toutefois moins d"affinit pour lH2O2

chez cette dernire, la seule dpourvue de slnium (Mullenbach et al; 1988). Dautres isoformes

peuvent tre extracellulaires (GPx-3), ou spcifiques de la membrane cellulaire (GPx-4)

(Takahashi et al., 1987). La GPx-4 est implique spcifiquement dans la rduction des peroxydes

lipidiques.

Les GPx permettent la dcomposition de H2O2 par loxydation de son Co-substrat le GSH

en GSSG qui sera rduit ensuite par laction de la glutathion rductase (Pincemail et al., 2007).

H2O2 + 2GSH GPx

2H2O + GSSG

7.1.3. Le systme thiordoxine

Le milieu intracellulaire est plutt rducteur, les protines contiennent des groupements

thiols libres et les ponts disulfures sont rares. Lantioxydant majeur responsable du maintien des

protines ltat rduit est la thiordoxine qui sera rgnre par le NADPH sous laction de la

thiordoxine rductase (TrxR) qui possde un groupement slno-cystine dans son site actif.

Elle intervient dans la dgradation des peroxydes lipidiques et du peroxyde dhydrogne, ainsi

que dans la rgnration du radical ascorbyl en acide ascorbique (Pincemail et al., 2007).

7.1.4. La catalase

La catalase (CAT) est une protine ubiquitaire mais fortement concentre dans le foie et

les rythrocytes. Dans toutes les cellules des mammifres, lexception des rythrocytes, elle est

localise presque exclusivement dans les peroxysomes (riches en oxydases) ce qui limite son

action par rapport des peroxydases cytoplasmiques. Cette enzyme mtabolise lH2O2 rsultant

de laction des SOD ou celui gnr par laction des oxydases pour donner de leau.

2 H2O2 2 H2O + O2

En liminant lH2O2, la CAT dtoxifie indirectement la cellule des O2- qui sont

transforms en H2O2 par les diffrentes SOD. Cette enzyme possde galement une activit de

peroxydase qui lui permet de ragir avec des peroxydes et les alcools organiques ainsi que toute

Stress oxydatif

31

molcule capable de donner de lhydrogne leau (Wassmann, 2004). La CAT est trs efficace

en prsence dun stress oxydant lev et protge les cellules contre la production de lH2O2.

(White et al., 1989 ; Tsan et al., 1990).

7.2. Antioxydants non enzymatiques

Les principaux antioxydants non-enzymatiques sont le glutathion, la vitamine E, la

vitamine C, les carotnodes et lacide urique. Ces molcules vont interrompre la chane de

raction radicalaire.

7.2.1. La vitamine E

La vitamine E (-tocophrol) est lantioxydant liposoluble majeur des lipides. Elle

protge in vivo les structures molculaires particulirement sensibles loxydation (double

liaisons des acides gras polyinsaturs, bases nuclotidiques des brins dADN) et les structures

condenses riches en lipides (membranes, lipoprotines).

Figure 12 : Structure de la vitamine E

La rgnration de l-tocophrol se fait en permanence par les quinones et la vitamine C

au niveau des sites daction de la vitamine E, linterface entre les lipides et leau (figure 13 ;

14). Le potentiel antioxydant de l-tocophrol est important malgr sa faible concentration

membranaire. La teneur en vitamine E membranaire et son stockage adipeux hpatique et

musculaire sont dailleurs peu influencs par les apports nutritionnels (Angelopoulos et al.,

1987) sauf au cours des syndromes de mal absorption intestinale.

Stress oxydatif

32

Figure 13 : Synergie daction des antioxydants cellulaires. (Sekli, 2011)

Figure 14: Rgnration du tocophrol (vit.E) par lacide ascorbique (vit.C)

(May et al., 1997)

7.2.2. Carotnodes

Ils sont majoritairement reprsents par le -carotne, appel aussi pro-vitamine A du

fait de leur faible concentration dans lorganisme, leurs rles antioxydants sont considrs

comme faibles, mais complmentaires des systmes principaux voqus plus haut. Le -carotne

dsactive loxygne singlet 1O2, et pige les radicaux peroxydes ROO (Krinsky, 1989).

Stress oxydatif

33

7.2.3. Vitamine C (acide ascorbique)

Lacide L-ascorbique, ou vitamine C, est considre comme le plus important

antioxydant dans les fluides extracellulaires. Cest un pigeur trs efficace des ions superoxydes,

du peroxyde dhydrogne, de lhypochlorite, des radicaux hydroxyles et pyroxyles et de

loxygne singlet. Elle agit en rgnrant la vitamine E in vivo (figure 14), mais peu in vitro. In

vivo, elle est maintenue sous forme rduite par l'action de la dshydroascorbate rductase qui

utilise le glutathion comme cofacteur (Berliner & Heineche, 1996).

7.2.4. Glutathion (GSH)

Le glutathion est un tripeptide, il joue un rle majeur dans la protection des lipides, des

protines et des acides nucliques contre l'oxydation. En situation de stress oxydant, son rle

protecteur et dtoxifiant il rsulte principalement de sa fonction de coenzyme des GSHPX.

Le GSH intervient galement dans le cycle de rgnration de 2 vitamines antioxydantes :

la vitamine E et la vitamine C (Powers & Jackson, 2008).

7.3. Autres antioxydants non enzymatique

7.3.1. Lacide urique

Lacide urique est le produit final du catabolisme des purines (Baillie et al., 2007), il est

issu de loxydation de lhypoxanthine et de la xanthine, raction catalyse par la xanthine

oxydase et la dshydrognase. Lacide urique est considr comme un antioxydant car il pige

l'oxygne singlet, les radicaux peroxyle et hydroxyle ainsi que l'acide hypochloreux, mme si

son rle comme tel nest pas totalement clarifi (Staels et al., 1998). La raction de lacide

urique avec les oxydants entraine la formation du radical urate, qui peut tre alors rduit par

lascorbate (Stocker et al., 2004).

7.3.2. Les oligo-lments

Il a t montr que certains plantes sont considr comme source potentielle offrant des

quantits raisonnables dlments minraux plus que la ration alimentaire chez les diabtiques,

seulement ces lments doivent tre pris avec prcaution afin dviter leur possible effets

toxique, comme Cl, k, Cu, Ti, Cr, Mo, Fe, Ni, Zn, Bu, Rb.

7.3.3. Coenzyme Q10 ou ubiquinol

Le coenzyme Q10 est un transporteur dlectrons prsent dans la chaine oxydative

mitochondriale, dans les membranes cellulaires, dans le plasma et dans les lipoprotines. Il est

capable de donner des lectrons et permet ce titre une protection des membranes contre la

Stress oxydatif

34

lipoperoxydation (Powers & Jackson, 2008). Il assure galement un recyclage de la vitamine E

par rduction de la forme oxyde (Ernster & Forsmark-Andree, 1993).

7.3.4. Bilirubine

La bilirubine est le produit de dgradation des hmes (ex : hmoglobine). Ses proprits

antioxydantes sont lies sa capacit lutter contre les radicaux peroxyl ROO. et contre le

peroxyde dhydrogne H2O2 (Powers & Jackson, 2008). Elle est alors transforme en biliverdine

oxyde, qui sera recycle grce la biliverdine rductase aux dpends dune molcule de

NADPH (Liu et al., 2006).

Diabte et stress oxydatif

35

III. Diabte et stress oxydatif

Le stress oxydant augmente dans les diffrents tissus que se soit dans le cas du diabte

exprimentale ou chez les patients diabtiques, l'hyperglycmie induit une production prolonge

des espces ractives de l'oxygne (ERO) intracellulaires et ceux-ci prolongent le gradient

lectrochimique des protons gnrs dans la chane mitochondriale menant une surproduction

d'anions superoxydes, qui est l'une des espces ractives de l'oxygne qui peut endommager les

cellules dans de nombreuses voies travers le stress oxydatif, en l'absence d'une compensation

approprie de la rponse des rseaux antioxydants endognes des cellules, le systme est

dbord, entranant un dsquilibre d'oxydo-rduction, ce qui aggrave encore la situation

(Korshunov et al., 1997).

Les espces ractives de l'oxygne gnres lors de l'hyperglycmie causent

principalement des dommages de l'ADN, des protines et des lipides. En plus il est vident que

dans le diabte de type 2, l'activation des voies du stress oxydant est sensible par l'lvation du

glucose et des acides gras elle conduit deux niveaux de rsistance l'insuline et une diminution

de la scrtion d'insuline et la dysfonction des cellules scrtrices de l'insuline (Evans

et al., 2003).

1. Voies de production dERO au cours des tats dhyperglycmie

Ltat dhyperglycmie chronique du diabte sucr conduit un stress oxydant. Une fois

entr dans la cellule, le glucose est d'abord converti en glucose-6- phosphate, fructose-6-

phosphate, fructose-1,6-diphosphate et deux glycraldhyde-3-phosphate, pour tre dgrad

ensuite en pyruvate. Le pyruvate rejoint alors la mitochondrie et se transforme en acetyl CoA qui

continue sa dgradation dans le cycle de Krebs pour sustenter le processus d'oxydation

phosphorylante et la synthse d'ATP. Cependant, dans la cellule, principalement lorsque le

glucose est excdentaire par rapport la demande nergtique, six voies de production d'ERO

partir de ses mtabolites sont possibles (Robertson, 2004) (Figure 15).

Diabte et stress oxydatif

36

Figure 15 : Les six voies de production dERO par le glucose (Robertson, 2004).

Dans les conditions physiologiques, le glucose est mtabolis dans la glycolyse puis par

la phosphorylation oxydative. Dans les conditions pathologiques associes lhyperglycmie, le

glucose peut driver de cette voie classique et inhiber le catabolisme du glycraldhyde, causant

une rorientation des flux mtaboliques du glucose, du fructose-1,6-bisphosphate et du

glycraldhyde-3-phosphate vers les mcanismes impliqus dans la gense de stress oxydant.

1.1. La formation d-ctoaldhyde

Une premire voie alterne la voie classique du mtabolisme du glucose est l'auto-

oxydation du glycraldhyde (Figure 15), susceptible de produire des -ctoaldhydes qui

contribuent la glycosylation des protines, et la production dH2O2 (Boussekine, 2014).

1.2. Auto-oxydation du glucose

Lauto-oxydation du glucose a t dcrite par Wolff et Dean (1987). Le glucose dans sa

forme linaire (projection de fischer) possde une fonction aldhyde et une fonction hydroxyle

adjacente en quilibre avec la forme ne-diol.

Diabte et stress oxydatif

37

Figure 16: Reprsentation de Fischer du glucose et de sa forme ne-diol

(Thornalley et al., 1999).

Le glucose sous sa forme ne-diol en prsence de mtaux de transition donne un radical

anionique ne-diol. Le radical nediol en rduisant loxygne molculaire libre des anions

superoxyde (O2-). De plus, il ya formation concomitante dun compos carbonyle au cours de

cette raction. Lanion superoxyde peut se dismuter en peroxyde dhydrogne qui en prsence

de mtaux de transition il produit des radicaux hydroxyles (OH) trs ractifs (Hunt et al., 1988).

1.3. Voie de polyol

Dans des conditions physiologiques normales, le glucose est activ en glucose-6-

phosphate par lhexokinase puis est mtabolis soit dans la voie de la glycolyse, soit dans la voie

des pentoses phosphates, le mtabolisme du glucose par cette dernire voie reprsente un faible

pourcentage de lutilisation totale du glucose en conditions normoglycmiques.

Dans le diabte, lorsque le taux de glucose augmente, lhexokinase est alors sature et le

glucose en excs est mtabolis par la voie des polyols. Cette voie fait intervenir deux enzymes

laldose rductase et le sorbitol dshydrognase, laldose rductase, qui nest active qu de

fortes concentrations de glucose du fait de sa faible affinit pour celui-ci, rduit le glucose en

sorbitol (King & Brownlee, 1996). Le donneur dhydrogne est le nicotinamide adnine

dinuclotide phosphate rduit (NADPH) qui est oxyd en NADP+. Le deuxime enzyme de la

voie des polyols est le sorbitol dshydrognase, il oxyde une partie du sorbitol form en fructose,

en utilisant le NAD+ comme cofacteur (figure 17). Laugmentation de la concentration en

sorbitol et fructose conduit un dme osmotique au niveau oculaire, ce qui explique que la

voie des polyols joue un rle cl dans la cataracte induite par le diabte (Rgis, 2011).

Diabte et stress oxydatif

38

Figure 17: Diffrentes voies de mtabolisation du glucose (Rgis, 2011)

Lactivation de la voie des polyols conduit :

* Laccumulation du sorbitol (agent du stress osmotique trs actif).

* Laccumulation du fructose (caractris par son grand pouvoir rducteur par rapport au

glucose) qui stimule la glycosylation non enzymatique des protines.

*La diminution du rapport NADPH, H+/NADP+ et NAD +/NADH, H+ (altration du potentiel

redox) ce qui affecte la rgnration du GSH : La voie des polyols consomme du NADPH et du

NAD+, au dtriment dautres ractions qui requirent ces mmes cofacteurs en particulier, la

GSSG-rductase, enzyme majeure pour la rgnration du GSH, utilise des niveaux levs de

NADPH (figure18). La diminution des ressources en NADPH pour le cycle redox du glutathion

pourrait augmenter le stress oxydant dans de nombreux tissus et contribuer ainsi la pathogense

des complications diabtiques. Ces consquences sont directement impliques dans la production

des ERO et linhibition de certains antioxydants.

Figure 18: Comptition de ractions pour le NADPH (Rgis, 2011).