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Le stress oxydatif décrit un déséquilibre entre la production des cellules et l’élimination des sous-produits de la dégradation de l’oxygène. Ces sous-produits, connus sous le nom d’espèces réactives de l’oxygène (ROS), sont importants pour le fonctionnement des cellules mais causent des dommages en grande quantité. Les ROS appartiennent à une catégorie plus large de produits chimiques hautement réactifs appelés radicaux libres. Parce que les cellules ont besoin de ROS pour fonctionner, certains chercheurs ont décrit le stress oxydatif comme une bonne chose dans certains contextes. D’autres disent que le stress oxydatif, par définition, est mauvais.
Les dommages oxydatifs sont impliqués dans le vieillissement et dans plusieurs maladies. Les produits chimiques qui inhibent l’oxydation et la production de ROS sont appelés antioxydants. Certaines recherches suggèrent que les antioxydants pourraient aider à limiter les dommages oxydatifs. Cependant, il est clair combien ou à quel effet.
Qu’est-ce qui cause le stress oxydatif ?
Les ROS sont produits naturellement lorsque le corps décompose l’oxygène diatomique (O2) dans le cadre de la respiration cellulaire, le processus d’extraction de l’énergie du glucose (sucre). Dans les organismes qui en ont un, cela se produit dans les mitochondries, la soi-disant centrale électrique de la cellule. Dans le cadre de la dernière étape de la respiration cellulaire, la cellule sépare les électrons, ou particules subatomiques négatives, des sous-produits du glucose. Cela permet à la cellule de fabriquer une molécule appelée adénosine triphosphate (ATP), sa principale source d’énergie. La cellule a besoin d’oxygène pour accepter les électrons à la fin de ce processus, et la plupart des molécules d’oxygène sont finalement transformées en eau.
Cependant, certaines molécules d’oxygène reçoivent moins d’électrons et sont plutôt transformées en radicaux libres, en particulier les ROS. Les électrons manquants de ces substances sont ce qui les rend extrêmement réactifs, et ils réagiront avec de nombreuses substances dans la cellule pour gagner des électrons et devenir plus stables chimiquement. Certains ROS courants sont les peroxydes (tels que le peroxyde d’hydrogène), le superoxyde et le radical hydroxyle.
« Nous fabriquons constamment ces espèces réactives de l’oxygène, comme nous les appelons, dans chaque cellule du corps », a déclaré Ursula Jakob, professeur de biologie moléculaire, cellulaire et du développement à l’Université du Michigan, à Live Science. En plus d’être un sous-produit de la respiration, les ROS sont utilisés dans la signalisation cellulaire ou l’envoi de messages à l’intérieur ou entre les cellules.
Ursula Jakob étudie le rôle du stress oxydatif sur la défense de l’hôte et le vieillissement. Sa recherche financée par le NIH a permis de comprendre exactement comment l’eau de Javel oxydante physiologique tue les bactéries et comment les propres défenses des bactéries peuvent protéger contre le stress cellulaire causé par l’eau de Javel. Elle a obtenu son doctorat en 1995 à l’Université de Ratisbonne.
Les réponses immunitaires, l’exposition aux radiations et d’autres réponses cellulaires aux polluants ou aux substances toxiques peuvent également générer des ERO.
Cependant, la production de ROS ne cause pas de dommages en soi, car les cellules ont besoin de ROS pour fonctionner. Les cellules utilisent des antioxydants pour se débarrasser des ROS en excès, limitant ainsi les dommages potentiels. Lorsque la quantité de ROS submerge le système antioxydant de la cellule, les ROS s’accumulent, créant un stress oxydatif, a déclaré Jakob. Cela pourrait être dû à une production accrue de ROS ou à une diminution de l’élimination de la cellule.
Quels sont les effets du stress oxydatif ?
Normalement, les cellules utilisent les ROS dans le cadre de leurs processus de signalisation – en envoyant des messages à d’autres parties d’une cellule ou à d’autres cellules. Cependant, un excès de ROS provoque des dommages oxydatifs, c’est-à-dire l’oxydation de certaines parties de la cellule. Tout comme l’oxydation du fer forme la rouille, ce processus peut transformer et endommager les molécules qui composent les cellules, ce qui comprend des mutations de l’ADN et de l’ARN, des protéines mal repliées et d’autres types de dommages aux sucres et aux lipides.
Les cellules peuvent réparer une certaine quantité de dommages, mais s’ils sont trop importants, ils peuvent déclencher l’apoptose (mort cellulaire programmée), une sorte de mécanisme d’autodestruction. Dans les cas graves, il peut également provoquer une nécrose, c’est-à-dire lorsque les cellules sont tellement endommagées qu’elles sont détruites prématurément, entraînant la mort des tissus.
La recherche suggère que le stress oxydatif joue un rôle dans de nombreuses conditions. Certains des plus bien établis d’entre eux sont le diabète de type 2, cancer (s’ouvre dans un nouvel onglet)et durcissement des artères, ou athérosclérose (s’ouvre dans un nouvel onglet).
Le stress oxydatif a également été associé à plusieurs maladies neurodégénératives différentes, notamment la maladie d’Alzheimer, la maladie de Parkinson, la sclérose latérale amyotrophique (SLA) et la sclérose en plaques (SEP). Cette relation a été observée pour la première fois à la fin des années 1980, selon un article de 2004 publié dans Nature Reviews Drug Discovery (s’ouvre dans un nouvel onglet), avec de plus en plus de preuves que le stress oxydatif joue un rôle dans les maladies neurodégénératives depuis lors. Un article de 2016 publié dans Neurologie expérimentale (s’ouvre dans un nouvel onglet) ont passé en revue les preuves du rôle du stress oxydatif dans la SEP dès 1987.
« Les neurones qui sont à risque pendant [Alzheimer’s Disease]ils sont profondément affectés par tous les types connus de dommages oxydatifs », a déclaré Georges Perry (s’ouvre dans un nouvel onglet), professeur de neurobiologie à l’Université du Texas. Chez les patients atteints de la maladie d’Alzheimer et de certains patients atteints de la maladie de Parkinson, a déclaré Perry à Live Science, des signes de dommages oxydatifs apparaissent dans le cytoplasme, ou corps principal, de certains neurones, qui sont pleins de « déchets mitochondriaux » – des enzymes, ainsi que des molécules de cuivre et de fer, qui se trouvent généralement uniquement dans les mitochondries.
Les dommages oxydatifs font clairement partie de la maladie d’Alzheimer. Cependant, les chercheurs n’ont pas été en mesure de déterminer exactement comment et dans quelle mesure le stress oxydatif tout au long de la vie d’une personne contribue à la maladie. Il est également difficile de dire si cela provoque le vieillissement – une idée qui a longtemps été proposée par les chercheurs, a déclaré Jakobs.
« Le jury ne sait toujours pas si c’est réellement le cas » pour le vieillissement, a-t-elle déclaré.
Quels sont les facteurs de risque du stress oxydatif ?
Fumer « peut générer certaines de ces espèces réactives », a déclaré Marin Resendiz (s’ouvre dans un nouvel onglet), professeur de chimie à l’Université du Colorado à Denver. « Alors cela peut entraîner des dommages », a-t-il déclaré à Live Science. « Le rayonnement UV, qui peut causer des dommages oxydatifs, est également lié à la peau et à d’autres types de cancer, selon le Société américaine du cancer (s’ouvre dans un nouvel onglet).
Certaines preuves faibles suggèrent que la consommation d’aliments contenant des antioxydants pourrait réduire le stress oxydatif et, par conséquent, un une alimentation déficiente en antioxydants pourrait être un facteur de risque. Certains aliments courants riches en antioxydants comprennent le brocoli, les carottes, les pommes de terre, les épinards et de nombreuses baies, entre autres.
Cependant, le lien entre les antioxydants et le stress oxydatif n’est pas clair. Par exemple, la consommation de suppléments contenant des antioxydants n’a pas diminué les signes de stress oxydatif dans le cerveau des personnes atteintes de la maladie d’Alzheimer dans un essai clinique de 2012 publié dans JAMA, et a même été associée à un déclin cognitif plus rapide. Cependant, un 2019 article de revue (s’ouvre dans un nouvel onglet) ont trouvé des preuves que la prise d’un supplément contenant de la vitamine E, qui est un antioxydant, peut être utile pour les personnes atteintes de la maladie d’Alzheimer, y compris des preuves issues d’essais cliniques.
L’obésité peut augmenter le stress oxydatif car les radicaux libres peuvent se lier aux graisses et les endommager. Par conséquent, des changements de mode de vie tels que l’exercice et une alimentation équilibrée pourraient aider à limiter le stress oxydatif, a déclaré Jakob.
« L’obésité est un facteur de risque énorme », a-t-elle déclaré. Dans une grande variété d’organismes modèles, de la levure aux primates, a déclaré Jakob, l’exercice et la restriction des calories sont associés à moins de dommages oxydatifs aux cellules. Mais ce n’est pas un effet simple. Bien qu’elle ait déclaré que l’exercice et la restriction calorique pouvaient en fait augmenter le stress oxydatif, dans une étude de 2019 publiée dans Nature (s’ouvre dans un nouvel onglet)elle et d’autres chercheurs ont découvert que chez une espèce de vers rond, l’augmentation du stress oxydatif au début de la vie peut aider à protéger contre les dommages oxydatifs ultérieurs.
Bien qu’elle ait souligné que cette recherche n’était pas chez l’homme, Jakob a déclaré qu’elle soulignait l’importance des ROS, au moins en quantités contrôlées.
« Ce n’est pas comme si, oh, nous supprimions toutes les espèces réactives de l’oxygène et c’est sain », a-t-elle déclaré. « Dans ce cas, il est en fait sain d’avoir des niveaux plus élevés d’espèces réactives de l’oxygène. »
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