Comment l’oxygène peut-il devenir toxique ? L’oxygène a joué un rôle extraordinaire dans l’évolution des formes vivantes. A l'exception des organismes anaérobies, l’oxygène est indispensable à la survie du reste des êtres vivants. Cet oxygène permet aux mitochondries, les centrales énergétiques des cellules, d’arracher des électrons à la matière organique pour fabriquer de l’énergie. Son absence, l’anoxie, est mortelle à court terme. Cependant, ce même oxygène peut devenir un poison, parce qu’il est à l’origine de molécules extrêmement agressives, toxiques pour l’organisme qu’on appelle espèces réactives de l’oxygène, ERO (en anglais ROS, Reactive Oxygen Species) et radicaux libres. Mais, ces molécules jouent, en fait, un double rôle dans la physiologie des organismes se comportant, d’une part, comme des acteurs des voies de signalisation cellulaire et, d’autre part, comme des produits toxiques s’accumulant sous conditions de stress.

1. 40éme anniversaire de l'USTHB
« Avril 2014 »
LES ESPÈCES RÉACTIVES D’OXYGÈNE (ROS) :
Dr JEKKYL AND MISTER HYDE
Ou comment l’oxygène peut-il devenir toxique ?
Présenté par: Lilya BOUCELHA, Réda DJEBBAR
Laboratoire de Physiologie et Biologie des Organismes,
Faculté des Sciences Biologiques, Université des Sciences et de la
Technologie Houari Boumediene (USTHB).
liliaboucelha@yahoo.fr reda_djebbar@yahoo.fr

2. INTRODUCTION
Il y a 3,5 milliards d’années, les bactéries régnaient en maître sur la Terre, pratiquant la fermentation pour
produire de l’énergie, sans oxygène. Seuls ces organismes savaient survivre dans de telles conditions.
Quelques millions d’années plus tard, les bactéries se voyaient menacées par un véritable poison
qui s’accumulait progressivement dans leur environnement qui est l’Oxygène.
D’où venait cet oxygène ? Quelques végétaux, issus de bactéries avaient trouvé le moyen de fabriquer leur
énergie à partir des rayons du soleil.
Ce phénomène appelé photosynthèse leur permettait de survivre à partir de carbone tout en rejetant de l’oxygène
en grande quantité. Devenu légion, la photosynthèse participait à l’accumulation d’oxygène. Aujourd’hui, l’air est
composé de plus de 20% de ce gaz.
L’oxygène a joué un rôle extraordinaire dans l’évolution des formes vivantes. A l'exception des organismes
anaérobies l’oxygène est indispensable à la survie du reste des êtres vivants. Cet oxygène
permettait aux mitochondries, les centrales énergétiques des cellules, d’arracher des électrons à la matière
organique pour fabriquer de l’énergie. Son absence, l’anoxie, est mortelle a court terme.
Cependant, ce même oxygène peut devenir un Poison, en causant le vieillissement cellulaire, de multiples
maladies chroniques et même notre disparition. Comment ? parce qu’il est à l’origine de molécules extrêmement
agressives, toxiques pour l’organisme qu’on appelle espèces réactives de l’oxygène (ROS) et radicaux libres.
Mais, ces molécules jouent un double rôle dans la physiologie des organismes se comportant, d’une part,
comme des acteurs des voies de signalisation cellulaire et, d’autre part,
comme des produits toxiques s’accumulant sous conditions de stress.

3. RADICAUX LIBRES
Le terme de radical libre renvoie à n’importe quelle espèce capable d’une existence
indépendante (d’où le terme de libre) contenant un ou plusieurs électrons non appariés.
Un électron non apparié est un électron qui occupe seul, une orbitale atomique ou moléculaire.
Durée de vie très courte 10-3 à
10-6 seconde.
Très grande instabilité.
Extrêmement Réactif
Afin d’apparier son électron
célibataire pour arriver à un
équilibre (stabilisation)

4. ESPÈCES RÉACTIVES D’OXYGÈNE ERO OU ROS
Les ROS regroupent les dérivés radicalaires de l’oxygène et non radicalaires. Ainsi, tous les
radicaux oxygénés sont des ERO, mais tous les ERO ne sont pas des radicaux.

5. LES SOURCES ENDOGENES DES ROS
« La Mitochondrie »
La Respiration
« Le Chloroplaste »
La Photosynthèse
« Le Peroxysome »
La Photorespiration
La β-oxydation
 La chaîne de transport
des électrons
« Le Réticulum Endoplasmique »
La Détoxification via cyt P450
« Les Enzymes »
Les NADPH-oxydases
Xanthine oxydase
Cyclooxygénase
Lipoxygénases
Les peroxydases extracellulaires
Les oxalate-oxydases
Les amine-oxydases
Les oxydases peroxysomales
« Autres »
Phagocytoses
Inflammation/ Infection
Déficit immunitaire « Cytokines »
Phénomène d’ischémique-reperfusion
Métaux de transition Fe, Cu, Zn,….
Exercices Physiques (Sport intensif,…)
Fatigue/ Stress/ Angoisse ……..

6. LES SOURCES EXOGENES DES ROS
Radiations ionisantes
Alimentation
déséquilibréeTabac MédicamentsAlcool
Le Soleil/ Forte lumière
Virus/
Bactéries
Rayonnements UV, X,.. Pollution/Trou d’Ozone
Pesticides

7. Les ROS, à condition que leur niveau d’accumulation soit finement régulé par un équilibre
entre production et élimination, sont indispensables pour que l’organisme puisse assurer
certaines fonctions physiologiques fondamentales
Transduction des signaux cellulaires impliqués dans la régulation des fonctions biologiques
telles que le métabolisme énergétique, la vasodilatation capillaire, le fonctionnement de
certaines enzymes et de certains neurones et notamment ceux de la mémoire.
Régulation du cycle, différentiation et prolifération cellulaire ainsi que la croissance et la
fécondation de l’ovule.
Acteurs de régulation de la germination et la dormance des semences.
Protection de l’organisme contre les attaques pathogènes
La réponse cellulaire à de nombreux stress thermique, oxydatif….. et à la mort cellulaire
programmée « Apoptose »
Activation des gènes impliqués dans la réponse immunitaire ainsi que dans l’adaptation et
l’acclimatation des organismes à l’environnement.
Modulation de l’expression des gènes par un phénomène appelé contrôle redox des gènes.
« Les ROS sont considérés comme des messagers intra et extracellulaires »
LES ROLES BENEFIQUES DES ROS « FACE Dr JEKKYL »

8. LE STRESS OXYDATIF « QUESTION D’EQUILIBRE !!! »
Un état de stress oxydant existe lorsque ces
conditions existent:
Excès des espèces réactives de O2, N2 ou Cl2
Défenses insuffisantes (endogènes et exogènes)
Mécanismes de réparation insuffisants
SOD
GPx
APX
CAT Vit E
Vit C
H2O2
GSH
1O2
.OH
O2
.. LO.
SOD
CAT
GSH
H2O21O2
.OH
LO.
LOO.
O2
..

9. Il existe notamment une
signalisation
« Redox Sensible »
Les antioxydants permettent:
D’empêcher la formation des ROS
D’éliminer des ROS
La réparations tissulaires et cellulaires

10. LES SYSTÈMES DE DEFENSE « LES ANTIOXYDANTS »
Systèmes enzymatiques
Superoxyde dismutases (SOD):
2 O2
- + 2 H+ H2O2 + O2
Catalases (CAT):
2 H2O2 2 H2O + O2
Glutathion peroxydases (GPx):
ROOH + 2 GSH ROH + GSSG + H2O
Ascorbate peroxydases (APX):
H2O2 + 2 ascorbate 2 H2O + monodéhydroascorbate
Gaiacol peroxydase (GPOX):
2H2O2 + 4 gaïacol (2méthoxy phénol) Tétragaïacol + 8H2O
La monodéhydroascorbate réductase (MDHAR):
monodéhydroascorbate + 2 NAD Ascorbate + 2 NAD+
La déhydroascorbate réductase (DHAR):
Déhydroascorbate + GSH Ascorbate + GSSG

11. Systèmes non Enzymatiques
Exogènes « Apportés par les Végétaux »
Vitamine C «Ascorbate »
Vitamine E «α-tocophérol»
Minéraux/ Oligo-éléments (Sélénium, Cuivre, Zinc)
Caroténoïdes (béta-carotène, lycopène)
Polyphénols (Flavonoïdes, Anthocyanes,Tanins,…)
Polyamines/ Acides aminés (Proline)
Résidus méthionine
LES SYSTÈMES DE DEFENSE « LES ANTIOXYDANTS »
Systèmes non Enzymatiques
Endogènes « chez l’homme»
Protéines de stockage des métaux de transition:
(transferrine,ferritine,céruloplasmine,l’albumine,
l’haptoglobine, métallothionéines)
Ubiquinone/ Coenzyme Q10
Composés à groupement thiol (-SH) « Glutathion »
Acide urique/ Acide lipoïque/ Bilirubines

12. LES ROLES DELETERES DES ROS « FACE Mr HYDE »
ParkinsonAlzheimer
Diminution de la
quantité de GSH
Lésions sur l’ADN
Dysfonctionnement
Mitochondrial
Apoptose
La perte neuronale
La peroxydation lipidique
Altération de l’ADN
Mitochondrial
Oxydation de l’APP
(amyloïde protein precurseur)
Dépôts de plaques
Amyloïdes « Séniles »
Dysfonctionnement
et mort des neurones
Maladie
Neurodégénérative
Maladie
Neurodégénérative
L’athérosclérose
Maladie
Cardiovasculaire
ROS
La peroxydation des
lipoprotéines de
faible densité (LDL)

13. Diabète type 2
DIABETE
LES ROLES DELETERES DES ROS « FACE Mr HYDE »
Apoptose
La mort cellulaire Programmée
Cancers
Accumulation des
Protéines Oxydées
Altération des
Protéosomes
(responsables de la
réparation moléculaire)
Altérations
mitochondriales

14. LES ROLES DELETERES DES ROS « FACE Mr HYDE »
Ageing
La peroxydation lipidique
Oxydation des protéines
Les coupures de l'ADN
Dommages aux chromosomes
Mutations sur les cellules
mammaires
Vieillissement précoce

15. CONCLUSION

16. MERCI
POUR VOTRE
ATTENTION