Signalisation Redox – Un principe de vie universel

Signalisation Redox – Un principe de vie universel

Traduction de l’article Redox Signaling — A Universal Principle of Life du Docteur Gary Samuelson, 24 octobre 2018. Les titres, ainsi que la mise en forme sous listes, sont des phrases du Dr Samuelson mises en exergue pour faciliter la lecture en ligne.

 

Chaque fois que vous prenez une respiration, l’oxygène de l’air pénètre dans vos poumons, est absorbé par l’hémoglobine de votre sang et pompé par votre cœur à travers les billions de cellules de votre corps. Si vous en doutez, vous pouvez réaliser l’expérience simple qui consiste à retenir votre souffle pendant une minute. En devenant bleu, vous vous convaincrez entièrement que les cellules de votre corps ont un besoin vital en oxygène.

Que font vos cellules avec toutes ces molécules d’oxygène ?

Les molécules d’oxygène sont utilisées par les cellules pour capturer des électrons provenant d’autres molécules. Les molécules d’oxygène ont deux électrons non appariés (appelés radicaux libres) qui ont soif de compagnons.

Ces radicaux libres d’oxygène capturent les électrons disponibles d’autres molécules ; lorsque des électrons sont capturés, on parle de «réduction» ; l’oxygène est dit « réduit » lorsqu’il capture des électrons. Ces électrons sont volés à d’autres molécules ; quand des électrons sont arrachés de ces molécules, on parle d’oxydation, ces autres molécules sont dites « oxydées ».
Ainsi, l’oxygène «oxyde» d’autres molécules en leur volant leurs électrons et devient «réduit» en même temps, en capturant de tels électrons. Le nom spécial REDOX (REDuction / OXidation) est attribué à ce processus.

Pourquoi ce processus REDOX est-il si important pour les cellules ?

Le métabolisme des sucres, des graisses et des cétones a lieu dans des centaines de mitochondries génératrices de puissance à l’intérieur des cellules. Ces mitochondries produisent l’énergie nécessaire pour alimenter nos cellules.
L’oxygène est nécessaire dans la dernière étape du métabolisme à l’intérieur de la mitochondrie pour capturer les électrons qui participent à la chaîne de transport d’électrons —ETC (les électrons sont rapidement transportés pour «charger les batteries» de la mitochondrie).
Si l’oxygène n’était pas là pour capturer ces électrons, ceux-ci s’infiltreraient rapidement, déchargeraient les batteries mitochondriales et, à leur tour, causeraient à nos cellules une panne de carburant et d’énergie.
Ainsi, l’oxygène est essentiel pour empêcher les électrons de fuir, pour maintenir les batteries de ces cellules chargées et pour que leurs machines fonctionnent.
À cet effet, plus de 80% de l’oxygène que nous respirons est utilisé dans les mitochondries.

 

 

Lorsqu’une molécule d’oxygène (O2) capture un électron, elle se transforme en un nouveau type d’oxygène réactif appelé radical libre «anion superoxyde» (O2*). Ce type de radical oxygène est hautement réactif.
Une enzyme appelée «superoxyde dismutase» (un antioxydant fabriqué à l’intérieur de la cellule) donne un autre électron au superoxyde et le transforme en «peroxyde». Cet état d’oxygène peroxydé attire deux atomes d’hydrogène pour devenir du peroxyde d’hydrogène (H2O2). À partir de là, d’autres enzymes de la cellule (telles que la «catalase» et le «glutathion») réduisent à nouveau ce type d’oxygène dans son état le plus réduit, «l’eau» (H2O).
Plusieurs autres transformations réduisent l’oxygène. L’une d’elles combine l’oxygène avec l’ion chlorure (du sel) pour former «l’anion hypochlorite» (OCl). Nous ne les mentionnerons plus ici pour des raisons de simplicité.

Nous voyons donc que l’histoire de la molécule d’oxygène à l’intérieur de nos cellules implique une série de transformations lorsqu’elle est réduite de l’oxygène gazeux à l’eau et aux autres états d’oxygène. Les types de molécules produites lors de ces transformations (O2 *, H2O2, OCl), comme mentionné ci-dessus, sont nommés «espèces réactives de l’oxygène» (ROS1). Celles-ci font également partie d’un groupe appelé «molécules de signalisation redox».

Cette histoire de la façon dont l’oxygène est utilisé et transformé à l’intérieur des cellules est aussi ancienne que la vie aérobie sur Terre. Même plus tôt dans l’histoire de la Terre, les plantes vertes, grâce à la photosynthèse, pouvaient utiliser l’énergie du soleil pour inverser les transformations de l’oxygène.
Les plantes commencent par utiliser la lumière du soleil pour «éjecter» les électrons des nombreux atomes d’oxygène dans les molécules d’eau (H2O) afin d’amorcer la transformation inverse. Dans la cellule végétale, lorsqu’un électron est retiré de l’oxygène dans la molécule d’eau, l’oxygène se transforme en diverses formes d’ ERO.
Enfin (après toutes les transformations inverses), l’oxygène est transformé en molécule d’oxygène gazeux (O2). Ce gaz oxygène est libéré par les plantes dans l’atmosphère.
Grâce aux plantes, environ 20% de l’air de notre atmosphère est maintenant constitué d’oxygène (O2).

L’histoire de la transformation de l’oxygène de l’eau en gaz d’oxygène dans les plantes, de son rejet dans l’atmosphère, puis de sa transformation en eau des animaux est une partie vitale de l’histoire de la vie telle que nous la connaissons.

Des ERO aux molécules de signalisation redox

Ce n’est que depuis une décennie que les scientifiques ont compris l’importance réelle des formes intermédiaires d’oxygène (ERO) dans cette transformation et du rôle qu’elles jouent dans les cellules vivantes.

Nous avons constaté que ces formes ERO servent de molécules de signalisation redox fondamentales à l’intérieur de la cellule. En bref, elles éteignent et activent les commutateurs génétiques qui contrôlent ce qui se passe à l’intérieur de la cellule. Elles sont utilisées pour déplacer des électrons aux alentours à l’intérieur du liquide  vital —l’eau salée— qui remplit la cellule. Elles provoquent des transformations dans la machinerie protéinique de la cellule qui lui permettent de se déplacer (se replier, se déplier, changer de forme, se séparer, se réunir, etc.), elles servent à informer la cellule que quelque chose ne va pas quand trop d’entre elles s’accumulent (un état appelé stress oxydatif).

En fonction du nombre d’entre elles dans la cellule, les fonctions clés de la cellule sont régulées. Par exemple, une trop grande quantité de peroxyde d’hydrogène (H2O2) dans les cellules végétales ralentira la photosynthèse (ceci empêchera les plantes de «brûler» en plein soleil) et, chez les animaux, trop d’eau H2O2 ralentira le métabolisme (ce qui empêchera également les cellules animales de «brûler»).
Ces mécanismes de signalisation redox agissent comme une «pédale d’accélérateur» dans votre voiture, ils contrôlent la vitesse du «moteur» dans la cellule et l’empêchent de «s’éteindre».
En bref, sans ces molécules de signalisation redox, il serait impossible aux cellules de vivre, de respirer et de se réguler.

Une connaissance de la façon dont ces processus les plus universels et les plus fondamentaux de la vie fonctionnent nous donne un grand pouvoir. Comme ces transformations de l’oxygène et la signalisation redox qui en  résultent ont lieu dans la plupart des cellules sur terre, la portée des technologies de signalisation redox est quasiment universelle.

Ces molécules de signalisation redox

  • tuent efficacement les bactéries primitives (elles constituent l’arme principale du système immunitaire),
  • activent les alarmes et réparent les gènes à l’intérieur des cellules,
  • participent à la régulation de l’énergie (comme déjà mentionné),
  • participent aux réseaux de signalisation électrique et chimique partout.

Elles sont également les principaux acteurs des réseaux qui reconnaissent et éliminent les cellules défectueuses et régénèrent les cellules saines. Elles font partie des réseaux qui permettent à nos cellules, tissus, organes et systèmes de coopérer et de fonctionner ensemble. Leur potentiel de survie est bien connu, nous savons tous que l’administration d’oxygène peut sauver des vies.

Ces espèces réactives de l’oxygène (ERO) ne sont plus considérées comme des ennemis, ce sont des molécules de signalisation redox, une partie vitale de la principale boîte à outils de la vie. Nous pouvons les utiliser pour vivre et pour vivre plus complètement.

  1. Reactive Oxygen Species ou Espèces Réactives de l’Oxygéne–ERO. NDT[]