Un regard sur le monde de la signalisation redox

Un regard sur le monde de la signalisation redox

Traduction de l’article A Look at the Redox Signaling World du Dr Gary Samuelson (2017, 17 avril. Les titres sont des phrases du Dr Samuelson mises en exergue pour faciliter la lecture en ligne.

Pendant 50 ans, nous avons grossièrement soutenu la conviction que les oxydants ne servaient absolument à rien et constituaient des sous-produits néfastes de notre métabolisme.

À partir des travaux brillants du Dr Britton Chance (biophysicien renommé, pionnier de l’instrumentation médicale et médaillé d’or olympique1), nous avons commencé à comprendre que les oxydants et les radicaux libres ne sont pas tous intrinsèquement nocifs et jouent des rôles de signalisation fondamentaux dans le corps qui sont essentiels au maintien de la vie.

Environ 30 ans plus tard, il est clairement évident que ces types d’oxydants jouent un rôle absolument essentiel dans les réseaux de signalisation redox qui initient la guérison dans toutes nos cellules et tous nos tissus.

Nous voyons maintenant que la signalisation redox commence là où il y a des dommages cellulaires, créant une perturbation de l’équilibre des oxydants et des réducteurs (envoi de signaux de fumée) et ces signaux transitent par diverses voies qui envoient les messages aux intervenants nécessaires pour réparer les dégâts et rétablir l’équilibre redox nécessaire. Sans ces réseaux de signalisation redox, la guérison serait littéralement impossible.

Au fur et à mesure que le domaine de la signalisation redox progresse, nous avons constaté que ces voies de guérison fonctionnaient extrêmement bien jusqu’à l’âge de 10 ans environ …

… la guérison et la réponse immunitaire sont rapides et précises, et les voies de signalisation redox sont au maximum de leur efficacité.

Nous nous sommes également rendu compte qu’au fil des ans, les mitochondries – les plaques tournantes des réseaux de signalisation redox – se dégradaient progressivement.

Les fours mitochondriaux sont l’origine et la source des oxydants dans les réseaux de signalisation redox. En tant que tels, ils supportent le plus gros des dégâts oxydatifs (pour la même raison que les «foyers» de nos maisons sont le plus endommagés par la «fumée»).
Ce processus de dégradation progressive des mitochondries dans nos cellules peut se produire en plusieurs décennies et est maintenant reconnu comme l’une des causes majeures du vieillissement.

Comme les mitochondries ne fonctionnent pas de manière optimale, il y a moins de carburant ATP disponible pour poursuivre l’orchestration de la vie et effectuer les réparations nécessaires.
Pour  couronner le tout
, la production et la régulation des molécules de signalisation redox sont également diminuées. Les signaux d’oxydo-réduction qui marquent les problèmes cellulaires ne sont pas aussi persistants ou puissants (il est difficile de localiser un incendie de forêt dans une «forêt détruite par le feu»).

En conséquence, la guérison est plus lente et moins précise, et la réponse immunitaire est également plus lente et moins précise.

À l’âge de 80 ans, l’efficacité mitochondriale moyenne a diminué de 70%.

Il arrive un moment où les cellules et les tissus ne sont tout simplement pas en mesure de se réparer et de se remplacer aussi vite qu’ils sont endommagés par l’accumulation de stress oxydatif et les déchets. À ce stade, les dégâts se propagent rapidement ; nous vieillissons rapidement et finissons par mourir.

Les dommages cellulaires accumulés et non résolus constituent la base de toutes les théories actuelles sur le vieillissement.
En fait, les dommages cellulaires non résolus sont au cœur de toutes les maladies connues. Si seulement nous pouvions trouver un moyen de faciliter une réparation plus efficace des dommages cellulaires ; alors, les dommages causés aux cellules pourraient être réparés plus rapidement qu’ils ne le sont et nous pourrions avoir la santé et la jeunesse éternelles.
On ne sait même pas si cela est possible, mais une éventuelle fontaine de jouvence impliquerait certainement de rendre les voies de signalisation redox plus efficaces.

Le domaine de la signalisation redox est appelé à devenir le domaine de la science qui alimentera les plus grandes découvertes médicales du prochain siècle et au-delà.

Les systèmes de signalisation universels qui existent dans les fluides de la vie, à l’intérieur de chaque cellule et tissu vivant, les systèmes de signalisation qui existent depuis l’origine de la vie et dans toutes les formes de vie qui existent ou existeront sur Terre constituent les systèmes de signalisation les plus fondamentaux en biologie.
Ils nous révèlent ce qui fait que la vie fonctionne au niveau le plus petit et le plus universel.

La signalisation redox décrit les mécanismes de signalisation moléculaires qui modifient la structure de l’eau, qui transmettent des messages à travers les fluides fondamentaux de la vie.

Les molécules simples et communes qui initient et transmettent ces messages par le biais de fluides vivants sont principalement fabriquées à partir d’eau (hydrogène et oxygène) et de sel (chlorure et sodium), et comprennent également quelques-uns des éléments de la vie les plus courants (carbone et soufre). Ce sont les molécules qui initient et servent de médiateur aux voies de signalisation redox qui maintiennent la vie dans toutes les cellules et tous les tissus de notre corps.

Voici une liste actuelle de ces molécules à titre de référence :

Molecule de Signalisation Redox
Symbole Chimique
Sources principales Durée de vie (demi-vie) dans les cellules : tissus
Radical libre de superoxyde O2*- Mitochondrie, Complexes NADPH2 15 millionièmes de seconde : 10 millièmes de seconde
Radical libre hydroperoxyl HO2* Mitochondria, Complexes NADPH 60 millionièmes de seconde : 30 millièmes de seconde
Radical libre hydroxyle HO*- Fenton ReactionRéaction de Fenton3, H2O2 1 millionième de seconde
Peroxyde d’hydrogène H2O2 O2*- 20 millièmes de seconde :  10 seconds
 Radical libre d’oxyde nitrique NO* NOS, NADPH 0.5 secondes : 4 secondes
Ion hypochlorite OCl MPO 1 – 10 minutes
Acide hypochloreux HOCl MPO, acide 30 secondes
Sulfure d’hydrogène H2S Cystéine synthase4, Sulfides ?
Oxygène singulet 1O2 O2*-, Mitochondrie ?
Monoxyde de carbone CO Environnement, HO minutes

Si vous souhaitez consulter la littérature scientifique dans le domaine de la signalisation redox, vous ne trouverez probablement aucune référence directe sous le nom de «molécules de signalisation redox».

J’ai pris une licence littéraire pour créer des noms descriptifs – tels que «sémaphores», «réducteurs» et «molécules de signalisation redox» – qui ne sont pas couramment utilisés dans la littérature scientifique pour décrire de telles classifications de molécules. J’ai tenté de définir ces termes littéraires et de placer les noms scientifiques entre parenthèses autant que possible.

Pour effectuer des recherches documentaires sur ce groupe de «molécules de signalisation redox»,

essayez de rechercher : espèces réactives de l’oxygène (ROS), en référence aux espèces de molécules contenant de l’oxygène (peroxyde d’hydrogène, radical libre superoxyde, ion hypochlorite, oxygène singulet).

Les espèces d’azote réactif (RNS) font référence aux espèces contenant de l’azote (radicaux libres d’oxyde nitrique et autres cascades de radicaux d’azote en aval). Bien sûr, vous pouvez vous référer à chacun par son nom chimique pour obtenir des informations. Par exemple, google / scholar : «Peroxyde d’hydrogène de signalisation redox».

Si vous souhaitez obtenir des informations sur les “réducteurs”, il est préférable de rechercher sous “donneurs d’électrons” ou “espèces réduites”.
Les voies de réduction, impliquant souvent des porteurs d’électrons, sont difficiles à trouver dans la littérature, principalement parce qu’elles ne sont pas aussi bien documentées que les voies d’oxydation.

Suivre tous les articles écrits par un auteur spécifique peut aussi être instructif.

Comme d’habitude, lorsqu’il s’agit d’un nouveau domaine scientifique émergent, les noms auxquels de nouveaux concepts sont attribués sont parfois vagues, non uniques et sont basés sur un développement historique, un peu comme les termes oxydation et réduction eux-mêmes.

Trouver des noms descriptifs et largement adoptés pour ces nouveaux concepts ne représente qu’une partie des défis que nous rencontrons au cours de notre voyage de découverte.

Il y a beaucoup à gagner en lisant les recherches sur la signalisation redox. Chaque mois, des centaines d’articles scientifiques sont écrits sur ce sujet, représentant des milliers de mois d’efforts scientifiques à travers le monde. Il est vraiment merveilleux de vivre à cette époque où les connaissances acquises partout dans le monde sont accessibles presque instantanément à toute personne désireuse de connaître.

  1. Médaille d’or olympique dans la catégorie des 5.5 Mètres, lors des Jeux olympiques d’été de 1952 à Helsinki[]
  2. La NADPH oxydase (NOX) est un complexe enzymatique membranaire.NDT[]
  3. La réaction de Fenton est une réaction d’oxydation avancée qui consiste à amorcer des réactions de décomposition du peroxyde d’hydrogène (H2O2) par des sels métalliques afin de générer des espèces radicalaires (HO•, HO•
    2, etc.). NDT[]
  4. La cystéine synthase est une enzyme dont le rôle est de catalyser le transfert d’un groupe fonctionnel (par exemple un groupe éthyle ou phosphate) d’une molécule (appelée donneur) à une autre (appelée accepteur). NDT[]