Ginkgo: le remue-mémoire!

Comme nous venons de le voir, nous produisons chaque jour des radicaux libres. Chez les neurones, cela est très néfaste étant donné que ce sont pratiquement les seules cellules à ne pas se reproduire. Nous verrons ici, au cœur des mitochondries, comment sont créés les radicaux libres. Nous parlerons aussi de notre système d’élimination des radicaux libres, qui s’affaiblit de plus en plus en vieillissant et ce, dû aux radicaux libres.

215.jpg (91031 bytes)Toutes nos cellules contiennent des mitochondries. Les mitochondries sont les centrales énergétiques de nos cellules. C’est grâce à elles si nous pouvons réfléchir, si nous pouvons courir, si nous pouvons rester debout pendant plusieurs minutes… etc ! Leur fonctionnement est tout à fait ingénieux. Nos cellules contiennent des batteries d’énergie, appelées ATP (Adénosine tri-phosphate). C’est en arrachant un groupement phosphate (comme nous l’avons vu par exemple avec les MAP-kinase) à cette molécule qu’on libère de l’énergie et que cette énergie peut être investie dans une activité cellulaire spécifique. Lorsque le lien entre le groupement phosphate et la molécule maintenant ATP est brisé, celle-ci devient ADP (Adénosine di-phopshate). La batterie n’a donc plus d’énergie. L’ADP et le groupement phosphate arraché reviennent donc à la mitochondrie, où ils se refixeront ensemble. La batterie sera donc rechargée ! Mais comment fait-on pour libérer de l’énergie pour fixer le groupement phosphate à l’ADP ? C’est en oxydant nos aliments ! Dans la chaîne respiratoire, nos nutriments (du glucose par exemple) et de l’oxygène sont constamment acheminés. La molécule de glucose se fait réduire grâce à l’oxygène. En effet, dans la chaîne de réduction, l’oxygène brise, étape par étape, les liens entre les atomes de la molécule de glucose. Lorsque la molécule de glucose est complètement réduite, on se retrouve à la fin de la chaîne avec des atomes d’hydrogène tous séparés, des atomes de carbone tous séparés et des atomes d’oxygène tous séparés. En brisant les liens de la molécule de glucose, il y a libération d’électrons. Ceux-ci circulent dans deux chaînes de transfert des électrons, parallèles à la chaîne de réduction du glucose. Les électrons circulent grâce à des métallo-enzymes. Ces enzymes (l’ubiquinone et les cytochromes) sont en effet liés à des atomes de métaux, comme par exemple du fer. Ils s’échangent un à un les

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électrons et c’est de cette façon que les électrons peuvent se déplacer dans la chaîne de transfert des électrons. Lorsque les électrons arrivent à la fin de la chaîne, ils vont se lier aux atomes de carbone, d’hydrogène et d’oxygène qu’on vient de séparer. Paf ! 217.jpg (86198 bytes)Les atomes de carbone, d’hydrogène et d’oxygène établissent finalement des liens entre eux, pour former des molécules de CO2 et de H2O ! La formation de ces nouvelles molécules libère une grande quantité d’énergie, qui est investie pour fixer le groupement phosphate à l’ADP ! Notre batterie est maintenant rechargée.

Voici cependant comment se créent des radicaux libres dans cette chaîne respiratoire. Lorsque nous nous mettons à courir par exemple, certaines de nos cellules deviennent sous- oxygénées un laps de temps, l’oxygène étant complètement investi aux muscles. Les mitochondries de nos neurones ne reçoivent donc pas une fraction de seconde d’oxygène. La chaîne que nous venons de décrire s’arrête : il n’y a plus de réduction de nutriments et plus de transfert d’électrons, dû au manque d’oxygène. Lorsque la cellule redevient oxygénée, cela prend un laps de temps avant que la chaîne respiratoire de la mitochondrie recommence à fonctionner. Le fait qu’elle ne se remette pas en marche instantanément perturbe le transfert des électrons au niveau des métallo-enzymes. Il y a donc des électrons qui sortent de la chaîne et qui vont se fixer à l’extérieur de la mitochondrie, à des molécules d’oxygène. Cela produira des radicaux libres. L’oxygène qui a maintenant un électron de plus fixé à lui devient radicalaire, étant donné que cet électron n’est pas couplé (O2..) Il peut donc dès maintenant détruire des molécules organiques. Mais la superoxyde dismutase, qui est une enzyme chargée de neutraliser les radicaux libres, va fixer un ou des atomes à l’O2. pour qu’il redevienne en état non radicalaire. Par exemple, elle va lui fixer un atome de carbone, ce qui donnera du CO2 qui sera éliminé par la suite. Cependant, il arrive quelque- fois que la superoxyde dismutase donne deux atomes d’hydrogène à l’O2. . Cela donne donc du peroxyde d’hydrogène, qui comme on le sait, libère des radicaux libres. En effet, le H2O2 se divise facilement en deux OH. .Ceux-ci agiront finalement comme ceux de la maladie d’Alzheimer, en brisant la membrane des neurones, puis en entrant à l’intérieur et en brisant des éléments vitaux pour le neurone.

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Le fait que nous produisons des radicaux libres peut être extrêmement néfaste pour notre cerveau. Mais ce dernier est muni d’un système d’élimination des radicaux libres, grâce à des enzymes et des antioxydants naturels. La superoxyde dismutase, comme nous venons de le voir, aide à éliminer les radicaux libres. Évidemment, elle ne réussit pas toujours (comme dans le cas de la libération de H2O2) mais sans elle, nos cellules seraient beaucoup plus attaquées par les radicaux libres. Deux autres enzymes éliminent les radicaux libres : le glutathion et la catalase. Ces deux enzymes éliminent le peroxyde d’hydrogène en lui219.jpg (52789 bytes) fournissant deux atomes d’hydrogène, ce qui donne deux molécules d’H2O. Grâce à ces trois enzymes, les radicaux libres créés par nos mitochondries devraient tous être éliminés et il n’y aurait pas de dommages sur les neurones. Lorsque nous sommes jeunes, c’est ce qui se passe. Mais plus on vieillit, et plus ce système s’affaiblit, augmentant le nombre de radicaux libres présents et augmentant de ce fait les possibilités de dommages aux neurones. La consommation d’antioxydants viendrait suppléer aux enzymes. Notre corps possède en effet un système d’antioxydants naturels (vitamine A, C et E). Ces antioxydants, qui proviennent de notre alimentation, éliminent également les radicaux libres. Ceux-ci captent en fait un de leur atomes, ce qui fait qu’il deviennent eux-mêmes radicalaires. Étant donné que les antioxydants sont la plupart du temps d’énormes molécules, ils ne deviennent pas dommageables, ne pouvant être aussi vifs et220.jpg (50972 bytes) puissants que les petits radicaux libres comme le OH.. Également, la structure des antioxydants permet la résonnance et/ou l’encombrement stérique. Lorsque le radicaux libres arrachent par exemple un hydrogène à l’extrémité de la vitamine E ( Fig ), celle–ci devient radicalaire. Mais étant donné que sa structure lui permet de faire de la résonnance, les atomes de sa structure se déplaceront et transformeront leurs liens entre eux pour que la molécule ne soit plus radicalaire. Pour ce qui est de l’encombrement stérique, cela a lieu lorsqu’un radical libre arrache par exemple un hydrogène au centre de la vitamine E (Fig). Étant donné que la vitamine E devient radicalaire en son centre, et que ce dernier est isolé et est très dificile d’accès loin des deux extrémité de la molécule, la vitamine E radicalaire est très peu dommageable. Les antioxydants permettent donc d’aider les enzymes à lutter contre les radicaux libres. Une connsommation régulière permettrait de protéger les neurones. Également, étant donné que les radicaux libres agissent extrêmement rapidement et que malgré la consommation d’antioxydants, il se crée des dommages à la membrane, il faudrait également consommer des produits neuroprotecteurs qui permettraient d’éliminer entre autre les ions calcium du milieu intracellulaire suite à un bris de membrane et favoriseraient la cicatrisation des neurones. Le but de mon projet d’expo-sciences a en fait été de comparer l’action de six produits présumés neuroprotecteurs et/ou antioxydants par rapport à leur efficacité à éliminer les radicaux libres et à protéger les neurones de la bêta-amyloïde. Avant de passer à l’expérimentation, décrivons donc ces six produits, très prometteurs selon la littérature et les chercheurs.

 

Aide-mémoire

  • Nos mitocondries servent à recharger les batteries (ATP) de nos cellules. Cela se fait en réduisant les molécules des nutriments et en créant de nouvelles molécules de CO2 et d’H2O2 à partir des atomes et des électrons accumulés.
  • Chaque jour, nos mitochondries libèrent des radicaux libres. Cela survient lorsqu’elles reçoivent à nouveau de l’oxygène, suite à une désoxygénation. Étant donné que la chaîne de transfert des électrons ne recommence pas instantanément, il y a création de radicaux libres.
  • Nous sommes munis d’un système d’élimination naturel des radicaux libres. 3 enzymes y participent : la superoxyde dismutase recouple l’électron célibataire de l’O2. créé suite à une désoxygénation. Cependant, elle crée parfois du peroxyde d’hydrogène, qui donnera 2 OH.. Le glutathion et la catalase transforment le H2O2 en deux molécules d’H2O, en lui fixant deux molécules d’hydrogène.
  • Les antioxydants permettent d’éliminer les radicaux libres. Ces derniers leur arrachent des atomes d’hydrogène, les rendant radicalaires. Dû à leur énorme structure, ils ne deviennent cependant pas nocifs.

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© David Laflamme, davidlaflamme@videotron.ca, école secondaire Montcalm, expo-sciences 1999