Etudes de toxicit

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Etudes de toxicité
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Plusieurs niveaux d'organisation

• Organismes entiers
• Cellules en culture
• Organelles ou fonction
• Photosynthèse (chloroplastes)
• Protéines
• Cytochrome P450 (organique)
• Métallothionéine (inorganique)
• Acétylcholine estérase (cible moléculaire des
  insecticides organophosphorés)

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Chez divers types d'organismes

• Invertébrésgt eau douce ou salée
• Daphnia magna (microcustacés)
• Poissons gt eau douce ou salée
• Amphibiens (grenouilles)
• Vers de terre gt sol
• Caenorhabditis elegans
• Protozoaires et petits métazoaires
• Bactéries
• Sentinelles
• Test en labo

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Plusieurs types de réponses

• Certaines protéines spécifiques
• Métallothionénine (Cd, Pb...)
• P450 (organiques)
• Monooxygénases (organiques)

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Plusieurs types de stress

• Choc thermique modèle et précurseur
• Plus vieille réponse de stress des êtres vivants
• Homéostasie des protéines
• Chaperones
• Assemblage
• Trafic transmembranaire et sécrétion

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Choc thermique

• Nombreuses protéines
• Hsp 27
• Hsp32 Heme oxygénase 1 (HO1)

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Choc thermique

• Caractéristiques
• Thermotolérance
• Régulation par HSF
• Protéines communes à de nombreux autres stress
• Stress oxydatif, mauvais repliment, stress
  toxique

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Stress oxydatif

• DRO (dérivés réactifs de l'oxygène - ROS)
• H2O2, ROOH, O2-, OH-, ONOO-, ?
• Produits très réactifs (OH-)
• Diffusant loin de leur point de formation (H2O2)
• Formant des radicaux libres capables
  d'amorcer/propager des réactions en chaine (
  O2-)
• Lipides insaturés des membranes gt perte de
  propriétés
• Protéines gt dénaturation
• ADN gt mutations
• gt Associé à pathologies cancer, Alzheimer,
  asthme, ischémie, déficits fonctionnels liés au
  vieillissement, diabète,

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Stress oxydatif systèmes protecteurs

• Antioxydants endogènes ou alimentaires
• gt Désactivateurs ("scavengers" intra- ou
  extracellulaires)
• Vitamine C (ascorbate), vitamine E, polyphénols,
• Méthionine et autres échangeurs thiol-disulfures
• Systèmes Catalase-SOD
• Diverses peroxydases
• Glutathion
• Principal agent de maintien des conditions
  réductrices du cytoplasme
• Peroxydase (échange thiol-disulfure) (GSHPx)

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Stress oxydatif glutathion

• Principal agent de maintien des conditions
  réductrices du cytoplasme
• Peroxydase (échange thiol-disulfure) (GSHPx)

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Stress oxydatif glutathion

• Glutathion tripeptide oscillant entre formes
  oxydées (GSSG) et réduites (GSH)
• Élimination de molécules oxydantes H2O2
• Regénéré par réduction en GSH avec NADPH H
• Cytoplasme GSHGSSG 501

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Stress oxydatif superoxyde dismutase

• 2 O2- 2 H ---gt H2O2 O2
• Cofacteur métallique Zn2, Cu2, Mn2, Fe2
• Tetrahymena 1 Mn/Fe et 1 Cu/Zn

formula
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Stress oxydatif catalase

• 2 H2O2 gt 2 H2O O2
• H2O2 seulement

formula
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Stress oxydatif GSH peroxydase et réductase

• GSHPx
• 2 GSH H2O2 gt GSSG 2 H2O
• Élimination du H2O2 ac. gras peroxydés
• GSH réductase
• GSSH NADPH H gt 2 GSH NADP
• Régénération du GSH
• Régénération du NADPH voie des pentoses

formula
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Réponse aux protéines dépliées

• UPR (unfolded protein response)
• Elimination des protéines mal repliées ou
  dénaturées
• Réticulum endoplasmique
• Protéines chaperon de type GRP
• Induites par absence de glucose
• Blocage/ralentissement de la production de
  protéines "normales"

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Applications

• Sentinelles
• Détection de toxiques
• QSAR
• Test de toxicité
• Sur le terrain
• Au labo

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Heme oxygenase

• Heme ----(HO)----gt Biliverdine Fe2 CO
• 3 types
• HO I inductible (réponse à certains stress)
• 32 kDa
• HSP32
• HO 2 constitutive
• 36 kDa
• HO 3 cerveau (?)
• gt gènes différents (pas isoformes)

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Heme oxygenase IInduction

• Induite par nombreux stress dans toutes cell.
  étudiées
• Choc thermique
• Toxiques organiques ou inorganiques
• Autres stress (radiations UV, )
• Sauf hypothermie

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Hème oxygénase

• Heme ----(HO)----gt Biliverdine Fe2 CO
• Requiert aussi O2 et NADPH
• Hème pro-oxydant à éliminer
• NADP doit être recyclé en NADPH H
• Biliverdine antioxydant
• Transformé en bilirubine (puissant anti-oxydant)
• Fe2 agent pro-oxydant Rn de Fenton (si H2O2)
• Doit être éliminé ou stocké (ferritine)
• CO
• Messager local (relié à NO)

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Heme oxygenase IRéaction catalysée

• Heme 3 O2 3 NADPH 3 H --gt
• Biliverdine Fe2 CO 3 H2O 3 NADP
• HO travaille de concert avec P450 et une
  réductase
• Biliverdine --gt bilirubine

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Heme oxygénase
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Heme oxygenase

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Nomenclature

H2O2 peroxyde d'hydrogène O2- superoxide OH-
radical hydroxyde ONOO- peroxyde nitrique
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Réaction de Fenton

• Fe2 H2O2 gt Fe3 OH OH-
• Fe2 H2O2 gt Fe3 HOO H
• gt Formation de radicaux libres potentiellement
  dangereux