Réponses au niveau cellulaire et conséquences
259
1. Les différents types de stress
1.1. Stress chimique
Les ions métalliques peuvent engendrer une toxicité cellulaire par différents
mécanismes consécutifs à leur liaison non spécifique à des biomolécules sensibles
(ADN, protéines). Ainsi, ils peuvent modifier leur conformation ou bloquer des
groupements fonctionnels essentiels; ils peuvent également se substituer à des
éléments biologiquement utiles et induire des dysfonctionnements d’enzymes. Un
des exemples les plus connus concerne les troubles de la biosynthèse de l’hème
observés dans les cas de saturnisme, pour lesquels le plomb (Pb) se substitue au
zinc (Zn) dans plusieurs métallo-enzymes.
Un autre exemple est la substitution du zinc par le cadmium dans les protéines
à doigts de zinc. Les motifs en doigt de zinc permettent la fixation de certaines
de ces protéines à l’ADN; celles-ci sont donc impliquées dans le métabolisme de
l’ADN. Le remplacement du Zn par le Cd rend ces protéines inactives et provoque
donc une instabilité génétique, non pas par l’induction de lésions directes sur
l’ADN, mais par une incapacité à réparer les lésions survenant spontanément ou
après l’exposition à un autre agent génotoxique.
Les métaux peuvent également agir de façon indirecte en provoquant la formation d’ERO, suite à des réactions d’oxydo-réduction dans le cas des métaux de
transition ou par la déplétion de la réserve de groupements thiols intracellulaires
nécessaires au maintien de l’équilibre redox de la cellule. Ce stress oxydant peut
avoir de nombreuses conséquences toxiques (péroxydation des lipides, apoptose,
lésions de l’ADN, modifications oxydatives des protéines).
1-2. Stress radiatif
Les stress radiatifs peuvent provenir de deux modes d’exposition :
~ l’exposition à une source radioactive externe émettant des rayonnements
ionisants, dont les effets vont dépendre de leur capacité à atteindre la cible
biologique (par exemple une énergie suffisante pour traverser les milieux
environnants et les milieux biologiques) ; dans le cas d une irradiation
externe, les rayons de faible énergie n’atteindront que les zones externes
et périphériques de la cellule, au contraire de rayons y, très pénétrants, qui
peuvent donc déposer leur énergie tout le long de leur trajet et donc dans les
|
différents compartiments cellulaires;
~ la contamination par une molécule radioactive qui aboutit à une irradia|
tion interne chronique. Dans le cas d’une énergie élevée, les rayons ont un
|
pouvoir pénétrant important et ils atteindront donc tous les compartiments
de la cellule, voire même les cellules voisines. En revanche, dans le cas d’une
énergie faible, le faible pouvoir pénétrant des rayons, constitue un facteur
amplificateur car le maximum de son énergie est déposé tiès localement, de
façon très concentrée, donc avec un TEL (transfert d’énergie linéique) éleve
(voir les exemples des rayons y, du tritium et du l4C).
259
1. Les différents types de stress
1.1. Stress chimique
Les ions métalliques peuvent engendrer une toxicité cellulaire par différents
mécanismes consécutifs à leur liaison non spécifique à des biomolécules sensibles
(ADN, protéines). Ainsi, ils peuvent modifier leur conformation ou bloquer des
groupements fonctionnels essentiels; ils peuvent également se substituer à des
éléments biologiquement utiles et induire des dysfonctionnements d’enzymes. Un
des exemples les plus connus concerne les troubles de la biosynthèse de l’hème
observés dans les cas de saturnisme, pour lesquels le plomb (Pb) se substitue au
zinc (Zn) dans plusieurs métallo-enzymes.
Un autre exemple est la substitution du zinc par le cadmium dans les protéines
à doigts de zinc. Les motifs en doigt de zinc permettent la fixation de certaines
de ces protéines à l’ADN; celles-ci sont donc impliquées dans le métabolisme de
l’ADN. Le remplacement du Zn par le Cd rend ces protéines inactives et provoque
donc une instabilité génétique, non pas par l’induction de lésions directes sur
l’ADN, mais par une incapacité à réparer les lésions survenant spontanément ou
après l’exposition à un autre agent génotoxique.
Les métaux peuvent également agir de façon indirecte en provoquant la formation d’ERO, suite à des réactions d’oxydo-réduction dans le cas des métaux de
transition ou par la déplétion de la réserve de groupements thiols intracellulaires
nécessaires au maintien de l’équilibre redox de la cellule. Ce stress oxydant peut
avoir de nombreuses conséquences toxiques (péroxydation des lipides, apoptose,
lésions de l’ADN, modifications oxydatives des protéines).
1-2. Stress radiatif
Les stress radiatifs peuvent provenir de deux modes d’exposition :
~ l’exposition à une source radioactive externe émettant des rayonnements
ionisants, dont les effets vont dépendre de leur capacité à atteindre la cible
biologique (par exemple une énergie suffisante pour traverser les milieux
environnants et les milieux biologiques) ; dans le cas d une irradiation
externe, les rayons de faible énergie n’atteindront que les zones externes
et périphériques de la cellule, au contraire de rayons y, très pénétrants, qui
peuvent donc déposer leur énergie tout le long de leur trajet et donc dans les
|
différents compartiments cellulaires;
~ la contamination par une molécule radioactive qui aboutit à une irradia|
tion interne chronique. Dans le cas d’une énergie élevée, les rayons ont un
|
pouvoir pénétrant important et ils atteindront donc tous les compartiments
de la cellule, voire même les cellules voisines. En revanche, dans le cas d’une
énergie faible, le faible pouvoir pénétrant des rayons, constitue un facteur
amplificateur car le maximum de son énergie est déposé tiès localement, de
façon très concentrée, donc avec un TEL (transfert d’énergie linéique) éleve
(voir les exemples des rayons y, du tritium et du l4C).