Réponses au niveau cellulaire et conséquences
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2.1. Détoxication des contaminants
Pour limiter les dommages générés par les xénobiotiques les organismes
vivants ont développé différentes stratégies pour neutraliser et réduire l’accumulation des éléments toxiques dans les cellules. Ces stratégies améliorent leur capacité de survie dans un environnement contaminé.
La membrane plasmique joue un rôle prépondérant dans la régulation des concentrations intracellulaires en métaux et radionucléides grâce à différents types de
transporteur (cf. partie 1, chapitre 4). Les transporteurs non spécifiques permettent
l’internalisation de petits solutés au travers de la membrane suivant le gradient osmotique. Ils sont responsables de l’accumulation des composés dans un environnement
fortement contaminé. D’autres transporteurs de type ABC (ATP-binding cassette) ou
P-Type ATPases sont, en revanche, hautement spécifiques et nécessitent une source
d’énergie (sous forme d’ATP) pour assurer le transport de leur substrat (Baptista et
Vasconcelos, 2006). Ces systèmes de régulation constituent une première ligne de
défense contre une intoxication par les métaux ou les radionucléides.
Une alternative pour contrôler l’hyper-accumulation d’éléments toxiques dans
les cellules consiste à mettre en œuvre des systèmes d’efflux impliquant des transporteurs hautement spécifiques. À titre d’exemple, les transporteurs de type CPxATPases appartiennent à la famille des P-type ATPase et interviennent dans la
régulation de l’homéostasie de différents métaux tels que le Cu(I), Ag(I), Zn(Il),
Cd(II), Pb(II). Les transporteurs YCF1 (yeast cadmium factor) sont des transpoiteurs ABC qui catalysent le transport du Cd2+ complexé au glutathion. Enfin, il a
été montré qu’une augmentation de l’accumulation intracellulaire d uranium chez
Corbicula fluminea induit une augmentation du taux de protéines MXR (multixenobiotic resistance), homologues des protéines MDR (multidrug resistance) des
mammifères (Tran et al., 2005). Ces protéines appartiennent à la classe des transporteurs ABC et sont impliquées dans la détoxication des xénobiotiques.
La neutralisation intracellulaire des éléments métalliques pai complexation
à des molécules chélatrices (métallothionéines, phytochélatines) est également
un moyen efficace de limiter la toxicité de ces composés. Les métallothionéines
(MT) sont des protéines de faible poids moléculaire, riches en résidus de cystéines
s et capables de séquestrer les métaux par formation de cluster avec les groupe
1 ments SH. La production de MT et induite par l’augmentation de la concentrais tion en certains métaux (Zn, Cd, Cu...) dans la cellule. Les MT sont également
| décrites comme jouant un rôle dans la neutralisation des radicaux libies et donc
I dans la lutte contre le stress oxydant. Chez les végétaux, la séquestration des
o métaux est majoritairement assurée par les phytochélatines (PC). Ces molécules
| sont des peptides dont la structure globale est (p-Glu-Cys)n-Gly (n compris
1 entre 2 et 11). Elles sont rapidement produites dans la cellule, en réponse a un
i stress métallique, sous l’action de la phytochélatine synthase qui utilise le glutaï thion (GSH) comme substrat. Le rôle des PC dans la détoxication des métaux est
? Particulièrement avéré pour le Cd. Une surexpression du gène codant pour 1 en» zyme y-glutamylcysteine synthase chez Brassica juncea augmente la biosynthèse
3 du glutathion et des PC améliorant ainsi la tolérance des organismes au Cd.
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2.1. Détoxication des contaminants
Pour limiter les dommages générés par les xénobiotiques les organismes
vivants ont développé différentes stratégies pour neutraliser et réduire l’accumulation des éléments toxiques dans les cellules. Ces stratégies améliorent leur capacité de survie dans un environnement contaminé.
La membrane plasmique joue un rôle prépondérant dans la régulation des concentrations intracellulaires en métaux et radionucléides grâce à différents types de
transporteur (cf. partie 1, chapitre 4). Les transporteurs non spécifiques permettent
l’internalisation de petits solutés au travers de la membrane suivant le gradient osmotique. Ils sont responsables de l’accumulation des composés dans un environnement
fortement contaminé. D’autres transporteurs de type ABC (ATP-binding cassette) ou
P-Type ATPases sont, en revanche, hautement spécifiques et nécessitent une source
d’énergie (sous forme d’ATP) pour assurer le transport de leur substrat (Baptista et
Vasconcelos, 2006). Ces systèmes de régulation constituent une première ligne de
défense contre une intoxication par les métaux ou les radionucléides.
Une alternative pour contrôler l’hyper-accumulation d’éléments toxiques dans
les cellules consiste à mettre en œuvre des systèmes d’efflux impliquant des transporteurs hautement spécifiques. À titre d’exemple, les transporteurs de type CPxATPases appartiennent à la famille des P-type ATPase et interviennent dans la
régulation de l’homéostasie de différents métaux tels que le Cu(I), Ag(I), Zn(Il),
Cd(II), Pb(II). Les transporteurs YCF1 (yeast cadmium factor) sont des transpoiteurs ABC qui catalysent le transport du Cd2+ complexé au glutathion. Enfin, il a
été montré qu’une augmentation de l’accumulation intracellulaire d uranium chez
Corbicula fluminea induit une augmentation du taux de protéines MXR (multixenobiotic resistance), homologues des protéines MDR (multidrug resistance) des
mammifères (Tran et al., 2005). Ces protéines appartiennent à la classe des transporteurs ABC et sont impliquées dans la détoxication des xénobiotiques.
La neutralisation intracellulaire des éléments métalliques pai complexation
à des molécules chélatrices (métallothionéines, phytochélatines) est également
un moyen efficace de limiter la toxicité de ces composés. Les métallothionéines
(MT) sont des protéines de faible poids moléculaire, riches en résidus de cystéines
s et capables de séquestrer les métaux par formation de cluster avec les groupe
1 ments SH. La production de MT et induite par l’augmentation de la concentrais tion en certains métaux (Zn, Cd, Cu...) dans la cellule. Les MT sont également
| décrites comme jouant un rôle dans la neutralisation des radicaux libies et donc
I dans la lutte contre le stress oxydant. Chez les végétaux, la séquestration des
o métaux est majoritairement assurée par les phytochélatines (PC). Ces molécules
| sont des peptides dont la structure globale est (p-Glu-Cys)n-Gly (n compris
1 entre 2 et 11). Elles sont rapidement produites dans la cellule, en réponse a un
i stress métallique, sous l’action de la phytochélatine synthase qui utilise le glutaï thion (GSH) comme substrat. Le rôle des PC dans la détoxication des métaux est
? Particulièrement avéré pour le Cd. Une surexpression du gène codant pour 1 en» zyme y-glutamylcysteine synthase chez Brassica juncea augmente la biosynthèse
3 du glutathion et des PC améliorant ainsi la tolérance des organismes au Cd.