Les radicaux libres : qui sont-ils ? Que font-ils ?

Par Priscille Tremblais - Journaliste scientifique Publi¨¦ le 22/09/2006 Mis ¨¤ jour le 30/06/2022
L'essentiel

En mangeant, en respirant, nous fabriquons en permanence des particules tr¨¨s r¨¦actives et potentiellement toxiques, appel¨¦es radicaux libres ou esp¨¨ces r¨¦actives de l'oxyg¨¨ne. Elles sont soup?onn¨¦es d'acc¨¦l¨¦rer le vieillissement. Qui sont-elles, comment agissent-elles, comment s'en prot¨¦ger ?

Notre expert : le Dr Daniel Sincholle, pharmacologue, co-auteur du Guide des compl¨¦ments antioxydants

"Le vieillissement, c'est la perte progressive de forme physique due ¨¤ des changements pr¨¦judiciables qui au fil des ann¨¦es se produisent au niveau cellulaire et mol¨¦culaire", dit le Dr Daniel Sincholle. "Le vieillissement se caract¨¦rise par une d¨¦r¨¦gulation des processus cellulaires, une accumulation de d¨¦bris cellulaires et de toxines, des dommages aux g¨¨nes, une alt¨¦ration de la r¨¦ponse immunitaire et de la r¨¦ponse aux stress."

L'une des th¨¦ories du vieillissement les plus largement accept¨¦es, c'est la th¨¦orie du vieillissement par les radicaux libres, formul¨¦e par le Pr Denham Harman (lire un entretien ici). Elle propose que les dommages oxydatifs caus¨¦s par des particules tr¨¨s r¨¦actives, appel¨¦es radicaux libres et esp¨¨ces r¨¦actives de l'oxyg¨¨ne (ROS), sont la principale cause du vieillissement. Les radicaux libres sont les produits du m¨¦tabolisme cellulaire normal. Ils sont constitu¨¦s d'atomes ou de mol¨¦cules avec un ¨¦lectron non appari¨¦ dans leur enveloppe externe. Ce nombre impair d'¨¦lectrons les rend instables et hautement r¨¦actifs, ou en d'autres termes, susceptibles de "voler" des ¨¦lectrons ¨¤ d'autres mol¨¦cules pour aqu¨¦rir de la stabilit¨¦. En leur volant des ¨¦lectrons, elle transforment ces substances ¨¤ leur tour en radicaux libres, cr¨¦ant une r¨¦action en cha?ne qui peut oxyder et endommager cellules, tissus et organes.

"? des niveaux mod¨¦r¨¦s ou faibles, dit le Dr Sincholle, les ROS ont des effets b¨¦n¨¦fiques et interviennent dans diverses fonctions physiologiques telles que la d¨¦fense contre les micro-organismes pathog¨¨nes, ou la signalisation cellulaire. Mais ¨¤ une concentration plus ¨¦lev¨¦e, les ROS g¨¦n¨¨rent un stress oxydatif qui peut causer des dommages importants. Le stress oxydatif se d¨¦veloppe lorsqu'il y a un exc¨¨s de production de ROS d'un c?t¨¦ et une carence en antioxydants de l'autre."

L'exc¨¨s de ROS peut endommager l'int¨¦grit¨¦ des lipides, des prot¨¦ines et de l'ADN, support du code g¨¦n¨¦tique, ce qui peut favoriser le diab¨¨te, les maladies neurod¨¦g¨¦n¨¦ratives, la polyarthrite rhumato?de, les cataractes, les maladies cardiovasculaires, les maladies respiratoires, les cancers et acc¨¦l¨¦rer le vieillissement.?

Les esp¨¨ces r¨¦actives de l'oxyg¨¨ne

Les esp¨¨ces r¨¦actives de l'oxyg¨¨ne sont des mol¨¦cules hautement r¨¦actives contenant de l'oxyg¨¨ne, et qui r¨¦sultent du fait que l'oxyg¨¨ne mol¨¦culaire dans la cellule n'a pas ¨¦t¨¦ compl¨¨tement stabilis¨¦. Les ROS peuvent ¨ºtre des radicaux libres ou des mol¨¦cules capables de g¨¦n¨¦rer des radicaux libres. Parmi les ROS qui sont des radicaux libres :

  • le superoxyde O? ?2
  • le radical hydroxyle HO ?
  • le radical peroxyle RO? ?2
  • le radical hydroperoxyle HO?2

Les ROS qui ne sont pas des radicaux libres n'ont pas d'¨¦lectrons non appari¨¦s et sont souvent moins r¨¦actifs. Parmi les ROS qui ne sont pas des radicaux libres :

  • le peroxyde d'hydrog¨¨ne H 2 O 2,
  • l'ion hydroxyde OH ¨C?
  • les peroxydes organiques ROOH

Bien qu'ils soient moins r¨¦actifs, les ROS non radicaux libres peuvent subir des r¨¦actions et produire des radicaux libres. "Par exemple, si le peroxyde d'hydrog¨¨ne rencontre un ion d'un m¨¦tal de transition tel que le fer ferreux (Fe 2+ ) ou le cuivre cuivreux (Cu + ), une r¨¦action dite de Fenton se produit, entra?nant la production du radical hydroxyle qui agit comme un puissant oxydant", indique le Dr Sincholle.

Un radical libre peut ¨ºtre d¨¦fini comme un atome ou une mol¨¦cule contenant un ou plusieurs ¨¦lectrons non appari¨¦s. Le nombre impair d'¨¦lectron(s) d'un radical libre le rend instable et hautement r¨¦actif. En raison de leur grande r¨¦activit¨¦, les radicaux libres peuvent extraire des ¨¦lectrons d'autres compos¨¦s pour atteindre la stabilit¨¦. Ainsi la mol¨¦cule attaqu¨¦e perd son ¨¦lectron et devient elle-m¨ºme un radical libre, d¨¦clenchant une cascade de r¨¦actions en cha?ne qui finit par endommager la cellule vivante. Les ROS et les RNS constituent collectivement les radicaux libres et les autres esp¨¨ces r¨¦actives non radicalaires [ 10]. Les ROS/RNS jouent un double r?le en tant que compos¨¦s ¨¤ la fois b¨¦n¨¦fiques et toxiques pour le syst¨¨me vivant.

A quoi s¡¯attaquent les radicaux libres?

Les radicaux libres agressent toutes nos cellules, en particulier leurs membranes et leur code g¨¦n¨¦tique.

Les radicaux libres d¨¦naturent les acides gras des membranes qui d¨¦limitent nos cellules. Ainsi attaqu¨¦e, la cellule est plus sensible aux agents toxiques susceptibles de l¡¯endommager.

Le code g¨¦n¨¦tique situ¨¦ ¨¤ l¡¯int¨¦rieur des cellules sous forme d¡¯ADN est aussi menac¨¦. Les radicaux libres endommagent notre programme g¨¦n¨¦tique ce qui peut ¨¤ terme provoquer une mutation et la formation de cellules canc¨¦reuses.

Ces attaques r¨¦p¨¦t¨¦es des radicaux libres sur nos organes sont ¨¤ l¡¯origine de nombreuses maladies chroniques. Aucun organe n¡¯est ¨¤ l¡¯abri des radicaux libres, certains m¨ºme y sont particuli¨¨rement sensibles.

Les effets des radicaux libres les plus visibles sont certainement les rides, le rel?chement de la peau, les taches pigmentaires mais aussi les cancers de la peau.

Les poumons sont ¨¦galement vis¨¦s par cette armada de radicaux libres, entra?nant des fibroses qui sont responsables des bronchites chroniques mais aussi des cancers des poumons.

Le c?ur et les art¨¨res ne sont pas ¨¦pargn¨¦s, les radicaux libres sont impliqu¨¦s dans la formation de la plaque d¡¯ath¨¦rome situ¨¦e ¨¤ l¡¯int¨¦rieur des vaisseaux sanguins, reconnue comme principal facteur des maladies cardiovasculaires. Lien vers l¡¯artcile cholest¨¦rol

Notre cerveau subit continuellement les assauts des radicaux libres, impliqu¨¦s notamment dans la maladie d¡¯Alzheimer ou de Parkinson.

Les radicaux libres s¨¦vissent ¨¦galement dans les tissus des yeux, notamment la r¨¦tine et le cristallin, provoquant des cataractes ou la d¨¦g¨¦n¨¦rescence de la r¨¦tine li¨¦e ¨¤ l¡¯?ge.

Au niveau des articulations, les radicaux libres sont ¨¤ l¡¯origine de l¡¯arthrose ou de maladies inflammatoires comme les arthrites.

Les radicaux libres n¡¯ont pas que des mauvais c?t¨¦s !

Certes les radicaux libres sont responsables du vieillissement et de nombreuses maladies chroniques. Mais pas seulement ! Ils sont impliqu¨¦s dans la bonne marche de notre organisme.

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Par exemple, les globules blancs utilisent des radicaux libres pour se d¨¦barrasser des bact¨¦ries et des virus. Notre syst¨¨me de d¨¦fense se sert du radical superoxyde pour ¨¦liminer ces imposteurs.

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Les radicaux libres sont charg¨¦s d¡¯¨¦liminer les vieilles cellules pour laisser la place ¨¤ une nouvelle g¨¦n¨¦ration de cellules.

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Des cellules appel¨¦es peroxysomes nous prot¨¨gent de la toxicit¨¦ de l¡¯alcool ou des graisses en produisant des radicaux libres.

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Les traitements anti-cancers viennent ¨¤ bout des cellules canc¨¦reuses en bombardant de radicaux libres les tumeurs.

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Le monoxyde d¡¯azote, un radical indispensable participe activement aux fonctions physiologiques du corps, particuli¨¨rement au niveau du sang, il dilate les vaisseaux et fluidifie le sang. Au niveau du cerveau, le NO joue un r?le primordial dans les fonctions sensitives : vue, odorat¡­ mais aussi dans les fonctions d¡¯apprentissage et de m¨¦moire. Il est ¨¦galement impliqu¨¦ dans le m¨¦canisme de l¡¯¨¦rection. Le sild¨¦nafil, plus couramment appel¨¦ Viagra, utilise les propri¨¦t¨¦s vasodilatatrices du NO pour obtenir et prolonger une ¨¦rection.

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Au niveau cellulaire, les radicaux libres semblent ¨ºtre impliqu¨¦s dans la croissance, la diff¨¦renciation mais aussi la communication entre les cellules.


Quelles sont les causes du stress oxydant ?

Pour se prot¨¦ger contre le Mr Hyde de l¡¯oxyg¨¨ne, l¡¯organisme a d¨¦velopp¨¦ un syst¨¨me de d¨¦fense compos¨¦ de substances dites antioxydantes qui r¨¦gulent la production des ROS. Leur mission est d¡¯emp¨ºcher les ROS d¡¯atteindre nos cellules et de les endommager.

Certaines conditions sont propices ¨¤ cr¨¦er un d¨¦s¨¦quilibre provoqu¨¦ par une production exag¨¦r¨¦e de ROS et une diminution de notre syst¨¨me de d¨¦fense, ce d¨¦s¨¦quilibre est appel¨¦ stress oxydant.


Les radicaux libres en d¨¦tail

Le radical superoxyde (O2¡ã) : le chef de famille.

Qui est-il et d'o¨´ provient-il?

Le chef de famille des radicaux libres se forme sous l¡¯action des mitochondries qui fabriquent, ¨¤ partir de l¡¯oxyg¨¨ne, l¡¯¨¦nergie essentielle au bon fonctionnement de nos cellules. Pourtant, une partie de cet oxyg¨¨ne fuit sous la forme de ce radical. En l¡¯espace d¡¯un an, nous en fabriquons plus de 2 kilos.

Ce radical est dangereux parce qu¡¯il lui manque un ¨¦lectron pour se stabiliser, c¡¯est pour cela qu¡¯il porte aussi le nom d¡¯anion superoxyde. Pour retrouver cet ¨¦lectron, il peut par exemple le voler ¨¤ une mol¨¦cule voisine. Celle-ci, ab?m¨¦e, oxyd¨¦e ne peut plus remplir sa fonction. Elle devient ¨¤ son tour radical libre et va devoir r¨¦cup¨¦rer un ¨¦lectron ailleurs, propageant cette r¨¦action dans tous les constituants de nos cellules et endommageant : prot¨¦ines, ADN, graisses¡­

Les globules blancs de notre syst¨¨me immunitaire utilisent aussi ce radical pour ¨¦liminer les virus et les bact¨¦ries. Lors d'inflammations chroniques, les globules blancs sont suractiv¨¦s et produisent de grosses quantit¨¦s de superoxyde, ce qui contribue ¨¤ entretenir et aggraver l¡¯inflammation.

Comment r¨¦agit-il?

Tout seul, ce radical est peu r¨¦actif, mais il est ¨¤ l¡¯origine d¡¯esp¨¨ces r¨¦actives plus dangereuses. Sa toxicit¨¦ s¡¯exerce de mani¨¨re indirecte, en r¨¦agissant par exemple avec de l¡¯eau oxyg¨¦n¨¦e appel¨¦e aussi peroxyde d¡¯hydrog¨¨ne, pour donner le plus toxique des ROS : le radical hydroxyle.

Lorsque le radical superoxyde est produit, sa dur¨¦e de vie au sein de l¡¯organisme est relativement longue, il va pouvoir agir au-del¨¤ de son lieu de fabrication pour atteindre sa cible.

Comment l'¨¦liminer ?

Le radical superoxyde est ¨¦limin¨¦ ou du moins maintenu ¨¤ un niveau de concentration assez bas par des enzymes antioxydantes appel¨¦es superoxydes dismutases (SOD). Comme leur nom l¡¯indique, elles ? dismutent ? le radical superoxyde. Elles ont besoin de cuivre, zinc ou mangan¨¨se pour agir.

Ces enzymes vont transformer deux superoxydes en peroxyde d¡¯hydrog¨¨ne, beaucoup moins r¨¦actif que son pr¨¦d¨¦cesseur.

+2H+, SOD

O2 - + O2- --> H2O2 + O2

Le peroxyde d¡¯hydrog¨¨ne: l¡¯interm¨¦diaire

Qui est-il et d'o¨´ provient-il?

Le peroxyde d'hydrog¨¨ne ainsi form¨¦ n¡¯est pas un radical mais une mol¨¦cule, c'est-¨¤-dire qu¡¯il ne poss¨¨de pas d¡¯¨¦lectron c¨¦libataire. C'est un interm¨¦diaire r¨¦duit de l¡¯oxyg¨¨ne, relativement peu toxique. Il est issu de la transformation du radical superoxyde par les enzymes antioxydantes SOD Il peut ¨¦galement ¨ºtre form¨¦ par une simple r¨¦duction de l¡¯oxyg¨¨ne en pr¨¦sence d¡¯une enzyme nomm¨¦e oxydase.

O2 + 2e- + 2H+ --> H2O2

Comment r¨¦agit-il?

La majeure partie de la toxicit¨¦ de ce radical provient de sa capacit¨¦ ¨¤ g¨¦n¨¦rer le radical hydroxyle, beaucoup plus hargneux.

Comment le r¨¦guler?

La quantit¨¦ en eau oxyg¨¦n¨¦e est r¨¦gul¨¦e par des enzymes appel¨¦es catalases (¨¤ base de fer), qui acc¨¦l¨¨rent la transformation de du peroxyde d'hydrog¨¨ne en oxyg¨¨ne et en eau.

H2O2 + H2O2 -->2H2O + O2

Le radical hydroxyle : le plus dangereux

Qui est-il et d¡¯o¨´ provient-il ?

Le soleil ¨¦met plusieurs types de rayons dont ceux appel¨¦s gamma. Si ces rayons ne sont pas arr¨ºt¨¦s par la couche d¡¯ozone, ils cassent les mol¨¦cules d¡¯eau du corps pour donner le radical hydroxyle.

En pr¨¦sence de fer ou de cuivre, le peroxyde d'hydrog¨¨ne peut ¨¦galement donner naissance ¨¤ ce radical.

H2O2 + Fe2+ ¨¤ ¡ãOH + Fe3+ +¡ã-OH

Les radicaux hydroxyles sont les ROS les plus toxiques. Leur dur¨¦e de vie est limit¨¦e et par cons¨¦quent ils r¨¦agissent sur leur lieu de production. Ils s¡¯attaquent particuli¨¨rement ¨¤ l¡¯ADN (support du code g¨¦n¨¦tique), aux prot¨¦ines et aux lipides.

Comment agit-il ?

Selon trois modes d¡¯action : soit en arrachant un ¨¦lectron d¡¯une mol¨¦cule voisine, soit en arrachant un atome d¡¯hydrog¨¨ne ou encore en s¡¯additionnant aux doubles liaisons qui lient nos atomes de carbone.

Le radical superoxyde peut r¨¦agir aussi avec le monoxyde d¡¯azote (NO) pour former le radical peroxynitrite qui serait impliqu¨¦ notamment dans l¡¯ath¨¦roscl¨¦rose, les maladies neurod¨¦g¨¦nratives.

Le radical peroxynitrite : le mutant

Qui est-il et comment agit-il?

En m¨ºme temps qu¡¯ils fabriquent du superoxyde, les globules blancs lib¨¨rent des mol¨¦cules contenant de l¡¯azote. L¡¯association donne naissance ¨¤ un mutant : le radical peroxynitrite, qui s¡¯attaque ¨¤ la fois aux prot¨¦ines et aux g¨¨nes.

Quels sont ses d¨¦lits ?

Le peroxynitrite est impliqu¨¦ dans l¡¯ath¨¦roscl¨¦rose, les maladies neurod¨¦g¨¦n¨¦ratives, les maladies de l¡¯intestin¡­

Le monoxyde d¡¯azote : l¡¯indispensable

Qui est-il ?

Ce radical libre devient particuli¨¨rement dangereux lorsqu'il au superoxyde pour former le radical peroxynitrite.

Comment agit-il ?

Sa faible r¨¦activit¨¦ permet ¨¤ l¡¯organisme de l¡¯utiliser comme m¨¦diateur, en r¨¦gulant certaines fonctions biologiques comme la dilatation des vaisseaux sanguins, la communication entre les neurones.

L¡¯oxyg¨¨ne singulet : stigmate du vieillissement

Qui est-il et d¡¯o¨´ provient-il ?

Sous l¡¯action des rayons ultraviolets, l¡¯oxyg¨¨ne produit des esp¨¨ces actives comme l¡¯oxyg¨¨ne singulet.

Quels sont ses d¨¦lits ?

Cet oxyg¨¨ne singulet est ¨¤ l¡¯origine des rides mais aussi des cancers de la peau.

Les radicaux libres : une explication du vieillissement

Tout commence ¨¤ la fin des ann¨¦es 30 lorsque des chimistes de l¡¯Association des producteurs de caoutchouc britanniques observent sur le vieux caoutchouc des fissures. Ce vieillissement du caoutchouc est attribu¨¦ ¨¤ la capacit¨¦ qu¡¯ont certains atomes de poss¨¦der un ou plusieurs ¨¦lectrons c¨¦libataires, les transformant en esp¨¨ces hautement toxiques. Pour acqu¨¦rir une stabilit¨¦ ils arrachent sans scrupules un ¨¦lectron ¨¤ d¡¯autres mol¨¦cules les rendant ¨¤ leur tour toxiques. Cette op¨¦ration cr¨¦¨¦e un effet boule de neige appel¨¦ oxydation qui d¨¦grade la mati¨¨re organique.

?

En 1954, le Dr Denham Harman propose d¡¯¨¦tendre la th¨¦orie de l¡¯oxydation des mati¨¨res organiques ¨¤ l¡¯homme. Plus pr¨¦cis¨¦ment, le radical libre agirait comme un poison qui va user nos cellules, expliquant ¨¤ la fois le vieillissement mais aussi certaines maladies qui lui sont li¨¦es comme le cancer, les maladies neurod¨¦g¨¦n¨¦ratives ou les maladies cardiovasculaires.

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