Radicaux libres – Qu’est-ce que c’est?


Radicaux libres - Rouille des cellules

Les radicaux libres peuvent être considérés comme la “rouille” des cellules: ils réagissent avec l’oxygène et font vieillir notre organisme.

Les radicaux libres sont des molécules chimiques instables produites en faible quantité par l’organisme. Ils sont principalement synthétisés dans la cellule lors de réactions avec l’oxygène. Cette instabilité chimique fait que ces substances sont très réactives et certaines des réactions avec des structures de la cellule entrainent des dégâts en leur sein.

D’un point de vue purement chimique, les radicaux libres sont, comme les ions oxygénés et les peroxydes, des dérivés réactifs de l’oxygène (DRO, en anglais reactive oxygen species, ROS), rendus chimiquement très réactifs.

Les radicaux libres peuvent être d’origine exogène — produits par des rayonnements ionisants par exemple — ou bien endogène, apparaissant comme sous-produits du métabolisme normal de l’oxygène et jouant alors un rôle important dans la communication entre les cellules. Leur concentration peut cependant croître significativement en période de stress — sous l’effet de la chaleur ou de l’exposition aux ultraviolets par exemple — et endommager les structures cellulaires, ce qu’on appelle le stress oxydant ou oxydatif.

Les radicaux libres attaquent les cellules en les oxydant depuis l’intérieur

Les cellules sont normalement capables de se défendre contre les dommages causés par les radicaux libres à l’aide d’antioxydants et d’enzymes. De petites molécules antioxydantes telles que l’acide ascorbique (vitamine C), les tocophérols (vitamines E), l’acide urique et le glutathion jouent un rôle essentiel comme antioxydants cellulaires. Les antioxydants polyphénoliques interviennent également dans l’élimination des radicaux libres. Le milieu extracellulaire semble en revanche moins armé contre les radicaux libres.

Les radicaux libres possèdent une réactivité chimique très forte, capables d’oxyder les protéines, l’ADN et les membranes des cellules (attaque des lipides constitutifs par peroxydation lipidique): c’est une des théories actuelles du vieillissement (sénescence). Ils peuvent alors s’attaquer aux composés vitaux des cellules et à l’ADN en perturbant sa réplication, entraînant des mutations et des cancers. Elles peuvent aussi s’attaquer aux membranes cellulaires (peroxydation lipidique) et aux protéines.

Au niveau cellulaire, les conséquences sont la mort cellulaire par apoptose ou nécrose. Au niveau tissulaire, l’action des radicaux libres peuvent mener par exemple

  • au durcissement des artères et à des problèmes cardiovasculaires ;
  • à la détérioration du collagène et donc à la rigidité des tissus ;
  • à un vieillissement cellulaire prématuré et par conséquence à un vieillissement tissulaire. 

La formation de radicaux libres dans l’organisme est constante et indissociable de la vie dans une atmosphère oxydante, mais les excès dépendent de facteurs extérieurs tels que la mauvaise alimentation, le tabagisme, l’alcool, le stress, la fatigue, l’exercice physique intensif,  les pollutions atmosphérique et environnementales, ou encore par des rayons ionisants, tels que les rayons X.

Les radicaux libres en surnombre ont ainsi un effet visible sur le vieillissement de la peau, et seraient impliqués dans de nombreuses pathologies, comme par exemple:

  • les cancers;
  • les maladies cardiaques;
  • les maladies cardio-vasculaires;
  • le diabète;
  • les maladies neurodégénératives comme la maladie d’Alzheimer et Parkinson;
  • les intoxications à des médicaments, et beaucoup d’autres.

On s’aperçoit donc sans doute de l’importance de bien comprendre le fonctionnement des radicaux libres et connaître les armes qui sont à notre disposition pour les combattre.

Formation des radicaux libres

Le problème insoluble : nos cellules “rouillent” à l’oxygène !

Tous les êtres vivants – les humains, les animaux ou encore les plantes – doivent résoudre un problème insoluble : ils ont tous besoin d’oxygène pour vivre, mais ils doivent aussi s’en protéger car il est toxique, au point de nous tuer un peu plus chaque jour à travers les radicaux libres.

L’oxygène est un élément indispensable à la vie, nous ne pouvons pas nous en passer, mais il donne naissance dans l’organisme à des dérivés qui, chaque jour, causent des dégâts à nos cellules. Les radicaux libres entraînent des dommages à notre organisme un peu comme la rouille sur le métal d’une automobile.

Les cellules contiennent des organites, appelés mitochondries, qui fournissent l’énergie nécessaire aux cellules. Les mitochondries sont en quelque sorte les centrales énergétiques de nos cellules. Plus la cellule a besoin d’énergie pour son fonctionnement, plus elle renferme de mitochondries (une cellule musculaire par exemple en renferme plus d’un millier).

Dans ces organites ont lieu une suite de réactions très compliquées, qui sont parfaitement connues aujourd’hui. Le bilan de ces réactions revient à la combustion de glucides (glucose) et de graisses ou lipides (acides gras) qui libère de l’énergie. C’est cette énergie qui permet à nos muscles de se contracter. Malheureusement, la chaîne de réactions de nos mitochondries est imparfaite et conduit à la formation d’espèces réactives de l’oxygène dont font partie les radicaux libres.

Les radicaux libres – des molécules instables

Un radical libre est une espèce chimique (atome ou molécule) qui possède un électron célibataire, c’est-à-dire non apparié, et au moins un atome d’oxygène. Sa structure est déséquilibrée. Cette caractéristique le rend instable et lui procure une grande réactivité vis-à-vis des molécules environnantes.

Un radical libre se stabilise uniquement au détriment de la molécule voisine qui devient à son tour un radical libre et ainsi de suite. Le phénomène se propage par des réactions en chaîne.

En résumé : tout ce qui génère des attaques au niveau des cellules pour nous faire vieillir ou encore nous rendre malades est dû aux radicaux libres.

Origine des radicaux libres 

Les phénomènes radicalaires sont omniprésents dans notre vie et notre métabolisme. Ils se forment d’une façon inévitable en parallèle au métabolisme énergétique et par une multitude d’autres voies.

Les radicaux libres sont produits lors de certaines situations familières ou processus vitaux comme par exemple :

  • la respiration;
  • la digestion des aliments (surtout en trop);
  • la consommation des excitants tels que la caféine;
  • le tabagisme;
  • l’alcool;
  • la prise de médicaments ou de compléments alimentaires;
  • les infections et les inflammations;
  • le stress psychologique ou émotionnel;
  • l’exposition solaire;
  • l’exposition aux polluants.

Les oxydants ou radicaux libres endogènes

Les radicaux libres ont plusieurs origines, aussi bien à l’intérieur de l’organisme qu’à l’extérieur. Voici quelques exemples :

  • D’abord, ils sont la conséquence de la respiration aérobique normale, qui est le mécanisme par lequel nous nous procurons de l’énergie : la mitochondrie consomme de l’oxygène, qu’elle réduit par étapes successives pour libérer en dernier lieu de l’eau. Les sous-produits inévitables de ce processus sont l’anion superoxyde (O2), le peroxyde d’hydrogène (H2O2) et le radical hydroxyle (.OH). On estime qu’environ 1012 molécules d’oxygène sont utilisées chaque jour par une cellule de rat et que 2% « fuient » sous la forme de molécules d’oxygène partiellement réduites. Ceci représente 2×1010 molécules de superoxyde et de peroxyde d’hydrogène par cellule et par jour.
  • Autre source d’oxydants : la destruction par les cellules du système immunitaire de cellules infectées par des bactéries et des virus. Les phagocytes utilisent pour cela des oxydants redoutables comme le monoxyde d’azote (NO), l’anion superoxyde, le peroxyde d’hydrogène et l’ion hypochlorite (OCl). Les infections chroniques entraînent une activité des phagocytes elle aussi chronique, ce qui conduit à l’inflammation et aux risques qui lui sont associés (dont le cancer).
  • Les péroxysomes sont des organelles qui ont pour rôle de dégrader les acides gras et d’autres molécules. Ils fabriquent des sous-produits sous la forme de x, qui est ensuite pris en charge par une enzyme antioxydante, la catalase. Mais on pense qu’une partie des péroxydes d’hydrogène échappe à ce processus, ce qui ajoute encore au fardeau oxydant sur la cellule.

Les radicaux libres internes ne peuvent pas être éliminés puisqu’il viennent de processus naturels du corps, mais on peut les limiter en limitant les toxiques extérieurs dont on s’expose quotidiennement. On doit donc limiter les radicaux libres exogènes.

Les radicaux libres exogènes

A ces sources d’oxydants internes viennent s’ajouter les oxydants issus de notre environnement.

  • Les radicaux libres libérés par le métabolisme de tous les toxiques quotidiens dans l’alimentation, les drogues, l’alcool etc. Il faut noter que chaque molécule ingérée peut se convertir en radical libre – c’est la quantité qui compte.
  • Les oxydes d’azote dans la fumée de cigarette et dans la pollution atmosphérique, qui oxydent des molécules de l’organisme. Conséquence : ils mobilisent nos défenses antioxydantes et épuisent nos réserves de vitamine C ou de vitamine E. Voici l’une des raisons pour lesquelles les fumeurs sont souvent carencés en vitamine C (et très mal protégés contre le vieillissement accéléré et les cancers).
  • Les rayons UV du soleil sont à l’origine de l’apparition dans le corps de l’oxygène singulet et d’autres espèces réactives de l’oxygène.
  • Les sels de fer et de cuivre en excès favorisent les radicaux libres par une réaction dite de Fenton. Les personnes qui, par suite d’un défaut génétique, souffrent d’hémochromatose ont un risque plus élevé que les autres de cancers et de maladies cardiovasculaires. Elles doivent recourir à des saignées pour éliminer l’excès de fer.

L’oxydation par les radicaux libres – Une voie sans issue?

Les radicaux libres sont malgré le danger qu’ils forment même cruciaux pour le bon fonctionnement de certaines enzymes, ils aident dans la traduction des signaux cellulaires, ils interviennent dans la défense immunitaire de l’organisme contre des substances étrangères, et dans la destruction par apoptose des cellules tumorales, dans le cycle cellulaire.

Alors, il en faut pour que notre organisme fonctionne correctement! Néanmoins, leur production naturelle peut dégénérer, surtout, si les notre contact avec des radicaux libres exogènes est trop important. La nature a trouvé une parade ; puisque l’oxygène nous oxyde (nous rouille en quelque sorte), elle nous a créé un système ultra-performant de protection interne : la protection antioxydante. L’organisme devra donc se protéger contre cet excès de radicaux libres à l’aide de différents systèmes antioxydants.

Normalement, la balance antioxydants/pro-oxydants est en parfait équilibre (homéostasie): il y a un équilibre stable entre la formation (respiration, stress…) et l’élimination des radicaux libres. Seul cet état d’équilibre procure un effet bénéfique des radicaux libres sur les cellules. En effet, en parallèle avec des oxydations qui dégradent des constituants pour produire de l’énergie, l’action des radicaux libres stimule les mécanismes de réparation et de détoxification cellulaire.

Mais en cas de surproduction de radicaux libres ou de manque d’antioxydants (malheureusement très souvent le cas avec une alimentation moderne et morte), un excès de radicaux libres se manifeste, et voilà l’apparition du stress oxydant!

Pour aller plus loin, veuillez consulter les articles sur le stress oxydatif ou les antioxydants !

 

 

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