Le stress oxydatif expliqué
Espèces Réactives de l’Oxygène (ERO)
Les organismes qui vivent dans des conditions aérobies dépendent de l’oxygène pour la respiration, un processus essentiel à la vie et nécessaire pour générer de l’énergie. Cependant, la respiration peut également être nocive en raison de la formation d’espèces réactives de l’oxygène (ERO), ou ROS en anglais. Les ERO sont des composés hautement réactifs dérivés de l’oxygène, capables d’endommager les macromolécules cellulaires telles que l’ADN, les protéines et les lipides. Le radical hydroxyle, le superoxyde, le peroxyde d’hydrogène et le peroxynitrite sont des exemples de ERO. Bien que ces molécules puissent causer des dommages considérables, elles jouent également un rôle important dans divers processus biologiques.
En effet, les ERO peuvent agir comme médiateurs et régulateurs du métabolisme cellulaire. Ils induisent l’apoptose (mort cellulaire programmée), activent des gènes et sont des molécules de signalisation dans diverses cascades biologiques. De plus, les ERO constituent une partie essentielle du système immunitaire inné, contribuant à la défense de l’organisme contre les agents pathogènes.
Ainsi, les ERO sont des molécules à double tranchant, à la fois dangereuses et indispensables à la vie. Leur équilibre est crucial pour le bon fonctionnement des organismes vivants.
Origines des espèces réactives de l’oxygène (ERO)
Les ERO proviennent de sources endogènes et exogènes. Les principales sources endogènes d’ERO sont la chaîne respiratoire mitochondriale et le système immunitaire.
Tout d’abord, la chaîne respiratoire mitochondriale produit de l’énergie (ATP) en convertissant l’oxygène en eau, un processus qui nécessite quatre électrons. Cependant, au niveau des complexes I et III, des électrons s’échappent, entraînant une conversion incomplète de l’oxygène en eau et la formation d’ERO. La fréquence et la quantité de fuites d’électrons augmentent lorsque les animaux sont élevés de manière intensive.
Deuxièmement, les ERO sont un élément de la réaction de destruction des cellules immunitaires face à l’invasion microbienne. Pendant les infections, les ERO sont générées par les cellules immunitaires dans le cadre d’un mécanisme appelé explosion oxydative, dans lequel les phagocytes utilisent les ERO pour cibler et détruire les agents pathogènes étrangers.
Les sources exogènes d’ERO contribuent également à la charge totale d’ERO. Il s’agit notamment des radiations, de la pollution atmosphérique, des produits chimiques, des toxines et des aliments contenant des graisses et des lipides saturés. D’autres facteurs de stress connus pour augmenter le niveau d’ERO sont le stress thermique, l’infection, le sevrage, l’intoxication (mycotoxines, métaux lourds…) et un régime alimentaire déséquilibré (par exemple, un régime riche en graisses). Ces facteurs de stress sont couramment observés dans les élevages intensifs.
Antioxydants
Les organismes aérobies, continuellement exposés à un grand nombre d’espèces réactives de l’oxygène (ROS), ont développé des mécanismes de défense sophistiqués. Les antioxydants, considérés comme les principaux défenseurs contre les ROS, sont des molécules capables d’éliminer ces espèces réactives, de supprimer leur production et de réparer les dommages oxydatifs causés à l’ADN, aux protéines et aux lipides.
Selon leur mode d’action, les antioxydants peuvent être classés en deux catégories :
- Antioxydants enzymatiques : tels que la superoxyde dismutase (SOD), la catalase (CAT) et la glutathion peroxydase (GSH-Px).
- Antioxydants non enzymatiques : tels que le glutathion, les vitamines C et E, et divers minéraux (Cu, Mn, Zn, …).
Stress oxydatif
Lorsque la production de, ou l’exposition aux, espèces réactives de l’oxygène (ERO) dépasse la capacité du réseau de défense antioxydante, les animaux subissent un stress oxydatif. Ce déséquilibre entraîne des dommages oxydatifs aux macromolécules cellulaires telles que les lipides, les protéines et l’ADN. Les lipides des membranes cellulaires sont facilement oxydés, ce qui entraîne une perte d’intégrité cellulaire. L’oxydation des protéines provoque un dysfonctionnement des enzymes et l’oxydation de l’ADN entraîne des ruptures de brins d’ADN et des mutations. Finalement, les cellules sont fonctionnellement altérées, ce qui entraîne la mort cellulaire (apoptose ou nécrose) et des lésions tissulaires structurelles.
De plus, les ERO jouent un rôle important dans les voies intracellulaires antioxydantes et inflammatoires qui conduisent respectivement à la production et à la libération d’antioxydants et de cytokines pro-inflammatoires. Selon la concentration des ERO, l’une ou l’autre de ces voies prédominera. Lorsque la concentration des ERO est élevée, comme c’est le cas lors d’un stress oxydatif, les antioxydants ne sont pas capables de neutraliser la grande quantité d’ERO. De plus, la voie inflammatoire prédomine, entraînant une inflammation et la production de davantage d’ERO.
Le stress oxydatif a un impact considérable sur les performances animales. L’inflammation induite, combinée à la réparation des tissus endommagés, exige de l’énergie et détourne les nutriments des processus de production, entraînant ainsi des pertes économiques pour les éleveurs.
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