Effets moléculaires et biomarqueurs, cellules, tissus, organes Flashcards
1
Q
Métallothionéines
A
- sont des métalloprotéines détectées pour la première fois dans le rein de chevaux, liées au cadmium
- sont riches en cystéine sans acides aminés aromatiques
- thermostables et résistantes à l’acide
- ont une grande affinité pour les métaux (forte constantes d’association avec les métaux, groupement sulfydryl)
- Hg(II) > Ag(I) >Cu(I) > Cd(II) > Zn(II)
- plusieurs domaines de liaison des métaux
2
Q
Induction des MTs
A
- la résistance aux métaux conférée par les MTs semble être une propriété secondaire des MTs, parmi leurs autres fonctions (notamment, la régulation du Zn dans la cellule)
- la production de MTs est inductible : leur concentration augmente avec l’exposition aux métaux
- la biosynthèse des MTs est complexe, donc il peut y avoir un délai dans l’expression des protéines
3
Q
Les MTs comme biomarqueurs
A
- les biomarqueurs pour les métaux sont considérés comme moins cruciaux que pour les contaminants organiques, étant donné qu’il s’agit d’un plus petit groupe de contaminants, facilement analysables
- par contre, la compréhension du partitionnement sub-cellulaire des métaux est crucial pour mieux comprendre la toxicité induite par les métaux
- les MTs n’ont pas d’action catalytique (n’est pas une enzyme) donc on ne peut pas mesurer leur activité
4
Q
Méthodes de biomarqueurs MTs
A
- ARNm
- présence d eprotéines
- MTs liées aux métaux (meilleur indicateur de la détoxification par les MTs)
- la concentration en MTs liées aux métaux est un prédicteur de la concentration en métaux dans la cellule et in indicateur de détoxification efficace
- peut y avoir un débordement cellulaire mais n’est pas toujous toxique
5
Q
Importants MTs
A
- métalloprotéines riches en cystéine qui ont une grande affinité pour les métaux
- leur expression est induite par la présence de protéines produites séquestrent les métaux pour les empêche de lier des ligands cellulaire et d’avoir une activité toxique
- la concentration de MTs liées à des métaux est généralement proportionnelle à l’exposition aux métaux
6
Q
Phytochélatines
A
- jouent un rôle important dans les processus d’homéostasie et de détoxification des métaux chez les algues et les plantes
- elles sont constituées d’un glutathion (GSH) et d’une élongation de glutamate-cystéine (n = 2 à 11)
- les thiols (S-H), tels que la cystéine et le glutathion (GSH) sont des molécules avec un rôle central dans la régulation des stress oxydatifs chez la cellule
- les thiols peuvent être retrouvées sous forme libre dans l’espace intracellulaire u intégrés aux protéines
- biomarqueur d’exposition
7
Q
Protéines de stress
A
- impliqués dans la protection et la respiration cellulaire, en réponse à divers stress (température, rayons, UV, anoxie, salinité, métaux, xénobiotiques)
- elles font partie des outils dont dispose une cellule pour se protéger
- les protéines de stress incluent les protéines de choc thermique L hsp60, hsp70, hsp90, ubiquitine (selon le poids moléculaire en kDa)
8
Q
HSP comme biomarqueurs
A
- le stress cellulaire peut causer le mauvais repliement de protéines pendant leur synthèse
- ceci peut ensuite causer l’agrégation des protéines, les rendant non-fonctionnelles
- agissent en se liant aux protéines de synthèse et empêche leur mauvais repliement ou en reconnaissant des régions exposées de protéines dénaturées et en facilitant leur repliement à une conformation fonctionnelle
9
Q
Stress induit par les métaux
A
- les métaux peuvent inhiber le bon repliement des protéines
- la luciférase a été dénaturée chimiquement en début d’expérience
- l’aout de concentrations croissantes de cadmium à la luciférase diminue son activité par repliement de la protéine
- la hsp70 permet de corriger ce repliement et d’augmenter l’activité
- les hsp sont donc une méthode efficace pour la cellule de se protéger des métaux
10
Q
HSP comme biomarqueurs : exemple
A
- utilisation de hsp70 comme biomarqueur dans des fèves poussant dans des sols contaminés au Pb
- l’expression des HSP augmente avec l’augmentation de la concentration de Pb jusqu’à un seuil (après dommages cellulaires et perdent leur capacité à agir)
11
Q
Quelle limite ont les protéines de stress (HSP) comme biomarqueur en écotoxicologie?
A
- ne sont pas spécifiques
- peuvent à réagir à beaucoup de stress : réponse à la chaleur, l’anoxie, les métaux, les xénobiotiques, l’éthanol, les UV
12
Q
Est-ce mieux d’avoir des niveaux basaux élevés, pour l’utilisation comme biomarqueurs?
A
- niveaux basaux faibles un stress sera pus facilement détectable
- si niveaux basaux élevés il y a toujours d l’activité
13
Q
Stress oxydatif
A
- les organismes aérobiques utilisent l’oxygène pour leur respiration
- par contre, l’oxygène peut être délétère, puisque son implication dans des processus cellulaire peut produire des espèces réactives d’oxygène (ERO)
- les ERO son des radicaux libres, qui sont hautement réactifs par leur structure électronique instable (électrons non pairés)
- sont des éléments constitutifs normaux du milieu cellulaire étant donné qu’elles sont des produits intermédiaires de processus physiologiques normaux
- le système antioxydant est responsable de maintenir les niveaux d’ERO bas
- le stress oxydatif survient lorsqu’il y a un déséquilibre entre les systèmes pro-oxydants et antioxydants
14
Q
Dommages des ERO
A
- forment des liens covalents avec des enzymes et récepteurs ce qui induit des changements de structure et de fonction
- oxydent les thiols de certains enzymes ce qui induit des changements dans la fonction
- causent la péroxydation des lipides membranaire ce qui cause des dommages la membrane cellulaire et la production de métabolites cancérigènes
- altération d’acides nucléiques et formation d’adduits d’ADN (mutations, risques accrus de cancers)
15
Q
Adduit à l’ADN
A
- résulte de la fixation d’une molécule (xénobiotique) à un site (souvent base) de l’ADN par liaison covalente
- empêche la réplication de se faire correctement et modifiant l’expression
- le malonialdéhyde (ERO) et les produits de la phase I peuvent en former
16
Q
Système antioxydant
A
- cellule possède une ligne de défense contre les ERO, le système antioxydant
- rôles :
- limiter les ERO et les catalyseurs de leur formation
- induire la synthèse d’antioxydants
- augmenter l’activité des systèmes de réparation et de dégradation de molécules déjà endommagées par les ERO
17
Q
Principales enzymes antioxydantes
A
- superoxydes dismutases (2 * O2- + 2H+ donne H2O2 + O2)
- catalases (2H2O2 donne H2O + O2)
- peroxydases
18
Q
Principaux antioxydants non-enzymatiques
A
- GSH (2GSH (glutathion réduit) + H2O2 donne GSSG (glutathion oxydé) + H2O)
- vitamines D et E
- MT (à cause de ses groupes SH)
19
Q
Stress oxydatif et contaminants
A
- certains contaminants peuvent induire du stress oxydatif en interférant avec les mécanismes de défense du système antioxydant ou en contribuant directement à la génération d’ERO
- les ERO répondent donc aux contaminants
20
Q
Malondialdéhyde comme biomarqueur
A
- l’une des conséquences les plus rapides du stress oxydatif en présence de contaminants organiques est la peroxydation des lipides de la membrane cellulaire
- ceci change la perméabilité cellulaire, augmente les risques de lyse et produit d’autres ERO
- le MDA est un produit de la peroxydation des lipides et est utilisé comme biomarqueur d’effet du stress oxydatif
21
Q
Malondialdéhyde comme biomarqueur : exemple
A
- effets de l’anthracène (HAP) sur les microsomes de carpet arlequin
- le MDA est un biomarqueur de l’exposition à l’anthracène, mais aussi des effets toxiques d HAP en présence d’UVs
- exposition à rien et en ajoutant du HAP : pas de grandes différences entre les deux
- exposition à des UVs : grande augmentation de MDA produite donc stress oxydait et perturbation du fonctionnement des membranes)
- exposition aux UVs et ajout d’anthracène : augmentation
- même si exposition à rien, il y a toujours un niveau basal (toujours des radicaux libres et doivent conserver l’homéostasie)
22
Q
Important stress oxydatif
A
- les organismes à respiration aérobie ont un système antioxydant pour les protéger des espèces réactives d’oxygène (ERO) produites pendant la respiration
- les contaminants peuvent contribuer au stress oxydait dans une cellule en produisant des ERO ou en nuisant à leur élimination, menant à de nombreux dommages cellulaires
- le malondialdéhyde peut servir de biomarqueur du stress oxydatif pour les contaminants organiques et certains métaux
23
Q
Génotoxicité
A
- regroupe les dommages induits à l’ADN qui peuvent survenir pendant l’exposition à des contaminants
- les mécanismes de réparation de l’ADN peuvent être débordés, augmentant les mutations
24
Q
Exemples de contaminants génotoxiques
A
- clastogènes : briser ou perturber les chromosomes
- mutagènes : augmenter le nombre de mutations
- tératogènes : induire des malformations pendant le développement
- cancérigènes : mener à la multiplication cellulaire non-controlée
25
Q
Génotoxicité clastogène
A
- les principaux dommages génotoxiques limitent la réplication fidèle du génome et se font par :
- bris d’ADN simple brin, souvent par des ERO ou composés toxiques
- bris d’ADN double brin, souvent par des ERO ou composés toxiques
- formation d’enduits d’ADN avec xénobiotiques ou leurs métabolites
26
Q
CYP de la phase I et adduits d’ADN
A
- les produits de la phase I peuvent devenir des adduits d’ADN qui se lient au matériel génétique
27
Q
Génotoxicité comme biomarqueur
A
- marquage des adduits d’ADN au 32P, mesure de la radioactivité comme estimé du nombre d’adduits et de l’exposition au benzo(a)pyrène (cellules de souris)
- biomarqueur d’effet
- pas de niveau basal
28
Q
Dysfonctionnement enzymatique
A
- de nombreux contaminants peuvent avoir des effets sur les enzymes cellulaires
- les métaux (et certains xénobiotiques) peuvent lier des protéines et altérer leur structure secondaire ou tertiaire
- ceci peut altérer l’activité enzymatique de la protéine
- les métaux peuvent aussi bloquer des sites actifs, changeant le fonctionnement de la protéine
- l’altération de l’activité de ces enzymes par des métaux, HAP et BPC peut servir de biomarqueur
- l’exposition au mercure interfère avec les enzymes de la synthèse de l’hème et mdifie le destin des intermédiaires de réaction
- certaines porphyrines sont alors excrétées via l’urine
- ex : utilisation de la porphyrine comme biomarqueur du mercure chez les dentistes
29
Q
Hème
A
- cofacteur contenant un atome de métal (Fe)
- jouent un rôle crucial dans le transport des gaz
- la synthèse de l’hème passe par plusieurs étapes intermédiaires, produisant les porphyrines
