1. Antioxydants enzymatiques : Les plantes produisent diverses enzymes antioxydantes qui éliminent directement les espèces réactives de l’oxygène (ROS) ou participent à leur détoxification. Ces enzymes comprennent :
- Superoxyde dismutase (SOD) : La SOD convertit les radicaux superoxydes (O2•-) en peroxyde d'hydrogène (H2O2) et en oxygène.
- Catalase (CAT) : CAT décompose le H2O2 en eau et en oxygène.
- Ascorbate peroxydase (APX) : APX réduit le H2O2 et les hydroperoxydes lipidiques en utilisant l'ascorbate (vitamine C) comme donneur d'électrons.
- Gaïacol peroxydase (GPX) : GPX réduit le H2O2 et les hydroperoxydes organiques en utilisant le glutathion réduit (GSH) comme donneur d'électrons.
- Glutathion réductase (GR) : GR régénère le GSH à partir de sa forme oxydée (GSSG) en utilisant le NADPH comme donneur d'électrons.
2. Antioxydants non enzymatiques : Les plantes accumulent également une gamme d’antioxydants non enzymatiques qui réagissent directement avec les ROS et les neutralisent. Ceux-ci incluent :
- Caroténoïdes : Les caroténoïdes sont des pigments photosynthétiques qui éliminent l'oxygène singulet (1O2) et d'autres ROS.
- Ascorbate (vitamine C) : L'ascorbate est un antioxydant soluble dans l'eau qui réduit le H2O2, les hydroperoxydes lipidiques et autres ROS.
- Glutathion (GSH) : Le GSH est un tripeptide qui participe à diverses réactions de détoxification et élimine directement les ROS.
- Flavonoïdes : Les flavonoïdes sont des pigments végétaux qui éliminent les ROS et stabilisent également les membranes cellulaires.
- Tocophérols (vitamine E) : Les tocophérols sont des antioxydants liposolubles qui protègent les membranes cellulaires de la peroxydation lipidique.
3. Métabolites éliminant les ROS : Certains métabolites végétaux peuvent directement éliminer les ROS ou améliorer l’activité antioxydante des enzymes. Ceux-ci incluent :
- Polyamines : Les polyamines, telles que la putrescine, la spermidine et la spermine, peuvent éliminer les ROS et stabiliser les membranes.
- Proline : La proline est un acide aminé qui peut éliminer les ROS et protéger les protéines et les enzymes des dommages oxydatifs.
- Glycine bétaïne : La glycine bétaïne est un soluté compatible qui peut éliminer les ROS et maintenir l'homéostasie cellulaire dans des conditions de stress.
4. Protection membranaire : Les plantes renforcent leurs membranes cellulaires pour prévenir la peroxydation lipidique et maintenir l’intégrité de la membrane. Ceci est réalisé en augmentant les niveaux d'antioxydants liés aux membranes, tels que les tocophérols et les caroténoïdes, et en améliorant les mécanismes de réparation des membranes endommagées.
5. Expression génétique sensible au stress : Les plantes répondent au stress oxydatif en activant des gènes sensibles au stress qui codent pour des enzymes antioxydantes, des protéines détoxifiantes et d’autres molécules protectrices. Cette reprogrammation transcriptionnelle aide les plantes à s’acclimater et à tolérer les conditions de stress oxydatif.
6. Signalisation redox : Les ROS agissent également comme des molécules de signalisation dans les plantes, déclenchant des réponses cellulaires et des mécanismes d'acclimatation. De faibles niveaux de ROS peuvent induire l’expression de gènes antioxydants et améliorer la tolérance au stress. Cependant, un excès de ROS peut entraîner des dommages oxydatifs et une mort cellulaire programmée.
Dans l’ensemble, les plantes utilisent un système antioxydant à multiples facettes qui intègre des mécanismes enzymatiques et non enzymatiques pour se protéger contre le stress oxydatif. Ce système est crucial pour maintenir l’homéostasie rédox cellulaire et assurer la survie et la croissance des plantes face à divers défis environnementaux.
