La molécule en question est l'oxygène. Bien qu’essentiel à la respiration cellulaire et à la production d’énergie, l’oxygène est également un gaz hautement réactif qui peut provoquer des dommages oxydatifs aux composants cellulaires, notamment les protéines, les lipides et l’ADN. Pour gérer la toxicité potentielle de l’oxygène, les cellules ont développé un système complexe de défenses antioxydantes qui travaillent ensemble pour neutraliser les radicaux libres et réparer les dommages cellulaires.

1. Enzymes antioxydantes : Ces enzymes catalysent des réactions chimiques qui convertissent les espèces réactives de l'oxygène (ROS) en molécules inoffensives. Certaines enzymes antioxydantes clés comprennent :

- Superoxyde dismutase (SOD) :Convertit les radicaux superoxydes en peroxyde d'hydrogène et en oxygène.

- Catalase :Convertit le peroxyde d'hydrogène en eau et en oxygène.

- Glutathion peroxydase :Convertit respectivement le peroxyde d'hydrogène et les hydroperoxydes lipidiques en eau et en alcool.

2. Antioxydants non enzymatiques : Ces molécules peuvent directement éliminer et neutraliser les radicaux libres. Voici quelques exemples :

- Glutathion (GSH) :Tripeptide impliqué dans de nombreux processus cellulaires, dont la défense antioxydante.

- Vitamine C (acide ascorbique) :Une vitamine hydrosoluble qui peut donner des électrons pour neutraliser les radicaux libres.

- Vitamine E (tocophérol) :Une vitamine liposoluble qui peut protéger les membranes cellulaires de la peroxydation lipidique.

3. Mécanismes de réparation cellulaire : En plus des défenses antioxydantes, les cellules disposent de mécanismes pour réparer les dommages causés par les ROS. Ceux-ci incluent :

- Réparation de l'ADN :Les cellules peuvent détecter et réparer les dommages causés à leur ADN, ce qui est essentiel au maintien de l'intégrité génétique.

- Réparation des protéines :Les protéines oxydées peuvent être réparées ou dégradées, selon l'étendue des dommages.

- Réparation lipidique :Les lipides endommagés dans les membranes cellulaires peuvent être remplacés grâce à des processus de remodelage membranaire.

4. Voies de signalisation redox : Les espèces réactives de l’oxygène jouent également un rôle important dans les voies de signalisation cellulaire. À faibles concentrations, les ROS peuvent agir comme des molécules de signalisation qui régulent divers processus cellulaires, tels que l'expression des gènes, la prolifération cellulaire et l'apoptose.

Dans l’ensemble, les cellules gèrent la toxicité potentielle de l’oxygène en maintenant un équilibre entre les défenses antioxydantes, les mécanismes de réparation cellulaire et les voies de signalisation redox. La dérégulation de ces systèmes de protection peut entraîner un stress oxydatif, associé à diverses maladies, notamment le cancer, les maladies cardiovasculaires, les troubles neurodégénératifs et le vieillissement.