Qu'est-ce que le métabolisme xénobiotique?
Le métabolisme
xénobiotique fait référence aux diverses réactions chimiques, appelées voies métaboliques, qu'un organisme vivant utilise pour modifier des produits chimiques qui ne se trouvent normalement pas dans un organisme dans le cadre de sa biochimie naturelle. Ces produits chimiques, appelés xénobiotiques, peuvent inclure des choses telles que les poisons, les médicaments et les polluants environnementaux. Le métabolisme des xénobiotiques est important pour la vie, car il permet à un organisme de neutraliser et d'éliminer les toxines étrangères qui autrement interféreraient avec les processus chimiques qui le maintiennent en vie. Le métabolisme xénobiotique des humains et de nombreuses autres formes de vie est important dans des domaines tels que la médecine, l'agriculture et les sciences de l'environnement.
De nombreuses substances potentiellement nocives sont empêchées de causer des dommages par les membranes des cellules, qui régulent les produits chimiques qui sont autorisés à entrer dans une cellule et à bloquer physiquement de nombreux xénobiotiques. Les molécules polaires, qui ont des dipôles électriques car leurs électrons ne sont pas également partagés entre les atomes de la molécule, sont généralementImpossible de dépasser la membrane d'une cellule. Les molécules non polaires, cependant, peuvent passer à travers la membrane perméable et dans la cellule. Le métabolisme xénobiotique protège le corps de ces substances avec des enzymes qui réagiront avec la plupart des composés non polaires. Cette spécialisation les empêche d'attaquer des substances utiles qui font partie de la biochimie normale de l'organisme, qui sont des composés polaires capables de diffuser à travers des membranes cellulaires à l'aide de protéines de transport.
Dans la première étape du métabolisme xénobiotique, la substance étrangère est modifiée par des réactions chimiques qui ajoutent des groupes polaires ou réactifs à ses molécules. Cela se fait le plus souvent avec des enzymes qui catalysent les réactions de monooxygénase avec les molécules d'oxygène, ou O2, et l'hydrogène, ajoutant un atome d'oxygène de l'O2 à la molécule xénobiotique et produisant une molécule d'eau comme sous-produit. Le groupe de protéines le plus importantLa famille du cytochrome P450 est impliquée à ce stade, qui comprend plus de 11 500 protéines différentes et est présente dans toutes les formes de vie sur Terre.
Le xénobiotique modifié est ensuite détoxifié par des réactions avec d'autres molécules, se combinant avec eux pour former des molécules appelées conjuguées xénobiotiques. Les produits chimiques couramment utilisés dans cette phase comprennent la glycine (C2H5NO2), le glutathion (C10H17N3O6S) et l'acide glucuronique (C6H10O7). Ces molécules sont anioniques, ce qui signifie qu'elles contiennent plus d'électrons que de protons et ont donc une charge électrique négative. Selon la substance impliquée, les conjugués résultants peuvent subir d'autres réactions chimiques au cours de la détoxification.
Enfin, le conjugué est excrété de la cellule. Ses groupes anioniques chargés négativement lui permettent de se lier avec des molécules de transporteur de protéines, qui transportent le conjugué à travers la membrane cellulaire et hors de la cellule. De là, le xénobiotique peut être métabolisé davantage par la biochime extracellulairecals ou expulsé du corps entièrement en sueur, urine ou excréments.
Au fil du temps, le métabolisme xénobiotique des générations suivantes d'organismes peut évoluer pour offrir une plus grande protection contre les substances qu'ils sont susceptibles de rencontrer dans leur environnement, car les membres de l'espèce le mieux à même de les manipuler surploient et ont dépassé leurs camarades. Cela permet à de nombreuses formes de vie de vivre dans des environnements ou de manger en toute sécurité des aliments qui seraient mortels pour d'autres espèces. Cela peut à son tour éviter l'évolution des espèces qui produisent des toxines à des fins de chasse ou défensives, créant une pression sélective qui favorise les organismes les plus efficaces pour surmonter le métabolisme de leurs prédateurs ou proies.
Le métabolismexénobiotique est un facteur important de l'agriculture. La réaction de différents organismes aux xénobiotiques affecte la façon dont elles seront affectées par les produits chimiques agricoles tels que les pesticides. Cela fait de l'adaptation évolutive aux xénobiotiques une préoccupation majeure, car les ravageurs tels que les insectes mangeurs de cultures peuvent évoluer gRester la résistance aux pesticides car les membres moins résistants d'une espèce sont vaincus du pool génétique.
Le métabolismexénobiotique est également important en médecine, car la plupart des médicaments sont des xénobiotiques. Certains médicaments n'ont aucun effet médical dans la forme qui est réellement administré au patient et devient actif lorsqu'il est chimiquement modifié par le métabolisme du patient, un processus appelé bioactivation. Cela se fait le plus souvent en oxydant les molécules du médicament et implique généralement la famille du cytochrome P450. Cependant, il peut également impliquer d'autres protéines telles que l'époxyde hydrolase, la méthyltransférase et la N-acétyltransférase, qui provoquent des changements chimiques tels que l'hydrolyse, la méthylation et l'acétylation, respectivement. Une cause fréquente d'interactions dangereuses sur les médicaments est lorsqu'un médicament a un effet sur le métabolisme du patient qui interfère avec la capacité du corps à métaboliser un autre médicament, permettant à ce dernier de s'accumuler non transformée jusqu'à ce qu'il atteigne des niveaux dangereux et des poisons du patient.