Toxicodynamique

Nous allons maintenant illustrer les types de réactions qui se produisent entre le toxique et le site cible.

Les types de réactions peuvent être :

RÉVERSIBLE (liens non covalents entre la cible toxique et la cible biologique) ;
IRRÉVERSIBLE (liens covalents entre la cible toxique et la cible biologique) ;
TRANSFERT D'ÉLECTRONS (réactions REDOX);
ENZYMATIQUE (réactions d'hydrolyse par des toxiques tels que le venin de serpent formé par différentes substances dangereuses telles que :
- l'acétylcholinestérase, qui hydrolyse le neurotransmetteur acétylcholine ;
- Collagénases, qui dégradent le collagène ;
- Phospholipase A2, enzymes qui se trouvent dans la membrane phospholipidique et sont responsables de la production d'acide arachidonique, donc de prostaglandines et de thromboxane ;
- Les phosphodiestérases, qui sont des enzymes responsables de la dégradation de tous ces seconds messagers tels que cGMP et cAMP.
- Enzymes qui dégradent les brins du gène, puis l'ADN (désoxyribonucléase) et l'ARN (ribonucléase).

LES CONSÉQUENCES

Jusqu'à présent, nous avons vu les différents types de cibles, les différents liens qui se nouent entre le toxique et la cible. La question que nous nous posons maintenant est : « mais quelles conséquences auront de tels liens ? ».
Les principales conséquences sont au nombre de cinq :

INTERACTION AVEC LES FONCTIONS DES MEMBRANES EXCITABLES DE LA CELLULE ;
INTERFÉRENCE AVEC LA PRODUCTION D'ÉNERGIE PAR LA CELLULE ;
ALTÉRATION DE L'HOMÉOSTASIE DE L'ION CALCIUM;
MORT DE GROUPES SPÉCIFIQUES DE CELLULES ;
ALTÉRATION DE GÈNE NON LÉTALE DANS LES CELLULES SOMATIQUES (CANCÉROGÉNÈSE).

1) INTERACTION AVEC LES FONCTIONS DES MEMBRANES EXCITABLES DE LA CELLULE.
Une des premières conséquences est la modification de l'excitabilité de la membrane cellulaire.Du fait de l'interaction toxique-cible, il y a une modification sur la distribution des ions qui se trouvent de part et d'autre de la membrane, qui sont responsables des phénomènes de dépolarisation et d'hyperpolarisation de la cellule. Les organochlorés, une toxine produite par un poisson (tétrodotoxine) et les solvants organiques comme l'éthanol, modifient la perméabilité ionique de la membrane, rendant la cellule plus excitable ou moins sensible à l'excitation, grâce à l'action d'ouverture ou de fermeture des différents canaux ioniques présent sur la membrane cellulaire.
Le canal sodium se retrouve en trois étapes : fermé, ouvert et enfin inactif ou désensibilisé. Comme on le rappelle, il existe plusieurs substances d'origines différentes capables d'agir sur ces canaux sodiques. La tétrodotoxine (TTX) produite par le poisson-globe bloque le passage du sodium dans les différents canaux dédiés ; de cette façon il n'y a pas de dépolarisation de la membrane, empêchant ainsi la transmission de signaux intracellulaires.
Quant aux solvants organiques, leur effet n'est pas sur les canaux ioniques, mais est dû au fait qu'ils sont très liposolubles et provoquent une "action non spécifique avec une désorganisation de la membrane phospholipidique. Enfin, les organochlorés comme le DDT (dichlorodiphényltrichloroéthane) interfèrent avec la fermeture des canaux ioniques sodium provoquant des problèmes d'excitabilité cellulaire.

2) INTERFÉRENCE AVEC LA PRODUCTION D'ÉNERGIE PAR LA CELLULE.
Le deuxième type de conséquence est l'interférence avec la production d'ATP de la cellule.Diverses substances toxiques agissent sur différents points de phosphorylation oxydative, empêchant la production d'adénosine triphosphate, la cellule se retrouve donc sans énergie.Les substances toxiques qui vont agir en inhibant la formation de l'ATP sont :

L'acide cyanhydrique, qui inhibe la dernière étape des réactions de la chaîne de transport d'électrons.Il inactive notamment l'enzyme Cytochrome C oxydase, réduisant la quantité d'ions H + expulsés et modifiant la différence de potentiel sur les côtés de la membrane mitochondriale.
Les substances de découplage (par exemple les chlorophénols) augmentent la perméabilité de la membrane interne des mitochondries aux ions H +. De cette manière, l'entrée des ions H + se produit avec une réduction de la différence de potentiel des deux côtés de la membrane, avec une réduction conséquente de l'ATP.
Substances qui réduisent l'apport d'oxygène aux mitochondries, ce qui ralentit ou bloque la synthèse d'ATP.

UNE FAIBLE PRODUCTION D'ATP SIGNIFIE UNE ALTÉRATION DE LA FONCTIONNALITÉ DE LA MEMBRANE, DES POMPES À IONS ET DE LA SYNTHÈSE DES PROTÉINES.

3) ALTÉRATION DE L'HOMÉOSTASIE DE L'ION CALCIUM.
De tous les ions, le calcium est l'un des principaux seconds messagers qui permet la transmission de signaux de l'extérieur vers l'intérieur de la cellule. Toutes les substances qui modifient l'entrée, la sortie, la libération et/ou la rentrée du calcium des dépôts intracellulaires, conduisent en quelque sorte à une « altération » de l'homéostasie calcique.

Le calcium à l'intérieur de la cellule, au repos, doit toujours être à une certaine concentration.La concentration est maintenue stable grâce à des mécanismes particuliers de régulation du calcium, qui permettent de l'éliminer ou de l'intégrer.Ca2+ à l'extérieur de la cellule, au repos, il a une concentration de 1mM = 10-3 et à l'intérieur 0,1 μM = 10-7, donc c" est une différence de 10 000 fois entre l'intérieur et l'extérieur.

Le calcium est très important pour notre corps, car il est très utile pour la contraction musculaire et la libération d'hormones.
Comment la cellule maintient-elle cet équilibre ? La cellule a des mécanismes ON-OFF. Le mécanisme ON augmente la concentration de calcium dans la cellule, tandis que le mécanisme OFF agit en sens inverse en réduisant la concentration de l'ion. Ces mécanismes doivent toujours être activés par des stimuli adéquats.

ON = + [conc.]
OFF = - [conc.]

Le Ca2+ entrant dans la cellule peut être expulsé activement par des pompes particulières, ou il peut être séquestré et déposé dans des sites de stockage intracellulaires particuliers. Une chose très importante est que tout le mécanisme homéostatique nécessite une DÉPENSE D'ÉNERGIE. Dès lors, toutes les conditions pathologiques, telles que l'ischémie cérébrale et/ou cardiaque, ou toutes les substances toxiques qui diminuent l'ATP disponible pour la cellule, déterminent une « altération de l'homéostasie calcique. Un échec à rééquilibrer cet ion par la cellule conduit à une plus grande excitabilité (EXCITOTOXICITÉ) ou pire à la mort cellulaire due à la nécrose ou à l'apoptose. L'excitotoxicité est causée par l'acide glutamique, qui est l'un des principaux neurotransmetteurs excitateurs de notre SNC. L'acide glutamique, en effet, va agir sur les canaux du calcium ion, permettant à l'ion d'entrer et provoquant ainsi des effets dangereux pour la cellule.En plus d'une excitabilité élevée, il attire les radicaux libres d'oxygène qui commencent à réagir avec les lipides membranaires, les acides nucléiques et les protéines Par conséquent, dans des conditions normales, l'acide glutamique agit comme un neurotransmetteur, mais suite à des pathologies neurodégénératives particulières il s'avère très dangereux. ou pour notre corps.

4) MORT DE GROUPES SPÉCIFIQUES DE CELLULES.
Il existe des toxines qui provoquent la mort sélective de groupes cellulaires ; par exemple l'iode 131 pour la thyroïde et la thalidomide pour les cellules primordiales de l'embryon.

On peut parler de dégénérescence sélective des cellules, par exemple dans le cas de la dégénérescence des neurones dopaminergiques, qui se situent dans une zone du SNC chargée de contrôler les mouvements. Ces neurones sont détruits par une maladie neurodégénérative connue sous le nom de MALADIE DE PARKINSON. D'autres substances qui agissent sur une population neuronale spécifique sont des dérivés organostanniques, tels que le triméthylétain. Ces substances, présentes dans les pesticides, affectent les neurones d'autres régions limitées du SNC, telles que le système limbique et toutes les zones sensorielles du cortex.
Dans le cas de l'accumulation sélective, l'iode 131 est pris comme exemple, qui s'accumule dans les cellules thyroïdiennes provoquant leur destruction. Le deuxième exemple d'accumulation sélective est l'action de la thalidomide pendant la période de développement embryonnaire, qui détruit les cellules responsables du développement des membres inférieurs et supérieurs, provoquant le soi-disant FOCOMELIA.
Comme dans le cas de la thalidomide, certaines toxines peuvent provoquer la dégénérescence des cellules embryonnaires, entraînant des fausses couches ou des malformations. D'autres toxiques, en revanche, peuvent avoir de multiples mécanismes, comme le cyanure (se lie à la cytochrome oxydase, réduit les réserves énergétiques de la cellule, détermine le stress oxydatif, altère l'homéostasie calcique) ou le triméthylétain (altère l'homéostasie calcique), réduit la synthèse. d'ATP, augmente la libération d'acide glutamique). Connaître le fonctionnement d'un toxique aide à prévenir ou à combattre l'effet que la substance peut avoir sur notre organisme.

5) ALTÉRATION DE GÈNE NON LÉTAL DANS LES CELLULES SOMATIQUES (CANCÉROGÉNÈSE)
Il existe des toxines dont l'activité principale est de provoquer des modifications des gènes. Tous ces composés sont classés comme cancérigènes. Ce point sera approfondi plus loin dans les articles sur la cancérogenèse.