Intervention du monoxyde d’azote, NO,et de ses dérivés oxydés, particulièrementchez les mammifères1

Claire Ducrocq, Claudine Servy, Mare Cudic, et Béatrice Blanchard

Résumé :Le monoxyde d’azote (NO) est un composé naturel, radical libre et stable, produit de la réductionbactériologique des nitrate et nitrite dans la terre et les eaux, et de l’oxydation enzymatique de laL-arginine chez lesanimaux. Biosynthétisé par des systèmes enzymatiques finement régulés appelés NO-synthases, NO diffuse aisémentdans les tissus. Il réagit rapidement avec les hémoprotéines et les centres fer–soufre pour donner les composésnitrosylés. Il s’oxyde plus lentement pour donner des oxydes de NO qui nitrosent les thiols en thionitrite. Transportésous ces différentes formes, libéré spontanément ou par des mécanismes plus ou moins bien élucidés, il accède à laplupart des cellules et régule la consommation de l’oxygène au niveau de la chaîne respiratoire mitochondriale eninteragissant avec la cytochrome oxydase. Dans le système cardiovasculaire, il diminue la pression sanguine en activantune hémoprotéine, la guanylate cyclase présente dans les cellules musculaires. Par cette même interaction, it intervienten tant que neuromédiateur et neuromodulateur dans le système nerveux. Cependant, de nombreux rôles de NOdécoulent des réactions très rapides de ce radical avec les autres radicaux : avec l’anion superoxyde(O 2 ) il conduit àla formation d’oxoperoxonitrate (ONOO , dit peroxynitrite). Ce composé très oxydant des centres métalliques, desthiols et des antioxydants est aussi capable de convertir la tyrosine en 3-nitrotyrosine et d’agir au niveau des résidustyrosine contenus dans les protéines. Dans cette minirevue, les aspects biologiques de l’intervention de NO sontrépertoriés sur la base de ses interactions rapides avec le fer des hémoprotéines et avec d’autres radicaux.Parallèllement, l’oxydation de NO permet les réactions de nitrosations essentiellement des thiols mais aussiéventuellement des bases nucléiques. La fonction thionitrite (R–S–NO) ainsi formée ainsi que la dimérisation et la ni-tration des résidus tyrosine sont des modification posttraductionnelles des protéines qui commencent juste à êtreexplorées chez les animaux.

Mots clés: monoxyde d’azote, peroxynitrite, nitration, nitrosation, nitrosylation.

Ducrocq et al.Abstract: Nitric oxide (NO) is a natural and stable free radical produced in soil and water by the bacteriological re-duction of nitrites and nitrates and in animals by the enzyme oxidation ofL-arginine. NO is biosynthesised by finelyregulated enzymatic systems called NO-synthases and readily diffuses through tissues. It reacts rapidly withhemoproteins and iron-sulphur centers to form nitrosylated compounds. It oxidises more slowly to form nitrogen ox-ides that nitrosate thiols into thionitrite. NO is transported in these various forms and released spontaneously orthrough yet unclear mechanisms into most cells; it also regulates oxygen consumption at the mitochondrial respiratorychain level through interaction with cytochrome oxidase. In the cardiovascular system, NO lowers blood pressure byactivating a hemoprotein, the guanylate cyclase present in muscle cells; through such interaction it acts also as aneuromediator and neuromodulator in the nervous system. However, many of NO’s roles result from rapid coupling toother radicals; for example, it reacts with the superoxide anion(O 2 ) to form oxoperoxinitrate (ONOO , also known asperoxynitrite). This strong oxidant of metallic centers, thiols, and antioxidants is also able to convert tyrosine to3-nitrotyrosine and to act upon tyrosine residues contained in proteins. The biological aspects of the roles of NO arepresented with particular respect to the rapid interactions of NO with hemoproteins’ iron and other radicals. Concur-rently, NO oxidation enables nitrosation reactions primarily of thiols but ultimately of nucleic bases. The thionitritefunction (R–S–NO) thus formed and the dimerisation and nitration of tyrosine residues are protein post-translationalmodifications that are being investigated in animals.

Key words: nitric oxide, peroxynitrite, nitration, nitrosation, nitrosylation.

[Translated by the editors.] 102

Can. J. Physiol. Pharmacol.79: 95–102 (2001) © 2001 CNRC Canada

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DOI: 10.1139/cjpp-79-2-95

Reçu le 31 janvier 2000. Publié sur le site Web des Presses scientifiques du CNRC janvier 25, 2001.

C. Ducrocq,2 C. Servy, M. Cudic et B. Blanchard. Institut de Chimie des Substances Naturelles, Centre National de la RechercheScientifique (CNRS), F-91198 Gif-sur-Yvette, France.

1L’article a été soumis au processus habituel de révision par les pairs.2Auteur correspondant (courriel : Claire.Ducrocq@icsn.cnrs-gif.fr).

Introduction

Le monoxyde d’azote (NO) est un gaz qui existe dansl’atmosphère terrestre non polluée à des concentrations del’ordre de quelques parties par billion (ppb). Il provientessentiellement de l’irradiation solaire des mers et des solshumides ainsi que de la réduction microbiologique des ni-trates et nitrites minéraux. La concentration de NO dansl’atmosphère augmente de plusieurs ordres de grandeurauprès de sources de lumière ou de chaleur intense (site decombustion, moteur) dans les zones urbanisées ce qui faitque sa teneur participe à l’évaluation du taux de pollution.NO s’oxyde avec une vitesse qui augmente avec sa concen-tration initiale, pour donner N2O4 et surtout N2O3. Cesoxydes d’azote au contact de l’eau s’hydrolysent en nitrite etnitrate qui retombent sur terre avec la pluie.

Récemment, quelques dizaines de ppb de NO ont étémesurés dans l’air expiré humain (Thébaud et al. 1999),montrant que l’homme et les animaux participent aussi à laprésence de NO dans l’atmosphère. La principale sourceendogène de NO chez les animaux, de certaines bactéries etorganismes inférieurs à l’homme, est le produit des NO-synthases, enzymes capables d’utiliser l’oxygène et d’oxyderl’un des azotes de laL-arginine, un acide aminé essentiel(Moncada et al. 1991). La biosynthèse de NO varie selonl’état physiopathologique de l’individu. Elle augmente chezles sportifs et les malades soumis à une infection. C’est unindice dans certaines pathologies, telles que l’asthme, lesmyopathies ou les états inflammatoires aigus et chroniques(Thébaud et al. 1999).

Au cours de ces dix dernières années, la chimie de NOdans les milieux aqueux s’est considérablement enrichie enmême temps que ses propriétés biologiques étaient mises en

évidence. En effet, NO joue de multiples rôles qui diffèrentselon sa concentration et les concentrations de sespartenaires qu’il est nécessaire d’identifier dans chaque typecellulaire. NO intervient directement et indirectement par sesdérivés oxygénés, par des réactions chimiques sur lesmolécules de faibles ou de hauts poids moléculaires (Winket al. 1996).

Biosynthèse de NO

La biosynthèse de NO est réalisée par les NO-synthases(NOS). Trois d’entre elles sont actuellement bien identifiées,les NOS I, II et III qui sont très fortement régulées au niveaude leur activité, de la quantité de protéine et d’ARNmessager correspondant.

(i) La NOS I, découverte dans les neurones, est largementdistribuée dans d’autres tissus que le système nerveux avec,par exemple, une concentration importante dans les musclessquelettiques (Michel et Feron 1997).

(ii ) La NOS II inductible, purifiée et clonée à partir desmacrophages de souris activés par des extraits bactériens, estexprimée dans des cellules impliquées dans les processusd’inflammation et de défense contre les infections (Nathan1997). Généralement, la NOS II n’est pas présente dans lestissus sains. Elle est synthétisée dans des cellules qui ont étéen contact avec des microorganismes ou des extraitsmembranaires de bactéries, ou induite par certainescytokines (Sennequier et Stuehr 1996). C’est ainsi qu’ellepeut apparaître chez les leucocytes, myocytes, cellulesgliales, hépatocytes ou kératinocytes. Elle est aussisynthétisée au cours de certaines phases de développementde l’organisme et de la différentiation cellulaire.

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Fig. 1. Schéma de la voie de synthèseL-arginine-NO-monophosphate cyclique de guanosyle (cGMP).

(iii ) La NOS III originellement isolée de l’endothéliumvasculaire, tissu tapissant la lumière des vaisseaux sanguins,existe aussi dans les myocytes cardiaques, les plaquettes etles neurones de l’hippocampe.

Ces NOS présentent une forte homologie quand onconsidère leurs structures protéiques, leurs mécanismesenzymatiques et les sites de fixation aux mêmes cofacteurs(flavines, NADPH, protoporphyrine IX de fer, tétrahydro-bioptérine, calmoduline) et au substrat laL-arginine (fig. 1).

Les NOS I et III sont présentes dans les cellules ou lestissus où elles existent d’une façon constitutive généralementsous forme de monomères inactifs (Forstermann et al. 1998).C’est la dimérisation et l’association avec la calmoduline, laL-arginine et la tétrahydroptérine qui permet d’activerl’oxygène et d’oxyder laL-arginine et enfin de libérer NO etla citrulline. L’activité de ces deux enzymes est tributaire dela concentration en ions calcium nécessaire à l’associationavec la calmoduline. Elle suit les fluctuations du gradientdes ions calcium dans leur environnement qui modulentainsi le flux du NO libéré (fig. 2).

De plus, la NOS III est normalement fixée à la membranedes cellules endothéliales où elle se trouve associée auxcavéolines. Cette structure membranaire complexe est sensi-ble à la pression des fluides qui s’exerce sur la membrane.La pression sanguine constitue le principal mécanisme derégulation de l’activité de la NOS III endothéliale chez lesmammifères.

Les premiers inhibiteurs de NOS utilisés ont été lesdérivés de la L-arginine (L-Nω-méthylarginine, L-Nω,N′ω-diméthylarginine, L-Nω-nitroarginine, L-Nω-aminoarginine,les mêmes dérivés de la sérieD étant inefficaces. Les dérivésN-méthylés sur les azotes terminaux de la chaîne latérale dela L-arginine sont d’ailleurs des inhibiteurs naturels. Cesdérivés sont des inhibiteurs efficaces mais peu spécifiquesd’une classe particulière de NOS. C’est pourquoi ils peuvent

être utilisés comme outils dans les études de biochimie maissont toxiques lorsqu’ils sont administrés à un animal. Mêmedans le cas du choc septique où la tension vasculaire estdangereusement basse, leur administration s’est révéléenéfaste. D’autres molécules des sont inhibiteurs commel’aminoguanidine plus sélective de la NOS II, le 7-nitroindazole qui agit d’abord sur la NOS I. La recherched’autres structures moléculaires qui seraient inhibiteurs deNOS est en pleine explosion (Boucher et al. 1999) etcertains spécifiques pour la NOS I ou II sont actuellement àl’essai clinique (Chabrier et al. 1999). Il est intéressant detrouver des inhibiteurs de NOS I pour les cas de congestioncérébrale et de NOS II pour traiter les problèmesd’inflammation chronique, comme l’arthrite.

Réactivité de NO dans les milieuxbiologiques

La réactivité de NO s’explique par son caractèreradicalaire. NO est un radical stable à température etpression ordinaire. Il ne se dimérise et ne se dismute pas, etpourtant sa durée de vie dans les liquides physiologiques aété mesurée comme étant de l’ordre de quelques secondes ouminutes (Chen et al. 1998). Ceci s’explique parce qu’ilréagit avec les métaux de transition, les autres radicaux etl’oxygène.

NO et les métaux de transitionLe plus répandu des métaux de transition dans la nature

est le fer et on le prendra comme exemple, d’autant plusqu’il y a peu de données sur les interactions de NO avecd’autres métaux tels que le cuivre (cytochrome oxydase,céruloplasmine) et le cobalt (Bauer 1998)… NO réagit surl’atome fer d’autant plus rapidement qu’il est maintenu àl’état réduit, ce qui est le cas des hémoprotéines à FeII, telles

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Fig. 2. Schéma des voies de transcription et du fonctionnement des NO-synthases (NOS).

que la guanylate cyclase, l’hémoglobine, la cytochromeoxydase… Il reste surprenant de voir qu’une toute petitemolécule en se conjuguant au fer de la même proto-porphyrine IX puisse ainsi activer la guanylate cyclase et laprostaglandine synthase, inhiber la cytochrome oxydase oules cytochromes P-450. Dans ce groupe, il faut citer le casde l’hémoglobine qui comporte plusieurs sites de fixationavec NO (Jia et al. 1996) : dans le sang artériel riche enoxygène, où la plupart des sites fer sont saturés d’oxygène,il reste 1 % desites libres qui peuvent se lier au NO. En ou-tre, la protéine dispose d’un thiol libre capable de se chargerd’un groupe nitrosyle, s’il se trouve en contact avec unnitrosothiol de faible poids moléculaire. Ainsi, on trouvedans le sang artériel 40 nM d’hémoglobine nitrosylée surle fer et 300 nM sous forme de (S-nitrosocystéine)-hémoglobine. Au cours de la circulation dans l’organisme, enmême temps que l’hémoglobine perd l’oxygène, elle secharge en NO sur l’hème et la structure de la protéine évoluevers une forme « tendue » où la fonction thiol nitrosylable dela globine s’enfouit et devient insensible à la nitrosation.Dans le sang veineux, les groupements nitrosyle se retrouventsur le fer jusqu’à 1µM (Gow et al. 1999). Cependant la liai-son de NO au fer est beaucoup plus faible dans l’état « tendu »existant à basse tension d’oxygène, que dans l’état « relâché »structure limite que l’hémoglobine adopte en présence desuffisamment d’oxygène. L’hémoglobine pourrait jouer un rôleimportant dans le stockage et le transport de NO (fig. 3).

Lorsque la concentration de NO devient proche de cellede l’hémoglobine, ce qui n’est pas le cas in vivo, la réactiontrès rapide (k = 3,7 × 107 M–1·s–1) de NO avec l’oxyhémo-globine conduit à la formation de méthémoglobine et de ni-trate. Cette réaction est très utilisée pour doser NO oucomme outil de reconnaissance et de piégeage de NO in vi-tro (Murphy et Noack 1994).

La guanylate cyclase constitue la cible privilégiée duproduit des NOS I et III. Cette hémoprotéine soluble activéeen présence de 50 à 100 nM de NO, hydrolyse le triphos-phate de guanosyle (GTP) en un composé cyclique, le mono-phosphate cyclique de guanosyle (cGMP), cofacteur dekinases intervenant dans la relaxation vasculaire ou lalibération d’hormones et de médiateurs cellulaires (Zhao etal. 1998). Les corrélations entre la synthèse de NO, le tauxde cGMP et la vasorelaxation ont été à l’origine de ladécouverte du NO dans le système vasculaire chez lesmammifères.

La cytochrome oxydase ou complexe IV de la chaînerespiratoire, située dans la membrane interne de la mito-chondrie est aussi particulièrement sensible à de faiblesquantités de NO, d’autant que la concentration d’oxygène estfaible (Brown et Cooper 1994; Torres et al. 1995). Il y avraisemblablement une compétition au niveau de l’hème entreNO et l’oxygène. Cependant cette enzyme comporte en plusdes deux hèmes inéquivalents, deux atomes de cuivre quipeuvent être cible de NO (Cooper et al. 1997).

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Fig. 3. Schéma des interactions entre l’hémoglobine et NO.

La concentration de NO augmente lorsque les NOS I ouIII sont activées ou lorsque la synthèse de la NOS II estdéclenchée, mais aussi après l’administration de donneurs deNO ou la libération de NO à partir de composés nitrosés ounitrosylés endogènes. Dans ces situations d’autres hémo-protéines peuvent être affectées comme la catalase, les NOSelles-mêmes, la prostaglandine synthase, les cytochromesP-450, etc.…

NO et l’oxygèneL’oxydation de NO en milieu aqueux aboutit

presqu’exclusivement à la formation de nitrite. L’étudecinétique de cette réaction décrite en 1993 révèle que laréaction est relativement lente, d’ordre 2 par rapport à NO(Wink et al. 1993; Caccia et al. 1999). Elle passe parplusieurs étapes, donc par divers intermédiaires dont certainssont encore mal connus (Pires et al. 1994). La conséquencemajeure de la présence d’oxydes de NO dans l’organisme estla formation desS-nitrosothiols qui ont été détectés in vivo(nitrosoalbumine, nitrosoglutathion, nitrosohémoglobine,nitrosoprotéine fonctionnalisée au niveau de leur thiol libre)dont la vitesse de formation (k = 2 × 106 M–2·s–1) estidentique à celle de l’oxydation de NO (Goldstein etCzapski 1996) (fig. 4.).

Le nitrosoglutathion active la guanylate cyclase commeNO, c’est un agent vasorelaxant. Il constitue une réserve deNO à l’abri de l’oxydation. Il joue ce rôle avec lanitrosoalbumine, la nitrosohémoglobine. Au niveau des en-zymes où la fonction thiol intervient dans le mécanismecatalytique, la nitrosation ou la transnitrosation constitue unmode de régulation. C’est le cas de la glutaraldéhydedéshydrogénase, des caspases et de nombreuses autresprotéines : facteurs de transcription, canaux ioniques…(Broillet 1999).

Les fonctions amine sont aussi modifiables par les oxydesd’azote et particulièrement par N2O3, ce qui conduit à desnitrosoamines (Goldstein et Czapski 1996) ou à desdésaminations d’amines aromatiques particulièrement auniveau des ADN et ARN (Murata et al. 1997). Ces réactionsont été décrites in vitro et jouent certainement un rôle dans lessituations pathologiques où les oxydes d’azote ne seraientplus bloqués par les thiols libres qui sont les protecteursnaturels vis-à-vis de telles réactions dévastatrices.

NO et les radicauxComme attendu, NO réagit très rapidement avec les

radicaux dont le plus répandu dans la nature est l’anionsuperoxyde(O 2 ). NO est en compétition avec les super-oxyde dismutases (SOD) pour capterO 2 : NO se lie àO 2,alors que les SOD accélèrent sa dismutation en oxygène etH2O2.

NO se lie rapidement aux autres radicaux tels que lesradicaux hydroxyle (HO) (Kanner et al. 1991; Mohanakumaret Steinbush 1998), dioxyde d’azote (NO2), peroxyle etalkoxyle (Chamulitrat 1998), thiyle, tyrosyle et trypto-phanyle (Eiserich et al. 1995) qui peuvent se former au coursd’un stress oxydatif. Ces derniers peuvent aussi apparaîtretransitoirement au sein d’une enzyme ou d’une protéine parla capture d’un électron de l’élément soufre ou des noyauxaromatiques des résidus tyrosine et tryptophane. Par

exemple, le radical tyrosyle est stabilisé dans la ribo-nucléotide réductase et nécessaire à l’activité enzymatique.Récemment, les interactions de NO avec les radicauxtyrosyle et leurs implications biologiques ont été répertoriéespar Guittet et al. (1999). Les radicaux NO2 se forment paroxydation du nitrite au cours de réactions chimiques etenzymatiques. En effet, certaines hémoprotéines, comme lamyéloperoxydase présente dans les leucocytes, sont capablesde produire des radicaux NO2 en présence de H2O2(Sampson et al. 1998). NO2, oxydant puissant, est aussi unagent de nitration des composés aromatiques. Les réactionsde couplage de NO avec HO et NO2 sont extrêmementrapides dans les conditions physiologiques, en relation avecleurs constantes de vitesse de l’ordre de 109 M–1·s–1. Nousavons montré in vitro, en utilisant un peptide, que NOempêche la réaction de nitration d’un résidu tyrosine par lesradicaux NO2, via la formation de N2O3. L’anhydridenitreux conduit à des nitrosations qui affectant d’autresfonctions avec d’autres cinétiques dans les conditionsphysiologiques (Cudic et al. 1999).

Dans une situation normale, l’anion superoxyde(O 2 ) seforme continuement au niveau de la chaîne respiratoiremitochondriale comme un résidu de la réduction imparfaitede l’oxygène. Il apparaît aussi au cours du fonctionnementde certaines enzymes telles que les monoamines oxydases etles prostaglandines synthases à des taux qui devraient serésorber aisément par dismutation grâce à la présence desSOD. Cependant il existe des situations où sa synthèse devientintense comme dans les cas d’infection, d’inflammation ou deblessures lorsque des NADH et NADPH oxydases sontactivées. Les NOS elles-mêmes lorsqu’elles setrouvent enmanque deL-arginine ainsi que les cytochromes P-450 enabsence de substrats peuvent alors réduire l’oxygène enO 2.Dans ces situations, le couplage de NO avecO 2 est uneréaction essentielle très rapide (k = 4–20 × 109 M–1·s–1, 30fois supérieure à la constante de vitesse de NO avec HbO2 et3 fois celle deO 2 avec la SOD) qui conduit à la formation duperoxynitrite ou oxoperoxonitrate (ONOO ) et son acideconjugué (ONOOH) puisque le pKa est proche de 7. Onconsidère que ONOO– est relativement stable et que ONOOHse décompose en une paire radicalaire [ONOC,COH] qui seréarrange spontanément en son isomère, l’acide nitrique. Leperoxynitrite disparait dans l’eau à pH 7,4 avec uneconstante de vitesse du premier ordre de 1,3 s–1. CependantONOO– réagit avec le CO2 (k = 5,8 × 104 M–1·s–1) pourdonner le ONOOCO 2 qui se dégrade encore plusrapidement (Lymar et al. 1996). En présence de 1 mM de

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Fig. 4. Mécanismes de la formation des thionitrites.

CO2 (correspondant à 20 mM de bicarbonate), ONOO– estentièrement transformé en ONOOCO 2 qui se dégrade avecune constante de vitesse de 33 s–1 à 25°C et à pH 7,5. Aprèsla rupture homolytique de ONOOH et ONOOCO 2, unepartie des radicaux formés peuvent s’échapper de la cage oùils sont maintenus par solvatation, et peuvent alors réagiravec les constituants du milieu. Ce sont des espècesoxydantes et nitrantes des composés aromatiques. En ab-sence de substances réactives, ces radicaux s’hydrolysent enbicarbonate, nitrate et nitrite, à pH 7,4. Ils contribuent austress oxydatif (fig. 5).

Les composés sensibles aux radicaux issus du peroxy-nitrite sont essentiellement les thiols (k = 1–5 × 103 M–1·s–1)qui donnent des disulfures et les hémoprotéines FeII (107 M–

1·s–1) qui deviennent FeIII . La méthionine est oxydée ensulfoxyde (Pryor 1994) et peut être dégradée (Jensen et al.1997). Certains antioxydants tel que l’urate est transforméen allantoïne (Skinner et al. 1998), alloxane et en radicauxdérivés (Santos et al. 1999), les catécholamines en quinones(Daveu et al. 1997; LaVoie 1999), l’α-tocophérol entocophérone (Vatassery et al. 1998), la sérotonine en sondimère (Blanchard et al. 1997) et la mélatonine en diverscomposés d’hydroxylation et d’oxydation (Zhang et al.1998).

L’expérience montre que ONOOCO 2 est un moindreoxydant des thiols et des hémoprotéines que ONOOH, maisest plus efficace pour nitrer les aromatiques (tyrosine,sérotonine, γ-tocophérol, guanine) (Denicola et al. 1996;Zhang et al. 1997). La nitration de la tyrosine libre et desrésidus tyrosine dans les protéines a été détectée par desméthodes d’immunohistochimie mais aussi par des tech-niques classiques de chimie analytique (chromatographiesuivie de détermination de masse moléculaire). L’apparitionde résidus 3-nitrotyrosine corrélée à l’activité NOS et à uneinsuffisance des SOD est liée à des situations pathologiques(Beckman et al. 1992; Ischiropoulos 1998). Ces faitsdémontrés ont amené une série de travaux pour déterminerquelles sont les protéines particulièrement sensibles à

l’action du peroxynitrite ainsi que les sites moléculaires decette action sur les protéines (oxydations de résidus cystéineou méthionine, nitration de résidu tyrosine), les ARN, ADN(Szabo et Ohshima 1997) et les lipides. Nous avonscontribué à ce domaine d’investigation par l’étude des trans-formations des catécholamines, de la sérotonine et de lamélatonine par le peroxynitrite. Les catécholaminessubissent des oxydations en semiquinones, quinones (Daveuet al. 1997) alors que la sérotonine est partiellement oxydéeen 5,5′-dihydroxy-4,4′-bitryptamine et nitrée en 4-nitrosérotonine (Blanchard et al. 1997). La significationbiologique de ces transformations reste à déterminer. Lamélatonine est diversement oxydée par le peroxynitrite enune série de composés qu’il convient d’explorer mais aussinitrosée sur l’azote indolique (Blanchard et al. 2000). Cetteréaction est intéressante car elle représente une voie deréduction du peroxynitrite. Il y a donc dans la nature desréactions chimiques qui permettent de neutraliser leperoxynitrite (Salvemini et al. 1998).

Les donneurs de NO

La majeure partie de NO produit de l’activité des NO-synthases, se trouve bloquée dans les tissus sous forme descomposés nitrosylés tels que lesS-nitrosothiols outhionitrites (R–S–NO), de nitrosyl-métalloprotéines et decomplexes fer–dinitrosyl–dithiol (DNIC, dinitrosyl–ironcompounds). La libération de NO à partir de ces donneursendogènes est contrôlée par le potentiel d’oxydoréduction dumilieu ou par la teneur en ions métalliques. Par exemple ladégradation des thionitrites en NO dépend de la structure duthiol porteur, de la présence des ions cuivre (Gorren et al.1996; Dicks et Williams 1996), d’autres thiols libres et decertaines enzymes (Williams 1996).

D’autres composés donneurs de NO, ou donneurs exogènessont toujours utilisés comme médicaments dans le traitementdes maladies cardiovasculaires. Il s’agit des nitratesorganiques et des sydnonymines, qui peuvent produire NO

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Fig. 5. Réactions de NO et ses dérivés, impliquées dans le stress oxydatif et nitrosatif.

mais aussiO 2 par dégradation chimique ou enzymatique.Les nitrates organiques sont une famille de composés quicomportent la fonction C–O–NO2. Ils sont vasorelaxants etinhibent l’agrégation des plaquettes et l’adhésion des leuco-cytes sur la paroi vasculaire. Leur activité de vasodilateur estcorrélée au taux cGMP produit par les vaisseaux. Ils sontmétabolisés avec une vitesse et une efficacité qui dépend deleur structure, certainement par voie enzymatique vers NOou vers les nitrosothiols. Le plus connu d’entre eux est lanitroglycérine ou trinitrate de glycéryle. Au cours de leurmétabolisation, il se forme de l’anion superoxyde quiexpliquerait le développement des phénomènes de toléranceobservé lors des traitements de longue durée (Munzel etHarrison 1997).

Les sydnonymines agissent dans le système cardiovasculaire.Elles proviennent de médicaments quisubissent une hydro-lyse enzymatique dans le foie. Ainsi la molsidomine libèrele SIN-1 ou 3-morpholinosydnonymine. Le SIN-1 se dé-compose spontanément en consommant de l’oxygène pourrelarguer successivementO 2 et NO (Böhn et Schonafinger1989). C’est donc un donneur de peroxynitrite (fig. 6).

Il devient donneur de NO lorsque l’O 2 est piégé par lasuperoxyde dismutase ou lorsque la première oxydation estréalisée par un autre oxydant que l’oxygène (Singh et al.1999).

Citons les diazénium diolates de formule R–N–(NO–)–NOqui sont de très bons outils, libérant spontanément dans lessolutions aqueuses deux molécules de NO et un composéorganique aminé RNH2, d’une façon prévisible ne dépendantque du pH et de la température du milieu (Keefer et al.1996).

Les donneurs de NO ont des activités antiinflammatoiresqui sont actuellement essayées dans les cas de colites et deprééclampsies. Ils sont préconisés, outre dans le traitementdes maladies cardiovasculaires, dans les cas d’hypertensionpulmonaire, dans les greffes d’organes pour préserver letissu à transplanter, et sont considérés potentiellementintéressants dans les problèmes d’athérosclérose, dedéfaillance cardiaque, musculaire ou neuronale et mêmedans certains diabètes (Gasco et al. 1996). Ils sont utilesaussi pour traiter des pathologies cutanées, du psoriasis àcertaines maladies de peau d’origine parasitaire (Moncada etHiggs 1995).

En conclusion, la réponse cellulaire à NO dépend dupotentiel réducteur interne constitué par les métallo-composés et les thiols libres, ainsi que de son étatd’oxygénation et plus particulièrement à la présence desdérivés de l’oxygène. Elle est liée à des réponses physio-

logiques importantes, mais peut conduire au développementd’un stress nitrosatif en intervenant sur les antioxydants et lesvoies de signalisation cellulaire. De nombreux phénomènesbiochimiques vitaux sont maintenus par limitation du stressnitrosatif comme du stress oxydatif.

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