XÉNOBIOTIQUE: MÉTABOLISME, SOURCES ALIMENTAIRES, MÉTABOLISME, RÉPONSES DÉCLENCHÉES - LA BIOLOGIE - 2025

Les xénobiotiques sont des substances chimiques étrangères au corps humain, y compris des médicaments, des additifs alimentaires, des contaminants, des cancérogènes chimiques et de nombreuses substances qui pénètrent dans le corps par des voies différentes de l'environnement.

Le mot «xénobiotique» dérive du mot grec «xenos» qui signifie étranger et «bios» qui signifie vie. Ces composés étrangers, ou qui ne font normalement pas partie des composés chimiques qui composent le corps humain, peuvent être d'origine naturelle ou synthétique.

Métabolisme hépatique des médicaments xénobiotiques (Source: Drriad / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0) via Wikimedia Commons)

La plupart des xénobiotiques sont métabolisés par l'organisme pour être éliminés, cependant, il y en a certains qui ne peuvent pas être éliminés ou dont le processus d'élimination est très lent, ils s'accumulent dans l'organisme et peuvent générer des dommages ou une toxicité.

On connaît plus de 200 000 produits chimiques environnementaux identifiés comme des substances xénobiotiques, dont la plupart peuvent être métabolisés, c'est-à-dire transformés pour être éliminés. Ces transformations se produisent principalement dans le foie. Cependant, certains xénobiotiques peuvent être excrétés ou éliminés tels quels.

Plusieurs facteurs peuvent affecter le métabolisme des xénobiotiques. Ceux-ci comprennent l'âge, le sexe, certains facteurs génétiques et certaines inductions enzymatiques causées par certains xénobiotiques.

Lorsque le xénobiotique est un médicament, son métabolisme peut impliquer son activation ou il peut diminuer ou arrêter son action. La toxicité de certains xénobiotiques peut être vérifiée de plusieurs manières; par exemple, le cyanure est très toxique à de très faibles concentrations, car il bloque la chaîne respiratoire; d'autres sont cytotoxiques car ils se lient de manière covalente à l'ADN, à l'ARN ou aux protéines.

Certains xénobiotiques peuvent déclencher des réactions antigéniques, peuvent être cancérigènes ou même être totalement inoffensifs (non toxiques).

Métabolisme des xénobiotiques

Les humains sont constamment exposés à une grande variété de substances xénobiotiques. Ceux-ci comprennent les médicaments, les agents toxiques, les mutagènes et les carcinogènes. Beaucoup de ces substances pénètrent dans l'organisme lorsqu'elles sont ingérées avec des aliments dans le régime alimentaire.

Les composés xénobiotiques peuvent réagir avec les macromolécules intracellulaires telles que l'ADN (ou directement avec les structures cellulaires), provoquant des dommages et / ou des blessures. Pour contrer ces effets néfastes, le corps dispose de deux systèmes de défense: les enzymes de désintoxication et les systèmes antioxydants.

Métabolisme xénobiotique (Source: TimVickers / domaine public, via Wikimedia Commons)

Le métabolisme des xénobiotiques peut être regroupé en deux processus ou phases. La première a l'hydroxylation comme réaction principale et la seconde comprend la conjugaison des produits hydroxylés. Ces processus ont lieu principalement dans le foie, bien que certaines réactions initiales puissent se produire dans la barrière épithéliale de la peau et dans d'autres tissus tels que les poumons.

La phase d'hydroxylation est catalysée par une série d'enzymes de la classe des monooxydases ou cytochromes P450. En plus de l'hydroxylation, ces enzymes participent aux processus de désamination, de déshalogénation, de désulfuration, d'époxydation, de peroxydation et de réduction.

Les enzymes de la famille du cytochrome P450 sont les aldéhyde oxydases, les xanthine oxydases et les peroxydases. Dans cette première phase, certaines estérases et enzymes autres que le cytochrome P450 participent à certaines réactions d'hydrolyse.

Dans la deuxième phase, certains produits polaires sont produits à la suite de la conjugaison qui, étant solubles dans l'eau, sont facilement excrétés. La conjugaison est produite par l'effet d'enzymes spécifiques qui lient le produit hydroxylé à différentes molécules, parmi lesquelles: acide glucuronique, sulfate, acétate, glutathion, acides aminés ou groupes méthyle.

Source alimentaire de xénobiotiques toxiques et cancérigènes

La source alimentaire de substances cancérigènes comprend les composés qui sont produits lors de la cuisson de la graisse, de la viande ou des protéines ou lorsque certains produits naturels dérivés de certaines plantes comme les alcaloïdes et certains sous-produits de moisissures sont ingérés.

Parmi ces substances, les plus étudiées pour leurs effets cancérigènes sont celles générées par la surcuisson des viandes, comme les hydrocarbures aromatiques polycycliques et les amines aromatiques hétérocycliques.

D'autres xénobiotiques que les gens ingèrent tout au long de leur vie sont des polluants industriels et environnementaux tels que les gaz d'échappement des moteurs diesel, ainsi que des pesticides qui finissent par contaminer l'eau et les aliments. Certains médicaments sont également inclus, à la fois ceux qui sont prescrits et ceux qui sont en vente libre.

Les nitrates utilisés pour conserver la viande et le poisson peuvent polluer les sols et les eaux; ceux-ci sont liés aux carcinomes glandulaires chez les animaux.

Facteurs affectant le métabolisme des xénobiotiques

De nombreux facteurs peuvent affecter l'activité des enzymes qui métabolisent les substances xénobiotiques. Leur activité diffère grandement d'une espèce à l'autre, de sorte que l'effet toxique ou cancérigène d'un xénobiotique ne peut pas être librement transpolé d'une espèce à l'autre.

Des différences significatives ont été rapportées entre les individus concernant l'activité des enzymes responsables du métabolisme des xénobiotiques. Ces différences dépendent souvent de facteurs génétiques, de l'âge et du sexe de l'individu en question.

La consommation simultanée de plusieurs substances xénobiotiques peut générer une induction enzymatique. Les métabolites générés lors du métabolisme de certains xénobiotiques peuvent inhiber ou stimuler l'activité des enzymes détoxifiantes.

Cet effet est très important lors de l'évaluation de la réponse à certains médicaments, car l'association peut nécessiter des ajustements de dose.

Réponses déclenchées par les xénobiotiques

Lorsque le xénobiotique est un médicament, les réactions d'hydroxylation de la première phase du métabolisme peuvent provoquer l'activation du médicament ou, au contraire, s'il était déjà actif, alors il sera métabolisé en une forme polaire inactive puis éliminé.

Certains effets indésirables induits par certains médicaments dépendent des différences d'origine génétique qui existent entre les différents individus en termes de structure de diverses enzymes et protéines.

Toxicité des radicaux libres (déclenchée par les xénobiotiques) (Source: Dan Cojocari / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0) via Wikimedia Commons)

Ainsi, certains effets collatéraux qui n'apparaissent que chez un très faible pourcentage d'individus sont décrits, tels que les anémies hémolytiques, l'hyperthermie maligne, l'altération du métabolisme de la nicotine qui protège contre la dépendance au tabac, etc.

Les effets toxiques des xénobiotiques peuvent dépendre de la dose ou de la substance ingérée. Certains xénobiotiques comme certains poisons sont toxiques à de très faibles doses, d'autres sont métabolisés très lentement et lorsque leur consommation est continue, ils s'accumulent jusqu'à ce que des effets toxiques soient générés avec des doses plus élevées.

Les substances xénobiotiques peuvent provoquer une grande variété d'effets biologiques. Ceux-ci comprennent des réponses pharmacologiques bénéfiques dans le traitement de nombreuses maladies, des réactions toxiques, des réactions immunologiques et des effets carcinomateux qui peuvent conduire au cancer dans divers organes et tissus.

Références

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