NADPH oxydase

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La NADPH oxydase est un complexe enzymatique membranaire appartenant à la classe des oxydo-réductases (enzymes de classe I). Cette enzyme catalyse la réaction d’oxydation du NADPH par le dioxygène (O2), ce qui produit du NADP+, du H+ et de l'O2-. Ces deux derniers réagiront pour former de le peroxyde d'hydrogène (H2O2). L'H2O2 réagira avec un H+ (proton) et un Cl- (chlorure) pour donner du HOCl (acide hypochloreux) et une molécule d'eau (H2O)[1].
Ce complexe enzymatique permet donc la synthèse de ROS (Reactive Oxygen Species) mais conduit également à une activité des protéases augmentée[2].
Chez l'Homme, il existe 7 variantes de la NADPH Oxydase (NOX) :
NOX1, 2, 3, 4, 5 et DUOX 1 et 2, ces variantes ont toutes une fonction spécifique au sein de l’organisme (cf "rôles physiologiques").

Chez les champignons, il existe 3 variantes de la NADPH Oxydase (NOX) :
NoxA (homologue de Nox1), NoxB (homologue de Nox2) et NoxC.

Distribution dans le vivant[modifier | modifier le code]

On trouve ce complexe enzymatique chez les animaux, chez les plantes[3], où il régule la croissance des cellules, et chez les champignons, où il agit comme déclencheur de différentes phases du développement du mycélium[4].

NOX2 détaillée ici, intervient principalement dans le phénomène de phagocytose.

Coenzyme : NADP+/NADPH[modifier | modifier le code]

Le nicotinamide adénine dinucléotide phosphate (NADP) est un coenzyme utilisé notamment dans les réactions d’anabolisme. Il provient principalement de la phase oxydative de la voie des pentoses phosphates.
Ce coenzyme, sous forme réduite NADPH, peut être oxydé par l’oxygène moléculaire O2 en NADP+ sous l’action de la NOx. Ceci aboutit à la formation de ROS (O2.-, H2O2, HOCl).

Rôles physiologiques[modifier | modifier le code]

NOX 1 et 4 interviennent dans la synthèse de l’Angiotensine II (au niveau du rein).
NOX 2 intervient dans le phénomène de la Phagocytose.
NOX 3 a un rôle dans la biosynthèse des organes otolithiques (au niveau de l'appareil vestibulaire).
NOX 5 intervient dans l’angiogénèse et l’Apoptose.
DUOX 1 et 2 sont des éléments clés dans la synthèse des hormones thyroïdiennes (au niveau de la glande thyroïde).

Rôles en phytopathologie[modifier | modifier le code]

NOX A et B interviennent dans la formation des appressoriums et des sclérotes.

Description de l’enzyme[modifier | modifier le code]

Localisation[modifier | modifier le code]

Le complexe NADPH oxydase est localisé au niveau de la membrane des phagolysosomes, eux-mêmes issus de la fusion entre un phagosome et un lysosome.

Sous-unités[modifier | modifier le code]

La NADPH oxydase est composée de six sous-unités se regroupant pour former le complexe enzymatique au niveau de la membrane plasmique du phagolysosome. Cette association permet l'oxydation du NADPH en NADP+, ce qui aboutit à la synthèse de ROS[5].

Le cytochrome b558[modifier | modifier le code]

Le cytochrome b558 est intégré à la membrane, constitué de deux sous-unités : p22phox et Nox2.
Dans les neutrophiles au repos, la plupart du cytochrome b558 est concentré dans les granules spécifiques. Lors de l’activation du neutrophile, les granules fusionnent avec la membrane de la vacuole phagocytaire

Rap 1A[modifier | modifier le code]

Rap 1A est une petite protéine G de 22 kDa, très abondante dans les neutrophiles. Les petites protéines G lient le GTP (Guanosine Triphosphate) / GDP (Guanosine diphosphate). Elles sont actives lorsqu’elles sont liées à une molécule de GTP. Rap1A est associée au cytochrome b558 dans les neutrophiles. Sous sa forme active (liée au GTP), Rap1A se fixe plus étroitement au cytochrome b558. Le rôle de Rap1A n’a pas encore été clairement élucidé. Elle pourrait être un régulateur de la NADPH oxydase.

Sous-unité p47phox[modifier | modifier le code]

La sous-unité p47phox assure la fonction « d’organisateur » ou « d’adaptateur » en permettant la translocation de p67phox et p40phox à la membrane.

Sous-unité p67phox[modifier | modifier le code]

Le facteur p67phox est « l’activateur » du complexe oxydase. Son association au cytochrome b558 est essentielle à l’activité oxydase.

Sous-unite p40phox[modifier | modifier le code]

Plus récemment[Quand ?], l’importance de p40phox dans la production de O2.- (ion superoxyde)a été confirmée dans le cadre d’une activation induite par phagocytose via le récepteur FcγR . Dans ces conditions, la protéine p40phox n’est pas primordiale dans le processus d’assemblage mais plutôt dans la régulation de l’activité après assemblage complet au niveau du phagosome.

Sous-unité Rac[modifier | modifier le code]

La protéine Rac, membre de la famille des petites GTPases, est un élément essentiel à l’activité oxydase lorsqu’elle est sous sa forme liée au GTP.
Il y association directe entre Rac et le cytochrome b558. Au repos, Rac est cytoplasmique et associée à une protéine RhoGDI (GDP dissociation inhibitor) qui la maintient sous forme inactive (lié au GDP). L’activation du neutrophile induit la dissociation de RhoGDI et la translocation de Rac à la membrane, Rac est alors convertie sous sa forme active.

Fonctionnement[6][modifier | modifier le code]

Ces réactions successives, impliquant les ROS, aboutissent à une plus faible concentration d’inhibiteurs des protéases et donc à une activité des protéases augmentée[7],[2]. La destruction de l'élément phagocyté s'en trouve donc facilitée.

alternative textuelle
Schéma Bilan de la NOX2

Implications dans des pathologies[modifier | modifier le code]

L'activité des NOX, quand insuffisante, peut être à l'origine de pathologies telles que les inflammations chroniques, les maladies cardio-vasculaires et diverses maladies liées au vieillissement (arthrose)
Concernant NOX 1, 4 et 5, les données concernant la physiopathologie sont fragmentaires mais on suspecte leur rôle dans l’hypertension. Une déficience concernant NOX 2 peut entrainer une granulomatose septique chronique (syndrome d'immunodéficience héréditaire) NOX 3 est impliquée dans des pathologies du système vestibulaire. DUOX 1 et 2 impliquées dans des pathologies thyroïdiennes[8] (hypothyroïdie congénitale).

Notes et références[modifier | modifier le code]

  1. Borel Jacques Paul, Biochimie dynamique, De Boeck Université, 1997, 2-8041-2453-3, p644
  2. a et b http://130.88.242.202/medicine/Aspergillus/articlesoverflow/20560866.pdf, consulté le 13/05/2012
  3. http://www.tsl.ac.uk/research/jonathan-jones/pdf/5829.pdf, consulté le 14/05/2012
  4. http://apsjournals.apsnet.org/doi/pdf/10.1094/MPMI-03-13-0064-R, consulté le 29/09/2013
  5. Laure Carrichon, Régulation de l’activité NADPH oxydase phagocytaire Mécanismes moléculaires de la super-activité oxydase du cytochrome b558 D-loopNox4-Nox2, Université Joseph Fourier, Chimie et Sciences du Vivant, année 2009, lire en ligne, consulté le 13/05/2012
  6. http://www.lcp.u-psud.fr/IMG/pdf/JScientifiques2008_MarieErard_NADPHoxidase-3.pdf, consulté le 13/05/2012
  7. http://www.springerlink.com/content/21080030k414003l/, consulté le 24/05/2012
  8. http://cat.inist.fr/?aModele=afficheN&cpsidt=22120081, consulté le 13/05/2012