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La superoxyde dismutase(SOD), une arme majeure contre le stress oxydant et ses conséquences

01-01-2004

Quotidiennement, notre organisme produit des espèces oxygénées réactives qui participent à la création d'un stress oxydant lorsque leur action n'est pas efficacement contre-balancée par suffisamment d'antioxydants. La glutathion peroxydase, les superoxydes dismutases et la catalase sont au nombre des enzymes antioxydantes produites par l'organisme

En 1969, Joe Mc Cord, travaillant sur une thèse sous la direction du Pr Irwin Fridovitch, découvre une enzyme à cuivre, la superoxyde dismutase dont le rôle catalytique est de détruire le radical superoxyde1.

À l'époque, cette enzyme avait déjà été purifiée chez le bovin et chez l'homme mais sans qu'aucune activité catalytique ne lui ait été associée. C'était la première fois qu'une hypothèse sérieuse de la toxicité de l'oxygène pour certains organismes était apportée. Selon Fridovitch, la production d'ions superoxydes qui accompagne inévitablement la respiration cellulaire est toxique, particulièrement pour les organismes anaérobies qui ne produisent pas l'enzyme superoxyde dismutase dont le rôle est de l'éliminer rapidement.

L'anion superoxyde O2.- est le radical oxygéné le plus abondamment formé par les cellules. Pour neutraliser ses méfaits, la cellule a développé des systèmes de défense antioxydants. Un de ces mécanismes est, en effet, une détoxication par les métalloprotéines de la famille des superoxydes dismutases (SOD) couplée à l'action de la catalase et de la glutathion peroxydase.
La transformation du radical superoxyde en H2O2 peut s'effectuer spontanément mais la SOD l'accélère environ 10 000 fois. Elle s'attaque à l'anion superoxyde pour arrêter à la base les réactions en chaîne.
Il existe trois différentes classes de SOD, catalysant toutes la même réaction.
La SOD à cuivre et à zinc (Cu, Zn SOD que l'on trouve dans le cytosol et au niveau des liquides extracellulaires, la SOD à fer et la SOD à manganèse, dans les mitochondries.
Le phénomène de stress oxydant étant reconnu comme la cause initiale de nombreuses pathologies, la SOD, d'abord produite à partir de globules rouges de bovins, a été utilisée en thérapeutique. Mais, en 1991, elle a brusquement été retirée du marché à cause des risques d'encéphalite spongiforme bovine. Depuis peu, de la SOD d'origine végétale, extraite de melon, est disponible en suppléments nutritionnels.

SOD et longévité

La théorie radicalaire du vieillissement établit le postulat que le vieillissement est le résultat d'une protection imparfaite contre les lésions tissulaires causées par les radicaux libres, lésions qui finissent par conduire à notre disparition.
Pendant plus de 15 ans, les recherches se sont concentrées sur le rôle de la SOD dans le vieillissement.
Sur l'homme, d'autres travaux sont encore nécessaires même si l'on a pu montrer que, chez des formes de vie plus simples, comme les moustiques ou les vers, une supplémentation en SOD augmentait la durée de vie.
Chez la drosophile, lorsque l'on supprime le gène de la SOD, le développement est normal mais la longévité diminue de 60 à 10 jours. En revanche, si l'on transfère plusieurs copies de ce même gène, associé à celui de la catalase qui prévient également la formation des radicaux libres, la longévité est augmentée de 50 %. Cependant, l'introduction de la superoxyde dismutase seule ou de la catalase seule est sans effet.

SOD et arthrite

L'inflammation, à l'origine de la douleur, est un point commun à toutes les formes d'arthrite. Dans de nombreuses études, l'inflammation a relié au stress oxydatif. Les articulations des patients souffrant d'arthrite sont pris dans un cercle vicieux entre production de radicaux libres, enflures et lésions cellulaires. Les cellules phagocytaires ou celles du système immunitaire (comme les globules blancs et les macrophages) détruisent les envahisseurs étrangers comme les bactéries ou les débris cellulaires en produisant de grandes quantités de radicaux superoxyde. Produit en excès, ce dernier commence à détruire les tissus cellulaires à l'entour, y compris les tissus sensibles des articulations ou des cartilages. Une fois endommagés, ces tissus se détériorent et gonflent, provoquant une nouvelle réponse immunitaire qui envoie des phagocytes pour détruire les débris. Et le cycle recommence indéfiniment.

Un certain nombre d'études se sont tournées vers la SOD comme traitement fondé de l'arthrite, les lésions radicalaires, notamment celles produites par le superoxyde, semblant en être l'une des causes. En capturant les radicaux libres, la SOD pourrait ralentir le développement et la progression voire même prévenir certaines formes d'arthrites.
Une étude2 a examiné l'effet de la SOD sur différents désordres incluant la polyarthrite rhumatoïde. Dans cette étude, les patients ont reçu pendant huit semaines une injection de SOD deux fois par semaine. Après le traitement, les patients atteints de polyarthrite rhumatoïde sévère avec des symptômes incluant des déformations des articulations, des douleurs intenses, des enflures, une restriction de leur mobilité, ont ressenti des améliorations très importantes.
Une étude3 en double aveugle incluant 36 patients avec de l'arthrite a comparé les effets de SOD à ceux d'un anti-inflammatoire non-stéroïdien. Le traitement consistait en une injection toutes les deux semaines pendant six semaines et en un suivi de six mois.

Les améliorations à long terme ont été significativement plus importantes avec la SOD et il y avait également moins d'effets secondaires.

SOD, traitement symptomatique de l'asthme ?

Bien que les causes exactes de l'asthme ne soient pas précisément connues, un certain nombre de recherches suggèrent que des espèces réactives de l'oxygène incluant le superoxyde pourraient endommager les tissus pulmonaires et conduire à un état asthmatique.

Des études ont observé que les niveaux de SOD et d'autres antioxydants de l'organisme chutent brutalement immédiatement après le début d'une crise d'asthme. D'autres travaux ont indiqué que les niveaux de glutathion peroxydase étaient significativement réduits chez des adultes ou des enfants souffrant d'asthme. Enfin, des recherches suggèrent qu'une augmentation des niveaux de SOD dans les poumons pourrait aider à prévenir ou à traiter les crises et les symptômes de l'asthme.
Un crise d'asthme a été provoquée par un allergène. Immédiatement après la crise, les chercheurs4 ont constaté que les niveaux de SOD, chez les patients asthmatiques, étaient significativement plus bas que chez les sujets témoins.

De plus, quatre des patients ont vu leurs niveaux de SOD diminuer continuellement encore 48 heures après la crise.
La forte relation existant entre de faibles niveaux de SOD et l'activité de symptômes d'asthme chez ces patients suggère que la SOD pourrait être la première ligne de défense contre les crises d'asthme. Restaurer les niveaux de SOD pourrait protéger les tissus pulmonaires de nouvelles lésions oxydatives.
Dans une autres étude5, des chercheurs ont constaté que la SOD pouvait réduire la sévérité d'une crise d'asthme déclenchée par des allergènes et des produits chimiques. Ils ont observé que des niveaux adaptés de SOD diminuait l'effet constricteur des allergènes et rendaient la respiration plus aisée.
Les chercheurs en ont conclu que la SOD pourrait constituer un traitement symptomatique efficace de l'asthme.

SOD et immunité

La plupart des travaux de recherches disponibles concernant la SOD et le système immunitaire sont centrés sur le VIH et les antioxydants.
Chez des patients infectés par le VIH, l'efficacité de la SOD était réduite en dépit d'une augmentation des niveaux endogènes. L'étude a également montré que le VIH augmente les niveaux d'espèces réactives de l'oxygène avec, en particulier, une accumulation anormale de superoxyde. 86 patients dont 46 VIH positifs ont été examinés. Tous les patients VIH positifs avaient des niveaux plus élevés de SOD, probablement en réponse au virus. Cependant, une protéine jouant un rôle dans la progression du VIH interférait dans la capacité de la SOD à neutraliser le superoxyde. L'excès de superoxyde contribuait à endommager les cellules saines et à la prolifération du virus. Dans une autre étude, des chercheurs ont ajouté de la SOD à des globules blancs infectés de patients avec le VIH. La SOD ralentissait la diffusion du VIH à travers les cellules infectées.

SOD et cerveau

Les lésions radicalaires semblent jouer un rôle particulièrement important dans l'apparition et le développement de maladies neurologiques dégénérescentes.

Des études ont suggéré que la SOD pourrait ralentir la progression et même prévenir l'apparition de troubles neurologiques incluant la maladie d‘Alzheimer, de Parkinson ou de sclérose amyotrophique latérale. Dans certaines portions du cerveau où la circulation est restreinte, la mort cellulaire est en partie le résultat d'une augmentation des radicaux libres lorsque le flux sanguin est réduit. Une étude montre que l'addition de SOD réduit significativement la mort cellulaire en cas de circulation réduite. Les chercheurs ont suggéré qu'une supplémentation pourrait prévenir la mort non nécessaire de cellules cérébrales ou nerveuses, particulièrement en cas de circulation restreinte.


1. J Mc Cord, I fridovitch, J Biol Chem, 1969, 244 ; 6949-6055.
2. Effects of liposomal encapsulated superoxide dismutase on active oxygen-related disorders : a preliminary study. Free Rad Res Comms. 1985; 12: 137-53.
3. Clinical comparison of orgotein and methylprednisolone acetate in the treatment of osteoarthritis of the knee joint. Scand J Rheumatology 1984; 13; 108-12.
4. Rapid loss of superoxide dismutase activity during antigen-induced asthmatic response. Lancet Feb 19, 2000; 355-364.
5. Effects of endogenous superoxide anion and nitric oxide on cholinergic constriction of
normal and hyperactive guinea pig airways. Am J Respir Crit Care Med. 1998; 158: 1784-89.
6. Effect of superoxide dismutase on HIV-1 replication. In Superoxide dismutase: recent advances and clinical applications. Editions Mels, Paris 1999:211-23.
7. The cytosolic antioxidant copper/zinc-superoxide dismutase prevents the early release of
mitochondrial cytochrome C in ischemic brain after transient focal cerebral ischemia in mice.
J Neurosci April 15, 2000; 20(8): 2017-24.
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