Les radicaux étant très réactifs ont une durée de vie extrêmement courte. Il est donc difficile d’étudier leur métabolisme, si bien que nos connaissances concernant leur production dans des conditions physiologiques et pathologiques sont encore limitées.
La formation de radicaux libres s’effectue au niveau de divers organites cellulaires :
- Les mitochondries : la réduction de l’oxygène moléculaire par les cytochromes respiratoires cellulaires s’accompagne d’une formation parallèle d’environ 2% d’ions superoxyde, d’eau oxygénée et éventuellement de radicaux OH.
- Les microsomes : l’activation de l’oxygène par les cytochromes P-450 pour assurer les biotransformations produit parallèlement des radicaux libres.
- Le cytosol où diverses réactions enzymatiques peuvent produire des radicaux superoxyde et de l’eau oxygénée.
- La xanthine oxydase (responsable de la transformation de l’hypoxanthine en xanthine), l’aldélyde oxydase, la galactose oxydase sont à l’origine de la formation de radicaux superoxyde O2–. Ces enzymes pourraient intervenir dans les phénomènes dits de reperfusion dans lesquels la réoxygénation post-ischémique est à l’origine de réactions radicalaires qui aggravent les lésions tissulaires.
- La xanthine oxydase (responsable de la transformation de l’hypoxanthine en xanthine), l’aldélyde oxydase, la galactose oxydase sont à l’origine de la formation de radicaux superoxyde O2–. Ces enzymes pourraient intervenir dans les phénomènes dits de reperfusion dans lesquels la réoxygénation post-ischémique est à l’origine de réactions radicalaires qui aggravent les lésions tissulaires.
- La monoamine oxydase, enzyme à la fois intra et extracellulaire, produit, au cours de la désamination oxydative du substrat, de l’eau oxygénée H2O2 qui peut réagir par exemple avec le fer pour donner le radical
OH. - D’autres enzymes interviennent dans la production de radicaux libres par les neutrophiles pour détruire les germes pathogènes qu’ils ont captés par endocytose. Ce processus s’appelle phagocytose. La granulomatose septique chronique est une déficience héréditaire de la fonction leucocytaire bactéricide, caractérisée par des infections récidivantes en raison de l’absence de production de O2– et de H2O2 par les phagocytes activés.
- La NADPH oxydase, est présente dans les neutrophiles où elle intervient dans leur propriété bactéricide mais aussi au niveau d’autres tissus comme l’endothélium vasculaire où elle pourrait intervenir par la formation d’ions superoxydes à partir de l’oxygène. dans le développement de l’athérosclérose.
- Le monoxyde d’azote NO est un radical produit à partir de l’arginine (Voir « Monoxyde d’azote ».). Le NO en présence de l’ion superoxyde O2– donne l’anion peroxynitrite ONOO– qui en milieu acide H+ donne deux radicaux :
Un certain nombre de médicaments, notamment l’adriamycine, la bléomycine et des toxiques comme le paraquat, constituent une source renouvelable de radicaux libres, grâce à des phénomènes de recyclage, c’est-à-dire de régénération des formes oxydées/réduites, appelés cycles futiles. Les deux exemples ci-dessous montrent la formation de radicaux superoxydes à partir de l’adriamycine et du paraquat, changeant d’état d’oxydoréduction par acceptation d’un électron qui est ensuite cédé à l’oxygène, ainsi transformé en ion superoxyde.
La génération de radicaux libres apparaît donc essentiellement intracellulaire, mais elle peut s’effectuer dans le milieu extracellulaire par des phénomènes d’autooxydation de l’hémoglobine, des flavines réduites, des quinones réduites, des catécholamines.
