Curtis, E., Hsu, L.L., Noguchi, A.C., Geary, L. and Shiva, S. (2012) Oxygen regulates tissue nitrite metabolism. Antioxidants and Redox Signaling 17, 951-961
L’ion nitrite NO2- a longtemps été considéré comme un sous-produit inerte de l’oxyde nitrique NO, provenant de son auto-oxydation. On sait maintenant que, nullement inerte, il se comporte, en réalité, comme une véritable réserve endocrine de NO.
Dans les organes majeurs de l’organisme, il est à l’origine de réactions biologiques très variées.
Dans le sang, la principale nitrite réductase, réduisant l’ion NO2- en oxyde nitrique NO, n’est autre que l’hémoglobine: Deoxy Hb (Fe2+) + NO2- + H+ → MetHb (Fe3+) + NO + OH-. En présence d’un proton, la réaction donne lieu à la formation de méthémoglobine et d’oxyde nitrique NO, vasodilatateur. Le phénomène est connu sous le nom de «vasodilatation hypoxique».
Dans les tissus, on sait que les ions nitrite NO2- qui s’y trouvent proviennent à la fois de l’oxydation de l’oxyde nitrique NO, des apports alimentaires en nitrite, et aussi par le bais de la circulation entérosalivaire, des apports alimentaires en nitrate NO3-.
Encore imparfaites, les connaissances sur le devenir des ions nitrite NO2-, lorsque ceux-ci sont parvenus dans les tissus, restent à approfondir. Les auteurs [Bethesda et Pittsburgh, USA] étudient ainsi le métabolisme de l’ion nitrite NO2- dans les tissus en fonction des concentrations en oxygène.
Il ressort de leur étude conduite in vitro sur les tissus du rat que l’oxygène se comporte comme un puissant régulateur de la consommation tissulaire en nitrite [Oxygen is a potent regulator of tissue nitrite consumption].
Lorsque le tissu est en état d’anoxie, l’ion nitrite est réduit en oxyde nitrique NO; des protéines à groupement [Fe-nitrosyl] et des S-nitrosothiols apparaissant alors en quantité significative. Dans le tissu cardiaque, la principale nitrite réductase est la myoglobine. Dans le tissu pulmonaire, c’est la xanthine oxydoréductase. Dans le foie, par contre, la xanthine oxydoréductase, le cytochrome P450, les mitochondries conjuguent leurs effets.
Lorsque le tissu est oxygéné, l’ion nitrite NO2- est oxydé en ion nitrate NO3-. La réaction commence à apparaître, en fait, alors même que la molarité de O2 est encore faible (̴ 3.5 μM). Elle ne fait que croître ensuite quand la concentration en oxygène augmente [As expected, nitrate formation increased with increasing oxygen]. Dans le tissu cardiaque, il se trouve que le rôle de nitrite oxydase est vraisemblablement joué, à nouveau, par la myoglobine. Dans les autres tissus (poumons, foie, cerveau), le rôle semble joué par la cytochrome c oxydase mitochondriale.
On estime ainsi que la réduction de l’ion nitrite en NO, qui caractérise les situations d’anoxie, cesse lorsque, croissant, la molarité de O2 atteint ou dépasse 3 μM. Or la constante de Michaelis, ou Km O2, pour la NO synthase endothéliale se situe, quant à elle, entre 4 et 23 μM. Il en résulte que, dans les tissus en nette carence d’oxygène, la voie de la NO synthase perd son activité.
Tout se passe alors comme si une voie métabolique de remplacement était alors prévue, et entrait en fonction: la voie nitrate-nitrite-NO, d’origine alimentaire. [Given that the Km oxygen for eNOS has been reported between 4 and 23 μM and we do not observe nitrite-dependent NO generation above ̴ 3 μM, our data are consistent with the current paradigm that nitrite serves as a mechanism for NO formation in condition in which NOS is oxygen limited].
Quand, dans les tissus, la tension en oxygène est intermédiaire, comme elle l’est sous 1.5 % d’oxygène, la réduction et l’oxydation peuvent alors survenir simultanément. L’ion nitrite peut être à la fois métabolisé en oxyde nitrique NO et en ion nitrate NO3- [Potentially, at intermediate oxygen tensions […], nitrite oxidation and reduction occur in parallel […]. Consistent with this, we show that at 1.5 % oxygen, nitrite is metabolized to both NO and nitrate].
Lorsque le tissu est suffisamment oxygéné, l’oxydation de l’ion nitrite en ion nitrate persiste alors seule. Elle est rapide. On a longtemps cru que l’oxydation de l’ion nitrite servait à sa détoxification. En raison du rôle physiologique important des ions nitrite et nitrate, mis en évidence par les travaux des dernières décennies, on pense plutôt maintenant qu’une telle oxydation de l’ion nitrite sert à préserver la bioactivité du système, la demi-vie de l’ion nitrate étant nettement plus prolongée que celle de l’ion nitrite [While nitrite oxidation was previously thought to be a mechanism of nitrite detoxification, this idea warrants reconsideration. […] It is possible that nitrite oxidation represents a mechanism to preserve nitrite bioactivity through conversion to nitrate, which has an extended halflife].
Accessoirement, signalons qu’en fin d’article, les auteurs indiquent qu’ayant fourni à des souris une eau de boisson contenant 660 mg NO2- l-1, ils n’ont, avec cette forte dose, déclenché aucune méthémoglobinémie [This dose did not significantly increase methemoglobin levels].
Commentaire du blog
On rappellera que les demi-vies des ions nitrate et nitrite sont, environ et respectivement, de 6 heures et de 30 minutes [Cf. rubrique du 12 novembre 2010]. Cet article, assez remarquable, apporte d’importants éclaircissements sur le métabolisme tissulaire des nitrites et des nitrates. Les données apportées par les auteurs permettent de comprendre pourquoi deux voies métaboliques coexistent dans l’organisme: la voie de la L-arginine, ou voie de la NO synthase, et la voie d’origine alimentaire nitrate-nitrite-NO. La seconde est destinée à suppléer la première en cas d’anoxie. Elle n’est ni inutile ni superflue.