Introduction

Ce  travail comprend un premier tome, " Initiation au métabolisme de l'oxygène", consacré aux phénomènes biochimiques normaux impliquant les propriétés de l'oxygène. Un second tome est en préparation et paraîtra sur ce site internet. Il sera intitulé "L'oxygène en pathologie des mammifères" et comprendra deux parties, la première consacrée aux enzymes et la seconde aux pathologies liées à l'activation de l'oxygène. Les deux tomes constitueront un guide destiné à piloter le lecteur dans un CD-rom en préparation et formeront l'arborescence permettant de se retrouver dans ces connaissances de plus en plus diverses qui s'accumulent d'année en année. Le premier tome est destiné aux biologistes, biochimistes, médecins et vétérinaires qui n’ont pas été formés à la chimie et à la biochimie de l’oxygène, discipline très particulière et souvent déroutante. La plupart des traités de biochimie contemporains ne développent que rarement et de manière très insuffisante ce chapitre pourtant essentiel.
L'expression « Oxygen Metabolism » fut employée pour la première fois par Mason en 1957. Elle n'eut guère de succès à l’époque. En 1985, le concept d'un métabolisme de l'oxygène dérangeait encore : on ne concevait pas que l'oxygène fut autre chose qu'une sorte de poubelle à électrons, dont la seule transformation se produisait au niveau de la cytochrome oxydase, au cours de la fameuse réaction :

Cette seule équation n’aurait pas justifié un métabolisme de l'oxygène. Mais dès 1959, la découverte de la flambée respiratoire des globules blancs avait prouvé que l'oxygène participe à d'autres réactions que celle présidée par la cytochrome-oxydase. Les découvertes allaient se succéder : les lipoperoxydations au sein des microsomes hépatiques, les caprices de la xanthine oxydase dont l'étude conduirait à la découverte de l'anion superoxyde, puis cette révélation que l'oxygène intervient dans maints phénomènes pathologiques au cours de transformations pilotées par des enzymes qui l'utilisent comme substrat. D'autre part, on découvrait que l'oxygène est responsable de la formation de radicaux libres, éphémères certes, mais très réactionnels et souvent destructeurs de tissus.

En 1985 fut fondé à Liège le Centre de Biochimie de l'Oxygène, tandis que la même année paraissait le premier journal consacré aux recherches sur les radicaux libres en biologie : « The Journal of Free Radical Research in Biology and Medicine ». De cette période date la fondation de la « Society for free radical research » (SFRR), en même temps que paraissaient plusieurs revues consacrées exclusivement au métabolisme de l'oxygène et à l'étude in vivo des radicaux libres. Et pourtant, lorsqu’en 1991, nous annonçâmes aux personnes compétentes de l'administration de notre Alma Mater, l'Université de Liège, notre volonté de créer un Centre interdisciplinaire d'étude de l'oxygène, ces aimables scientifiques éclatèrent d'un fou-rire inextinguible et... communicatif. Un Centre de l'Oxygène, quelle idée farfelue ! Mais quel bon souvenir que celui-là !

Dans cette initiation à la biochimie de l'oxygène, le lecteur constatera que nous avons recours le plus souvent possible aux bases expérimentales dont on a tiré les théories permettant de généraliser les connaissances acquises, contrairement à une tendance répandue dans les Facultés des Sciences contemporaines. Celles-ci sont envahies par une sorte de néoscholastique qui, faisant fi des bases expérimentales permettant d'accéder par raisonnement à la compréhension des lois et principes, recourt de plus en plus à un enseignement dogmatique. On ne comprend plus la Science, on se contente de croire en ses dogmes.

Nous nous efforçons dans cet essai d'étayer les raisonnements chimiques, physiques et biologiques par des faits expérimentaux, ce qui constitue un retour à la pédagogie du XVIIIème siècle, celle de l'Encyclopédie. Le présent travail est le fruit de réflexions qui ont commencé vers 1978 lorsque nous travaillions sur la cyclo-oxygénase; c'est cette étude qui nous a orientés vers les problèmes si particuliers de la chimie de l’oxygène.

Ce premier tome pourrait être divisé en deux parties : une première contiendrait les onze premiers chapitres qui traitent des bases physicochimiques et une seconde renfermant les chapitres XII, XIII, XIV, XV et XVI où sont appliqués au vivant les principes généraux exposés auparavant.

Si, par hasard, des collègues physiciens et chimistes lisaient cette initiation, ils pourraient trouver que notre utilisation de représentations démodées (mais parlantes) telles que l'atome de Lewis, ou encore l'écriture des paires d'électrons de la couche de valence, sont des choses inutiles. L'électron vu comme une toupie constitue certes une démarche fort primaire, mais cette analogie surannée aide remarquablement à la compréhension. De même, représenter, dans la formule du monoxyde d'azote NO, l'électron célibataire en écrivant NO^• (ce qui démontre le caractère radicalaire de cette importante molécule biologique), semble une sorte de pléonasme chimique puisque tout chimiste voit du premier coup d'oeil que NO possède un électron célibataire. Il suffit de connaître la structure atomique (tellement simple) de l'oxygène et de l'azote, voyons ! Nous demandons par conséquent à nos lecteurs physiciens et chimistes un maximum d'indulgence

Les lecteurs sont invités à nous soumettre leurs suggestions à l'adresse électronique suivante: cord@ulg.ac.be

Initiation au métabolisme de l'oxygène

L'oxygène en pathologie des mammifères