Contrairement aux systèmes enzymatiques que nous avons cités jusqu'ici, l'acétylcholinestérase ne joue aucun rôle dans la détoxication chez les êtres vivants. Cette enzyme est, pour sa part, impliquée dans les mécanismes de transmission de l'influx nerveux à travers l'organisme : dans les jonctions interneuronales et neuromusculaires, la terminaison nerveuse libère un médiateur chimique, l'acétylcholine (ACh), qui permet la transmission du message nerveux d'une cellule à l'autre. Une fois l'information transmise, l'acétylcholine est rapidement inactivée par l'AChE, ce qui permet au système de revenir à son état de repos. L'inhibition de l'enzyme par de nombreux neurotoxiques entraîne une accumulation du médiateur chimique dans l'espace synaptique, qui maintient de ce fait une transmission permanente de l'influx nerveux, laquelle conduit généralement à la tétanie
musculaire et à la mort (
Bocquené, 1996).
Les conséquences de l'inhibition de l'AChE ont tristement servi pour la mise au point de gaz de combat neurotoxiques (sarin, soman), mais sont aujourd'hui surtout exploitées dans la fabrication de produits phytosanitaires destinés à la protection des cultures. Parmi les nombreuses molécules susceptibles d'inhiber l'AChE, les composés organophosphorés (ou organophosphates) et les carbamates, tous deux utilisés comme matière active dans la préparation d'insecticides, sont les plus
puissants (
Fig. 5 et
Fig. 6).
Le développement des
organophosphates (
Fig. 7) en tant qu'insecticides date du début des années 1970, favorisé par l'interdiction d'utilisation des composés organochlorés comme le DDT (dichloro-diphényl-trichloroéthane, hautement rémanent, dont le comportement lipophile en fait une substance extrêmement bioaccumulable). Les organophosphorés s'imposent rapidement par une très grande efficacité, notamment contre les insectes, et leur comportement dans l'environnement est considéré comme relativement inoffensif quand on les oppose aux organochlorés. Ceci dit, ces molécules ne doivent en aucun cas être considérées comme étant écotoxicologiquement négligeables.
Les carbamates (
Fig. 8) sont apparus vers la fin des années 1940 et on dispose aujourd'hui d'une cinquantaine
de molécules actives qui font des carbamates des insecticides en constante progression. Leur essor semble
lié, comme pour les organophosphates, aux limites imposées par de nombreux pays industrialisés à l'usage
des insecticides organochlorés.
Notons encore, comme inhibiteurs potentiels de l'activité cholinestérasique, les pyrèthroïdes (utilisés dans
les produits domestiques de lutte contre les insectes), les triazines et le paraquat (tous deux herbicides
puissants agissant sur les processus de respiration et de photosynthèse des végétaux), certaines toxines
algales et les métaux lourds (comme pour toutes les enzymes, la conformation de la molécule d'AChE est
modifiée par la présence de métaux) ; en ce qui concerne les métaux toutefois, les concentrations utilisées
pour les tests sont jusqu'ici très éloignées des concentrations généralement mesurées
in situ.
Le transfert des produits phytosanitaires vers le milieu marin se fait d'abord à travers les eaux de ruissellement
qui lessivent les zones d'épandages et ramènent vers les rivières et les fleuves les produits chimiques plus ou
moins solubilisés. Ceux-ci sont ensuite drainés par les cours d'eau jusqu'au littoral et dispersés dans le milieu
marin où ils peuvent s'accumuler chez les organismes vivants.
A ce titre, la mesure de l'activité AChE est donc un outil qui peut apporter des informations sur la contamination
du milieu marin par toute une variété de pesticides, organophosphorés et carbamates pour la plupart.
La méthode de dosage de l'activité AChE la plus courante (Ellman et coll., 1961) consiste à fournir à l'enzyme
un substrat, l'acétylthiocholine (ASCh), dont l'hydrolyse catalysée libère de la thiocholine (SCh) et de l'acide
acétique. La quantité de thiocholine obtenue est proportionnelle à l'activité enzymatique, on la révèle grâce à
une méthode colorimétrique faisant intervenir un ion (le dithiobisnitrobenzoate ou DTNB) qui se lie avec la
thiocholine pour former un complexe de couleur jaune.
Fig. 5 : liste des 39 pesticides de la directive européenne 76/464/EEC dont la surveillance est prioritaire
dans la lutte contre la pollution par des substances dangereuses déchargées dans l'environnement aquatique.
Parmi ces composés figurent 19 molécules organophosphorées (en gras), soit un peu plus de 50% des
produits.
Aldrin
Arazine
Azinphos-ethyl (op)
Azinphos-methyl (op)
Chlordane
Coumaphos (op)
2,4-D
DDT
Demeton (op)
Dichlorprop
Dichlorvos (op)
Dieldrin
Dimethoate (op)
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Disulphoton (op)
Endosulphan
Endrin
Fenitrothion (op)
Fenthion (op)
Heptachlor
Hexachlorobenzene
Linuron
Malathion (op)
MCPA
Mecoprop
Metamidophos (op)
Mevinphos (op)
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Monolinuron
Omethoate (op)
Oxydemeton-methyl (op)
Parathion-ethyl (op)
Parathion-methyl (op)
Phoxim
Propanil
Pyrazon (op)
Simazine
2,4,5-T
Triazophos (op)
Trichlorfon (op)
Trifluralin
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Fig. 6 : liste nationale des 30 substances actives prioritaires
établies par le Comité de liaison eau-produits phytosanitaires des Ministères français de l'Agriculture, de
l'Environnement et de la Santé (20 mai 1994). Curieusement, cette liste ne comporte plus que 3 produits
organophosphorés ou carbamates (en gras).
Alachlore
Aldicarbe (c)
Aminotriazole
Atrazine
Captane
Carbendazime
Chlorpyriphos-ethyl (op)
Chlortoluron
Cyanazine
Cyproconazole
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Dinoterbe
Diquat
Diuron
Endosulfan
Fenpropimorphe
Fluroxyxpyr
Flusilazole
Folpel
Ioxynil
Isoproturon
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Lindane
Linuron
Methomyl
O-demeton (op)
Pendimethaline
Simazine
Terbuthylazine
Triallate
Tridémorphe
Trifluraline
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Fig. 7 : formule des organophosphorés.
Ce sont des dérivés esters, amides ou thiols de l'acide ortho et thiophosphorique. R1 et R2 sont des chaînes
alkoxy ou aryloxy et X est un groupe aliphatique ou aromatique facilement détachable. |
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Fig. 8 : formule des carbamates.
Ce sont des méthylcarbamates dérivés de l'acide méthylcarbamique. R est une chaîne alkyl ou aryl. |
REFERENCES
BOCQUENE G. (1996). L'acétylcholinestérase, marqueur de neurotoxicité. Application à la surveillance des effets biologiques des polluants chez les organismes marins. Thèse de Doctorat, Ecole Pratique des Hautes Etudes, 250 p.
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ELLMAN G. L., COURTNEY K. O., ANDRRES V., FEATHERSTONE R. M. (1961). A new rapid colorimetric determination of acetylcholinesterase activity.
Biochem. Pharmacol., 7 : 88-95.
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