Les applications d''EXP'AIR®

I – Contexte

Des expérimentations du système Exp’Air ont été menées depuis 3 ans par AR2i, en relation avec le Service d’Explorations Fonctionnelles Multi-Disciplinaires de l’hôpital Antoine Béclère (92 – Clamart).

Le système Exp’Air est un dispositif médical original permettant le recueil non invasif et reproductible des substances volatiles contenues dans la fraction alvéolaire de l’air d’expiration.

Ces essais ont conduit à émettre un certain nombre d’hypothèses sur le rôle de certains alcanes halogénés, en particulier les chlorofluoroalcanes, dans les mécanismes régulateurs du stress oxydant.

La présence de chlorofluoroalcanes, en particulier le trichlorotrifluoroéthane, dans l’air expiré a déjà été décrite dans la littérature.

II – Essais

Il a été observé, de manière fortuite, l’augmentation des taux de chlorofluoroalcanes dans l’air expiré chez des sujets ayant été placés dans des conditions diverses connues comme générant un stress oxydant :

  • Effort physique modéré
  • Effort physique intense
  • Cigarette
  • Effort mental
  • Apnée

Dans chacun des cas étudiés, les prélèvements ont été réalisés avant et après mise en condition de stress.

Il a été constaté l’augmentation des taux de chlorofluoroalcanes (3 espèces chimiques détectées), proportionnellement à l’intensité du stress appliqué (de 5 à 100 fois le taux initial). La réponse au stress est très rapide (5 – 10 minutes), et peu rémanente : les taux reviennent à l’état de base en 30 minutes – 2 heures, selon l’intensité du stress subi.

Les espèces chimiques identifiées à ce jour sont :

  • Trichloro-trifluoro-éthane
  • Dichloro-difluoro-méthane
  • Tétrafluoro-éthane

III – Interprétation

  • A l’instar du monoxyde d’azote (NO), dénommé initialement EDRF (Endothelial Derivide Releasing Factor), les effets de(s) la molécule(s) ont été mis en évidence avant d’en déterminer l’origine métabolique. L’origine endogène de ces chlorofluoroalcanes a été vérifiée en se plaçant dans diverses conditions ambiantes de prélèvement et d’analyse.
  • L’espèce majoritaire, trichlorofluoroéthane (TCFE), a été testée in vitro sur la chaîne respiratoire mitochondriale : ce produit s’est avéré inhibiteur de la chaîne respiratoire.
  • Il est connu que les halogéno-alcanes interviennent dans les mécanismes d’oxydo-réduction : en particulier, les bromo-alcanes ou Halons sont utilisés comme extincteurs d’incendies, en agissant par blocage des radicaux libres émis par la flamme (phase de terminaison), réduisant ainsi l’énergie dégagée et donc la propagation de l’incendie.

Aujourd’hui, les hypothèses suivantes sont avancées :

  • Les chlorofluoroalcanes sont des marqueurs précoces du stress oxydatif.
  • Ils sont générés par l’organisme afin de réduire la production de radicaux libres responsables des dommages liés au stress oxydant (peroxydation lipidique, lésions des membranes cellulaires et mitochondriales, attaques de l’ADN, etc …).
  • Ils agissent tels des « extincteurs biologiques», d’une part en réduisant l’activité de la chaîne respiratoire, d’autre part en bloquant chimiquement les radicaux libres oxygénés (ROS), interrompant ainsi la réaction radicalaire.
  • Leur action est fugace, et témoigne d’un stress oxydant « aigu ». A titre d’exemple, l’élévation de leur taux dans l’air expiré après un effort physique intense est expliqué comme suit :

- Un effort physique intense entraîne à la fois un besoin accru d’oxygène et une augmentation du CO2 circulant (hypercapnie), d’où une acidose métabolique.

- Or, il est connu que le besoin en oxygène est inférieur à la nécessité d’éliminer le COpour lutter contre l’acidose : l’hyperventilation consécutive à un effort physique est donc un mécanisme réflexe visant à éliminer le CO2.

- La conséquence est que l’élimination du CO2 grâce à l’hyperventilation s’accompagne d’un excès d’oxygène dû à cette même hyperventilation.

- L’excès d’oxygène a tendance alors à provoquer un « emballement » de la chaîne respiratoire mitochondriale, générateur de ROS et donc de stress oxydant.

- Il est donc logique que l’organisme génère dans ces conditions les chlorofluoroalcanes, dont l’action va permettre de réduire les effets du stress oxydant produit après un effort physique intense.

  • A l’inverse, les alcanes non halogénés, plus rémanents, sont des marqueurs biologiques d’un stress plutôt « chronique » et répété, quand les capacités de résistance de l’organisme sont dépassées (stress continu ou itératif, déficit du potentiel anti-oxydant métabolique).
  • En résumé, si l’on compare le stress oxydant à un incendie, les chlorofluoroalcanes interviennent en premier recours pour « éteindre l’incendie », les alcanes représentant alors les « cendres » de l’incendie, puisqu’il est reconnu que ces composés sont issus de la peroxydation lipidique, c’est à dire des effets de l’incendie.

A télécharger : Intervention de Eric Postaire à l'Académie nationale de Pharmacie

A télécharger : Publication dans les Annales Pharmaceutiques Françaises (2013) 71, 203-215

 
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