Toxine

Définition de la toxine

Une toxine est une substance chimique qui endommage un organisme. Une toxine peut être aussi simple qu’un ion ou un atome qui interfère négativement avec une cellule. Une toxine peut également se présenter sous la forme de molécules complexes, comme les protéines présentes dans le venin de serpent. D’autres atomes et produits chimiques émettent des radiations, qui ont des effets toxiques sur un organisme. Les effets des toxines varient considérablement d’un organisme à l’autre et d’une toxine à l’autre. Le résultat final des toxines les plus puissantes est la mort, en raison des dommages qu’elles causent dans les différentes cellules d’un organisme. Les différentes toxines agissent de différentes manières pour affecter les cellules qu’elles endommagent.

Dans l’étude de la toxicologie, la devise centrale est que « toutes les substances sont toxiques, seule la dose compte. » Ce fait peut être démontré avec l’eau et l’oxygène. Ces deux substances sont normalement bonnes et nous les considérons comme bénéfiques pour toutes les formes de vie. Si votre corps contient trop d’eau, vos cellules individuelles ne seront pas en mesure de fonctionner efficacement et votre corps se « noiera » lentement, même si vous n’êtes pas immergé dans l’eau. Et l’oxygène, le gaz qui donne la vie, peut être fatal à certaines pressions.

Effets d’une toxine

Les effets d’une toxine sont entièrement déterminés par les réactions biochimiques qui ont lieu lorsqu’une toxine potentielle est introduite dans un organisme. Les toxicologues doivent également prendre en considération l’environnement dans lequel vit l’organisme. Comme indiqué précédemment, des facteurs tels que la pression, la chaleur et le taux métabolique peuvent modifier radicalement les effets d’une toxine. En outre, tous les organismes ne réagissent pas aux toxines de la même manière. Chaque organisme, même au sein d’une même espèce, est essentiellement une usine biochimique unique. Certains organismes sont mieux équipés pour gérer certaines toxines que d’autres.

Les effets spécifiques d’une toxine sont déterminés par la façon dont elle interagit avec les cellules des organismes. Certaines toxines agissent en perturbant les canaux ioniques à l’intérieur des cellules, tandis que d’autres peuvent détruire la membrane cellulaire ou faire muter l’ADN. Toutes ces conditions conduisent à la mort de l’organisme si la toxine n’est pas éliminée. Les organismes utilisent leur système immunitaire pour cibler et éliminer les toxines à base de protéines, tandis qu’ils comptent sur la filtration de leur sang pour éliminer les ions et autres radicaux libres. Les dommages causés par une toxine sont déterminés par sa structure, sur le plan atomique.

Types de toxines

Une toxine peut avoir de nombreuses formes et tailles différentes. Elle peut être aussi simple qu’une particule chargée, se déchaînant dans le système en affectant d’autres réactions, jusqu’à des protéines spécifiques qui ciblent le système nerveux d’une proie animale. Le terme « toxine » étant une catégorie tellement large, il est impossible de définir leur taille et leur forme. Les toxines produites par les animaux sont généralement utilisées pour soumettre leurs proies ou se défendre contre une attaque. En tant que telles, elles ont évolué pour affecter spécifiquement certains animaux.

Le venin de serpent, par exemple, est une forme de toxine biologique qui est créée à partir d’un mélange de différentes protéines. Ces protéines attaquent les cellules des organismes de différentes manières. Certains venins de serpent ont évolué pour détruire les tissus, et ils provoquent des hémorragies internes massives. Le venin d’une autre espèce de serpent peut affecter les canaux ioniques des cellules nerveuses et les maintenir ouverts. Cela a pour effet de paralyser les proies, qui ne peuvent plus utiliser leurs muscles. D’autres venins encore attaquent directement les cellules musculaires, provoquant des convulsions continues. Toutes ces toxines affectent la proie de différentes manières, et toutes ne sont pas mortelles pour tous les animaux.

Par exemple, de nombreux pesticides sont conçus pour tuer les insectes, mais pas pour nuire aux autres organismes. Ils agissent généralement en ciblant une partie de l’anatomie de l’insecte que les autres organismes ne possèdent pas. L’utilisation de nombreux pesticides est généralement sans danger, et il existe même des pesticides très naturels qui sont des toxines pour les insectes mais pas pour les autres organismes. Cependant, certaines de ces toxines ont des effets inconnus sur d’autres organismes et peuvent être très dommageables. Par exemple, le pesticide DDT a été inventé pour être utilisé contre les insectes sur les cultures. Cette molécule s’est avérée sans danger pour les autres organismes et a été utilisée à grande échelle. Ce n’est que des décennies plus tard que les scientifiques de l’environnement ont découvert que cette toxine avait lentement affaibli la carapace des oiseaux situés au sommet de la chaîne alimentaire. Le DDT a été responsable d’une perte massive de rapaces à travers la nation, y compris l’aigle à tête blanche.

En général, il existe 3 principaux types de toxines. Une toxine peut être produite par un organisme, ce qui en fait une toxine biologique. Elle peut être un atome unique ou une molécule complexe produite dans la nature ou en laboratoire, ce qui en fait une toxine chimique. Enfin, les radiations sont une forme particulière de toxine qui est émise par des molécules radioactives dans l’environnement. Comme les autres toxines, la radioactivité perturbe les processus des cellules et peut entraîner la mort. Les millions de toxines différentes sont classées et catégorisées différemment par les différentes branches de la science, mais en général elles sont classées vers leur toxicité pour les humains.

Toxine vs Toxicant

Certains domaines de la science préfèrent définir la toxine comme toute substance nocive d’origine purement biologique. Tout ce qui est produit artificiellement, ils le désignent comme un toxique. Cependant, d’autres domaines scientifiques qualifient les pesticides comme le DDT de toxines environnementales et n’utilisent pas le terme « toxique » pour définir les toxines artificielles. En raison de la nature du domaine de la toxicologie, et de la façon dont il considère toute substance comme une toxine une fois qu’elle devient nocive, cet article fait référence aux substances naturelles et artificielles comme des « toxines ».

Quiz

1. Lequel des éléments suivants est une toxine ?
A. L’eau
B. Le poison d’une chenille
C. L’azote
D. Toutes ces réponses

Réponse à la question #1

D est correcte. Tous les éléments ci-dessus peuvent être considérés comme une toxine. Le poison est une toxine évidente, car dans la plupart des organismes, il crée des dommages à de faibles niveaux. Les deux autres substances peuvent également être toxiques, à des concentrations élevées. Les plongeurs sous-marins font l’expérience de la toxicité de l’azote lorsqu’ils plongent trop profondément. Le gaz interfère avec les neurones à la pression, ce qui fait que le cerveau entre dans un état d’euphorie et finit par perdre conscience.

2. Lequel des éléments suivants est le PLUS toxique, pour un humain ?
A. L’eau
B. Le poison d’une chenille
C. L’azote

Réponse à la question n°2

B est correct. En quantités normales, l’azote et l’eau n’endommagent pas un être humain. Nous respirons simplement l’azote, nous buvons de l’eau, et les deux sont expulsés et régulés dans notre corps. Le poison de la chenille, par contre, a évolué pour défendre la chenille contre des menaces comme nous, et il irritera ou endommagera probablement nos corps, ce qui le rendra plus toxique pour les humains.

3. L’étude des toxines trouvées dans les champignons est appelée Mycotoxicologie. Les champignons produisent de nombreux produits chimiques, dont certains sont toxiques pour l’homme, et d’autres non. Quel est le but de ces toxines, dans les champignons ?
A. Défense contre nous
B. Cela fait partie de la biochimie
C. Personne ne le sait

Réponse à la question n°3

C est correct. Bien que ces substances soient légèrement toxiques pour l’homme, il a été démontré que nombre d’entre elles ont des effets bénéfiques sur la santé. Certains champignons sont même cultivés pour l’alimentation, et ne contiennent que peu ou pas de toxines. Bien qu’il soit probable que ces substances fassent simplement partie de la chimie du champignon, les communautés les utilisent depuis des milliers d’années comme aliments, médicaments et même comme poison. Les mycotoxicologues tentent de répondre à cette question de manière plus approfondie.

American Chemical Society. (2018, 5 février). Toxicologie. Récupéré sur ACS.org : https://www.acs.org/content/acs/en/careers/college-to-career/chemistry-careers/toxicology.html

Nelson, D. L., & Cox, M. M. (2008). Principes de biochimie. New York : W.H. Freeman and Company.

Rothman, K. J., Greenland, S., & Lash, L. T. (2008). Épidémiologie moderne. Philadelphie : Lippincott Williams & Wilkins.

Arquidia Mantina