Optimisation par la présence de solvants organiques de l'inactivation de l'acétylcholinestérase par un pesticide organophosphoré, le paraoxon : étude des interactions par spectroscopie micro-ondes

Optimization through organics solvents of acetylcholinesterase inactivation by paraoxon : study interactions by micro-waves spectroscopy

• Auteur / Autrice : Souad Fennouh
• Direction : Claude Burstein
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie enzymatique, bioconversion et microbiologie
• Date : Soutenance en 1997
• Etablissement(s) : Compiègne
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences pour l'ingénieur (Compiègne)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Spectroscopie de microondes

Enzymes

Phosphore -- Composés organiques

Pesticides

Acétylcholinestérase

Solvants organiques

Résumé

Les tests de détection du paraoxon, pesticide organophosphoré, par l'acétylcholinestérase en milieu aqueux se sont révélés insuffisants, car ils ne permettent pas d'atteindre la limite de détection imposée par les normes européennes (1 ppb). L'inactivation de l'acétylcholinestérase par le paraoxon varie selon les solvants organiques mis en jeu et leur concentration. Cet effet est d’autant plus important lorsque l'enzyme est en solution. L'effet des solvants organiques sur l'activité catalytique de l'enzyme en solution est beaucoup plus efficace sur celle de l'enzyme immobilisée. Les résultats d'inactivation de l'acétylcholinestérase par le paraoxon, en présence des solvants organiques, ne sont pas extrapolables à ceux de l'inactivation thermique étudiée dans les mêmes conditions, ce qui suggère la mise en jeu de mécanismes distincts. Quatre solvants organiques qui allient le maintien de l'activité enzymatique de l'acétylcholinestérase en solution et l'amélioration de son inactivation par le paraoxon ont été sélectionnés : l'acétone à 0,05% (v/v), le l-propanol à 2,5% (v/v), le l-décanol à 1% (v/v) et le cyclohexane à 5% (v/v). Ce dernier donne la meilleure efficacité de détection du pesticide, qui est 250 fois plus efficace que celle obtenue sans solvant, et aboutit à un seuil de détection 5 fois plus bas que la valeur imposée par les normes. L'analyse des interactions mises en jeu dans le mélange réactionnel par spectroscopie micro-ondes a conforté les résultats obtenus avec l'acétylcholinestérase en solution. De plus, cette technique spectrale a montré le rôle primordial des interactions qui ont lieu entre la phase aqueuse et les solvants organiques. En effet, en fonction de la conformation préétablie, et de la nature du solvant organique, l'acétylcholinestérase se trouve liée aux parties polaires du milieu réactionnel, ce qui contribue dans certains cas à la sauvegarde de l'hydratation et de l'activité enzymatique. Le solvant organique agit sur le milieu réactionnel contenant l'acétylcholinestérase de telle sorte qu'il ait la configuration optimale pour l'inactivation par le paraoxon. Cette étude ouvre de nouvelles perspectives pour la compréhension des changements de structure de l'acétylcholinestérase lors de son inactivation par les pesticides, en présence de solvants organiques.

An aqueous medium, the detection of paraoxon, an organophosphrous pesticide, by acetylcholinesterase, is not enough sensitive and does not fulfill the requirements of the European Community (1 ppb). Acetylcholinesterase inactivation by paraoxon depends on the nature of the organic solvents used and on their concentrations. This effect is more important on free acetylcholinesterase than on iobilized one. The presence of organic solvents affected more the catalytic activity of free acetylcholinesterase of the immobilzed enzyme. The results of acetylcholinesterase inactivation by paraoxon, in the presence of organics solvents can not be compared to these of its thermo-inactivation, in the saine experimental conditions. This suggests that the two mecanisms of inactivation are differents. Four organics solvents, wich maintain the catalytic activity of free acetylcholinesterase and inhance its inactivation by paraoxon, were selected: dimethyl ketone at 0. 05% (v/v), 1-propanol at 2. 5 % (v/v), 1-decanol at 1 % (v/v) and cyclohexane at 5 % (vlv). This last one gives the best efficiency on paraoxon detection (250 fold compared to a reaction medium without organic solvent) what results in a paraoxon detection threshold 5 times lowest than the value fixed by the European Community. The analysis of interactions taking place in the reaction medium by micro¬waves spectroscopy has consolidated the results obtain for free acetylcholinesterase. This technic also demonstrates the importance of the interactions which take place between the aqueous phase and the organic solvents. The organic solvent gives a conformation to the reaction medium, so the hydratation of free acetylcholinesterase is maintened by the interaction with the polars parts of the reactionnel medium. The organic solvent acts on the reaction medium which contains the acetylcholinesterase, so as its configuration is optimal for the maximal inactivation of the enzyme by paraoxon. This study open new perspectives for the comprehension of the changes occuring in acetylcholinesterase structure upon its inactivation by pesticides in the presence of organic solvents.