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Rat Behavior and Biology : Ces larmes rouges : la porphyrine et les rats bruns

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Ces larmes rouges : la porphyrine et les rats bruns
(http://www.ratbehavior.org/porphyrin.htm)


Auteur original : Anne Hanson (6 février 2008)
Traduction : Cécile Voisin (31 janvier 2011)
Correction : Charlotte Dumartin et Estelle Deyrieux


Sommaire

Qu'est-ce que la porphyrine ?

Une porphyrine est un composé organique contenant quatre cycles de pyrrole. Un pyrrole est un cycle en forme de pentagone formé de quatre atomes de carbone et d'un atome d'azote (C4H5N).

Les porphyrines sont en fait un énorme groupe de composés organiques que l'on retrouve un peu partout dans le monde animal et végétal. La particularité des porphyrines est qu'elles contiennent des métaux. Les quatre atomes d'azote au milieu de la molécule de porphyrine agissent comme des dents : ils peuvent capter et fixer des ions de métal comme le magnésium (Mg), le fer (Fe), le zinc (Zn), le nickel (Ni), le cobalt (Co), le cuivre (Cu) et l'argent (Ag).

Quand une molécule de porphyrine capte un métal, elle acquière différentes propriétés et prend des noms différents. Ainsi, si le métal central est du fer (Fe), le complexe de porphyrine est appelé ferroporphyrine, ou hème. L'hémoglobine, la molécule dans les globules rouges de votre sang qui transportent l'oxygène, possède quatre de ces groupes hème. L'ion de fer du groupe hème est responsable de la fixation de l'oxygène. L'hémoglobine voyage autour du corps et lorsqu'elle atteint les tissus, le fer du complexe de porphyrine libère l'oxygène pour les alimenter.

La chlorophylle, molécule essentielle permettant aux plantes de capter l'énergie du soleil et étant responsable de leur couleur verte, est en partie constituée d'une molécule de porphyrine dont l'ion de métal central est le magnésium (Mg). La vitamine B12 est une molécule de porphyrine avec un ion de cobalt au milieu.

Ainsi, les porphyrines sont un groupe très important de composés organiques. Elles sont universelles, on les retrouve dans la plupart des cellules vivantes des animaux et des plantes, où elles jouent divers rôles.

Porphyrine et rats bruns

Pour les adeptes des rats, une porphyrine particulière a un intérêt : c'est celle secrétée par la glande de Harder et qui apparaît autour des yeux du rat. Cette substance ressemble à une larme rouge ou à du sang et peut être surprenante pour ceux qui ne connaissent pas les rats. Observer un petit peu de porphyrine occasionnellement est normal, mais de grosses quantités régulières de porphyrine indiquent un stress, une maladie ou une sous-alimentation.

La glande de Harder

La glande lacrymale de Harder (ou glande hardérienne) a été décrite pour la première fois par un physicien suisse nommé Johann Harder en 1694 sur un cerf. Les glandes de Harder sont présentes chez tous les vertébrés (mammifères, oiseaux, reptiles, amphibiens) possédant une membrane nictitante, ou troisième paupière, et sont spécialement grandes chez les ongulés et les rongeurs. Elles se situent derrière l'œil dans l'orbite, à la base de la membrane nictitante, encerclant le nerf optique. Les humains en ont une rudimentaire.

La glande de Harder contient des photorécepteurs, et peut être sensible à la lumière, tout comme l’œil (Vaughan et al. 1988, Lythgoe 1984). Ainsi, alors qu'elle ne peut pas voir les images comme l'œil, elle peut quand même sentir la lumière, et cela pourrait aider à réguler la glande pinéale (Feria-Velasco 1983, Wetterburg et al. 1970, mais voir Blackshaw et Shaw 1997).

La glande de Harder est une glande exocrine. Les sécrétions hardériennes couvrent l'œil et s'écoulent dans le nez via le conduit naso-lacrymal. Le rat peut étaler les sécrétion autour de son museau et sa fourrure avec ses pattes durant le toilettage.

Secrétions de la glande de Harder : lipides, mélatonine et porphyrine

La glande de Harder produit essentiellement des lipides (matière grasse) (Satoh et al. 1996, Buzzell 1996, Harvey 1991). On pense que cela sert à lubrifier l’œil et la membrane nictitante (Buzzell 1996, Sakai 1981).

Chez le rat, en plus de ces lipides, la glande de Harder produit de la mélatonine et de la porphyrine (Djeridane et Touitou 2001, Rohonyi et Kelenyi 1962).

La porphyrine produite par la glande de Harder chez les rats est majoritairement de la protoporphyrine IX (PPIX), qui n'a pas d'ion central métallique (Cui et al. 2003). La porphyrine est stockée dans la glande (Djeridane 1996, 1994). La porphyrine séchée prend une couleur rose sous lumière ultraviolette (Towbin et al. 1945).

La sécrétion de porphyrine par la glande de Harder augmente avec l'âge chez le rat : un rat de vingt mois produit plus de porphyrine qu'un rat de trois mois. Cette augmentation naturelle s'inverse vers l'âge de deux ans où les rats produisent moins de porphyrine que les rats de 20 mois (Rodriguez et al. 1992).

La fonction de la porphyrine chez les rats est peu comprise. Elle pourrait aider à protéger l’œil de la lumière, étant donné que la porphyrine est secrétée en plus grande quantité à la lumière (Hugo et al. 1987, mais voir Shirama et al. 1987). La porphyrine stockée dans la glande de Harder répond aux UV et à la lumière bleue, entraînant une augmentation de la sécrétion (Cui et al. 2003). La porphyrine pourrait aussi réguler l'action de certaines enzymes à l'intérieur de la glande de Harder (Cardalada et al. 1997).

La surproduction de porphyrine chez les rats

Les glandes de Harder des rats produisent parfois de grandes quantités de porphyrine. Les larmes de porphyrine coulent sur l'œil et sèchent sur et autour de la paupière, formant une croûte rouge foncé, situation appelée chromodacryorrhée. Les sécrétions s'écoulent de l'œil vers le nez, et une fois à cet endroit, elles peuvent remplir les narines et sécher autour de cette zone. Le rat peut ensuite enlever les sécrétions avec ses pattes, ce qui tâche de rouge ses pattes et son museau. De petites quantités occasionnelles de porphyrine sont normales, mais de larges quantité régulières indiquent un problèmes sous-jacent.

Les rats produisent de la porphyrine en grande quantité lorsqu'ils sont stressés, malades ou en sous-nutrition. On a découvert qu'un stress intense, comme des difficultés à contrôler un membre (Harkness et Ridgeway 1980), une détresse respiratoire (Figge et Atkinson 1945, mais voir Harkness et Ridgeway 1980), une douleur articulaire (Harper et al. 2001, Kerins et al. 2003), un manque de morphine (Buccafusco 1990), des injections d'acétylcholine (Harkness et Ridgeway 1980), et une exposition à des champs électriques (Rommereim et al. 1990) sont des causes de chromodacryorrhée.

Après un stress, la surproduction de porphyrine est variable. Après une injection d'acétylcholine, par exemple, les abondantes quantités de porphyrine étaient secrétées presque immédiatement et coulaient sur l'œil en teintant les paupières pendant plusieurs minutes. Les rats expérimentant une difficulté à contrôler un membre commençaient à produire des copieuses quantités de porphyrine après environ entre 17 et 30 minutes (allant de 3 à 40 minutes). Plus le rat est grand, plus la production de porphyrine est tardive. Chez les rats calmes, la porphyrine était produite pendant environ deux heures puis cessait (Harkness et Ridgeway 1980).

Plusieurs maladies sont aussi associées à cette surproduction de porphyrine, telles que la corynebacterium, la mycoplasmose, la salmonellose et le sialodacryoadenitis (SDA) (USF Div. Comp. Med. PDF ref). Les déficiences alimentaires peuvent aussi entraîner une surproduction de porphyrine (Sakai 1981).

Ces listes ne sont pas complètes, mais montrent que la surproduction de porphyrine est plutôt une réponse non-spécifique au stress, à la douleur, la maladie et la sous-nutrition.

La glande de Harder chez les autres espèces

La fonction de la glande de Harder peut différer selon les espèces (Payne 1994) : les glandes de Harder chez les oiseaux sont impliquées dans la réponse immune (e.g. Scott et Savage 1996, Ohshima et Hiramatsu 2002), et pourraient aider les gerbilles à se thermoréguler (Grant et Thiessen 1989, Thiessen 1988). On a découvert que les sécrétions de la glande de Harder servent une fonction phéromonale chez les hamsters (Sokolov et al. 1994, Payne 1977) et les gerbilles (Thiessen et Harriman 1986), mais on ne sait pas vraiment si les sécrétions de la glande de Harder ont une fonction phéromonale chez les rats aussi.