MÉCANISME CHIMIQUE DE FORMATION DE LA THYROXINE

L’ioduration en 3 et en » de la tyrosine est une réaction au sujet de laquelle aucun problème particulier ne se pose. De ce fait la principale étape de la synthèse de la thyroxine à partir de la tyrosine peut être schématisée de la manière suivante (HARINGTON).

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Ce mode de représentation de la genèse de la thyroxine à partir de la diiodotyrosine traduit le fait que la condensation de deux molécules de la seconde conduit à une molécule de la première avec perle d’une molécule d’alanine. Une première confirmation expérimentale de sa validité a été apportée par Von MUTZENBECHER [140]. L'incubation à 37° et en milieu faiblement alcalin de la diiodotyrosine conduit en deux semaines à la formation de thyroxine avec un rendement d'environ 0,1 p. 100. Cette importante observation a été confirmée par BLOCK [24], par JOHNSON et TEWKESBURY [90], par BARKDOLL et Ross [11]. Comme l'ont fait remarquer HARINGTON et PITT RIVERS [73] l'intervention de processus d’oxydation ne doit pas néces-

sairement être envisagé pour expliquer le mécanisme de cette réaction. Néanmoins, il est très difficile de concevoir celui-ci comme une dissociation intermoléculaire et il est presque certain que sa première étape doit être un processus oxydant transformant la molécule de diiodotyrosine en un ou plusieurs produits moins stables et doués d’une plus grande réactivité. En effet, l’ioduration rapide des protéines à froid et en milieu ammoniacal conduirait presque exclusivement à la diiodotyrosine d’après NEUBERGER [143], HARINGTON et NEUBERGER [74] tandis que de la thyroxine se formerait à chaud et à pH — 8.0 en quantité d'autant plus grande que l’incubation des solutions en milieu aérobie est plus prolongée.

JOHNSON et TEWKESBURY [90], BARKDOLL et Ross [11] ont apporté une première observation étayant cette hypothèse, en montrant que l'oxydation de la diiodotyrosine par l’eau oxygénée à 37° conduit à la formation de petites quantités de thyroxine. HARINGTON, PITT RIVERS [73] ont par la suite étudié ce phénomène et en ont précisé les modalités.

La réaction donnant naissance à la thyroxine par incubation de la diiodotyrosine pendant 14 jours à 38° C. présente un optimum à pH — 10.0 auquel le rendement de la première est voisin de 3 p. 100, tandis qu’il est nul en milieu acide ou à très forte alcalinité. Le pH de la fonction phénol étant de 6.5 et des phénomènes accessoires que nous examinerons plus loin inhibant progressivement la réaction aux pH supérieurs à 10, il est probable que la diiodotyrosine doit nécessairement se trouver à l’état d’ion phénoxyde pour participer à celle-ci. La thyroxine ne se forme pas en l’absence d'oxygène et la présence d’eau oxygénée accélère sa vitesse, mais non son rendement au pH optimum. Si l’on opère dans des conditions où la thyroxine est extraite par le butanol au fur et à mesure de son apparition dans le milieu, il est possible d’en porter le rendement à 4 p. 100 en 15 heures à 100°C. Pour HARINGTON et PiTr RIvVERSs l’iode provenant de la décomposition de la diiodotyrosine serait l’oxydant efficace, tandis que JOHNSON et TEWKESBURY attribuent ce rôle à l’hypoiodite alcalin. La première hypothèse doit probablement seule être retenue. En effet, l’addition d’iode favorise la formation de thyroxine alors que tel n’est pas le cas de’ celle d’hypoiodites et que par ailleurs, les hyposulfites sont inhibiteurs ; enfin, la totalité de l’iode libéré en milieu fortement alcalin est transformée en hypoiodite et c’est l’absence d’iode libre à des pH supérieurs à 10 qui

paraît alors expliquer l'impossibilité d'obtenir de la thyroxine. Le caractère oxydant du processus est en outre illustré par l'isolement d’autres dérivés de la diiodotyrosine, récemment publiés par Prrr RIVERS à savoir du triicdophénol et le JDE diiodo-4-hydroxybenzaldéhyde. Par ailleurs, REINEKE et TUR- NER ont montré que, divers facteurs d’oxydation favorisent la formation de la thyroxine à partir de la diiodotyrosine. Les rendements en la première seraient plus élevés en présence d'oxyde salin de manganèse lorsque le milieu est soumis à une violente agitation à l'air et il existerait un optimum thermique de la réaction à 60°C. Toutefois, la présence des produits d’oxydation de la diiodotyrosine est susceptible d’avoir faussé l'interprétation des résultats obtenus par les auteurs américains. Signalons enfin que le rendement en thyroxine peut être influencé par des facteurs d’une autre nature. En effet, PiTr Rivers [158] faisant incuber pendant 14 jours à 38° C un peptide de la N-acétyl-L-diiodotyrosine a recueilli de la thyroxine en quantité correspondant à 27 p. 100 du produit initial. Il est possible que le blocage du groupement aminé d’une part, et la présence d’un groupement électronégatif d’autre part aient favorisé la réaction de condensation.

Une représentation du mécanisme de la formation de la thyroxine à partir de la diiodotyrosine a été proposée par JOHNSON et TEWKESBURY [90] à partir des travaux poursuivis par PUM- MERER [160, 161, 162] et ses collaborateurs sur l'oxydation des phénols, entre autres du p.crésol. Ces auteurs ont envisagé la condensation initiale de deux molécules de diiodotyrosine en un produit intermédiaire labile, dont la transformation en thyroxine libèrerait une molécule de déhydroalanine ; cette dernière serait par la suite oxydée en acide pyruvique et ammoniac ou hydratée en sérine. Les deux premiers corps auraient été mis en évidence dans les produits de la réaction ; toutefois HARINGTON estime qué la caractérisation de l’acide pyruvique réalisée par JOHNSON et TEWKESBURY n’emporte pas la conviction. La conception de ces auteurs paraît néanmoins devoir être conservée comme une féconde hypothèse de travail à la suite de la discussion faite par HARINGTON sur la résonnance de la structure normale des phénols en structures susceptibles de donner naissance aux ions phénoxydes.

L'étude chimique de la formation de la thyroxine conduit à deux conclusions principales. Elle montre que la diiodotyrosine est le précurseur du produit hormonal et elle illustre par

ailleurs le rôle des phénomènes d’oxydation dans le processus donnant naissance à celui-ci.

PRINCIPAUX PROBLÈMES POSÉS PAR L’'IODURATION DES PROTÉINES ET OBJET DU TRAVAIL.

La nature des combinaisons formées dans les molécules protéiques lorsque celles-ci sont soumises à l’action de l’iode n’est actuellement connue qu’en ce qui concerne la monoiodotyrosine, la diiodotyrosine et la thyroxine. Il est peu probable que d’autres dérivés du même corps soient présents [50] [10] et l'hypothèse selon laquelle on y trouve de la thyronine ou des combinaisons du type 4-hydroxyphénylester de la thyronine doit être abandonnée.

Nous avons entrepris dans un premier chapitre l’étude quantitative de la formation de la monoiodotyrosine, de la diiodotyrosine et de la thyroxine lors de l’ioduration des protéines dans un milieu faiblement alcalinisé par le bicarbonate de sodium ou l’ammoniaque. Les méthodes de dosage de ces trois corps décrites plus haut permettent de suivre la transformation de la tyrosine en ses divers dérivés au cours de l’ioduration des protéines. Une telle étude est susceptible de donner des renseignements précis sur l’évolution des réactions que celle-ci comporte, laquelle n’a jusqu'ici fait l’objet d’aucun travail systématique.

Nous l'avons poursuivie sur deux protéines inégalement riches en tyrosine, à savoir la caséine et la thyroglobuline. Il était en effet, important de préciser dans quelle mesure la teneur en tyrosine déterminait à elle seule la valeur du rendement de la réaction en monoiodotyrosine, en diiodotyrosine et en thyroxine, ou si des facteurs structuraux propres à chaque protéine intervenaient par ailleurs. Dans ce domaine l’étude de la thyroglobuline offrait un intérêt particulier, en ce sens que, cette protéine étant physiologiquement la source de thyroxine, on pouvait se demander si certaines molécules de tyrosine occupant une position privilégiée, ne s’y transformaient pas en thyroxine, avec une facilité exceptionnelle, même par ioduration très rapide ou réalisée au moyen de teneur en halogène minime.

Par ailleurs, il y avait lieu de réaliser l’ioduration des pro-

CDs

téines dans diverses conditions, les unes pouvant favoriser les réactions de substitution, les autres celles de condensation des cycles, c’est pourquoi nous avons étudié simultanément l’halogénation par l’iode en milieu bicarbonaté et celle par l’iodure d’azote en milieu ammoniacal.

Enfin s’il est très probable qu’au cours de l’ioduration des dérivés halogénés de l’histidine prennent naissance, la nature de l’action de l’iode sur le tryptophane tant dans les protéines qu’à l’état libre, n’a pas été établi. Nous exposerons dans un deuxième chapitre les résultats des recherches que nous avons entreprises à ce sujet.