Pour avoir une activité toxique, le benzène doit subir un processus de bioactivation.Les métabolites responsables de l'action toxique et cancérigène sont les radicaux libres.
Les radicaux libres (notamment les radicaux libres d'oxygène) sont des molécules énergétiquement instables et très réactives.Le benzène subit une réaction d'oxydation par le système microsomal hépatique, donc par le cytochrome P450, avec l'introduction de deux groupements hydroxyles - OH. L'hydroquinone issue de l'oxydation du benzène devient un substrat très important d'une enzyme présente dans la moelle osseuse. L'enzyme est une myéloperoxydase qui catalyse la transformation de cette hydroquinone en radical.
Le radical libre formé provient d'une rupture de la liaison entre l'oxygène et l'hydrogène du groupe hydroxyle. L'oxygène possède un électron non apparié libéré par l'hydrogène lors de la rupture de la liaison, conférant ainsi à l'oxygène de fortes caractéristiques réactives.L'activité de ce radical est très dangereuse car il bloque la production de cellules dans la moelle osseuse.
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