Le venin de serpent est le liquide toxique, généralement jaune, stocké dans les glandes salivaires modifiées des serpents venimeux. Il existe des centaines d'espèces de serpents venimeux qui dépendent du venin qu'elles produisent pour affaiblir et immobiliser leurs proies. Le venin est composé d'une combinaison de protéines, d'enzymes et d'autres substances moléculaires. Ces substances toxiques agissent pour détruire les cellules, perturber l'influx nerveux ou les deux. Les serpents utilisent leur venin avec prudence, en injectant des quantités suffisantes pour désactiver les proies ou défendre contre les prédateurs. Le venin de serpent agit en décomposant les cellules et les tissus, ce qui peut entraîner une paralysie, des saignements internes et la mort de la victime de la morsure de serpent. Pour que le venin prenne effet, il doit être injecté dans les tissus ou pénétrer dans la circulation sanguine. Alors que le venin de serpent est toxique et mortel, les chercheurs utilisent également des composants de venin de serpent pour développer des médicaments pour traiter les maladies humaines.
Le composant principal du venin de serpent est la protéine. Ces protéines toxiques sont à l'origine de la plupart des effets nocifs du venin de serpent. Il contient également enzymes, qui aident à accélérer les réactions chimiques qui rompent les liaisons chimiques entre les grosses molécules. Ces enzymes aident à la dégradation des les glucides, protéines, phospholipides, et nucléotides en proie. Les enzymes toxiques fonctionnent également pour abaisser la tension artérielle, détruire les globules rouges et inhiber le contrôle musculaire.
Un autre composant du venin de serpent est la toxine polypeptidique. Les polypeptides sont des chaînes d'acides aminés, composées de 50 ou moins acides aminés. Les toxines polypeptidiques perturbent les fonctions cellulaires conduisant à la mort cellulaire. Certains composants toxiques du venin de serpent se trouvent dans toutes les espèces de serpents venimeux, tandis que d'autres composants ne se trouvent que dans des espèces spécifiques.
Bien que les venins de serpent soient composés d'une collection complexe de toxines, d'enzymes et de historiquement, ils ont été classés en trois principaux types: les cytotoxines, les neurotoxines et les hémotoxines. D'autres types de toxines de serpent affectent des types spécifiques de cellules et comprennent la cardiotoxine, les myotoxines et les néphrotoxines.
Cytotoxines sont des substances toxiques qui détruisent les cellules du corps. Les cytotoxines entraînent la mort de la plupart ou de la totalité des cellules d'un tissu ou d'un organe, une maladie connue sous le nom de nécrose. Certains tissus peuvent subir une nécrose liquéfiante dans laquelle le tissu est partiellement ou complètement liquéfié. Les cytotoxines aident à digérer partiellement la proie avant même qu'elle ne soit mangée. Les cytotoxines sont généralement spécifiques au type de cellule qu'elles impactent. Les cardiotoxines sont des cytotoxines qui endommagent les cellules cardiaques. Les myotoxines ciblent et dissolvent les cellules musculaires. Les néphrotoxines détruisent les cellules rénales. De nombreuses espèces de serpents venimeux ont une combinaison de cytotoxines et certaines peuvent également produire des neurotoxines ou des hémotoxines. Les cytotoxines détruisent les cellules en endommageant la membrane cellulaire et en induisant la lyse cellulaire. Ils peuvent également provoquer la mort cellulaire programmée ou apoptose. La plupart des dommages tissulaires observables causés par les cytotoxines se produisent sur le site de la piqûre.
Neurotoxines sont des substances chimiques toxiques pour le système nerveux. Les neurotoxines agissent en perturbant les signaux chimiques (neurotransmetteurs) envoyés entre les neurones. Ils peuvent réduire la production de neurotransmetteurs ou bloquer les sites de réception des neurotransmetteurs. D'autres neurotoxines de serpent agissent en bloquant les canaux calciques voltage-dépendants et les canaux potassiques voltage-dépendants. Ces canaux sont importants pour la transduction de signaux le long des neurones. Les neurotoxines provoquent une paralysie musculaire qui peut également entraîner des difficultés respiratoires et la mort. Serpents de la famille Elapidae produisent généralement du venin neurotoxique. Ces serpents ont de petits crocs dressés et comprennent des cobras, des mambas, serpents de mer, les tueurs de la mort et serpents de corail.
Hémotoxines sont des poisons sanguins qui ont des effets cytotoxiques et perturbent également les processus normaux de coagulation sanguine. Ces substances agissent en provoquant l'éclatement des globules rouges, en interférant avec les facteurs de coagulation sanguine et en causant la mort des tissus et des dommages aux organes. La destruction des globules rouges et l'incapacité du sang à coaguler provoquent de graves saignements internes. L'accumulation de globules rouges morts peut également perturber la fonction rénale. Alors que certaines hémotoxines inhibent la coagulation du sang, d'autres provoquent l'agrégation des plaquettes et d'autres cellules sanguines. Les caillots qui en résultent bloquent la circulation sanguine dans les vaisseaux sanguins et peuvent entraîner une insuffisance cardiaque. Serpents de la famille Viperidae, y compris les vipères et les vipères à noyau, produisent des hémotoxines.
La plupart des serpents venimeux injectent du venin dans leurs proies avec leurs crocs. Les crocs sont très efficaces pour délivrer du venin car ils percent le tissu et permettent au venin de couler dans la plaie. Certains serpents sont également capables de cracher ou d'éjecter du venin comme mécanisme de défense. Les systèmes d'injection de venin contiennent quatre composants principaux: les glandes à venin, les muscles, les conduits et les crocs.
Serpents de la famille Viperidae avoir un système d'injection très développé. Le venin est produit et stocké en continu dans les glandes à venin. Avant que les vipères ne mordent leurs proies, elles dressent leurs crocs avant. Après la morsure, les muscles autour des glandes forcent une partie du venin à travers les conduits et dans les canaux à crocs fermés. La quantité de venin injectée est régulée par le serpent et dépend de la taille de la proie. En règle générale, les vipères libèrent leurs proies après l'injection du venin. Le serpent attend que le venin prenne effet et immobilise la proie avant de consommer l'animal.
Serpents de la famille Elapidae (ex. cobras, mambas et additionneurs) ont un système d'administration et d'injection de venin similaire à celui des vipères. Contrairement aux vipères, les élapides n'ont pas de crocs avant mobiles. L'additionneur de la mort est l'exception à cela parmi les élapides. La plupart des élapides ont de petits crocs courts qui sont fixes et restent dressés. Après avoir mordu leurs proies, les élapides maintiennent généralement leur adhérence et leur mastication pour assurer une pénétration optimale du venin.
Serpents venimeux de la famille Colubridae avoir un canal ouvert unique sur chaque croc qui sert de passage pour le venin. Les colubrides venimeux ont généralement des crocs arrière fixes et mâchent leurs proies tout en injectant du venin. Le venin colubride a tendance à avoir des effets moins nocifs sur l'homme que le venin des élapides ou des vipères. Cependant, le venin du boomslang et du serpent des rameaux a causé la mort de l'homme.
Depuis certains serpents utiliser du venin pour tuer leurs proies, pourquoi le serpent n'est-il pas blessé lorsqu'il mange l'animal empoisonné? Les serpents venimeux ne sont pas blessés par le poison utilisé pour tuer leurs proies car le composant principal du venin de serpent est la protéine. Les toxines à base de protéines doivent être injectées ou absorbées dans les tissus corporels ou la circulation sanguine pour être efficaces. L'ingestion ou l'ingestion de venin de serpent n'est pas nocive car les toxines à base de protéines sont décomposées par les acides gastriques et les enzymes digestives en leurs composants de base. Cela neutralise les toxines protéiques et les démonte en acides aminés. Cependant, si les toxines devaient pénétrer dans la circulation sanguine, les résultats pourraient être mortels.
Les serpents venimeux ont de nombreuses protections pour les aider à rester immunisés ou moins sensibles à leur propre venin. Les glandes de venin de serpent sont positionnées et structurées de manière à empêcher le venin de refluer dans le corps du serpent. Les serpents venimeux ont également des anticorps ou des anti-venins contre leurs propres toxines pour se protéger contre l'exposition, par exemple, s'ils ont été mordus par un autre serpent de la même espèce.
Les chercheurs ont également découvert que cobras ont des récepteurs d'acétylcholine modifiés sur leurs muscles, ce qui empêche leurs propres neurotoxines de se lier à ces récepteurs. Sans ces récepteurs modifiés, la neurotoxine de serpent pourrait se lier aux récepteurs résultant de la paralysie et de la mort. Les récepteurs modifiés de l'acétylcholine sont la clé pour expliquer pourquoi les cobras sont immunisés contre le venin de cobra. Bien que les serpents venimeux ne soient pas vulnérables à leur propre venin, ils sont vulnérables au venin des autres serpents venimeux.
Outre le développement de anti-venin, l'étude des venins de serpent et de leurs actions biologiques est devenue de plus en plus importante pour la découverte de nouvelles façons de lutter contre les maladies humaines. Certaines de ces maladies comprennent les accidents vasculaires cérébraux, la maladie d'Alzheimer, le cancer et les troubles cardiaques. Étant donné que les toxines de serpent ciblent des cellules spécifiques, les chercheurs étudient les méthodes par lesquelles ces toxines fonctionnent pour développer des médicaments capables de cibler des cellules spécifiques. L'analyse des composants du venin de serpent a aidé à développer des analgésiques plus puissants ainsi que des anticoagulants plus efficaces.
Les chercheurs ont utilisé les propriétés anti-coagulantes de hémotoxines pour développer des médicaments pour le traitement de l'hypertension artérielle, des troubles sanguins et des crises cardiaques. Neurotoxines ont été utilisés dans le développement de médicaments pour le traitement des maladies cérébrales et des accidents vasculaires cérébraux.
Le premier médicament à base de venin développé et approuvé par la FDA était le captopril, dérivé de la vipère brésilienne et utilisé pour le traitement de l'hypertension artérielle. D'autres médicaments dérivés du venin comprennent l'eptifibatide (serpent à sonnettes) et le tirofiban (vipère africaine à l'échelle de la scie) pour le traitement de la crise cardiaque et des douleurs thoraciques.