Biochimie métabolique Synthèse PDF

2018_2019 Emma_Reynaud Biochimie métabolique Table des matières Biochimie métabolique......................................................................................

2018_2019 Emma_Reynaud Biochimie métabolique Table des matières Biochimie métabolique........................................................................................... 1 Cours 1 : introduction au métabolisme...................................................................7 Cours 2 : bioénergétique...................................................................................... 14 1. Lois de la thermodynamique............................................................................ 15 2. Définition de l’énergie Libre de Gibbs..............................................................15 3. Composantes de l’énergie libre........................................................................15 4. Réactions biochimiques.................................................................................... 16 1. Définition.......................................................................................................... 16 5. Réactions biochimiques ΔG’0et K’eqG’0et K’eq................................................................16 6. Exemple appliqué à la réaction catalysée par le phosphoglucomutase...........17 1. La réaction d’hydrolyse de l’ATP : ΔG’0et K’eqG’0 liaisons non polaires/ relativement non réactives 10 2018_2019 Emma_Reynaud Liaisons C-O, C-N et C-S : partage inéquitable des e-entre les atomes (charge δ partielle) => liaisons polaires et réactives. Nuage d’e-plus dense autour de l’atome avec la plus forte électronégativité. Ces propriétés dictent le cours des réactions biochimiques. Le carbone de l’acide carboxylique (δ+) attire les atomes δ-. Acide carboxylique  ester, thioester, amide VI. Autres composés d’origine alimentaire  VITAMINES (vita=vie) Molécules organiques de petite taille requises en faible quantité μg-mg/jour. Hydrosolubles ou liposolublesg-mg/jour. Hydrosolubles ou liposolubles Rôles - La plupart sont utilisées pour synthétiser des coenzymes (assistants de la catalyse biochimique). Niacine=> coenzyme NAD(P)+ ou Riboflavine=> coenzyme FAD - Certaines vitamines servent d’hormones (vit D liposoluble)  MINERAUX Electrolytes majeurs de l’organisme (Na+K+Cl-) Composants des os et autres fonctions (Ca P) Activation d’enzymes (Mg2+) Etc… - Majeur : sodium, potassium, chloride, calcium, phosphorous, magnesium - Traces : iodine, selenium, copper, zinc, iron, manganese, fluoride, chromium, molybdenum VII. Le métabolisme en perspective COMPLEXE : Il existe plus d’un millier de réactions chimiques formant un réseau interconnecté intégré. Métabolites= molécules (100-500 Da) Métabolome= ensemble des métabolites d’une cellule MAIS : Il existe des motifs communs dans les voies métaboliques : 1. Monnaie énergétique (ATP) 2. Intermédiaires activés (~100 molécules) dont les transporteurs d’électrons 3. Type de réactions biochimiques (6) 4. Mécanismes de régulation des voies métaboliques 1. Monnaie énergétique : Adenosine Tri Phosphate (ATP) 11 2018_2019 Emma_Reynaud Les liaisons phosphoanhydrideP-O-P sont « à haut potentiel énergétique » car instables (présence de groupements phosphate avec 4 charges négatives) Le groupement phosphoryl γ libéré après hydrolyse est transféré à un intermédiaire métabolique. 2. Intermédiaires activés : Nicotinamide AdenineDinucleotide (Phosphate) (pyridine nucleotide) - NAD+ : accepte 2 e- (ion hydrure : H-) => NADH + H+ libéré Réactions impliquant l’oxydation d’alcool et d’aldéhydes - NADP+ : accepte 2 e- (ion hydrure :H-) => NADPH + H+ libéré Réactions dans les voies de biosynthèse principalement Voie des Pentoses-Phosphate/Réactions de détoxifications - FAD : accepte 2 e- (2 H provenant de 2 atomes différents) => FADH2 Réactions impliquant formation de liaisons C=C 3. Type de réactions biochimiques 1. Ligation avec ATP 4. Isomérisation 12 2018_2019 Emma_Reynaud 2. Transfert de groupe 5. Hydrolyse 3. Addition/Enlèvement de groupes fonctionnels 6. Oxydation/réduction 4. Mécanismes de régulation des voies métaboliques But : assurer un contrôle du métabolisme rigoureux ET flexible (suivant conditions cellulaires extérieures) Le contrôle du métabolisme a lieu à plusieurs niveaux : 1. Modulation de la quantité d’enzyme La quantité d’enzyme dépend du rapport entre les : - taux de synthèse (transcription/traduction) - taux de dégradation 2. Modulation de l’activité catalytique de l’enzyme - Contrôle allostérique réversible (voies de biosynthèse) => le produit final inhibe la 1ere réaction de la voie métabolique 13 2018_2019 Emma_Reynaud - Modification covalente réversible par phosphorylation => activation/inhibition de l’activité - Contrôle hormonal assurant la régulation coordonnée 3. Accessibilité des substrats dans la cellule - Transfert entre cytosol et organites (mitochondries) - Compartimentalisation entre voies cataboliques et anaboliques (acides gras) - Etat énergétique cellulaire lié à la formule établie par Atkinson-Walton : Charge énergétique (CE) = [ATP]+ ½ [ADP] [ATP] + [ADP] + [AMP] Charge énergétique = 0 => seul AMP présent Charge énergétique = 1 => seul ATP présent Charge énergétique des cellules ~ 0.80-0.95 Si CE élevée, cela favorise les voies anaboliques Si CE faible, cela stimule les voies cataboliques (générant ATP) VIII. Equilibre alimentaire & besoins énergétiques E apport alimentaire -E consommée =E stockée Cours 2 : bioénergétique Bioénergétique : - Etude quantitative des flux énergétiques - Etude qualitative des processus à l’origine de ces flux énergétiques Dans les cellules, il existe un flux constant de masse et d’énergie, lié aux réactions cataboliques et anaboliques. Les lois de la thermodynamique décrivent les flux énergétiques. 14 2018_2019 Emma_Reynaud I. Energie libre de Gibbs 1. Lois de la thermodynamique UNIVERS = isolé : pas d’échange de matière ou d’énergie SYSTÈME = - Clos : il y a échange d’énergie mais pas de matière avec l’environnement - Ouvert : il y a échange d’énergie et de matière avec l’environnement 1ere loi : la quantité totale d’énergie dans l’univers reste constante même si la forme de l’énergie peut changer. « Rien ne se perd, rien ne se crée, tout se transforme ». Exemples : énergie chimique >>>> énergie cinétique, énergie lumineuse >>>> énergie chimique 2eme loi : l’entropie totale de l’univers augmente en continu ; évolution spontanée vers une augmentation du désordre. Exemples : glaçon solide (ordonné) >> liquide (désordonné) 2. Définition de l’énergie Libre de Gibbs Energie Libre de Gibbs (G) exprime la quantité d’énergie permettant de réaliser un travail durant une réaction chimique à température et pression constantes. Pour qu’un travail puisse se dérouler spontanément, il faut que l’énergie potentielle de départ soit supérieure à celle d’arrivée. Exprimée en Joules/mol (calories/mol) 3. Composantes de l’énergie libre ΔG’0et K’eqG = ΔG’0et K’eqH–T. ΔG’0et K’eqS - ΔG’0et K’eqG ; énergie libre de Gibbs en joules/mol ΔG’0et K’eqG 0 : processus non spontanés 15  2018_2019 Emma_Reynaud - ΔG’0et K’eqH ; enthalpie Joules/mol, reflète le nombre et types de liaisons chimiques et donc l’énergie de chaleur associée (pression P et volume V constants) H=U (énergie interne) + P.V => ΔG’0et K’eqH= ΔG’0et K’eqU+ P.ΔG’0et K’eqV ΔG’0et K’eqH libère de la chaleur ΔG’0et K’eqH>0 : réaction endothermique => absorbe de la chaleur - T ; température en Kelvin - ΔG’0et K’eqS ; Entropie Joules/mol. Kelvin, reflète le désordre des composants dans un système chimique. ΔG’0et K’eqS0 : réaction portant à un degré d’ordre inférieur (Les produits sont moins complexes que les substrats) 4. Réactions biochimiques L’oxydation du glucose : ΔG’0et K’eqG pH=0 (À T= 298 K (25°C); 1 atm) Energie libre standard transformée sous conditions physiologiques : pH=7 => [H+]=10-7M = constante, [H20]=55.5 M = constante et [Mg2+] = 1 mM constante (à T= 298 K (25°C); 1 atm) 6. Exemple appliqué à la réaction catalysée par le phosphoglucomutase Soit la réaction Glucose 6P  Glucose 1P (voie de synthèse du glycogène) Quelle est la proportion [G1P]/ [G6P] à l’équilibre sachant que ΔG’0et K’eqG’0= + 1.6 kcal/ mol? ΔG’0et K’eqG’0= -RT. ln K’eq avec K’eq= [G1P]/ [G6P]= 0.067 Valeur inf à 1, donc K'eq est positive et pas de réaction spontanée Le G1P a une liaison P à plus haute énergie (moins stable) III. Couplage énergétique des réactions biochimiques 1. La réaction d’hydrolyse de l’ATP : ΔG’0et K’eqG’0 [H+]=10-7M et [H20]=55.5 M, [Mg2+] = 1 mM constant T= 298 K (25°C); 1 atm. [ATP], [ADP] , [Pi] = 1 M Quel est le ΔG’0et K’eqG « réel » d’hydrolyse de l’ATP dans les érythrocytes ? [ATP] = 2,25 mM, [ADP] = 0,25 mM, [Pi] = 1,65 mM => ΔG’0et K’eqG =-52 kJ/mol 17 2018_2019 Emma_Reynaud 7. Principe du couplage énergétique Une réaction thermodynamiquement défavorable (ΔG’0et K’eqG’0>0) peut avoir lieu si elle est couplée à une autre réaction avec ΔG’0et K’eqG’0 convertit la réaction 4 en un ΔG’0et K’eqG = -0,41 kcal/mol ⇒ La synthèse du Glucose 1P est favorisée thermodynamiquement 19 2018_2019 Emma_Reynaud ⇒ La synthèse de glycogène est favorisée (réactions 6 et 7 ΔG’0et K’eqG’0global Pellagra caractérisé par 3D (dermatite, diarrhée, démence).  Les flavoprotéines sont les enzymes qui catalysent les réactions Redox impliquant les coenzymes FAD/FMN. Elles sont impliquées dans un plus grand nombre de réactions que les enzymes-NAD(P)-dépendantes car elles peuvent participer au transfert de 1 ou 2 e-. La liaison étroite, voire covalente, du coenzyme à l’enzyme modifie le potentiel redox standard. (E’°duFAD libre = -0,219 V ≠E’°duFAD/succinate dehydrogenase≈ 0 V) 22  2018_2019 Emma_Reynaud V. Les réactions biochimiques sont catalysées par des enzymes 1. Les enzymes augmentent le taux des réactions biochimiques Même lorsqu’une réaction a un ΔG’0et K’eqG Produit. La réaction atteint l’équilibre plus vite. (Taux augmenté d’un facteur 10 5-1017). 17. Catalyse enzymatique E + S ↔ ES ↔ EP ↔ E + P - L’enzyme abaisse la barrière d’activation en stabilisant l’état de transition. - Les groupes fonctionnels du site actif activent les substrats et diminuent l’énergie requise pour former le complexe ES. Mécanismes de la catalyse enzymatique : Cours 3 : le cycle de Krebs I. Lieu du cycle de Krebs : la mitochondrie 23 2018_2019 Emma_Reynaud - Membrane externe perméable aux molécules jusqu’à 5 kDa (composée de porines) - Membrane interne formant des invaginations (cristae) très imperméable ce qui requiert un transport actif secondaire pour le transport d’ions et petites molécules polaires. - Matrice: contient les enzymes du cycle de Krebs (SAUF la Succinate dehydrogenase) Procaryotes: le cycle se déroule dans le cytosol II. Le Cycle de (Hans) Krebs…. Hans Krebs: 1 er à formuler l’hypothèse d’un cycle qu’il nomme : Cycle des Acides Tricarboxyliques (TCA cycle) Citrate Isocitrate Hans Krebs découvre la réaction qui porte à la formation du citrate catalysée par la citrate synthase Cycle du citrate III. Fonctions du Cycle de Krebs 1. Oxydation des composés à 2 Carbones ⇒ 2 CO2+ énergie transmise à la chaîne respiratoire Compte pour les 2/3 de l’ATP généré par catabolisme 2. Rôle central dans le métabolisme intermédiaire Rôle amphibolique = catabolisme & anabolisme ⇒ Intermédiaires précurseurs biosynthétiques ⇒ Intermédiaires et réactions anaplérotiques I. Oxydation des composés à 2 carbones : I.1 Vue générale du cycle - Le cycle est constitué de 8 réactions chimiques impliquant des composés à 2C, 6C, 5C, 4C - Le cycle requiert:  Coenzymes : Niacine Thiamine acide pantothénique riboflavine lipoate  minéraux (Mn2+ Ca2+ Fe2+ phosphate) Les 8e-des 2 C de l’acétylCoA sont transférés à : 3 NAD 3 NADH et 1 FAD  1 FAD(2H) qui les transmettent à la chaîne respiratoire 24 2018_2019 Emma_Reynaud Synthèse de 1 GTP/ATP I.2 Les réactions du cycle a. Réaction 1 : Formation du citrate par la citrate synthase Mécanisme : - Condensation de Claisen(thioester et cétone) - le 1ersubstrat à se lier est l’oxaloacétate (très faible concentration ~10- 6M) => changement de conformation permettant la création d’un site de liaison de l’acétylCoA à l’enzyme - Un intermédiaire -citrylCoA-(non visualisé ici) est formé puis il subit une hydrolyse de la liaison thioester - => réaction ΔG’0et K’eqG’° Lipoateoxydé régénéré => FAD(2H) réduit 3. E3 transfère les e-du FAD(2H) réduit vers le NAD+ => FAD régénéré => NADH réduit + H+ La sous unité 3 est commune pour les trois complexes contrairement à la sous unité 1 et 2  Avantage d’un complexe multienzymatique : le produit d’une enzyme est transféré d’une enzyme à l’autre avec une perte minimale d’énergie. Exemple de « SUBSTRATE CHANNELING » e. Réaction 5 : Conversion du succinylCoA en succinate par lasuccinylCoA synthetase 28 2018_2019 Emma_Reynaud !! Synthase : condensation en l’absence de NTP ≠ synthetase: condensation en présence de NTP !! Mécanisme : - L’énergie d’hydrolyse de la liaison thioester est conservée dans la formation de la liaison phosphoryl(à haut potentiel énergétique) de GTP métabolisme des sucres«PHOSPHORYLATION AU NIVEAU DU SUBSTRAT» Remarque : GTP peut générer de l’ATP via l’activité de la nucléotide diphosphokinase f. Réaction 6: Oxydation du succinate par lasuccinate dehydrogenase Enzyme associée à la membrane interne la matrice mitochondriale Mécanisme : - L’oxydation du succinate se déroule en 3 réactions consécutives dont la 1ere est une oxydation portant à la formation d’une liaison C=C (FAD est le coenzyme) - Le malonate (inhibiteur compétitif) bloque le cycle de Krebs g. Réaction 7 : Hydratation du fumarate par lafumarase = fumarate hydratase Mécanisme : - La fumarase : est une enzyme stéréospécifique. Seul le fumarate (trans) et le L-malate sont substrats 29 2018_2019 Emma_Reynaud h. Réaction 8 : Oxydation du malate par laL-malate dehydrogenase Mécanisme : 3eme étape dans l’oxydation du succinate : le –OH du L-malate est oxydé en cétone C=O, ΔG’0et K’eqG’°>0 mais comme [oxaloacétate] reste faible car il est utilisé comme substrat pour la citrate synthase => le cycle de Krebs continue à tourner I.3 Bilan du cycle Réaction nette d’un tour de cycle de Krebs 1 acetylCoA+ 3 NAD++ 1 FAD + 1 GDP + 1 Pi + 2 H2O  2 CO2+ 1 CoA + 3 NADH + 1 FAD(2H) + 1 GTP + 2 H+ Bilan énergétique global du cycle de Krebs : ΔG’0et K’eqG’0 synthèse d’acides gras α−ketoglutarate => synthèse d’acides aminés (Glu Arg Pro Gln) ⇒ purines (à partir de Glu) SuccinylCoA => synthèse d’hème Malate=> synthèse de glucose (via néoglucogenèse) Oxaloacetate =>synthèse d’acides aminés (AspAsn) et de pyrimidines (à partir de Asn) ⇒ Intermédiaires et réactions anaplérotiques 2.2Intermédiaires et réactions anaplérotiques Si on déplète le cycle de Krebs en intermédiaires (oxaloacétate), il est nécessaire de compenser par un apport en intermédiaires pour maintenir le cycle actif (avec oxydation de l’acétylCoA) Pyruvate carboxylase (PC) Réaction qui requiert de l’énergie (ATP). Enzyme présente dans de nombreux tissus (foie, cortex rénal) 33 2018_2019 Emma_Reynaud Quand [OAA] diminue => taux de réaction de citrate synthase diminuée => [acetyl CoA] augmente => active la PC de façon allostérique. Mécanisme : La PC contient une biotine (coenzyme-groupement prosthétique) qui forme un covalent intermédiaire avec le CO2, lequel sera alors transféré au pyruvate pour former de l’OAA. Biotine = vitamine B7, requise dans l’alimentation mais la déficience est rare. 2.3 Dysfonctionnement du cycle de Krebs : - Incapacité à synthétiser de l’ATP à partir des composés de l’alimentation - Accumulation des précurseurs/composés du cycle (pyruvate, α-KG) Situations les plus communes :  O2 insuffisant pour accepter les e-transférés à la chaîne respiratoire  Déficience en thiamine (vitamine B1-précurseur du TPP) qui impacte sur les enzymes de la famille des dehydrogenases (PDC, α-KG dehydrogenase, branched-chainα-céto-aciddehydrogenase). Lors de diète pauvre (malnutrition, anorexie), alcoolisme (défaut d’absorption intestinale)  Déficience en PDC E1 sous-unité α (désordre lié à l’X dominant) Manifestations «Beriberi»: B1 déficience sévère et chronique. Le coeur, muscle squelettique et cerveau sont les plus impactés (glucose comme substrat majeur pour synthèse d’ATP) Acidose lactique (pyruvate >>> lactate)  Intoxication à l’arsenic L’arsenite (AsO32-) se lie aux groupements sulfhydryl présents dans le lipoat de l’activité enzymatique E2 de l’αKG dehydrogenase, PDC ⇒ Complexe stable ⇒ Bloque l’oxydation des substrats ⇒ Bloque le cycle de Krebs 34 2018_2019 Emma_Reynaud 2.4Allostérie Cours 4 : la phosphorylation oxydative - Siège : la (membrane interne de la) mitochondrie (Leningheren 1948) - Définition : processus par lequel l’énergie d’oxydation des substrats carbonés est convertie en des liaisons phosphate à haut potentiel énergétique (sous forme d’ATP) - L’énergie d’oxydation est conservée sous la forme de coenzymes accepteurs d’e-réduits => NADH, FAD(2H) - L’oxydation de ceux-ci dans la chaîne respiratoire permet de réduire 02=> H20 - L’énergie générée permet de synthétiser de l’ATP IV.La théorie Chimio-osmotique Peter Mitchell : 1erà formuler cette hypothèse (1961) Tandis que les e-passent à travers la chaîne respiratoire, des protons (H+) sont véhiculés de la matrice vers l’espace intermembranaire, créant un gradient électro-chimique à travers la membrane interne. Gradient électro-chimique = ΔG’0et K’eqψde potentiel de de potentiel de membrane + ΔG’0et K’eqpH[H+] = force proton motrice (proton motive force) Lorsque les H+ retournent vers la matrice via le complexe V (ATP synthase), la synthèse d’ATP a lieu. La différence de concentration en ions H+ transmembranaire sert de réservoir énergétique pour la synthèse d’ATP dans les plantes (photophosphorylation) et les procaryotes (E. coli). 35 2018_2019 Emma_Reynaud I. La chaîne respiratoire Purification des complexes par : a. Traitement des cellules à la digitonine b. Choc osmotique c. Solubilisation des composés des membranes (deoxycholate par exemple) d. Chromatographie échangeuse d’ions Constituée d’une série de transporteurs d’e- qui seront réduits par 1 e- ou 2 e- puis réoxydés 36 2018_2019 Emma_Reynaud  Le transport est séquentiel dans des complexes (I > IV) /seuls :  Types de transporteurs d’e- présents dans la chaîne respiratoire : - Nicotinamide dinucléotide NAD+/NADH - Flavoprotéines (FlavinMonoNucleotideFMN–cx I /FAD-cx II) - Protéines centre Fer/Soufre (cx I/ cx II/ cx III) : un atome de fer associé à des atomes de soufre inorganique et/ou de Cys (SH) ou His (Riesckeprotéines) - Coenzyme Q = Q = ubiquinone (benzoquinonelipo-soluble) ≠ protéine Les deux cétones deviennent des fonctions alcool. - Cytochromes (cx III, cx IV, cytochrome c soluble)  Fer dans un groupement hème (a, a3, b1, c1, c)  Cuivre (a, a3) : le cuivre est important dans la réalisation de la réduction de l’O2 37  2018_2019 Emma_Reynaud Transporteurs d’e-  Systèmes Redox dans la chaîne respiratoire Comment établir l’ordre du flux des électrons à travers les différents couples redox ? 1. Méthode théorique Calcul du potentiel redox standard ΔG’0et K’eqG’0. Les e- se déplacent spontanément de transporteurs avec E’0 faible vers ceux avec E’0 plus élevé. 3. Méthode expérimentale - Absence d’O2 => transporteurs réduits. Puis + O2 => ordre de réoxydation ? - Inhibiteurs du flux en présence d’O2 => État d’oxydo-réduction des transporteurs ? Roténone, antimycine A et cyanure bloque à des moments différents.  Le complexe I : NADH : Q oxydoréductase = NADH dehydrogenase - Structure : 42 polypeptides (850 kDa) 1 site de liaison NADH et 1 site de liaison Q - Catalyse 2 processus couplés simultanément : 1. Transfert de 2e- (ions :H-) vers le FMN puis centres FeS puis vers Q NADH + H++ Q --------------> NAD++ QH2 2. Transfert vectoriel de H+de la matrice vers l’espace intermembranaire  4 H+ sont transportés par paire d’e-  Le complexe II : succinate dehydrogenase - Structure : (140 kDa) 4 polypeptides différents (dont 2 protéines intégrales de mb) portant des groupements FAD, centres Fe-S, heme b Seule enzyme du cycle de Krebs à la membrane interne - Catalyse : 38  2018_2019 Emma_Reynaud Transfert de 2e- + 2H+ vers le FAD puis centres FeS puis vers Q Distance à parcourir : 40 Å  Ce complexe ne participe pas directement à l’établissement du gradient de H+ Hème b : ne participe pas directement au transfert des e-, servirait à protéger contre la perte d’e-pouvant générer des radicaux libres toxiques (ReactiveOxygenSpecies)  Autres flavoprotéines  Ces flavoprotéines ne participent pas à l’établissement du gradient de H+ Outre le complexe II, d’autres flavoprotéines transfèrent les e- à Q viale FAD. - ETF : Q oxydoreductase (Electron Transferringflavoprotein) transfère des e-provenant de la dégradation des acides gras(β- oxydation) depuis la matrice - Glycérol 3 phosphate dehydrogenase présente à la face externe de la membrane interne  Le complexe III : Q : cytochrome c oxydoréductase =complexe cytochrome b/c1 - Structure : (250 kDa) Dimère constitué de 11 sous- unités, chacun portant des groupements heme(cytc1, cytb), centre 2Fe-2S (protéine type RieskeFe/S) - Catalyse : Transfert de 2e- de QH2 vers le cytochrome c (situé sur la face externe de la membrane interne) Switch: 2 e-/Q  2 x 1 e-/cyt c  Le cycle de l’ubiquinone Q : constitué de deux demi-cycles 1. Premier demi-cycle Les 2 e- transportés par le QH2 suivent 2 voies différentes : - 1 e- transféré via le centre Rieske Fe-S  cyt c1  cyt c - 1 e-transféré via le cyt b à un Q  °Q- 2. Second demi-cycle Les 2 e- transportés par un second QH2 suivent 2 voies différentes : - 1 e- transféré via le centre Rieske Fe-S  cyt c1  cyt c - 1 e- transféré via le cyt b à un °Q- qui capte 2 H+  QH2 39  2018_2019 Emma_Reynaud  Au final du cycle Q : 1 QH2 oxydé et 2 cyt c réduits 1 QH2 + 2 cyt cox + 2 H+N 1 Q + 2 cyt c red + 4 H+P  Le complexe IV : cytochrome c oxydase - Structure : 13 sous-unités polypeptides (160 kDa) « BiNuclearCenter » = BNC. Site catalytique constitué d’un heme a3 + CuB– His et TyrOH-His - Catalyse : Transfert de 2e- vers le CuA  cyt a  cyt a3/CuB  ½ O2  Transfert de 4e- vers le CuA  cyt a  cyt a3/CuB 1 O2 2 cyt cred + ½ O2 + 4 H+N ----------> 2 cytcox+ 2 H+P + H2O Transfert vectoriel de protons de la matrice vers l’espace intermembranaire  2 H+ sont transportés par paire d’e-  Bilan énergétique : L’énergie de transfert des e- à travers la chaîne respiratoire est-elle conservée dans le gradient électrochimique de H + généré ? NADH + H+ + ½ O2--------------> NAD+ + H2O NADH + 11 H+N + ½ O2--------------> NAD+ + H2O + 10 H+P Le ΔG’0et K’eqG généré par le gradient électrochimique (1 H+) est d’environ ~ 20 kJ/mol Pour 10 H+ transloqués dans l’espace intermembranaire, cela correspond à environ 200 kJ/mol  Conservation de l’énergie transmise par le transfert des e- II. La synthèse d’ATP Le complexe V : ATP synthase - Structure : 2 composants  F1 ou F1 ATPase exposée vers la matrice constituée de plusieurs sous-unités α3β3γδε Β = activité catalytique ; la tige centrale γ interagit de façon asymétrique avec l’une des 3 sous-unités β  F0 (oligomycinS) constituée de plusieurs sous- unités ab2c10-12 Les sous-unités c forment un rotor dans la membrane et font face à la sous-unité a fixe 40 2018_2019 Emma_Reynaud Les deux parties sont connectées par le stator (ab2) via la sous-unité δ de F1 1. Les sous-unités c et la sous-unité a fixe créent un canal à H+ (une portion ouverte sur la matrice, l’autre sur l’espace intermembranaire) Lorsque les H+ passent par le canal, ils interagissent avec des chaînes latérales de Asp61 de la su c => protonation de l’acide aspartique qui peut interagir avec la partie hydrophobe de la membrane => rotation de c. Chaque H+ fait un tour jusqu’au canal orienté vers la matrice => libération du H+ dans la matrice 2. Chaque rotation du rotor c10-12 de 120°met la su γ en contact avec une su β différente. Or, les 3 su β sont dans une conformation différente : - open= ouverte => a libérés son produit - T tense= tendu => a formé son produit - L loose= lâche => a accommodé ses substrats 3. Lorsque la su γ se trouve face à une su β, la su β adopte la conformation β – Open  Libération d’1 ATP dans la matrice Catalyse « rotationnelle » : une rotation de 360°(  10-12 su c) permet de synthétiser 3 ATP 41 2018_2019 Emma_Reynaud III. Les systèmes de transport matrice/cytosol Rappel : La membrane interne est imperméable à toutes les molécules polaires. - Régénération du NADH cytosolique ? ADP et Pi ? - Transfert de l’ATP vers le cytosol ?  Transport des électrons à travers la membrane interne mitochondriale :  Navette Malate/Aspartate, foie reins cœur 1. Transfert des e-du NADH sur OAA => malate catalysé par la malate dehydrogenase cytosolique 2. Translocation du malate dans la matrice (couplée à l’entrée de l’α-KG dans le cytosol) 3. Transfert des e-du malate vers le NAD+ catalysé par la malate dehydrogenase mitochondriale 4. L’OAA généré subit une transamination (TA) => Asp 5. Translocation de Asp dans le cytosol (couplée à l’entrée de Glu dans la matrice  Navette glycérol 3 phosphate, muscle squelettique cerveau 1. Transfert des e-du NADH sur le dihydroxyacetone phosphate=> glycérol 3 phosphate catalysé par la glycérol 3 phosphate dehydrogenase cytosolique 42 2018_2019 Emma_Reynaud 2. Transfert des e-du glycérol 3 phosphate sur le FAD catalysé par la glycérol 3 phosphate dehydrogenase mitochondriale (à la surface de la membrane interne) 3. Transfert des e-du FAD(2H) à Q  Adenine Nucleotide Translocase (ANT) assure l’antiport : entrée de l’ATP dans le cytosol/entrée ADP dans la matrice (favorisé par le gradient H+)  PhosphateTranslocase assure le symport : entrée du Pi couplée à l’entrée de H+ dans la matrice (consomme 1 H+) IV. La phosphorylation oxydative  Bilan énergétique/ATP 1 NADH => 2 e- => 10 H+ or 3 H+ + 1 H+ (symport Pi/H+) = 4 H+ sont nécessaires pour la synthèse d’1 ATP  Donc 1 NADH => 2 e-=> 10/4 = 2,5 ATP 1 FAD(2H) => 2 e-=> 6 H+ or 3 H+ + 1 H+ (symport Pi/H+) = 4 H+ sont nécessaires pour la synthèse d’1 ATP  Donc 1 FAD(2H) => 2 e-=> 6/4 = 1,5 ATP  Régulation coordonnée : couplage du flux d’e-/respiration/synthèse d’ATP : - Arrêt de la chaine respiratoire : Ajout de cyanure : Ajout d’oligomycin : Interruption du gradient électrochimique => poursuite de la respiration mais arrêt de la synthèse d’ATP  Découplage entre la consommation d’O2 et la synthèse d’ATP. - Activation de la chaine respiratoire : Le taux de respiration (consommation de O2) est étroitement régulé par l’état énergétique de la cellule (rapport ) 43  2018_2019 Emma_Reynaud Si la consommation en ATP augmente,  Augmentation de la consommation O2  Augmentation de l’oxydation de NADH dans la chaîne respiratoire  Stimulation des voies d’oxydation des fuels (cycle de Krebs et en amont) - Mécanismes de découplage physiologique : la thermogenèse Tissu adipeux brun : Mitochondries contiennent une protéine intégrale de membrane : thermogenine ou UCP1 (UnCouplingProtein) UCP1 forme un canal à H+ à travers la membrane interne  court-circuite l’ATP synthase ⇒ Découple (partiellement) phosphorylation oxydative/synthèse d’ATP ⇒ Énergie libérée sous forme de chaleur V. Maladies OXPHOS Ces maladies impliquent des composants de la phosphorylation oxydative Causées par des mutations affectantes :  l’ADN mitochondrial (~ 17 kb double brin circulaire-37 gènes) Code pour 13 su des complexes de la phosphorylation oxydative - 7/42 su du cx I - 1/11 su du cx III - 3/13 su du cx IV - 2 su de F0 (ATP synthase) Code pour la machinerie de traduction mitochondriale (rRNAet tRNA)  ADN nucléaire : ~1000 gènes (codant pour les autres su des complexes, AdenineNucleotideTranslocase, autres translocases, contrôle de l’expression de l’ADN mitochondrial) Les maladies OXPHOS mitochondriales se manifestent dans les tissus ayant une forte demande en ATP (tissu nerveux, coeur, muscle squelettique, rein) Elles sont caractérisées par : - Hérédité maternelle (300 000 mtDNA/ovocyte) - Ségrégation réplicative (hétéroplasmie : mitochondries se répliquent par fission => mélange aléatoire de mitochondries saines ou mutées dans chaque cellule) - Niveau seuil d’expression - Taux de mutation élevé (accumulation de mutations somatiques avec l’âge, maladies OXPHOS fréquentes dans les maladies dégénératives) 1. LHON Leber’s Hereditary Optic Neuropathy Affecte the CNS, inclus les nerfs optiques => perte bilatérale de vision chez le jeune adulte 44  2018_2019 Emma_Reynaud Mutation substitution d’une base dans le gène ND4 codant pour la su 4 de la NADH dehydrogenase (R >H dans le cx I) => Perte partielle de transfert des e- de NADH vers Q 2. MERRF Myoclonic Epilepsy and ragged-red fibers disease Les fibres des muscles squelettiques ont des mitochondries anormales => Mutation dans le lysyl-tRNA VI. Contrôle du stress oxydatif dans les mitochondries Le transfert des e- via Q génère des radicaux intermédiaires °Q- qui peuvent être transférés à O2 => °O2- qui est un superoxyde radical libre très réactif pouvant endommager enzymes, mb lipidiques, ac. Nucléiques. - Superoxide dismutase => Formation de H2O2 - Glutathione peroxidase=> Formation de H2O et oxydation de la glutathione (en GSSG) => antioxydant - Glutathione reductase=> Réduction de la glutathione (en GSH) avec du NADPH - Nicotinamide nucleotide transhydrogenase=> Oxydation de NADH en NAD+ Cours 5 : Métabolisme glucidique : la glycolyse Les sucres représentent ~ 50% de l’énergie apportée par l’alimentation Les monosaccharides sont absorbés et atteignent la circulation sanguine Le Glucose est le sucre prédominant dans le sang 45 2018_2019 Emma_Reynaud Position centrale dans le métabolisme des êtres vivants (animaux, plantes, microorganismes) : Molécule riche en énergie « potentielle » servant de substrat universel Pour certaines cellules/tissus, le glucose est ~ la seule source d’énergie métabolique (exemple : globules rouges, médulla rénale, cerveau)  Oxydation par les voies métaboliques suivantes : GLYCOLYSE PENTOSES PHOSPHATES  Servant de précurseur pour d’autres voie métaboliques (sucres-non sucres) - Molécule capable d’être stockée sous la forme de polymères => glycogène Stockage : GLYCOGENOGENESE Mobilisation : GLYCOGENOLYSE - Molécule capable d’être synthétisée « de novo » à partir d’autres molécules NEOGLUCOGENESE I. La glycolyse 1. Vue d’ensemble Lieu de la voie : le cytosol  Se déroule en 2 phases consécutives  PHASE I dite « PREPARATRICE » 5 réactions avec investissement de 2 molécules d’ATP  PHASE II dite « GENERATRICE d’ATP » 5 réactions portant à la synthèse de 4 molécules d’ATP et 2 NADH réduits Tous les intermédiaires sont des D-isomeres, 9/10 intermédiaires sont sous forme phosphorylée => Conservation de l’énergie chimique potentielle. Les groupes phosphate forment des complexes avec le Mg2+ => de nombreuses enzymes de la voie reconnaissent le complexe P-Mg2+ comme substrat, ces enzymes requièrent du Mg2+ pour leur activité. 2. Les réactions de la glycolyse PHASE I : a. Réaction 1 : Phosphorylation du glucose en glucose 6-P par l’hexokinase Réaction irréversible : réaction couplée 46  2018_2019 Emma_Reynaud La phosphorylation du glucose « trappe » celui-ci dans la cellule (pas de transporteur pour le Glucose-P) - Hexokinase : phosphoryle aussi d’autres hexoses (fructose, mannose) - Il existe différentes isoformes (isoenzymes) tissus-spécifiques ayant des propriétés cinétiques / régulation différentes : L’isoforme hépatique = Glucokinase (Km élevé=> trapper un max. de glucose dans la cellule) b. Réaction 2 : Conversion du glucose 6-P en fructose 6-P par la phosphoglucose isomerase (phosphohexose isomerase) Isomérisation nécessaire pour les réactions R3 (phosphorylation sur le C1) et R4 (clivage entre C3 et C4) c. Réaction 3 : Phosphorylation du fructose 6-P en fructose 1,6-bisP par la phosphofructokinase-1 Réaction irréversible  Réaction couplée 1ere étape spécifique de la glycolyse (car G6P et F6P peuvent avoir d’autres devenirs) => étape de la glycolyse régulée Il existe des isoenzymes tissus-spécifiques d. Réaction 4 : Clivage du fructose 1,6-bisP en Dihydroxyacetone P (DHAP) et Glyceraldehyde3-P par la (fructose 1,6-bisP) aldolase 47 2018_2019 Emma_Reynaud Réaction réversible Mécanisme complexe impliquant la formation d’un intermédiaire « base de Schiff » suivie de la libération séquentielle du Glyceraldehyde3-P puis du DHAP Il existe des isoenzymes tissus-spécifiques e. Réaction 5 : Interconversion des trioses-P par la triose-P isomerase Réaction réversible Seul le Glyceraldehyde3-P peut être ultérieurement métabolisé => isomérisation du DHAP Mécanisme similaire à celui de la réaction 2 (G6P > F6P) : cetone/aldehyde => alcool PHASE II : f. Réaction 6 : Oxydation du glyceraldehyde3-P en 1,3 bis-phosphoglycerate par la glyceraldehyde 3-P dehydrogenase Réaction réversible Le Transfert des e- de l’oxydation (=>NADH) est couplé à la formation d’une liaison acyl-phosphate (haut potentiel énergétique) Le phosphate provient d’un Pi (et non pas d’un ATP) g. Réaction 7 : Transfert de phosphoryl du 1,3 bis-Phosphoglycerate sur l’ADP par la phosphoglycerate kinase 48 2018_2019 Emma_Reynaud Réaction irréversible Phosphorylation au niveau du substrat h. Réaction 8 : Conversion du 3-Phosphoglycerate en 2-Phosphoglycerate par la phosphoglycerate mutase Réaction réversible Réaction se déroulant en 2 étapes (copy for information) i. Réaction 9 : Dehydratation du 2-Phosphoglycerate en phosphoenolpyruvate par l’enolase Réaction réversible Le PEP produit est une molécule à haut potentiel énergétique j. Réaction 10 : Transfert de phosphoryl du phosphoenolpyruvate sur l’ADP par la pyruvate kinase Réaction irréversible Phosphorylation au niveau du substrat Site important de la régulation de la voie Il existe différentes isoenzymes aux propriétés différentes 49 2018_2019 Emma_Reynaud 3. Equation bilan de la Glycolyse Au final, ΔG’0et K’eqG’0 hypoxie relative et les muscles squelettiques lors d’un effet intense (sprint) nécessitant un apport d’énergie immédiat 50 2018_2019 Emma_Reynaud Pyruvate : accepteur final des e-du NADH Réaction irréversible dans les conditions cellulaires… oui mais cela dépend... Devenir du lactate : - Source énergétique pour certains tissus - Recyclage dans le cycle de CORI (Cours 7)  Lactate Dehydrogenase (LDH) : Il existe deux isoformes différentes (334 aa) - M (muscle) - H (heart=coeur) Tétramère (5 isoformes possibles) : - Isoforme LDH M4 dans le muscle : facilite la conversion du pyruvate en lactate - Isoforme LDH H4 dans le cœur : facilite la conversion du lactate en pyruvate (capacité oxydative élevée, utilisation pour énergie) Glycolyse 1 Glucose  2 pyruvates 2 ATP 2 pyruvates 2 lactates 0 ATP BILAN TOTAL 2 ATP 2. Effet Pasteur Observation initiale de Louis Pasteur En présence de O2, la fermentation chez la levure est inhibée Sur des extraits de cerveau de rat, on ajoute un nombre croissant de mitochondries hépatiques Diminution de la production de lactate Le pyruvate est oxydé ultérieurement via cycle de Krebs/Chaîne resp. 3. Effet Warburg Observation de Otto Warburg : Les cellules tumorales présentent un métabolisme glycolytique augmenté par rapport aux autres cellules. Elles utilisent préférentiellement la voie Pyruvate > Lactate même en présence d’O2 «la glycolyse aérobie» Explication possible : 51 2018_2019 Emma_Reynaud Dans les tumeurs, il y a une relative « hypoxie » (capillaires distants > 100-200 μg-mg/jour. Hydrosolubles ou liposolublesm) - Induction du facteur de transcription HIF-1 (Hypoxia-induciblefactor 1) - Stimulation de la synthèse : - de transporteurs du glucose (GLUTs) - d’enzymes glycolytiques (8/10), - LDHM, et - de PDKs (PDH kinases) qui inactivent la PDH => retardent l’entrée du pyruvate dans le cycle de Krebs III. Autres fonctions de la Glycolyse Le Glucose et les intermédiaires de la glycolyse peuvent servir de précurseurs pour la synthèse d’autres molécules. IV. Régulation de la Glycolyse 1. Vue d’ensemble : Fonction principale de la glycolyse = synthèse d’ATP  La glycolyse est régulée pour maintenir l’homéostasie (niveaux d’ATP) Les 3 réactions exergoniques sont cibles de cette régulation : - Hexokinase - PFK-1 (Phosphofructokinase 1) - Pyruvate kinase 52 2018_2019 Emma_Reynaud 2. Régulation :  Régulation de L’hexokinase Il existe 4 isoenzymes aux propriétés différentes : Hexokinase I/II (muscle) : - Saturée en glucose aux concentrations physiologiques - Sensible à une inhibition allostérique par son produit, le Glucose 6-P Hexokinase IV = glucokinase (foie) : - non saturée en glucose aux concentrations physiologiques - non sensible à une inhibition allostérique par son produit, le Glucose 6-P Reste fonctionnelle même lorsque les niveaux énergétiques sont élevés Synthèse possible de glycogène, acides gras  Régulation de La PFK-1 Cette enzyme détermine l’engagement définitif dans la Glycolyse Il existe 3 isoenzymes pouvant former des (hétéro)tétramères M, L et C Il existe 6 sites de liaison : - Sites de liaison aux substrats : MgATP Fructose 6-P - Sites de régulation allostérique : Inhibition : MgATP, citrate/anions Activation : AMP, Fructose 2,6 bisP Les isoenzymes M et L sont plus sensibles à la régulation par AMP/ATP que la forme C  Régulation de la Pyruvate kinase (PK) Il existe 3 isoenzymes tissue-spécifiques : - Dans tous les tissus : Inhibition allostérique par ATP (abondance énergétique) Stimulation par le F1,6 bisP (en amont) - Dans le foie (site de la néoglucogenèse) : Régulation supplémentaire hormonale (par le glucagon) ⇒ Activation de la PKA ⇒ Phosphorylation inactivant la PK En condition de jeûne (glucose sanguin diminue), ceci permet de limiter la consommation dans le foie 53 2018_2019 Emma_Reynaud Cours 6 : la glycolyse (autres monosaccharides) – voie des Pentoses Phosphate  Glucose : position centrale dans le métabolisme des êtres vivants (animaux, plantes, microorganismes) Oxydation du Glucose par la voie de la Glycolyse  Formation de Pyruvate et de NADH  Fructose et galactose : Les deux autres monosaccharides principaux absorbés sont le Fructose et le Galactose. Leur oxydation s’intègre à la voie de la Glycolyse. I. Métabolisme du fructose 1. Réactions cataboliques Fructose : deuxième sucre le plus abondant - Principalement métabolisé dans le foie - Lieu de la voie : le cytosol - Il existe deux voies possibles pour entrer dans la voie de la Glycolyse : 1. Voie majeure d’entrée dans la glycolyse dans les muscles, reins Fructose + ATP  Fructose 6-P + ADP Réaction catalysée par l’hexokinase (Mg2+) Rq: la phosphorylation de l’enzyme sur le fructose est beaucoup moins efficace que sur le glucose 2. Voie spécifiquement présente dans le foie qui se déroule en 3 étapes a. Réaction 1 : Réaction catalysée par la fructokinase (Mg2+) Fructose + ATP  Fructose 1-P + ADP Fructokinase : 54 2018_2019 Emma_Reynaud Vm élevé => phosphorylation rapide dès l’entrée du fructose dans la cellule ≠ par rapport à l’hexokinase : la phosphorylation se fait sur le C1 (et non sur le C6) b. Réaction 2 : (Réaction limitante de la voie du fructose, mais pas de la glycolyse) Réaction catalysée par la Fructose 1-P Aldolase (Aldolase B) Il existe différentes Aldolases (A, B, C, foetale) clivant toutes le Fructose 1,6 bis- P…. Mais seule l’AldolaseB (foie) clive le Fructose 1-P c. Réaction 3 Réaction catalysée par la Triose Phosphate Isomerase (glycolyse) Le Dihydroxyacetonephosphate formé rentre dans la glycolyse (la réaction 5 de la glycolyse : interconversion des trioses-P par la triose-P isomérase) d. Réaction 4 Réaction catalysée par la Triose kinase Le Glyceraldehyde3-P formé rentre dans la glycolyse  55 2018_2019 Emma_Reynaud 2. Dysfonctionnements du métabolisme du Fructose Déficience en Fructokinase : Fructosurie essentielle Désordre autosomique récessif bénin asymptomatique (incidence : 1/130 000) Le fructose en excès sera métabolisé lentement par la glycolyse via l’hexokinase (tissus non hépatiques) L’excédent de fructose est éliminé par les urines => fructosurie (pas de seuil au niveau rénal) => diagnostic Déficience en AldolaseB : intolérance au fructose héréditaire Désordre autosomique récessif (prévalence-cas déclarés : 1/20 000 Europe-USA) Mutation ponctuelle => activité catalytique altérée Manifestations apparaissant si ingestion de fructose ⇒ Accumulation du fructose 1-P en excès dans le foie, intestin et reins  Dommages cellulaires => Insuffisance hépatique/rénale => mort Symptômes : Nourrisson (problèmes digestifs, de croissance), Comme [F1-P] élevée, il y a inhibition de la néoglucogenèse et glycogénolyse => hypoglycémie 3. Synthèse du Fructose par la voie des Polyols La voie des Polyols est présente dans de nombreux tissus mais sa fonction reste méconnue. Le fructose produit dans les vésicules séminales sert de source majeure énergétique pour les spermatozoïdes avant leur arrivée dans les voies reproductives femelles (switch vers l’utilisation du glucose comme source énergétique). Rôle aussi proposé dans la réaction acrosomique. II. Métabolisme du Galactose 1. Réactions cataboliques Galactose : provient de l’hydrolyse du lactose alimentaire - Activité très importante chez les nourrissons - Principalement métabolisé dans le foie (mais aussi GR) 56 2018_2019 Emma_Reynaud - Se déroule en 3 étapes : a. Réaction 1 Catalysée par la Galactokinase Phosphorylation du galactose sur le C1 b. Réaction 2 Catalysée par la Galactosyl-P uridyltransferase = UDP glucose galactose phosphate uridyltransferase Synthèse de glucose 1-P et UDP-Galactose c. Réaction 3 Catalysée par l’UDP-glucose epimerase(C4) UDP-Galactose >> UDP-Glucose 2. Dysfonctionnements du métabolisme du Galactose Galactosémies Un défaut en l’une de ces 3 activités enzymatiques peut porter à une galactosémie de sévérité variable. 57 2018_2019 Emma_Reynaud - Déficience en Galactokinase [Gal]sg et [Gal]U importantes Les nourrissons développent des cataractes (accumulation de galactitol dans le cristallin de l’œil –voie des polyols). Symptômes diminuent avec une diète. - Déficience en Epimerase Galactosémie peu sévère. Symptômes diminuent avec une diète. - Déficience en Uridyltransferase [Gal 1-P]sg et [Gal 1-P] U importantes Galactosémie sévère avec accumulation de Gal-1P. Pb de croissance, déficience mentale et dommages hépatiques si non-omission de la diète. Risques aussi de développer des cataractes Intolérance au lactose Peut résulter d’une cause : - Primaire due à une déficience en production de la lactase  Congénitale (autosomale récessive) grave, activité très réduite voire nulle  Non-persistance à l’âge adulte (variable suivant les populations) - Secondaire due à une lésion intestinale Le lactose non hydrolysé et absorbé sera métabolisé par les bactéries de la flore  CH4, H2, acide lactique Effet osmotique portant à une diarrhée III. La Voie des Pentoses Phosphate 1. Vue d’ensemble - Lieu : cytosol - Voie des Pentoses Phosphate = Voie des hexoses MonoPhosphate (HMP) = Shunt HMP (déviation) - Liée à la voie de la Glycolyse via : le Glucose 6-P (et le Fructose 6-P) - Consiste en 2 composantes 58 2018_2019 Emma_Reynaud 2. Composante oxydative Vue d’ensemble L’oxydation du Glucose 6-P porte à la formation de : - NADPH - Ribulose 5-P - Libération de CO2 (par décarboxylation) Rappel : le Coenzyme NADP+/NADPH : Rapport réduit/oxydé important ≠ coenzyme NAD+ Réactions de la voie oxydative a. Réaction 1 : Conversion du Glucose 6-P en 6-Phosphoglucono-δ-lactone par la glucose 6-phosphate dehydrogenase Oxydation du C1 (alcool > cetone), formation de 1 NADPH réduit b. Réaction 2 : Conversion du 6- Phosphoglucono-δ-lactone en 6- Phosphogluconate par la lactonase Oxydation du C1 (cetone> acide carboxylique), hydratation du C5 (δ) > alcool 59 2018_2019 Emma_Reynaud c. Réaction 3 : Conversion du 6-Phosphogluconate en D-ribulose 5-Posphate par la 6-Phosphogluconate dehydrogenase Oxydation du C2 (alcool > cetone), décarboxylation du C1 Devenirs possibles du NADPH réduit - Réactions de détoxification - Cytochrome P450 - Agent réducteur pour les voies de biosynthèse (acides gras) voie Pentoses- P  source majeure de synthèse de NADPH - Contrôle du stress oxydatif : réduit la GSSG > 2 GSH via la glutathione reductase Devenirs possibles du D-ribulose 5-Posphate Réactions réversibles : - Epimérisation en C3 du OH - Isomérisation de C1 (OH > aldéhyde) et C2 (cétone> OH) 60 2018_2019 Emma_Reynaud Xylulose 5-phosphate => voie non oxydative D-ribose 5-phosphate => biosynthèse des nucléotides 3. Composante non-oxydative Vue d’ensemble Voie réversible Cette composante permet le « recyclage » des pentoses-P en Glucose 6-P. Enzymes impliquées Réactions de transfert de groupe faisant intervenir 2 enzymes: - TRANSALDOLASE (en rouge) Glyceraldehyde3-P + C7 >> C4 (erythrose4-P) + Fructose 6-P - TRANSKETOLASE (en vert) Xylulose 5-P + C5 ou C4 >> Glyceraldehyde3-P + C7 ou C6 Réaction catalysée par la transketolase : 61 2018_2019 Emma_Reynaud TPP sert de groupement prosthétique Rôle similaire à celui joué dans les dehydrogenases de type PDH. Réaction catalysée par la transaldolase Bilan des conversions 6. C5-P  5. C6-P 4. Régulation de la voie des Pentoses-P L’entrée du Glucose 6-P dans la voie des Pentoses-P est régulée  Quand une cellule utilise beaucoup de NADPH, les niveaux de NADP+ augmentent, cela stimule l’activité G6PDH  Flux du Glucose 6-P vers la voie des Pentoses P  Quand la demande en NADPH ralentit, la voie des Pentoses P ralentit  Flux du Glucose 6-P vers la glycolyse Le Glucose 6-P dans la voie des Pentoses-P aura un devenir différent suivant les besoins cellulaires 62 2018_2019 Emma_Reynaud 5. Dysfonctionnements de la voie des Pentoses-P Déficience en Glucose 6-P Dehydrogenase Enzymopathie la plus fréquente : 7% population mondiale (env. 400 millions de personnes En général, reste asymptomatique En cas d’exposition à un stress oxydatif supplémentaire, défaut de régénération du système GSH ⇒Accumulation de ROS ⇒Lyse des hématies ⇒Anémie hémolytique Déficience en Glucose 6-P Dehydrogenase La distribution des formes mutées de G6PDH et des zones endémiques du paludisme est similaire. Le parasite Plasmodium falciparum est sensible au stress oxydatif. Un fond génétique G6PDH muté, permet de conférer une meilleure résistance contre le parasite Cours 7 : Néoglucogénèse I. La néoglucogenèse 1. Définition Processus permettant la synthèse de glucose à partir de composés (C3 et autres) d’une autre origine. Mammifères : principalement le FOIE (contribution moindre : cortex rénal)  Conditions d’induction de la néoglucogenèse : - Jeûne - Exercice prolongé 63 2018_2019 Emma_Reynaud - Conditions de stress (adrénaline, cortisol)  Précurseurs principaux chez l’homme : - Lactate - Pyruvate - Glycérol - Acides aminés (Alanine) 2. Néoglucogenèse : juste une glycolyse inversée ? 3. Origine des précurseurs Précurseurs principaux chez l’homme : - Lactate - Pyruvate - Glycérol - Acides aminés (Alanine) AcétylCoA/Acides gras-nombre de C pairs : PAS DE CONTRIBUTION ± Acides gras-nombre de C impairs : leur oxydation produit du PROPIONYL COA (intermédiaire nécessaire au maintien du cycle de Krebs, précurseur du succinyl CoA) 4. Les réactions de la néoglucogenèse a. Les réactions communes à la glycolyse (1) : Phosphoglucose isomerase 64 2018_2019 Emma_Reynaud b. Conversion du glucose 6-P en glucose par la Glucose 6-phosphatase Glucose 6-phosphatase : Enzyme localisée dans le réticulum endoplasmique (RE) avec son site catalytique orienté vers la lumière du RE c. Conversion du fructose 1,6 bis-P en fructose 6-P par la Fructose 1,6 biphosphate d. Les réactions communes à la glycolyse (2) : 1. Enolase 65 2018_2019 Emma_Reynaud 2. Phosphoglycerate mutase 3. Phosphoglycerate kinase 4. Glyceraldehyde 3-P dehydrogenase 5. Triose isomerase 66 2018_2019 Emma_Reynaud 6. Fructose 1,6-bisP aldolase e. Conversion du pyruvate en phosphoenol pyruvate en 2 étapes : Se déroule en 2 étapes avec formation d’un intermédiaire (non présent dans la glycolyse) = oxaloacétate (OAA) Pyruvate Carboxylase (PC) catalyse la réaction Pyruvate --> Oxaloacetate PEP Carboxykinase catalyse la réaction : Oxaloacetate --> Phosphoenolpyruvate (PEP)  1ere étape : conversion du pyruvate en oxaloacetate par la Pyruvate Carboxylase - Réaction dans la mitochondrie - Réaction couplée (hydrolyse 1 ATP) - Groupement prosthétique (Biotine), la PC contient une biotine  2eme étape : conversion de l’oxaloacetate en phosphoenolpyruvate (PEP) par la PEP Carboxykinase - Réaction couplée (hydrolyse 1 GTP) - L’énergie libérée par la décarboxylation de l’OAA facilite le transfert du phosphoryl γ du GTP sur le substrat  Phosphoenol pyruvate formé (haut potentiel énergétique) Il existe deux pools de PEP carboxykinase dans la cellule hépatique : 67 2018_2019 Emma_Reynaud  Mitochondriale : le PEP formé est transporté dans le cytosol  Cytosolique : intervention du système navette Malate/Aspartate (transport des équivalents réduits de la mitochondrie vers le cytosol) Rôle majeur dans la néoglucogenèse L’importance relative de ces 2 voies de synthèse du PEP pourrait dépendre des besoins en équivalents réduits dans le cytosol. Bilan : Dans les conditions physiologiques, compte-tenu des concentrations des intermédiaires (le PEP reste en faible concentration) ΔG’0et K’eqG réel= -25 kJ/mol =>Processus irréversible 5. Bilan énergétique de la néoglucogenèse Les deux voies sont des processus irréversibles dans les conditions physiologiques. II. Régulation de la néoglucogenèse 1. Principes de régulation coordonnée En l’absence de régulation coordonnée des deux voies, il y aurait consommation d’énergie à perte. Exemple : les réactions suivantes : 68 2018_2019 Emma_Reynaud Facteurs orientant le flux de carbone du pyruvate vers le glucose :  Disponibilité des substrats provenant des tissus périphériques > foie  Modification de la quantité ou de l’activité catalytique des enzymes clés de la voie 2. Régulation du devenir du pyruvate (foie) Devenir du Pyruvate en condition de jeûne : [insuline] ↘ et [Glucagon]↗ a. Pyruvate Dehydrogenase (PDH/PDC) - Mobilisation des stocks lipidiques => β- oxydation des Acides gras (FA) => [acetylCoA] et [NADH] augmentent.  Ces composés inhibent l’enzyme - Phosphorylation inactivante  inhibition de l’activité enzymatique : conversion réduite du pyruvate en acétyl CoA b. Pyruvate Kinase (PK) - Acides gras, acetylCoA, ATP inhibent l’enzyme - Phosphorylation inactivante  inhibition de l’activité enzymatique : conversion limitée du PEP en pyruvate c. Pyruvate Carboxylase (PC) 69 2018_2019 Emma_Reynaud - AcetylCoA produit par la β-oxydation des acides gras  stimulation de l’activité : conversion du pyruvate en oxaloacétate favorisée d. PEP Carboxykinase (PEPCK) Expression inductible (par Glucagon, adrénaline, cortisol)  augmentation de l’activité : conversion de l’oxaloacétate en PEP favorisée 3. Régulation de la Fructose BisPhosphatase-1 FBPase-1 : Inhibition allostérique par AMP (effet opposé sur la PFK-1) Inhibition allostérique par le F2,6 bis-P (effet opposé sur la PFK-1) La régulation de la PFK-1 est dans la régulation de la glycolyse - Inhibition allostérique par le F2,6 bis-P : 70 2018_2019 Emma_Reynaud La PFK-2/FBPase-2 est une enzyme BIFONCTIONNELLE possédant 2 domaines séparés (d’un même polypeptide), homodimère (cristallographie) et il existe 4 isoformes différentes (L isoforme majeure du foie : gène pfkfb1) Glucagon : Si [Glucagon] ↗  cAMP ↗  activation de la PKA La PKA phosphoryle la Ser32 inactivation de l’activité kinase (PFK-2 inactive) et activation de l’activité phosphatase (FBPase-2 active)  [F2,6bis-P] ↘  Inhibition de la glycolyse et stimulation de la néoglucogenèse Insuline : stimule une protéine phosphatase  activation de l’activité kinase (PFK-2 active) et inactivation de l’activité phosphatase (FBPase-2 inactive)  Stimulation de la glycolyse et inhibition de la néoglucogenèse. 4. Régulation de la Glucose 6 phosphatase Dans les conditions induisant la néoglucogenèse, - L’activité de la glucokinase est faible - L’expression de la Glucose 6-phosphatase est induite 71 2018_2019 Emma_Reynaud Cours 8 : métabolisme du glycogène Apport alimentaire et consommation fractionnés Besoin énergétique constant, concentration de glucose stable Apport : Phase absorptive : production d’énergie et stockage Entre les repas : phase post-absorptive : mobiliser les stocks disponibles I. Métabolisme du glycogène 1. Structure du glycogène : rappel Forme de stockage du glucose dans la plupart des types cellulaires Stocks majeurs de glycogène dans l’organisme : - Foie : jusqu’à 10% du poids (12-24 heures) - Muscles squelettiques : 1-2% du poids (1 heure si effort intense) Granules cytosoliques : - Particules β ~ 21 nm de diamètre. Jusqu’à 55 000 résidus de Glucose et ~ 2 000 extrémités libres - Particules α (rosettes) Jusqu’à 200-300 nm de diamètre, 20-40 particules β Agrégats composés de : Glycogène + enzymes de synthèse/dégradation + système de régulation Haut poids moléculaire : 107-108 Da Résidus de glucose liés par des liaisons α-1,4 avec des branchements via des liaisons α-1,6 tous les 8-10 résidus Glycogénine : liée au carbone anomérique du résidu en début de chaîne 72 2018_2019 Emma_Reynaud Rôles de la structure de type arborescente : - Stocker sous forme soluble des unités de Glucose - Fournir de nombreux sites pour la biosynthèse ou la dégradation de la structure (les enzymes peuvent agir simultanément sur plusieurs sites) 2. Vue d’ensemble 73 2018_2019 Emma_Reynaud II. Biosynthèse du glycogène 1. Phases initiales portant à la synthèse de Glucose 1-P Transporteurs passifs de Glucose GLUT (suivant le gradient de concentration) Foie, rein : GLUT2 : Km élevé (20 mM) permet l’entrée du glucose de façon proportionnelle à la concentration extracellulaire Muscle : GLUT4 : Km de 5 mM-translocation à la membrane dépendante de l’insuline a. Etape de phosphorylation du Glucose sur le C6  Glucose 6-P Foie : Glucokinase Muscle : Hexokinase Le G6P a encore plusieurs devenirs possibles ; glycolyse, voies des pentose-P, voies de synthèses d’autres sucres, glycogénogenèse/glycogénolyse. b. Etape de conversion du Glucose 6-P en Glucose 1-P par la phosphoglucomutase (PGM) 2. Phase initiale formant le nucléotide activé UDP- Glucose c. Formation d’un intermédiaire UDP-Glucose activé Réaction catalysée par l’UDP-Glucose pyrophosphorylase Libération d’énergie par hydrolyse de PPi Réaction catalysée par lapyrophosphatase 3. Génération de nouvelles molécules de Glycogène La glycogénine : homodimères 37 kDa 74 2018_2019 Emma_Reynaud 1. Autoglycosylation : fixation d’un Glucose (C1) provenant d’un UDP-Glucose sur un OH (Tyr).  Activité α-D-glucosyltransferase. 2. Extension séquentielle de la chaîne en utilisant de l’UDP-Glucose (liaisons α-1,4) jusqu’à devenir substrat possible pour la GlycogeneSynthase La glycogénine reste au centre de la particule en formation 4. Allongement de la chaîne La Glycogene Synthase Substrat : minimum de n>4 unités de Glucose (liaisons α- 1,4) Catalyse le transfert d’un Glucose sur la chaîne de Glycogènen Glycogènen+1 Glycogènen +7 5. Branchement de chaînes Lorsque la chaîne atteint ~ 11 unités de long, la 4 : 6 transferase : enzyme « branchante » clive et transfère 6-8 résidus à un glucosyl par une liaison α-1,6 sur la longue chaîne. La Glycogene Synthase reprend l’allongement de la chaîne et de nouvelles branches sont créées 75 2018_2019 Emma_Reynaud III. Dégradation du glycogène 1. Rôle de la glycogène phosphorylase La Glycogene Phosphorylase Catalyse la réaction de phosphorolyse utilisant du Pi comme nucléophile sur la chaîne de Glycogènen La phosphorolyse permet de conserver l’énergie potentielle sous la forme d’une liaison phosphate ester (Glucose 1-P) Glycogènen  Glycogènen-1 + 1 Glucose 1- P Glycogènen  Glycogènen-8 + 8 Glucose 1-P 76 2018_2019 Emma_Reynaud S’arrête à ~4 résidus d’un site de branchement ayant une liaison (α-1,6) (encombrement stérique du site catalytique) 2. Rôle de l’enzyme de « débranchement » L’enzyme « débranchante » catalyse deux réactions successives : 1. Activité 4 :4 transferase : transfère 3 résidus Glucose de la branche vers l’extrémité de la longue chaîne via la formation d’une liaison α-1,4 2. Activité α-1,6 glucosidase : Hydrolyse la liaison α-1,6 du site de branchement => libération d’un résidu Glucose A partir d’un point de branchement => Libération de 1 Glucose + 7-9 Glucose 1- P La Glycogène phosphorylase reprend son activité  Devenir du Glucose 1-P :  Devenir du Glucose 6-P MUSCLE SQUELETTIQUE Engagement du G6P dans la glycolyse  synthèse d’ATP FOIE (+ reins) Libération du glucose dans le sang  source immédiate d’énergie pour les autres cellules 77 2018_2019 Emma_Reynaud IV. Dysfonctionnements du métabolisme du glycogène 1. Les « GSD » GSD : Glycogen Storage Diseases Caractérisées par un défaut en l’une des enzymes nécessaires à la synthèse ou la dégradation du glycogène ou impliquées dans la régulation (phosphorylase kinase) Il en existe plusieurs types (0, I, II, III, IV, V, VI, VII, IX, XI) selon l’origine de la déficience qui auront un impact - Sur la fonction hépatique (glucose 6-phosphatase) - Sur la fonction neuro-musculaire - Sur les deux (enzyme «branchante» et enzyme «débranchante») Le degré de sévérité de la GSD est variable (fatal métabolisme des sucresnormal) et peut se manifester à la naissance ou à l’âge adulte - Hépatique : risque hypoglycémique en phase post-absorptive - Musculaire : faiblesse, intolérance à l’exercice physique - Exemple : type V= McArdle disease (glycogene phosphorylase) 1ere myopathie métabolique identifiée  Les « GSD » hépatiques V. Régulation coordonnée du métabolisme du glycogène 1. Régulation différentielle suivant le tissu 19. Régulation de la synthèse/dégradation par : 1. La disponibilité en glucose alimentaire : - Le rapport [Insuline]/[Glucagon] - La glycémie (glucose) 2. L’adrénaline libérée en réponse à l’exercice, hypoglycémie, stress nécessitant du glucose 78 2018_2019 Emma_Reynaud Régulation de la synthèse/dégradation par a. La disponibilité en énergie pour synthèse d’ATP : - Le rapport ATP/AMP - Le Ca2+ libéré durant la contraction musculaire b. L’adrénaline libérée en réponse à l’exercice, ou autre stress nécessitant du glucose 2. Hormones majeures régulant la glycémie  Pancréas Insuline : hormone hypoglycémiante (phase absorptive) Glucagon : hormone hyperglycémiante (phase post-absorptive)  Foie - En condition post-absorptive (rapport insuline/glucagon diminué), Il y a activation simultanée de la glycogénolyse et la néoglucogenèse et inhibition de la biosynthèse de glycogène. La glycogénolyse a un impact plus rapide sur la glycémie que la néoglucogenèse. - En condition absorptive (rapport insuline/glucagon augmenté), Il y a inhibition de la glycogénolyse et stimulation de la synthèse de glycogène de façon coordonnée. 79 2018_2019 Emma_Reynaud Glycogénolyse  La Glycogene phosphorylase b (inactive) est activée par phosphorylation par la phosphorylase kinase-P (elle-même activée par la PKA) en Glycogene phosphorylase a-P (active)  Libération de glucose 1P La Protéine phosphatase (PP-1) déphosphoryle et inactive la phosphorylase kinase  La Glycogene synthase (active) est inactivée par phosphorylation par la protéine kinase A (…….) en Glycogene synthase-P (inactive) La Proteine phosphatase (PP-1) déphosphoryle et active la Glycogène synthase  Formation de glycogène Si [Glucagon] ↗ (ou adrénaline) 1. cAMP ↗ via l’adenylate cyclase 2. activation de la Protein Kinase A 3. PKA phosphoryle et active la phosphorylase kinase 4. La phosphorylase kinase- P activée la Glycogene phosphorylase (forme a active-P) 5. La PKA activée phosphoryle et inactive la Glycogene Synthase (forme inactive-P) 6. Stimulation globale de la glycogénolyse 80 2018_2019 Emma_Reynaud Glucose : se lie à un site allostérique inhibiteur sur la Glycogene phosphorylase Cette liaison induit un changement de conformation exposant les sites P. Sous l’effet stimulant de l’insuline, la PP-1 va déphosphoryler la Glycogene phosphorylase => Glycogenephosphorylase b (moins active)  Muscles : Stimulation globale de la glycogénolyse : 1. Lorsque [AMP] augmente du fait de la contraction musculaire (ATP consommé), cela active la Glycogene phosphorylase b de manière allostérique 2. L’impulsion nerveuse libère du Ca2+ qui se lie à la Calmoduline => stimulation de la phosphorylase kinase 3. Lorsque [adrénaline] augmente la cAMP augmente via l’adenylate cyclase Activation de la Protein Kinase A PKA phosphoryle et active la phosphorylase kinase La phosphorylase kinase-P active la Glycogene phosphorylase (forme a active- P) 3. Diabète sucrée 81 2018_2019 Emma_Reynaud Cours 9 : métabolisme lipidique – la β- oxydation  Les lipides : Les lipides représentent ~ 30% de l’énergie apportée par l’alimentation Fonctions biologiques : - Rôle d’isolant : thermique et contre les chocs - Rôle structural : composants des membranes cellulaires : Phospholipides, glycolipides, cholestérol - Rôle dans la signalisation cellulaire et autres :  Phosphatidylinositols, sphingolipides, céramides, eicosanoïdes  Production d’hormones stéroïdiennes, de sels biliaires,  Permettent l’absorption intestinale des vitamines liposolubles (ADEK) - Rôle énergétique (9 kcal/g): Source énergétique immédiate (acides gras) Source de stockage énergétique majeur de l’organisme (Triacylglycérols- TAG= lipides neutres)  Les acides gras : rôle central dans le métabolisme lipidique Acides : groupement carboxyl Gras : chaîne hydrocarbonée (longueur variable) - VLCFA (Very Long Chain Fatty Acids) > C20 - LCFA (Long chain Fatty Acids) C12-C20 - MCFA (Medium chain Fatty Acids) C6-C12 - SCFA (Small chain Fatty Acids) < C6 Acides gras à nombre de C impairs (plus rares) Acides gras branchés (plus rares) : CH3, OH Degré de saturation/d’insaturation : 82 2018_2019 Emma_Reynaud I. D’où viennent les acides gras ? 1. Origine exogène alimentaire Acides gras saturés dont les plus courants : - Acide laurique (C12: 0) - Acide myristique (C14: 0) - Acide palmitique (C16: 0) (huile de palme) - Acide stéarique (C18: 0) Non essentiels Acides gras cis-monoinsaturés (MUFA) - Acide oléique (C18: 1) principal (huile d’olive) Non essentiels Acides gras cis-polyinsaturés (PUFA) - Acide linoléique ω-6 (C18: 2) = LA (huile de soja) - Acide linolénique ω-3 (C18: 3) = LNA Essentiels PUFA synthétisés par l’organisme à partir de ces PUFA essentiels - Acide arachidonique ω-6 (C20: 4) (LA) - Acide eicosapentaénoïque EPA ω-3 (C20: 5) (LNA) - Acide docosahexaénoïque DHA ω-3 (C22: 6) (LNA) - Acide docosapentaénoïque DPA ω-3 (C22: 5) (LNA) Acides gras trans-polyinsaturés (PUFA) ☹ - Acides gras trans d’origine industrielle ⇒provenant de l’hydrogénation partielle et lors du raffinage des huiles végétales (margarines, biscuits, snacks) 83 2018_2019 Emma_Reynaud - Acides gras trans d’origine naturelle ⇒provenant du processus de biohydrogénation dans le rumen des ruminants (présents dans la viande + produits laitiers) - Les sels biliaires (bs): composés amphipatiques. « Détergents biologiques » permettent d’émulsifier les TAG La formation de ces micelles augmente la fraction de molécules accessibles à l’hydrolyse par lipase/ colipase - Absorption d’acides gras (FA) + 2-monoacylglycérol (2-MG) par les entérocytes  Reformation de TAG dans les entérocytes  Empaquetage dans les lipoprotéines= chylomicrons  Système lymphatique  circulation sanguine 20. Origine endogène hépatique Les acides gras présent dans les cellules hépatiques reforment des TAG qui seront empaquetés dans les lipoprotéines = VLDL (Very Low Density Lipoproteins)  circulation sanguine 21. Rôle de la Lipoprotéine Lipase (LPL) Dans les capillaires sanguins, la LPL (activée par l’apolipoprotéine ApoCII des lipoprotéines) va hydrolyser les TAG en Glycérol + Acides Gras - Acides Gras Tissus (muscle) : oxydation Tissu adipeux : ré-estérification=> TAG 84 2018_2019 Emma_Reynaud - Glycérol => glycolyse 22. Mobilisation des TAG des stocks du tissus adipeux Stocks lipidiques dans l’organisme : 15 kg/75 kg dont 85% sous la forme de TAG (tissu adipeux surtout) Tissu adipeux blanc : La péripiline recouvre la surface des gouttelettes lipidiques Quand les acides gras sont-ils mobilisés ? 1. Phase post-absorptive/effort intense, les hormones contre-régulatrices (adrénaline/glucagon) vont stimuler l’activité de la PKA 2. La PKA phosphoryle la HSL (Hormone sensitive lipase) qui est activée et transloquée à la surface de la gouttelette lipidique. La PKA phosphoryle la péripiline entraînant son déplacement de la surface  Libération d’Acides gras non estérifiés des adipocytes  sang (albumine) 85 2018_2019 Emma_Reynaud V. La β-oxydation des acides gras 1. Vue d’ensemble - Transport à la membrane plasmique : FABP : FattyAcid Binding Protein - Activation : acides gras  acyl CoA - Entrée dans la mitochondrie via la Carnitine sauf si acides gras C ≤ 12 (entrée « libre ») - β-oxydation (spirale: cycle de 4 réactions) Matrice mitochondriale - Cycle de Krebs/Chaîne respiratoire Corps cétoniques (foie) [acide gras libre]cellule: très faible 23. Activation des acides gras en acyl CoA Réaction catalysée par des Acyl CoA synthetase = thiokinase(utilisation d’ATP) Chez l’humain, il existe 26 gènes codant pour des Acyl CoA synthetases différentes, présentant notamment des spécificités de substrat différentes. On distingue 4 grandes familles : VLCFA/LCFA/MCFA/SCFA Acyl CoA synthetases (localisation cellulaire différente aussi) - LCFA : à la membrane externe mitochondriale Coenzyme A (CoA-SH) : liaison réversible à un site de l’enzyme Groupement sulfhydryl (SH) nucléophile attaque les carbonyl => formation d’acyl thioesters Acide gras + CoA + ATP  Acyl-CoA + AMP + 2 Pi Activation des acides gras en 2 étapes : - 1ere étape : 86 2018_2019 Emma_Reynaud Formation d’une liaison à haute énergie : Acyl-AMP (phospho-ester) + PPi - 2eme étape : Le CoA-SH attaque le carbonyl ⇒liaison thioester à haut potentiel énergétique Processus favorisé par l’hydrolyse associée du pyrophosphate par la pyrophosphatase inorganique ΔG’0et K’eqG’0= -34 kJ/mol : Processus d’activation exergonique 24. Entrée dans la mitochondrie des acyl CoA Carnitine acyl transferaseI (CPT I) LCFA => acides gras C > 12 Carnitine : sert de transporteur (OH) Acyl CoA + carnitine  Acyl-carnitine + CoA-SH  Carnitine : sert de transporteur (OH) Synthétisée à partir de Lysine Stock majeur de carnitine : le muscle squelettique. (Consommée par les sportifs pour augmenter leurs performances !) - Traversée de la membrane interne via la carnitine : acyl-carnitine translocase La carnitine retourne vers l’espace intermembranaire - Carnitine acyl transferaseII (CPT II) Acyl-carnitine + CoA-SH  Acyl CoA + carnitine 87 2018_2019 Emma_Reynaud Acyl CoA disponible dans la matrice pour oxydation Il existe 2 pools intracellulaires de CoA-SH 25. La spirale Consiste en 4 étape