Destinées du pyruvate PDF

Destinées du pyruvate Dr Koffi Gervais MCA UFRSMA (Université Felix Houphouët Boigny)  Objectifs 1-Décrire les 5 différentes étapes de la décarboxylation oxydative du pyruvate 2-Décrire les 2 mécanismes de régulation de la py...

Destinées du pyruvate Dr Koffi Gervais MCA UFRSMA (Université Felix Houphouët Boigny)  Objectifs 1-Décrire les 5 différentes étapes de la décarboxylation oxydative du pyruvate 2-Décrire les 2 mécanismes de régulation de la pyruvate déshydrogénase 3-Reproduire à partir d’un schéma, les autres destinées en aérobie et en anaérobie du pyruvate 4-Expliquer le rôle de la vitamine B1 dans la survenue des polynévrites beriberiques 2  Plan Introduction I. Destinées Aérobie II.Destinées Anaérobie III.Applications Conclusion 3  Introduction ▪ Acide pyruvique métabolite intermédiaire de la glycolyse ▪ carrefour métabolique ▪ En aérobie , le pyruvate se transforme Acétylcoenzyme A ou acétate actif ( devenir principal en présence d ’O2 ) ▪ En anaérobie, le pyruvate -fermentation lactique ( lactate) -fermentation alcoolique (éthanol) chez les végétaux. 4  Introduction ▪ Intérêt biomédical ❖au plan physiologique : -L’apport d’O2 production d’énergie via le cycle de KREBS nécessaire aux fonctions organiques -L`acétyl-CoA précurseur de la synthèse des acides gras , cholestérol cholestérol hormones stéroïdes , sels et acides biliaires et vitamine D ❖au plan pathologique : Le déficit en thiamine de pyrophosphate (vitamine B1) une hyperlactacidémie responsable des polynévrites dans le béribéri 5 Schéma général 6  I-DESTINEES EN AEROBIE -Acétyl-CoA Pyruvate { -Oxaloacétate -Alanine 7  I-DESTINEES EN AEROBIE ▪Transformation en Acétyl-CoA (décarboxylation oxydative) - destinée principale du pyruvate - Lieu : mitochondrie - Se fait en présence d’O2 dégradation totale du glucose - Elle aboutit à l’acétyl-CoA cycle de KREBS en CO2 - H2O - ATP. 8  I-DESTINEES EN AEROBIE ▪Transformation en Acétyl-CoA (décarboxylation oxydative) - Le pyruvate pénètre dans la mitochondrie - grâce à un transporteur spécifique (symport). -Réactions catalysées par la pyruvate déshydrogénase (complexe multienzymatique): 3 enzymes et 5 coenzymes 9  I-DESTINEES EN AEROBIE ▪Transformation en Acétyl-CoA (décarboxylation oxydative) Les 5 coenzymes vitamine B1 activée ou thiamine de pyrophosphate (TPP) : acide lipoïque ou acide thioctique coenzyme A de LIPMANN NAD : nicotinamide adénine dinucléotide FAD : flavine adénine dinucléotide 10  I-DESTINEES EN AEROBIE vitamine B1 activée ou TPP Noyau thiazole Chaine éthanolique Noyau pyrimidique Site actif Pyrophosphate 11  I-DESTINEES EN AEROBIE acide lipoïque ou acide thioctique ▪ co-enzyme de transfert de H2 et de groupement acétyle ▪ contient 2 atomes de soufre. ▪ forme oxydée (acide lipoïque) ou réduite (acide dihydrolipoïque). 12  I-DESTINEES EN AEROBIE coenzyme A de LIPMANN (CoA-SH) 1- Adénosine 3'phosphate 2- Pyrophosphate 3- Acide pantoïque (3 + 4 = acide panthoténique) 4- β-alanine 5- Cystéamine (2-aminoéthanethiol) 13  I-DESTINEES EN AEROBIE NAD : nicotinamide adénine dinucléotide (niacine) Coenzymes d'oxydo-réduction FAD : flavine adénine dinucléotide ( flavine) 14  I-DESTINEES EN AEROBIE ▪ Enzymes ▪ Complexe multienzymatique = pyruvate déshydrogénase. ▪ Rassemble sans liaison covalente 3 enzymes ▪ Catalysent les étapes successives d’une même voie métabolique. ▪ Complexe comprend 3 enzymes : -pyruvate déshydrogénase -dihydrolipoyl-transacylase -dihydrolipoyl-déshydrogénase 15  I-DESTINEES EN AEROBIE -Pyruvate -Acetyl-CoA -NAD+ + - -NADH,H+ Régulation allostérique -ADP PDH -ATP Active P PDH PDH Inactive Régulation par modification covalente PDH=Pyruvate déshydrogénase 16  I-DESTINEES EN AEROBIE 1ere réaction : formation de l’acétaldéhyde de thiamine de pyrophosphate (acétaldéhyde-TPP) E1:pyruvate déshydrogénase 17  I-DESTINEES EN AEROBIE 2eme réaction : formation de l’acétyl-dihydrolipoique E2: dihydrolipoyl transacylase 18  I-DESTINEES EN AEROBIE 3eme réaction : formation de l’acétyl-CoA E2: dihydrolipoyl transacylase Acetyl-CoA Acide dihydro-lipoique 19  I-DESTINEES EN AEROBIE 4eme réaction : régénération de l'acide lipoïque E3: dihydrolipoyl déshydrogénase 20  I-DESTINEES EN AEROBIE 5eme réaction : régénération du FAD E3: dihydrolipoyl déshydrogénase 21 I-DESTINEES EN AEROBIE 22  I-DESTINEES EN AEROBIE Au total : Cycle de Krebs Acétyl-CoA ACIDES GRAS Hormones stéroïdes Sels biliaires Cholestérol Vitamine D NADH,H chaîne respiratoire 23  I-DESTINEES EN AEROBIE Bilan énergétique Cytosol 2 ATP + 2 NADH,H+ PYR – - - - Acetyl-CoA 2 NADH,H+ Cycle de KREBS 2 ATP + 6 NADH,H+ + 2 FADH2 Total : 4 ATP + 10 NADH,H+ + 2 FADH2 1NADH,H+ 3 ATP 1FADH2 2ATP En définitive, le bilan énergétique de l`oxydation complète d`une molécule de glucose en aérobie : 4 ATP + 30 ATP + 4 ATP = 38 ATP 24  I-DESTINEES EN AEROBIE ▪ Autres destinées en aérobie ▪ Pyruvate subit 2 autres destinées en aérobie : pyruvate oxalo-acétate : catalysée / pyruvate carboxylase. Réaction commune à la néoglucogénèse et au CK pyruvate alanine: catalysée/ Alanine aminotransférase (ALAT) 25  I-DESTINEES EN AEROBIE ▪ Autres destinées en aérobie E -OOC-CH -CO-COO- 2 + ADP +Pi Pyruvate Oxaloacétate E: pyruvate carboxylase 26  I-DESTINEES EN AEROBIE ▪ Transformation du pyruvate en alanine Pyruvate CH3-CO-COOH ALAT + + PP COO- CO α CG CH2 ALAT= Alanine aminotransférase CH2 Glutamate α CG = α cétoglutarate COO- PP = phosphate de pyridoxal 27  II-DESTINEES EN ANAEROBIE ▪ Fermentation lactique ▪ Fermentation alcoolique ▪ fermentation acétique 28  II-DESTINEES EN ANAEROBIE 1-Fermentation lactique Lactate isolé pour la première fois (lait fermenté) Microorganismes responsables de fermentation lactique laitages (fromages, yaourt, etc.) Enzymes : lactico-déshydrogénase (LDH) /coenzyme : NAD 29  II-DESTINEES EN ANAEROBIE 1-Fermentation lactique ▪ La LDH comportent cinq isoenzymes : LDH1, LDH2, LDH3, LDH4, LDH5. ❖structure quaternaire tétramérique. ❖Retrouvée dans les différents tissus ❖même action mais structures différentes : - LDH1 spécifique du myocarde -LDH 2, 3 et 4 spécifiques du rein, leucocytes , et hématies -LDH5 spécifique de l’hépatocyte ▪ Lactate important dans le muscle strié soumis a un travail intense (anoxie) 30 II-DESTINEES EN ANAEROBIE 1-Fermentation lactique foie 31 II-DESTINEES EN ANAEROBIE 1-Fermentation lactique 32  II-DESTINEES EN ANAEROBIE 1-Fermentation alcoolique Utilisée la fabrication de boissons alcoolisées Se produit avec les végétaux conservés en anaérobiose. 33  II-DESTINEES EN ANAEROBIE 3-Fermentation acétique Pyruvate acide acétique grâce à une décarboxylase. Phénomène retrouvé dans certains microorganismes « MYCODERMA ACETI » Décarboxylase CH3-CO-COO- CH3-COOH Pyruvate CO2 Acide acétique 34  III-APPLICATIONS 1-Biocliniques ( mesure des activités des LDH) Conditions de prélèvements -prélèvements sanguins -Sérum non hémolysé (séparé des cellules sanguines rapidement possible) -sérum peut être conservé à 4°C ou -20 °C (48H) -congélation inactive les isoenzymes hépatiques et conduit à une perte des activités de 10-20 % -urgence technique au laboratoire 35  III-APPLICATIONS 1-Biocliniques Principe de mesure LDH Pyruvate lactate NADH,H+ NAD+ Diminution de la NADH,H+ à 340 nm à proportionnelle à l'activité des LDH 36  III-APPLICATIONS 1-Biocliniques Valeurs de référence -Chez l'adulte : 200-400 UI/L -Les valeurs sont plus importantes chez l'enfant -LDH1 élevée (infarctus du myocarde) -LDH5 élevée ( maladies hépatiques) 37  III-APPLICATIONS 2-physiologiques ▪ Acétyl-CoA catabolisé dans le CK pour la production d’énergie ▪ Acétyl-CoA sert également de substrats nécessaires à biosynthèse des AG et du cholestérol. 38  III-APPLICATIONS 3-pathologiques ▪ Accumulation de lactate dans le muscle fatigue et raideur musculaire crampes (sportif non entrainé) ▪ Muscle cardiaque : ❖ utilise le lactate grâce à la LDH1 mais aussi le glucose ❖ Catabolise aussi les acides gras ❖ pas soumis aux crampes musculaires provoquées par l’hyperlactacidémie. ▪ Le lactate est appelé le poison du muscle. 39  III-APPLICATIONS 3-pathologiques Dans le BÉRI-BÉRI ▪ Déficit en vitamine B1 BERI-BERI. ▪ Déficit déviation du métabolisme du pyruvate en anaérobie (lactate+) ▪ Si lactate augmente hyperlactacidémie (acidose). ▪ Acidose lactique (toxique pour le système nerveux) polynévrite dite « béribérique ». 40  III-APPLICATIONS 3-pathologiques ▪ Chez les alcooliques ▪ Déficit en vitamine B1 ▪ Si Administration de glucose accumulation rapide de pyruvate et par conséquent de lactate. ▪ Acidose lactique pouvant être mortelle ▪ Nécessité d'ajouter de la vitamine B1 dans la perfusion lorsqu’on traite un coma éthylique. 41  III-APPLICATIONS 4-Pharmacologiques Les mercuriques et les arsenicaux bloquent la décarboxylation oxydative Formation de complexes avec les groupements thiol de l’acide lipoïque Inhibition de la pyruvate déshydrogénase 42  Conclusion ▪ Le Pyruvate : carrefour métabolique En aérobie: - décarboxylation oxydative Acétyl-CoA catabolisé dans le CK enzyme clé= pyruvate déshydrogénase -carboxylation OAA (nécessaire au CK) -transformation en alanine En anaérobie, -Pyruvate est réduit chez en lactate et la réduction chez les végétaux donne l’éthanol. Au plan pathologique -Accumulation de lactate crampes (sportif non entrainé) -déficit en vitamine B1 polynévrites 43