Destin e du pyruvate en a robiose et ana robiose

DESTINEE DU PYRUVATE EN
AEROBIOSE ET ANAEROBIOSE
PLAN
I/ Introduction
II/ Catabolisme aérobie
1/ Transport du pyruvate dans les
mitochondries
2/ Oxydation du pyruvate
3/ Régulation de la pyruvate déshydrogénase
III/ Catabolisme anaérobie
INTRODUCTION
- Deux possibilités de transformation pour le
pyruvate:
• La dégradation aérobie en CO2 et H2O dans la
mitochondrie
• La transformation anaérobie en lactate dans le
cytoplasme
-Le choix de la voie métabolique dépend de:
 la présence de mitochondries
La quantité d’O2 disponible
INTRODUCTION
- Diverses réactions utilisent le NAD+mais deux
réactions seulement en produisent
significativement:
 L’oxydation du NADH, H+ en NAD+ dans la
mitochondrie au cours de la chaine
respiratoire
 La réduction du pyruvate en lactate dans le
cytoplasme couplée à une oxydation du
NADH, H+ en NAD+
CATABOLISME AEROBIE
- En présence d’O2:
- le NAD+ est régénéré dans la chaine
respiratoire.
- Le pyruvate pénètre dans la mitochondrie où
il est oxydé en acétyl-CoA grâce à la pyruvate
déshydrogénase.
- Grâce au cycle de l’acide citrique (dans lequel
s’engage l’acétyl-CoA) et à la chaine
respiratoire, de grandes quantités d’ATP sont
formées
CATABOLISME AEROBIE
• En absence d’O2 intracellulaire:
- Accumulation de NADH, H+ dans le cytosol par
manque de régénération de NAD+ par la chaine
respiratoire
- La conséquence est l’arrêt de la glycolyse car le
3PGA n’est pas transformé en 1,3 biPglycérate (le
NAD+ étant indispensable à la réaction)
- Dans ce cas le pyruvate s’oriente vers la formation
du lactate avec oxydation du NADH, H+ en NAD+
et la glycolyse peut alors continuer
CATABOLISME AEROBIE
1/ Transport du pyruvate dans les mitochondrie:
- Le pyruvate est transporté vers les
mitochondries grâce à un transporteur
spécifique qui apporte non seulement le
pyruvate mais aussi des ions H+
- Ceci parce que l’acétyl CoA ne peut être formé
que dans les mitochondries (pyruvate
déshydrogénase intra mitochondriale)
CATABOLISME AEROBIE
2/ Oxydation du pyruvate:
- Le pyruvate est transformé en acétyl CoA par
décarboxylation oxydative
- Réaction irréversible catalysée par plusieurs
enzymes regroupées en un complexe
multienzymatique associé à la membrane
mitochondriale interne: c’est le complexe de la
pyruvate déshydrogénase
CATABOLISME AEROBIE
- Ce complexe est composé de 3 enzymes et de 5
coenzymes:
 Pyruvate déshydrogénase
 Dihydrolipoyl acétyltransférase
 Dihydrolipoyl déshydrogénase
 TPP
 Acide lipoique
 Coenzyme A
 FADH
 NADH
CATABOLISME AEROBIE
Pyruvate + H+ + CoA-SH + NAD+
Acétyl CoA
+
CO2
+
NADH, H+
CATABOLISME AEROBIE
3/ Régulation de la pyruvate déshydrogénase:
- A lieu sur la première enzyme du complexe
multienzymatique: pyruvate déshydrogénase
proprement dite
- Celle-ci subit aussi bien une régulation
allostérique qu’une régulation par
phosphorylation
CATABOLISME AEROBIE
a/ Régulation allostérique:
- L’ADP, le NAD+ et le CoA: activent la pyruvate
déshydrogénase (par déficit énergétique dans
la cellule)
- L’ATP, le NADH, H+ et l’acétyl CoA: inhibent la
pyruvate déshydrogénase (bonne réserve
énergétique dans la cellule)
CATABOLISME AEROBIE
b/ Régulation par phosphorylation:
2 enzymes servent exclusivement à la régulation
du complexe multienzymatique:
- Une protéine kinase spécifique qui
phosphoryle la pyruvate déshydrogénase
- Une phosphatase spécifique qui
déphosphoryle la pyruvate déshydrogénase
CATABOLISME AEROBIE
• Si bonne réserve énergétique: il y a
phosphorylation de la pyruvate
déshydrogénase et donc inactivation du
complexe
• En cas de forte concentration en pyruvate: il y
a déphosphorylation de la pyruvate
déshydrogénase et donc activation du
complexe qui va dégrader le pyruvate pour
produire de l’énergie
CATABOLISME ANAEROBIE
- Déficit en NAD+ dans le cytosol car la chaine
respiratoire ne peut plus réoxyder le NADH,H+
- Pour éviter l’arrêt de la glycolyse et la mort de
la cellule, le NADH, H+ est régénéré en NAD+
grâce à la LDH avec formation de lactate
Pyruvate + NADH, H+
Lactate + NAD+
LDH
CATABOLISME ANAEROBIE
CATABOLISME ANAEROBIE
- Les principaux producteurs de lactate sont:
 Les érythrocytes (ne possèdent pas de
mitochondries): la glycolyse anaérobie est la
seule possibilité de produire de l’énergie (2ATP)
 Les cellules musculaires : en cas d’effort
musculaire important, il y a un déficit en oxygène
dans le muscle (il n’y en a plus assez dans le sang
pour répondre aux besoins des muscles)
La chaine respiratoire et le cycle du citrate ne
fonctionnent plus de façon maximale, ce qui
explique la conversion du pyruvate en lactate
avec formation de NAD+
CATABOLISME ANAEROBIE
- 5 isoenzymes de la LDH:
 La LDH5 isoenzyme du muscle, catalyse la
réduction rapide du pyruvate en lactate, même à
faible concentration du pyruvate
Le foie utilise le lactate pour le transformer en
pyruvate (grâce à la LDH5) qui suit la voie de la
néoglucogénèse
 La LDH1 isoenzyme du cœur, est spécialisée dans
l’oxydation rapide du lactate en pyruvate grâce à
la richesse du cœur en oxygène. Le pyruvate est
ensuite utilisé dans le métabolisme aérobie.