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Métabolisme énergétique physiologique et adaptation J. Duranteau Université Paris-Sud XI Hôpital de Bicêtre.

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1 Métabolisme énergétique physiologique et adaptation J. Duranteau Université Paris-Sud XI Hôpital de Bicêtre

2 Métabolisme énergétique Nutriments fournissant de lénergie Glucides, Graisses, Proteines Produits pauvres en énergie CO 2, H 2 O 2, NH 3 Précurseurs AA, Sucres, AG, Bases azotées MacromoléculesCellulaires Proteines, polysaccharides, lipides, Acides Nucléiques ADP NAD + NADP + FAD + ATPNADHNADPH FADH 2

3 Métabolisme énergétique Réactions doxydation-réduction : un substrat pert des électrons (oxidation) un substrat gagne des électrons (réduction) AB B reduit A oxydé Réduction Oxydation

4 Métabolisme énergétique

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8 Mitochondrie

9 Mitochondrie Les mitochondries contiennent de lADN. Les mitochondries se reproduisent par division comme les bactéries, indépendamment de la cellule hôte. La théorie endosymbiotique estime que les mitochondries des eucaryotes actuels sont les descendantes de bactéries aérobies primitives qui ont colonisé une bactérie-ancêtre anaérobique, permettant à cette dernière de développer un métabolisme aérobique.

10 Mitochondrie

11 Mitochondrie

12 NADH NAD H+H+ H+H+ H+H I III IV F0F0 F1F / H + H20H20 ADP Pi ATP H+H+ Matrice Espace intermembranaire

13 Mitochondrie

14 Mitochondrie Lenergie libre libérée par le flux électronique le long de la chaine respiratoire est couplée au transfert des protons de lespace intermembranaire vers la matrice générant un gradient électrochimique. Lenergie libre libérée par le flux électronique le long de la chaine respiratoire est couplée au transfert des protons de lespace intermembranaire vers la matrice générant un gradient électrochimique. Ce potentiel de membrane supporte plusieures fonctions mitochondriales dont la synthèse dATP. Ce potentiel de membrane supporte plusieures fonctions mitochondriales dont la synthèse dATP.

15 Stockage énergie ATP 10 9 molécules dATP dans cellule ATP 10 9 molécules dATP dans cellule Remplacé en 1-2 min Remplacé en 1-2 min Glycogène dans le cytoplasme Glycogène dans le cytoplasme Réserve pour 1j chez l homme Réserve pour 1j chez l homme Graisses Graisses Réserve de 30j chez l homme Réserve de 30j chez l homme

16 Augmentation (effet anabolique) Diminution Métabolisme des hydrates de carbone Transport du glucose Glycolyse (musculaire) Glycogénèse (hépatique) GluconéogénèseGlycogénolyse Métabolisme des lipides Synthèse des triglycérides Synthèse des acides gras LipolyseCétogénèse Oxydation des acides gras Métabolisme des protides Transport des acides aminés Synthèse protéique Catabolisme protéique Entrée de potassium dans la cellule Insuline

17 Insuline Greet Van Den Berghe et al. J. Clin Invest. 2004

18 Résistance à linsuline / intolérance glucidique / hyperglycémie

19 5.7±1.1 mmol/L 8.5±1.8 mmol/L Greet Van Den Berghe et al. N Engl J Med 2001;345:

20 Vanhorebeek L. et al. Lancet, 2005, 365:53-59 Strict blood glucose control witinsulin in critically ill patients protects hepatocytic mitochondrial ultrastructure and function

21 Greet Van Den Berghe et al. N Engl J Med 2006

22 Mitochondrie FMNFe/S FAD CoQCyt c Cyt aCyt a 3 Fe/Cu NADH Succinate Cyt bCyt c 1 Fe/S O2O2 I NADH dehydrogenase II Succinate dehydrogenase IV Cytochrome c oxidase III Coenzyme Q- cyto c reductase O2-O2-

23 Taux basal Augmentation Modérée et transitoire Déséquilibre par augmentation Excessive et prolongée du stress oxydatif Espèces radicalaires de loxygène (ERO) Substances antioxydantes enzymatiques SOD, Catalase, GSH peroxydase Non enzymatiques Glutathion, Vitamines A, C, E Production dERO

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25 NormoxiaNormoxia Oxygen uptake (µmol/hr/million cells) Time (hrs) Hypoxia or normoxia 120 torr 22 or 120 torr 120 torr NormoxiaHypoxia P.T. Schumacker et al. Am.J. Physiol.L395-L402, 1993.

26 rec Normoxia Lactate (mM/L) Time (hrs) Hypoxia or normoxia 120 torr 22 or 120 torr 120 torr Ano NormoxiaHypoxia P.T. Schumacker et al. Am.J. Physiol.L395-L402, 1993.

27 recovery Hypoxia 20 torr Hypoxia 20 torr Total motion (% of control values) Times (min) J. Duranteau et al. J. Biol. Chem. 273:

28 Hypoxia Normoxia 15% 0 2 Hypoxia 5% 0 2 Hypoxia 3% 0 2 Hypoxia 1% 0 2 DCFH (% of initial values) Total motion (% of initial values) Times (min) J. Duranteau et al. J. Biol. Chem. 273:

29 Recovery Hypoxia Hypoxia + Phen-MPG Hypoxia Total motion (% of initial values) Time (min) J. Duranteau et al. J. Biol. Chem. 273:

30 Recovery H 2 O 2 25 M Total motion (% of initial values) Time (min)

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32 * Takehara et al. Arch. Biochem. Biophys.323, 27-32, Oxygen (µM) Time (min) Time (min) Mt Succ ADP 350 µM NO µM

33 * Brown GC, Cooper CE, FEBS Lett.356, , Oxygen consumption NO electrode Cytochrome oxidase 1 µM NO

34 * Takehara et al. Arch. Biochem. Biophys.323, 27-32, Oxygen (µM) Time (min) Time (min) Mt Succ ADP 600 µM NO (0.8 µM) NO NO NO

35 Normoxia or end NO Hypoxia or NO 0.2 µM Hypoxia or NO 0.2 µM NO 0.2 M NO 0.2 M Hypoxie Hypoxie Time (min) Total motion (% of initial values)

36 Réponse au stress hypoxique Besoins Besoinsmétaboliques ATP O 2 O 2 VEGF glycolyse glycolyse GLUT-1 GLUT-1 EPO EPO iNOS iNOS HIF1 HIF1 Proteines De stress

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