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Métabolisme énergétique physiologique et adaptation

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Présentation au sujet: "Métabolisme énergétique physiologique et adaptation"— Transcription de la présentation:

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

2 Métabolisme énergétique
Macromolécules Cellulaires Proteines, polysaccharides, lipides, Acides Nucléiques Nutriments fournissant de l’énergie Glucides, Graisses, Proteines ADP NAD+ NADP+ FAD+ ATP NADH NADPH FADH2 Produits pauvres en énergie CO2, H2O2, NH3 Précurseurs AA, Sucres, AG, Bases azotées

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

4 Métabolisme énergétique

5

6 Métabolisme énergétique

7 Métabolisme énergétique

8 Mitochondrie

9 Mitochondrie Les mitochondries contiennent de l’ADN. 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 Espace intermembranaire
H+ H+ H+ + + + + + + + + + + III I IV F0 - - - - - - - - - 1/2 02 2 H+ NADH H20 F1 ADP Pi NAD H+ Matrice ATP

13 Mitochondrie

14 Mitochondrie L’energie libre libérée par le flux électronique le long de la chaine respiratoire est couplée au transfert des protons de l’espace intermembranaire vers la matrice générant un gradient électrochimique. Ce potentiel de membrane supporte plusieures fonctions mitochondriales dont la synthèse d’ATP.

15 Stockage énergie ATP 109 molécules d’ATP dans cellule
Remplacé en 1-2 min Glycogène dans le cytoplasme Réserve pour 1j chez l’ homme Graisses Réserve de 30j chez l’ homme

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

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

18 Résistance à l’insuline / intolérance glucidique / hyperglycémie

19 Greet Van Den Berghe et al. N Engl J Med 2001;345:1359-67
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 Vanhorebeek L. et al. Lancet, 2005, 365:53-59

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

22 Mitochondrie O2- CoQ Cyt c O2 I NADH dehydrogenase NADH III
FMN Fe/S O2- CoQ Cyt c O2 Cyt b Fe/S Cyt c1 Cyt a Cyt a3 Fe/Cu III Coenzyme Q- cyto c reductase IV Cytochrome c oxidase Fe/S FAD II Succinate dehydrogenase Succinate

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

24

25 Oxygen uptake (µmol/hr/million cells)
4 Normoxia Hypoxia or normoxia Normoxia 120 torr or 120 torr torr 3 Oxygen uptake (µmol/hr/million cells) 2 Normoxia Hypoxia 1 10 20 30 40 50 60 Time (hrs) P.T. Schumacker et al. Am.J. Physiol.L395-L402, 1993.

26 rec Ano Lactate (mM/L) Time (hrs) Normoxia Hypoxia or normoxia
0.8 Normoxia Hypoxia or normoxia rec Ano 120 torr or 120 torr torr 0.6 Lactate (mM/L) 0.4 Normoxia Hypoxia 0.2 10 20 30 40 50 60 Time (hrs) P.T. Schumacker et al. Am.J. Physiol.L395-L402, 1993.

27 J. Duranteau et al. J. Biol. Chem. 273:11619-11624. 1998.
120 Hypoxia 20 torr recovery 110 100 90 80 Total motion (% of control values) 70 60 50 40 30 20 10 60 120 180 240 300 360 420 Times (min) J. Duranteau et al. J. Biol. Chem. 273:

28 J. Duranteau et al. J. Biol. Chem. 273:11619-11624. 1998.
1200 Normoxia 15% 02 1000 Hypoxia 5% 02 Hypoxia 3% 02 800 Hypoxia 1% 02 DCFH (% of initial values) 600 400 200 Hypoxia -200 60 120 180 240 110 100 90 80 70 Total motion (% of initial values) 60 50 40 30 20 10 Hypoxia 60 120 180 240 Times (min) J. Duranteau et al. J. Biol. Chem. 273:

29 J. Duranteau et al. J. Biol. Chem. 273:11619-11624. 1998.
Hypoxia Recovery 110 100 90 80 70 60 Total motion (% of initial values) 50 40 30 20 Hypoxia + Phen-MPG 10 Hypoxia 60 120 180 240 Time (min) J. Duranteau et al. J. Biol. Chem. 273:

30 Total motion (% of initial values)
H O 25 M Recovery 2 2 100 80 60 Total motion (% of initial values) 40 20 60 120 180 240 300 360 420 Time (min)

31 DCFH (% of initial values)
60 120 180 240 50 100 150 200 250 300 350 400 450 Azide 0.75 mM 1 mM 2 mM 5 mM DCFH (% of initial values) 10 20 30 40 70 80 90 110 Total motion (% of initial values) Times (min)

32 Takehara et al. Arch. Biochem. Biophys.323, 27-32, 1995.
Oxygen (µM) Succ 200 100 ADP 350 µM Mt NO µM Time (min) Takehara et al. Arch. Biochem. Biophys.323, 27-32, 1995. *

33 Oxygen consumption NO electrode
Cytochrome oxidase Oxygen consumption 1 µM NO 1 µM NO NO electrode Brown GC, Cooper CE, FEBS Lett.356, , 1994. *

34 Takehara et al. Arch. Biochem. Biophys.323, 27-32, 1995.
Oxygen (µM) Succ 200 100 ADP 600 µM Mt NO (0.8 µM) NO NO NO Time (min) Takehara et al. Arch. Biochem. Biophys.323, 27-32, 1995. *

35 Hypoxia or NO 0.2 µM Time (min) (% of initial values) Total motion
120 Hypoxia or NO 0.2 µM Normoxia or end NO 110 100 90 80 70 (% of initial values) Total motion 60 50 40 30 NO 0.2 M 20 Hypoxie 10 60 120 180 240 300 360 420 Time (min)

36 Réponse au stress hypoxique
 EPO  iNOS  HIF1  O2  Besoins métaboliques  GLUT-1 ATP  glycolyse VEGF Proteines De stress

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