L2 – S3 – CD7 Bioénergétique,Biochimie,Métabolisme CM6 – Glycolyse, lactate et néoglucogénèse

Adapté de « Biochimie des aliments / Diététique du sujet bien portant ». M Frénot & E Vierling. 2001, Doin Eds Trajet biochimique rétrograde allant de l’ATP musculaire à l’alimentation « Du muscle à la viande »

6 CO H 2 O + lumière 6. La glycolyse Glycolyse = oxydation du glucose car oxydation = perte d’électrons Glucose = molécule synthétisée par le monde végétal à partir de l’eau, du CO 2 et des photons → C 6 H 12 O O 2 6 C 12 H 18 O 6 CO H 2 O + ATPC 6 H 12 O O 2 6 C 12 H 18 O

6. La glycolyse Glycolyse proprement dite : anaérobie Glucose sanguin ou glycogène musculaire Glucose entre ici Energie rapidement obtenue et fragments de glucose A partir d’ici, besoin d’oxygène Premières étapes de la dégradation du glucose donnent un peu d’énergie Fragments d’acides gras entrent ici Les fragments de glucose et d’acides gras sont totalement dégradés et fournissent la totalité de leur énergie potentielle La chaîne respiratoire va permettre d’obtenir encore plus d’énergie Partie aérobie du métabolisme

Oxydation = libère de l’énergie – Réduction = entrepose de l’énergie 6. La glycolyse La glycolyse résumée en 1 seule équation s’écrirait : La glycolyse va du glucose (à 6 C) au pyruvate (à 3 C) => 1 glucose donne 2 pyruvates C C

1.Dans la phase 1, le glucose (un hexose = 6 carbones) est activé par ajout d’un phosphate puis d’un autre = Fructose 1-6 diPh 3.Dans la phase 3, ces trioses fournissent de l’ATP en «descendant» jusqu’au cycle de Krebs si oxygène 2.Dans la phase 2, le glucose se scinde en 2 (soit 2 molécules de trioses)

6. La glycolyse Phase 1 Phase 2 Phase 3 La condition de fourniture d’ATP dans la glycolyse est la disponibilité de navettes NAD libres (oxydées)

6. La glycolyse 6 informations à retenir : 1.Enzyme + magnésium 2.Phosphate sur 6 ème carbone 3.ATP 4.Etapes dans phosphorylation 5.NAD+ 6.Pyruvate

6. La glycolyse

7. La glycolyse aérobie Comptabilité de la dégradation totale du glucose en aérobie Glucose = C 6 H 12 O 6 10 NADH + 10 H+ × 3 (chaîne respiratoire) 2 FADH 2 × 2 (chaîne respiratoire) = 34 ATP par NADH et FADH ATP direct = 38 ATP 6 CO 2 venant de la dégradation du pyruvate et du cycle de Krebs 6 H 2 O venant de la chaîne respiratoire Flux d’électronsProduction d’ATP

« Physiologie et Biologie du Sport ». JP Doutreloux. 1998, Vigot Eds ATP = Transport d’hydrogène à la mitochondrie (34) + ATP produit directement (6 – 2 = 4) = 18 ATP = 4 ATP = 6 ATP

« Atlas de Poche de Physiologie ». S Silbernagl & A Despopoulos Flammarion Eds Bilan de la voie glycolytique aérobie 7. La glycolyse aérobie Pendant l’effort, utiliser le glycogène permet d’économiser 1 ATP par rapport au glucose de la circulation puisque après son entrée dans la cellule, le glucose utilise 1 ATP pour être apte à subir la glycolyse La glycolyse anaérobie ne produit que 2 moles d’ATP par mole de glucose, 3 par mole de glycogène

34 ATP 7. La glycolyse aérobie 2 Pyruvates

7. La glycolyse aérobie

A Glucose B Pyruvate C Acétyl-CoA D FADH 2 E NADH 2 F H 2 O G O 2 H CO 2

7. La glycolyse aérobie

(alanine-aminotransférase) (alpha- cétoglutarate) (glutamine) (lactate déshydrogénase) Acétyl-CoA 8. La glycolyse « anaérobie » lactique Pyruvate Lactate NAD × NADH + H+ Autre voie possible pour le pyruvate en l’absence d’oxygène pour « décharger » les navettes NADH 2 : prendre lui même en charge les électrons et devenir alors du lactate Acétyl-CoA CO 2 Chaîne respiratoire × Le lactate permet de rendre des navettes NAD oxydées afin que la glycolyse continue de fournir leurs 4 ATP

8. La glycolyse « anaérobie » lactique Le pyruvate récupère les électrons des navettes NADH 2 et ainsi les libère pour qu’elles puissent contribuer à fournir l’ATP de la glycolyse

« Biochimie des Activités Physiques ». JR Poortmans & N Boisseau. 2002, De Boeck Eds 8. La glycolyse « anaérobie » lactique OH 2 Lactates 2 Pyruvates

Régénération de NAD+ via le lactate = ATP anaérobie lactique « Biochimie des Activités Physiques ». JR Poortmans & N Boisseau. 2002, De Boeck Eds ATTENTION : L’acide lactique est presque entièrement sous forme de sel associé à un proton => parler de lactate et non d’acide lactique 2 Lactates 2 Pyruvates 8. La glycolyse « anaérobie » lactique

Bilan énergétique de la voie anaérobie (en moles d’ATP fournies par mole de glucose ou de glycogène) « Atlas de Poche de Physiologie ». S Silbernagl & A Despopoulos Flammarion Eds 8. La glycolyse « anaérobie » lactique

Problème de la relation entre acidose et lactate Il est dit un peu partout que le lactate produit de l’acidité et donc de l’acidose qu’il faut tamponner (buffering) 8. La glycolyse « anaérobie » lactique

Ce n’est pas l’acide lactique qui diminue le pH (créé de l’acidose) puisque celui-ci est dissocié à 99% en lactate C 3 H 6 O 3 donne C 3 H 5 O 3 + H + Ce n’est pas non plus le lactate qui diminue le pH car celui-ci est un sel (donc non acide) et s’allie avec du sodium ou du potassium (pyruvate rend au muscle les protons dont il a déchargé les navettes NADH 2 ) Seul le proton (H + ) qui accompagne le lactate pourrait expliquer la baisse du pH (acidose), Mais ceci n’a finalement jamais été démontré L’acidose pourrait provenir simplement du fait que l’hydrolyse de l’ATP produit de l’ADP, du phosphate et un proton H+, ATP donne ADP + Pi + H + et que la chaîne respiratoire ne pouvant recycler ce H +, il s’accumule 8. La glycolyse « anaérobie » lactique

On oublie en effet souvent dans les réactions d’hydrolyse de l’ATP, de montrer que le phosphate produit (Pi) est accompagné de deux protons (H + ), qui peuvent aussi s’accumuler si les navette nad+ ne sont pas réduites Dans le métabolisme, c’est l’énergie des électrons qui finalement est utilisée => proton intrinsèquement lié à la production d’énergie 8. La glycolyse « anaérobie » lactique

« Le lactate permet de fournir de l’énergie (ATP) malgré l’absence d’O 2 » = version classique mais erronée Moins erroné, dire qu’il permet de fournir de l’énergie malgré une fourniture d’O 2 insuffisante par rapport à la demande musculaire En réalité, fournit de l’énergie dès que la glycolyse est sollicitée Car l’enzyme qui transforme le pyruvate en lactate (la lactate déshydrogénase, LDH) a un seuil d’activation plus faible et une vitesse de dégradation plus forte que la PDH Même au repos, rapport lactate sur pyruvate est de 10, donc production de lactate commence même sans aucun manque d’O 2 8. La glycolyse « anaérobie » lactique Production lactique et métabolisme anaérobie : résumé

Globules rouges Pendant l’effort, lactate devient le principal substrat énergétique du coeur foie 8. La glycolyse « anaérobie » lactique Une fois sorti, le lactate peut ainsi aller servir de substrat aux muscles en activité aérobie au muscle cardiaque, qui est fortement aérobie et utilise facilement le lactate comme carburant. au cerveau qui utilise du lactate quand son taux s'élève aux globules rouges qui peuvent aussi en produire

La récupération du lactate par le foie afin de le faire entrer dans la néoglucogénèse et resynthétiser du glucose s’appelle le Cycle de Cori « Biochimie des Activités Physiques ». JR Poortmans & N Boisseau. 2002, De Boeck Eds 8. La glycolyse « anaérobie » lactique

La récupération du lactate par le foie afin de le faire entrer dans la néoglucogénèse et resynthétiser du glucose s’appelle le Cycle de Cori « Biochimie des Activités Physiques ». JR Poortmans & N Boisseau. 2002, De Boeck Eds 8. La glycolyse « anaérobie » lactique

Cycle de Cori 8. La glycolyse « anaérobie » lactique « Biochimie des Activités Physiques ». JR Poortmans & N Boisseau. 2002, De Boeck Eds

6. Le glucose 6 phophate redevient du glucose 1. Le lactate arrive 2. Il redevient du pyruvate 3. Il repasse par la mitochondrie 4. Les carbones du pyruvate remontent la glycolyse = néoglucogenèse 5. En se liant à un autre triose, ils reforment un hexose Glucose 6- phosphate 7. Le glucose est retransporté vers la membrane 8. Le glucose est libéré dans la circulation sanguine Néoglucogénèse

En définitive 8. La glycolyse « anaérobie » lactique