Cycle de Krebs 1ière année Pharmacie, 2012-2013 Biochimie métabolique Pr Bouhsain Sanae

Définition Le cycle de Krebs ou cycle de l’acide citrique Voie du catabolisme oxydatif aérobie du groupement acétyle sous forme active: acétyl-coenzyme A Oxydatif: enlèvement d’atomes d’H2 ( accepteurs: NAD+ et FAD) Aérobie: en présence d’oxygène Acétyl-coenzyme A (acétyl-CoA): point de convergence du catabolisme des glucides, des lipides et des protéines Plate forme commune aux substrats énergétiques Voie mitochondriale productrice d’énergie: La réoxydation des coenzymes réduits NADH,H+ et FADH2 par la chaine respiratoire mitochondriale produit de l’ATP

Étape préliminaire au cycle de Krebs: Décarboxylation Oxydative du Pyruvate en Acetyl CoA++++

++++ Réaction irrevesible Dans la mitochondrie

Le complexe Pyruvate déshydrogénase E1 pyruvate déshydrogenase Enzymes (3) E2 dihydrolipoyl transacétylase E3 dihydrolipoyl déshydrogenase Thiamine PyroPhosphate, TPP (VitB1) HSCoA (Vit B5) Cofacteurs (5) Acide lipoΪque NAD+ (Vit B3) FAD (VitB2) HSCoA NAD+

Intervention coordonnée des 3 enzymes E1- La Pyruvate déshydrogénase: Décarboxylation du pyruvate, Transfert du résidu acétyl sur le TPP, oxydation du résidu en acétyl E2- La dihydrolipoyl transacétylase Transfère l’acétyle et les équivalents réducteurs sur le lipoate qui passe à l’état réduit (dihydrolipoate) Transfère le résidu acétyl au CoA formant l’acétyl CoA. Reste le dihydrolipoate à oxyder E3- La dihydrolipoyl déshydrogénase Réoxyde le dihydrolipoate en lipoate Les équivalents réducteurs sont captés par le FAD, avant d’être cédés au NAD+ formant le NADH,H+ HSCoA NAD+

Les 8 Réactions du cycle de Krebs

Irrévesible Étape limitante 1 2b 2a

Irréversible Étape limitante Enzyme mitochondrialeà NAD 3 4 Irréversible Étape limitante

+++ 5 6

7 8 ++++

Les 8 réactions du cycle de Krebs

Ensemble coordonné de 8 réactions catalysées par 8 enzymes: 7 solubles Une fixée dans la membrane interne de la mitochondrie: la succinate déshydrogénase Voie cyclique: la dernière réaction régénère le substrat de la première réaction: l’oxaloacétate (C4) 4 des 8 réactions: réactions d’oxydation dont l’énergie est conservée dans des coenzymes réduits (NADH,H+ et FADH2) Une seule réaction produit directement le GTP (Phosphorylation liée au substrat)

Bilans du cycle de l’acide citrique

1 molécule d’acétyl CoA:12 ATP par tour de cycle++++ La réaction globale est: acétylCoA+3NAD++FAD+GDP+Pi+2H2O 2CO2+3NADH+3H++FADH2+GTP+ HSCoA Bilan énergétique : 1 ATP 3NADH+3H+: 3 x3 ATP (CRM) FADH2: 1 X 2 ATP (CRM) 1 molécule d’acétyl CoA:12 ATP par tour de cycle++++ Bilan énergétique

Bilan énergétique de dégradation de l’acide stéarique C18 (acide gras)

3- Régulation du cycle de Krebs

Objectif et moyens de régulation Objectif: adapter la vitesse du cycle de Krebs aux besoins de la cellule en énergie (ATP) Moyens: Enzymes clés de l’oxydation aérobique Complexe Pyruvate Déshydrogenase: réaction commande le flux d’entrée dans le cycle de l’acétyl-CoA d’origine glucidique Enzymes clès du cycle de Krebs: Citrate synthase Isocitrate déshydrogénase -cétoglutarate déshydrogenase

Complexe Pyruvate déshydrogenase Régulation allostérique Régulation covalente hormonale Régulation covalente hormonale (Muscle) (tissu adipeux)

Résumé de la régulation du cycle de Krebs Le cycle est accéléré lorsque les besoins énergétiques cellulaires sont insatisfaits avec augmentation des rapports: NAD/ NADH,H+ ADP/ATP Coenzyme A/ Acétyl-CoA Le cycle est freiné lorsque les besoins énergétiques sont satisfaits avec diminution des 3 rapports

Fonctions métaboliques du cycle de Krebs

Fournit des précurseurs importants pour des voies anaboliques: Le cycle de krebs est amphibole: assure fonctions cataboliques et anaboliques Fournit des précurseurs importants pour des voies anaboliques: Oxaloacétate et malate: néoglucogènèse Succinyl CoA: Porphyrines Oxaloacétate et cétoglutarate: acides aminés citrate: acides gras, cholestérol Existe réactions métaboliques anaplérotiques: regarnissent le cycle de Krebs: Éviter épuisement intermédiaires du cycle Dégradation des acides aminés fournit pyruvate ou intermédiaires His, Glu, Arg: 2-cétoglutarate Ile, Val, Met: succinyl CoA Asp, Phe, Tyr: fumarate Ala, Ser, Gly: puruvate

Anomalies du cycle de Krebs

Le déficit en PDH Représentent la première cause d’acidose lactique congénitale primitive. Blocage de la transformation du pyruvate en acétyl-CoA: les sources d’ATP sont limitées surtout au niveau du système nerveux central où l’activité de PDH est la plus forte. Est une des causes majeures de perturbation du métabolisme énergétique chez l’enfant. Il provoque : une augmentation anormale du lactate dans le sang et le liquide céphalo-rachidien (hyperlactacidémie). Un développement anormal du système nerveux central. Les déficiences en PDH résultent essentiellement de mutations sur les gènes de la composante E1, (PDH dont le cofacteur est TPP) du complexe multi-enzymatique.

Ce qu’il faut retenir du cycle du citrate

Étapes irréversibles: -Etapes 1, 3 et 4 -Sièges de la régulation+++ Étapes irréversibles: étape 1, 3 et 4 sièges de la régulation