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.