1. Formation de l’acétyl CoA

- à partir de la dégradation du glucose (glycolyse aérobie)

Le glucose en provenance de l’alimentation ou du glycogène hépatique est une source majeure d’énergie pour l’ensemble des cellules de l’organisme.

Après avoir traversé la membrane plasmique (présence d’un transporteur), le glucose entre dans la voie de la glycolyse et la dernière étape (essentiellement cytosolique) conduit à la formation de pyruvate. Il traverse la membrane externe de la mitochondrie par des pores non spécifiques (VDAC) puis la membrane interne par un transporteur spécifique (H+/pyruvate translocase ; type symport). Dans la matrice il est converti en acétyl CoA par la pyruvate déshydrogénase.

Rappel : dans la voie de la glycolyse anaérobie, le pyruvate est converti en lactate dans le cytosol et non pas en acétyl CoA. C’est la fermentation et seules 2 molécules d’ATP seront produites.

- à partir de la dégradation des acides gras

Les acides gras circulants sont une source majeure d’énergie pour les cellules, en particulier les muscles squelettiques et cardiaque.
Ils proviennent de l’hydrolyse des triglycérides contenus essentiellement dans le tissu adipeux, les VLDL (Very Low Density Llipoproteins) circulants (d'origine hépatique) et les chylomicrons.

Après avoir traversé la membrane plasmique (présence d’un transporteur), les acides gras ayant un nombre de carbone supérieur à 8 sont activés dans le cytosol par l’acyl-CoA synthétase, enzyme située dans la membrane externe de la mitochondrie. Le métabolite formé est l’acyl-CoA et il sera transporté vers la matrice pour être dégradé.

* Transport membranaire de l'acyl coA

Il s’effectue en plusieurs étapes :

1) l’acyl CoA traverse la membrane externe en empruntant le pore VDAC

2) dans l’espace intermembranaire, la carnitine-palmitoyltransférase I (CPT-I, liée à la membrane externe) permet le remplacement du groupe CoA par un groupe carnitine ce qui aboutit à la formation d’acylcarnitine.

3) l’acylcarnitine est transportée dans la matrice grâce à la translocase CACT (carnitine/acylcarnitine translocase) et simultanément l’échange avec la carnitine libre de la matrice.

4) dans la matrice, la carnityl-palmitoyltransférase II (CPT-II, liée à la membrane interne) permet de remplacer la carnitine par un groupe CoA de l’acylcarnitine ce qui redonne l’acyl CoA initialement présent dans le cytosol. Ce transport est inhibé lors d’une élévation de la concentration de malonyl CoA cytosolique. C’est un métabolite de la voie de synthèse des acides gras qui inhibe la CPTI.

* Dégradation de l’acylCoA dans la matrice : β oxydation

L’acyl CoA d’un acide gras saturé est dégradé par une séquence récurrente de 4 réactions enzymatiques et à chaque cycle il y a formation :

Les acétylCoA produits par la β oxydation entrent dans le cycle de Krebs.

Les FADH2 et les NADH sont réoxydés dans la chaîne respiratoire.

Les acides gras à chaîne courte entrent par simple diffusion et subissent aussi la β oxydation.

L’oxydation des acides gras a lieu majoritairement dans la mitochondrie : plus de 90%, contre moins de 10% dans les peroxysomes.

- à partir des protéines

Les acides aminés (constituants élémentaires des protéines) ne sont une source d’énergie que lorsqu’ils sont en excès par rapport aux besoins de renouvellement des protéines. Ils ne couvrent alors qu’environ 10% des besoins énergétiques de l’organisme.
Pour avoir une vue simplifiée de leur participation au métabolisme oxydatif, donc de leur entrée dans le cycle de Krebs, il faut retenir qu’au cours de leur catabolisme, de nombreux acides aminés convergent vers l’acétyl-CoA (leucine, isoleucine et tryptophane, alanine, glycine, sérine…).
Enfin, pour certains d’entre eux, ils participent aussi au métabolisme oxydatif après leur transformation en intermédiaires du cycle de Krebs.

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