Le cycle de l’acide citrique : le cycle de Krebs

Le cycle de l’acide citrique : le cycle de Krebs

Rédigé à partir du cours du Pr MOREL

1. Généralités

Le cycle de l’acide citrique (également nommé cycle des acides tricarboxyliques) a été découvert en 1930 par H. Krebs. Il correspond à un élément central du métabolisme intermédiaire.

Sa fonction principale est catabolique : en effet, il correspond à la voie finale commune de l’oxydation des glucides, des lipides et des protéines. Les glucides, lipides et protéines sont métabolisés soit en acétyl-coenzyme A, soit en intermédiaires du cycle. Le cycle de Krebs possède aussi un rôle amphibolique très important, c’est un carrefour de plusieurs voies métaboliques :

• néoglucogenèse  : formation de glucose ;
• transamination : formation d'acides aminés ;
• désamination : utilisation et modification des acides aminés ;
• lipogenèse : biosynthèse des lipides.

Ce cycle se déroule entièrement dans la matrice mitochondriale  et est un processus aérobie de décarboxylation oxydative (les intermédiaires perdent des atomes de carbone et des électrons).

Il produit peu d’énergie par lui-même mais il permet une très importante production d’ATP dans la chaîne respiratoire mitochondriale grâce à l’oxydation des différents coenzymes réduits qu’il produit (NADH, FADH2, etc.).

1. Formation de l’acétyl-coA à partir du pyruvate

Le pyruvate doit d’abord entrer dans la mitochondrie car il a été formé par la glycolyse dans le cytosol. Il utilise différents moyens de transports :

• soit il utilise un transporteur spécifique sur la membrane mitochondriale : protéine à plusieurs passages transmembranaires ;
• soit il utilise les gradients de protons H+ : il est échangé avec des ions OH-.

Il est ensuite transformé en acétyl-coenzyme A (ayant une liaison très forte en énergie due à l'atome de soufre) dans la matrice mitochondriale grâce à la pyruvate-déshydrogénase :

[pic 1]

Transformation du pyruvate en acétyl-coenzyme A.

La pyruvate-déshydrogénase est un complexe enzymatique de 60 chaînes polypeptidiques avec trois enzymes différentes ayant des rôles différents :

• l’enzyme E1 ou pyruvate-déshydrogénase est en périphérie du complexe enzymatique, elle comporte 24 chaînes polypeptidiques et son groupement prosthétique est la thiamine pyrophosphate. Elle catalyse la décarboxylation oxydative du pyruvate.
• l’enzyme E2 ou dihydrolipoyl-transacétylase est au centre du complexe, comporte aussi 24 chaînes et possède un groupement prosthétique de type lipoamide. Elle permet le transfert  de l’acétyl au coA en réduisant le lipoamide.
• l’enzyme E3 ou dihydrolipoyl-déshydrogénase est en périphérie du complexe, comporte 12 chaînes et son groupement prosthétique est le FAD. Elle permet la régénération de la forme oxydée du lipoamide en transférant les atomes d’hydrogène du lipoamide sur le FAD. Il y a ensuite transfert des hydrogènes du FADH2 sur un NAD+ et formation de NADH,H+.

[pic 2]

Fonction de la pyruvate-déshydrogenase.

1. Vue d’ensemble du cycle de Krebs

[pic 3]

Vue d'ensemble du cycle de Krebs.

Au début du cycle, nous avons condensation d’une molécule à deux carbones (acétyl-coenzyme A) avec une molécule à quatre carbones (oxaloacétate) pour former du citrate (six carbones).

Le citrate va progressivement être oxydé et va perdre des carbones au fur et à mesure du cycle, ce qui aboutira à la formation de 3 NADH,H+ ; à une molécule de FADH2 et à une molécule de GTP.

Les 3 NADH,H+ et le FADH2 transporteront ensuite leurs électrons dans la mitochondrie, ce qui permettra de régénérer de l’ATP.

1. Détail du cycle

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