Cycle de Krebs et phosphorylation oxydative

La glycolyse produit du pyruvate, qui entre dans la mitochondrie puis est transformé par le complexe pyruvate déshydrogénase. Cette décarboxylation oxydative donne de l’acétyl-CoA, du CO2 et du NADH,H+. La réaction est irréversible et nécessite la coenzyme A, le NAD+ et la thiamine (vitamine B1). L’acétyl-CoA est ensuite orienté vers le cycle de Krebs, tandis que le NADH rejoindra la chaîne respiratoire. Une carence en thiamine peut donc réduire ce passage, ce qui illustre le lien avec l’alimentation.

Le cycle de Krebs, ou cycle de l’acide citrique, se déroule dans la matrice mitochondriale. L’acétyl-CoA fusionne avec l’oxaloacétate pour former du citrate, puis le cycle régénère l’oxaloacétate en huit étapes. Chaque tour produit 3 NADH,H+, 1 FADH2, 1 GTP et 2 CO2 à partir d’un acétyl-CoA. Le cycle ne consomme pas directement O2, mais il dépend de la réoxydation des transporteurs par la chaîne respiratoire. Les intermédiaires servent aussi de précurseurs biosynthétiques, d’où son rôle amphibole.

La phosphorylation oxydative a lieu sur la membrane mitochondriale interne. Les électrons du NADH et du FADH2 sont transférés aux complexes I et II, puis à l’ubiquinone, au complexe III, au cytochrome c et au complexe IV. Le complexe IV réduit l’O2 en H2O, seul accepteur final d’électrons. Les complexes I, III et IV pompent des protons vers l’espace intermembranaire, créant une force proton-motrice. L’ATP synthase laisse revenir les H+ dans la matrice et utilise cette énergie pour phosphoryler l’ADP en ATP.

Le bilan dépend des navettes du NADH cytosolique et de la réoxydation des transporteurs. En convention moderne, 1 NADH,H+ fournit environ 2,5 ATP et 1 FADH2 environ 1,5 ATP. Un acétyl-CoA donne donc environ 10 ATP, et le glucose complet environ 30 à 32 ATP. La voie est régulée par le besoin énergétique : ATP et NADH élevés inhibent, tandis que l’ADP et l’AMP activent. Les découplants comme le DNP augmentent la consommation d’O2 sans produire d’ATP en dissipant le gradient de H+.