Fiche de révision : Cycle des acides tricarboxyliques

📋 Plan du Cours

1. Rôle et organisation du cycle
2. Les huit réactions du cycle
3. Bilan énergétique et oxydation
4. Approvisionnement en intermédiaires
5. Utilisation anabolique des intermédiaires
6. Régulation du cycle

📖 1. Rôle et organisation du cycle

🔑 Notions clés & Définitions

• Cycle des acides tricarboxyliques : Voie finale commune de l’oxydation des lipides, des protéines et des glucides.

• Condensation acétate-oxaloacétate : La condensation de l’acétyl-CoA, à 2 carbones, avec l’oxaloacétate, à 4 carbones, forme du citrate, à 6 carbones, et libère le coenzyme A.

★ À maîtriser

• Le cycle se déroule dans la matrice mitochondriale et consiste en une série de 8 réactions formant une boucle catalytique dont le produit final, l’oxaloacétate, est aussi le substrat initial.

• Le cycle est un processus aérobie étroitement lié à la chaîne respiratoire mitochondriale, qui réoxyde les équivalents réducteurs formés.

Compléments

• L’acétyl-CoA provient notamment de : l’oxydation des acides gras, la glycolyse via le pyruvate et la pyruvate déshydrogénase, la leucine, l’isoleucine, la lysine, la phénylalanine, le tryptophane, la tyrosine

💡 Astuce mémo

Acétyl-CoA + oxaloacétate → citrate → oxydation et équivalents réducteurs

📖 2. Les huit réactions du cycle

★ À maîtriser

• 🔄 Les huit réactions du cycle sont :
  1. la condensation par la citrate synthase
  2. l’isomérisation du citrate en isocitrate
  3. la décarboxylation oxydative de l’isocitrate
  4. la décarboxylation oxydative de l’alphacétoglutarate
  5. la formation de succinate avec phosphorylation au niveau du substrat
  6. une déshydrogénation avec FAD
  7. une hydratation
  8. une déshydrogénation avec NAD+ qui régénère l’oxaloacétate

• L’isocitrate déshydrogénase réalise une décarboxylation oxydative en deux étapes : oxydation de la fonction alcool secondaire en cétone, puis perte de la fonction carboxylique en position bêta avec production de CO2 et d’alphacétoglutarate.

• La succinate thiokinase couple l’hydrolyse du succinyl-CoA en succinate à la phosphorylation de l’ADP ou du GDP en ATP ou en GTP.

• La succinate thiokinase est la seule enzyme du cycle permettant une phosphorylation au niveau du substrat, certaines isoformes utilisant le GDP et d’autres l’ADP.

Compléments

• L’isomérisation du citrate en isocitrate implique une déshydratation suivie d’une réhydratation, car la conversion directe est impossible.

• Cette réaction implique :

  • la thiamine
  • l’acide lipoïque
  • le NAD+
  • le CoASH

• Les trois dernières réactions comprennent :

  • une déshydrogénation avec le FAD
  • une hydratation
  • une déshydrogénation avec le NAD+ qui forme l’oxaloacétate

💡 Astuce mémo

Condensation, isomérisation, deux décarboxylations, phosphorylation, puis FAD, hydratation et NAD+

📖 3. Bilan énergétique et oxydation

📝 Points essentiels

• Les carbones apportés par l’acétate ne sont pas oxydés au cours du premier cycle catalytique et ne le sont qu’à partir du deuxième cycle.

📐 Formule - Le bilan énergétique théorique d’un cycle est $3 \times 3 + 1 \times 2 + 1 = 12\ \text{ATP}$, en comptant la réoxydation de trois NADH,H+, d’un FADH2 et la phosphorylation au niveau du substrat.

📖 4. Approvisionnement en intermédiaires

★ À maîtriser

• L’oxaloacétate peut provenir de :
  • du pyruvate par la pyruvate carboxylase
  • de l’acide aspartique par des transaminases
  • du malate par la malate oxydase

Compléments

• L’alphacétoglutarate est réapprovisionné par transamination de l’acide glutamique ou par la glutamate déshydrogénase à partir du glutamate.

• Le succinyl-CoA est réapprovisionné par les acides gras à nombre impair de carbones et par certains acides aminés, tandis que le fumarate provient d’acides aminés aromatiques.

📖 5. Utilisation anabolique des intermédiaires

📝 Points essentiels

• Les intermédiaires du cycle servent à synthétiser : de l’hème à partir du succinyl-CoA, des acides aminés à partir de l’alphacétoglutarate et de l’oxaloacétate, des acides gras à partir du citrate, du glucose par néoglucogenèse à partir du malate ou de l’oxaloacétate

📖 6. Régulation du cycle

★ À maîtriser

• Les trois étapes principalement régulées sont catalysées par :
  • la citrate synthase
  • l’isocitrate déshydrogénase
  • l’alphacétoglutarate déshydrogénase

📌 L’activité du cycle dépend des rapports ATP/ADP, NADH,H+/NAD+ et CoASH/acétyl-CoA, et les besoins énergétiques activent globalement le cycle par l’ADP, le NAD+ et l’acétyl-CoA.

Compléments

📌 L’acétyl-CoA autorégule son entrée dans le cycle en activant la citrate synthase et la pyruvate carboxylase, laquelle permet la formation d’oxaloacétate.

💡 Astuce mémo

Besoins énergétiques élevés : ADP et NAD+ activent ; énergie abondante : ATP et NADH freinent

📊 Tableaux de synthèse

Intermédiaires et devenir métabolique