Les réactions du Cycle de Krebs

Le cycle de Krebs se décompose en huit réactions enzymatiques qui sont elles-mêmes décomposables en réactions simples.

Avant toute chose, rappelons que lors de la glycolyse, une molécule de glucose est transformée en deux molécules de pyruvate (forme anion de l’acide pyruvique). Le pyruvate possède un transporteur pour passer à travers la membrane interne mitochondriale.

En amont du cycle, un pyruvate est converti dans la mitochondrie en acétyl-CoA (acétyl-Coenzyme A). L’acétyl-CoA intervient dans la première étape du cycle de Krebs associé à l’oxaloacétate.

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1 – Synthèse du citrate

Avec l’intervention de la citrase synthase, l’oxaloacétate se condense avec l’acétyl-CoA pour donner le premier acide carboxylique du cycle : le citrate. C’est une molécule symétrique composée de 6 carbones et d’une fonction alcool tertiaire. Cette réaction nécessite une molécule d’eau.

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2 – Isomérisation du citrate

L’aconitase assure l’isomérisation stéréospécifique du citrate en isocitrate. En présence de Fe++, l’enzyme déshydrate ainsi le citrate créant un composé intermédiaire, le cis-aconitate. Ce dernier est hydraté pour former l’isocitrate.

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3 – Décarboxylation et déshydrogénation de l’isocitrate

L’isocitrate est oxydé par l’enzyme l’isocitrate-déshydrogénase et décarboxylé. Il résulte de cette réaction un CO2 et un acide alpha-cétoglutarate à 5 carbones.

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4 – Décarboxylation et déshydrogénation de l’alpha-cétoglutarate

Le succinylCOA est formé par décarboxylation grâce à l’action du complexe enzymatique alpha-cétoglutarate-déshydrogénase. Celui-ci agit de la même façon que la pyruvate déshydrogénase. Il est composé de trois enzymes et cinq coenzymes (TPP, lipoate, CoA,FAD,NAD) et nécessite la présence de Mg++. On obtient un composé à quatre carbones : le succinyl-CoA.

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5 – Formation d’une liaison phosphate

Cette étape permet d’extraire l’énergie du succinyl-CoA par l’intervention de la succinyl-CoA synthétase qui phosphoryle un GDP (Guanosine Di-Phosphate). Une liaison phosphate riche en énergie est ainsi formée en donnant un GTP (Guanosine Tri-Phosphate). Celui-ci sera transformé en ATP. Le produit de cette réaction est le succinate. Rappelons que le GTP est un nucléotide capable de donner de l’énergie au sein de la cellule mais de façon moindre par rapport à l’ATP.

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6 – Déshydrogénation du succinate

Le processus de régénération de l’oxaloacétate commence à partir de cette étape. L’enzyme succinate-déshydrogénase qui fait partie de la membrane interne de la mitochondrie retire 2H+ au succinate pour former le fumarate.

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7 – Hydratation du fumarate

L’enzyme fumarase transforme le fumarate en malate.

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8- Déshydrogénation du malate et régénération de l’oxaloacétate

La malate-déshydrogénase transfère 2H+ du malate à son coenzyme, le NAD. On retrouve ainsi en fin de cycle l’oxaloacétate qui peut accepter à nouveau un acétyl-CoA pour donner une molécule de citrate.

Toutefois, on notera que l’oxaloacétate n’est pas régénéré en quantité suffisante pour faire tourner le cycle. Il doit donc être fourni en supplément.

Dans ce cas, l’oxaloacétate peut provenir notamment de la décarboxylation du pyruvate par la pyruvate décarboxylase.

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9 – Bilan énergétique du cycle de Krebs

On retiendra que le cycle de Krebs permet de produire une molécule de GTP par cycle, à partir d’une molécule de GDP. Il produit aussi des coenzymes réduits qui seront réoxydés dans la chaîne respiratoire. Le bilan énergétique total d’un tour de cycle est de 11 ATP + 1 GTP, soit au final 12 ATP.

Conseils

Pour mémoriser plus facilement le cycle de Krebs, n’oubliez pas de consulter le blog de biochimie. Vous y trouverez des conseils pratiques pour retenir plus rapidement l’ensemble des réactions. Cette liste de livres de biochimie disponible sur le site amazon.fr peut également vous être utile. Bon courage !