métabolisme des mitochondries

[invitece90b56b]

Merci d'avance


a)* Des mitochondries de foie sont incubées dans un milieu contenant du pyruvate comme source de carbone. Il y a consommation d’oxygène. Préciser le métabolisme correspondant.
b)* Ces mitochondries de foie sont incubées dans un milieu contenant maintenant du malate à la place du pyruvate. On constate qu’il y a également consommation d’oxygène. Par contre si on remplace le malate par de l’oxalacétate, il n’y a plus de consommation d’oxygène.* Comment peut-on interpréter ce résultat ?
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[Meiosis]

a) C'est du cours. Le cycle de Krebs et la respiration aérobie (l'accepteur final d'électrons est l'oxygène).

b) Pour y répondre je te mets sur une piste : considère les premières réactions de la néoglucogenèse et qui font intervenir les transformations successives du pyruvate en oxaloacétate, oxaloacétate en malate et malate en oxaloacétate encore une fois. Bizarre pour la cellule de faire ça alors qu'elle pourrait très bien ne pas transformer l'oxaloacétate en malate puisque juste après elle fait la réaction inverse... Non ?

[invitece90b56b]

Je peut conclure que la membrane intern de la mitechondrie est permiable seulement pour le malate, et non pour l'oxaloacétat,,,,,,,

[Meiosis]

Oui c'est ça !

Ensuite tâche quand même d'expliquer comment on peut avoir de l'acétyl-coA à partir de malate. En effet il n'y a plus de pyruvate or le pyruvate donne de l'acétylcoA avec la pyruvate déshydrogénase mitochondriale et il en faut pour qu'il s'associe à l'oxaloacétate et continuer le cycle à travers la citrate synthase.

La réponse est simple : le malate peut être transformé en oxaloacétate et l'oxaloacétate peut donner du pyruvate grâce à la réaction réversible catalysée par la pyruvate carboxylase.
Donc on a les deux ingrédients : oxaloacétate et acétyl-coA pour faire le cycle.

C'est bien le caractère réversible de la réaction catalysée par la pyruvate carboxylase qui autorise la poursuite du cycle.

[A voir en vidéo sur Futura]

[invitece90b56b]

D'abord...merci beaucoup !.....

Mais,j'ai un problem avec ce caractère réversible , est ce qu'il existe seulement dans la foie ,et non dans le muscle !!!!! Car ...... Ragardez les resultas de ce exercice :

-on incube des mitochondries d'origine Musculaire avec du pyruvate : pas de consommation d'oxygène .
-Si on met à la fois du malate et du pyruvate : consommation d'oxygène.

(//// est ce que je peut dire qu'il y'a une fermentation (pyruvate>lactate) dans la premier cas ??! )

(oooppssss: je m'excuse de ma ecriture ,....je ne parle pas bien le francai (je suis un etudiant marocain ) )

[Meiosis]

a priori rien ne permet de dire que la fermentation lactique soit effectivement en place. Ce serait conclure à partir du résultat or il manque les conditions. Est-ce que la pression partielle en dioxygène est suffisante ? C'est ce qu'il faudrait savoir. Car la fermentation lactique prend place en hypoxie/anoxie.

Mais on va supposer que non, donc oui dans ce cas là tu peux faire l'hypothèse que la fermentation lactique existe dans ces conditions précises et donc le pyruvate issu de la glycolyse n'est plus transporté dans la matrice mitochondriale car il y a soit anoxie et la chaine respiratoire s'arrête complètement -> arrêt du transport d'électrons et perte complète du gradient de protons -> vu que le système de transport du pyruvate est un transport actif secondaire (symport H+/pyruvate) il n'est plus transporté contre son gradient de concentration vers la matrice mitochondriale et il s'accumule dans le cytoplasme.

Ce n'est qu'une partie de l'explication car on pourrait imaginer que le pyruvate déjà présent dans la matrice (celui qui a pu y pénétrer avant le blocage du transport) soit consommé par la pyruvate déshydrogénase et donc que le gradient de concentration soit en faveur du passage du pyruvate du cytoplasme vers la matrice, malgré la perte du gradient de protons. Mais ce n'est pas le cas, en effet en anoxie la pyruvate déshydrogénase est inhibée et donc ne peut plus transformer le pyruvate qui était déjà dans la matrice ! Elle est inhibée par la pyruvate déshydrogénase kinase (PDK). La PDK est elle-même activée par HIF1alpha, une protéine qui est induite lors de l'anoxie/hypoxie. En effet HIF1alpha est normalement constamment dégradée dans le cytoplasme en présence d'une pression partielle d'oxygène suffisamment élevée. La prolyl hydroxylase nécessite une pression partielle d'oxygène assez élevée pour hydroxyler HIF1alpha, cette hydroxylation oriente HIF1alpha vers le système de dégradation ubiquitine dépendant de l'E3 ubiquitine ligase pVHL.

Donc en résumé si tu ne veux pas lire tout le blabla : en anoxie non seulement le pyruvate s'accumule dans le cytoplasme mais en plus le pyruvate déjà présent dans la matrice ne peut plus donner d'acétyl-coA pour continuer le cycle de Krebs.
En plus de tout cela il faut savoir que HIF1alpha stimule la lactate déshydrogénase pour favoriser la transformation du pyruvate cytoplasmique en lactate. Il n'y a donc pas consommation d'oxygène dans ces conditions puisqu'il n'y en a pas.

Et s'il y en a mais pas en suffisante quantité par rapport aux besoins de la cellule musculaire (hypoxie) le raisonnement est le même avec une petite nuance. C'est sans doute le cas de ton exo.
Cette fois-ci l'ATP est grandement consommé, le ratio ATP/ADP diminue, l'ATP étant un inhibiteur allostérique de la phosphofructokinase (une enzyme majeure de la glycolyse) alors la glycolyse est accélérée et il y a plus de pyruvate envoyé vers la matrice mitochondriale, si l'oxygène n'est pas suffisant par rapport aux métabolites entrant alors si tu veux le système va tirer sur le dioxygène environnant qui est dans le cytoplasme, il y en aura moins et HIF1alpha du cytoplasme sera moins dégradé.
À partir de là HIF1alpha va pouvoir activer PDK qui va inhiber la pryuvate déshydrogénase et HIF1alpha va activer la lactate déshydrogénase. Le pyruvate matriciel va s'accumuler faute de pouvoir être transformé en acétylcoA, le cycle de Krebs va être pratiquement arrêté, grande diminution du gradient de H+, le pyruvate cytoplasmique va s'accumuler.

La nuance est la suivante : en anoxie c'est l'arrêt de la chaîne respiratoire qui survient en premier et qui cause pratiquement simultanément l'arrêt de transport du pyruvate et l'inhibition de la pyruvate déshydrogénase via HIF1alpha.
En hypoxie c'est l'inhibition de la pyruvate déshydrogénase qui survient en premier et qui cause par la suite l'arrêt de la chaine respiratoire associée à l'arrêt de transport du pyruvate.
Le résultat est le même : pas de consommation d'O2 (anoxie) ou beaucoup moins (hypoxie).

Si maintenant tu mets du malate avec le pyruvate, le malate va rentrer dans la mitochondrie même si le système de transport du pyruvate est grandement ralenti. Ce malate va pouvoir être transformé en oxaloacétate, mais là problème si tu as bien suivi. Car l'oxaloacétate va pouvoir être transformé en pyruvate (c'est toujours réversible, même dans le muscle !) mais le pyruvate ne sera donc pas transformé en acétylcoA car la pyruvate déshydrogénase est inhibée en anoxie/hypoxie.

Alors ce qu'il va se passer c'est que l'oxaloacétate va s'accumuler faute de pouvoir s'associer avec de l'acétylcoA. C'est pas grave car le passage du malate à l'oxaloacétate par la malate déshydrogénase génère du NADH !
Le NADH peut se réoxyder via la chaine respiratoire et donc relancer en partie cette chaine. L'oxygène sera à nouveau consommé.

Ce qu'il se passe en fait c'est qu'en hypoxie l'oxygène est très consommé au début car il y a trop de métabolites entrant dans la mitochondrie par rapport à l'oxygène disponible. Le cycle de Krebs tourne donc correctement au début et les cofacteurs NAD+ et FAD peuvent se réduire et faire tourner la chaine respiratoire en se réoxydant avec. L'activation de HIF1alpha qui s'en suit fait inhiber la pyruvate déshydrogénase et les métabolites du cycle de Krebs ne sont plus là donc les NAD+ et FAD ne peuvent plus être réduits pour se réoxyder, la chaine respiratoire arrête de tourner.
Maintenant si tu rajoutes du malate tu fais tourner une seule réaction (le passage malate -> oxaloacétate) mais comme cette réaction génère du NADH c'est suffisant pour relancer un peu la chaine et donc consommer un peu d'oxygène.

L'info cruciale qu'il manque dans cet exo c'est la pression partielle d'oxygène mais sinon je pense que le raisonnement à avoir est à peu près celui-ci.

Désolé des détails, je ne connais pas ton niveau mais si tu veux une version simple dis-le-moi, je m'aperçois être rentré dans des détails moléculaires mais je reste persuadé qu'il faut envisager tout cela pour avoir une bonne vision de ce qu'il se passe.

[invitece90b56b]

En resume :

1/ l'arrêt de la chaîne respiratoire : <<>> l'arrêt de transport du pyruvate <<>>l'inhibition de la pyruvate Déshydrogénase ........... pas de consomation d'oxygène (~petite quantité en hypoxie) .

( anoxie : le pemier sens (>>>)
Hypoxie: sens inverse (<<<). )



2/ malate >>l'oxaloacétate génère une seule NADH,H qui peut aussi se réoxyder via la chaine respiratoire >>>consommation d' un peu d'oxygène.
( mais si la quantitè d ' O2 est grande >>le P.déshdrogénase actve >>> formation. D'acetyl coa>>> cycle normale >>>....>>>...>>>grande consommation d 'O2 ).


C'est comme ça ????!!!!!




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