Cin

1
Métabolisme énergétique physiologique et
adaptation
J. Duranteau Université Paris-Sud XI Hôpital de
Bicêtre
2
Métabolisme énergétique
Macromolécules Cellulaires Proteines,
polysaccharides, lipides, Acides Nucléiques
Nutriments fournissant de lénergie Glucides,
Graisses, Proteines
ADP NAD NADP FAD
ATP NADH NADPH FADH2
Précurseurs AA, Sucres, AG, Bases azotées
Produits pauvres en énergie CO2, H2O2, NH3
3
Métabolisme énergétique
Réactions doxydation-réduction un substrat
pert des électrons (oxidation) un substrat gagne
des électrons (réduction)
Réduction
B reduit
A oxydé
A
B
Oxydation
4
Métabolisme énergétique
5
(No Transcript)
6
Métabolisme énergétique
7
Métabolisme énergétique
8
Mitochondrie
9
Mitochondrie

• Les mitochondries contiennent
• de lADN. Les mitochondries
• se reproduisent par division
• comme les bactéries,
• indépendamment de la cellule
• hôte.
• La théorie endosymbiotique estime que les
• mitochondries des eucaryotes actuels sont
• les descendantes de bactéries aérobies
  primitives
• qui ont colonisé une bactérie-ancêtre
  anaérobique,
• permettant à cette dernière de développer
• un métabolisme aérobique.

10
Mitochondrie
11
Mitochondrie
12
Espace intermembranaire
H
H
H










III
IV
I
F0
-
-
-
-
-
-
-
-
-
1/2 02 2 H
NADH
F1
H20
ADP Pi
NAD
H
Matrice
ATP
13
Mitochondrie
14
Mitochondrie

• Lenergie libre libérée par le flux électronique
  le long de la chaine respiratoire est couplée au
  transfert des protons de lespace
  intermembranaire vers la matrice générant un
  gradient électrochimique.
• Ce potentiel de membrane supporte plusieures
  fonctions mitochondriales dont la synthèse dATP.

15
Stockage énergie

• ATP 109 molécules dATP dans cellule
• Remplacé en 1-2 min
• Glycogène dans le cytoplasme
• Réserve pour 1j chez l homme
• Graisses
• Réserve de 30j chez l homme

16
Insuline
17
Insuline
Greet Van Den Berghe et al. J. Clin Invest. 2004
18
Résistance à linsuline / intolérance glucidique
/ hyperglycémie
19
5.71.1 mmol/L
8.51.8 mmol/L
Greet Van Den Berghe et al. N Engl J Med
20013451359-67
20
Strict blood glucose control witinsulin in
critically ill patients protects hepatocytic
mitochondrial ultrastructure and function
Vanhorebeek L. et al. Lancet, 2005, 36553-59
21
Greet Van Den Berghe et al. N Engl J Med 2006
22
Mitochondrie
I NADH dehydrogenase
NADH
O2-
CoQ
Cyt c
O2
Cyt a
Cyt a3
Fe/Cu
Cyt b
Cyt c1
Fe/S

IV Cytochrome c oxidase
III Coenzyme Q- cyto c reductase
II Succinate dehydrogenase
Succinate
23
Espèces radicalaires de loxygène (ERO)
Déséquilibre par augmentation Excessive et
prolongée du stress oxydatif
Augmentation Modérée et transitoire
Taux basal
Substances antioxydantes enzymatiques SOD,
Catalase, GSH peroxydase Non enzymatiques Glutathi
on, Vitamines A, C, E
Production dERO
24
(No Transcript)
25
4
Normoxia
Normoxia
Hypoxia or normoxia
120 torr 22 or 120 torr 120
torr
3
Oxygen uptake (µmol/hr/million cells)
2
Normoxia Hypoxia
1
0
0
10
20
30
40
50
60
Time (hrs)
P.T. Schumacker et al. Am.J. Physiol.L395-L402,
1993.
26
rec
Normoxia
0.8
Ano
Hypoxia or normoxia
120 torr 22 or 120 torr 120
torr
0.6
Lactate (mM/L)
0.4
Normoxia Hypoxia
0.2
0
0
10
20
30
40
50
60
Time (hrs)
P.T. Schumacker et al. Am.J. Physiol.L395-L402,
1993.
27
recovery
Hypoxia 20 torr
120
110
100
90
80
Total motion ( of control values)
70
60
50
40
30
20
10
0
0
60
120
180
240
300
360
420
Times (min)
J. Duranteau et al. J. Biol. Chem.
27311619-11624. 1998.
28
1200
Normoxia 15 02
Hypoxia 5 02
1000
Hypoxia 3 02
Hypoxia 1 02
800
DCFH ( of initial values)
600
400
200
0
Hypoxia
-200
0
60
120
180
240
110
100
90
80
70
60
Total motion ( of initial values)
50
40
30
20
Hypoxia
10
0
0
60
120
180
240
Times (min)
J. Duranteau et al. J. Biol. Chem.
27311619-11624. 1998.
29
Recovery
Hypoxia
110
100
90
80
70
60
Total motion ( of initial values)
50
40
30
20
Hypoxia Phen-MPG
Hypoxia
10
0
0
60
120
180
240
Time (min)
J. Duranteau et al. J. Biol. Chem.
27311619-11624. 1998.
30
Recovery
?
H
O
25
M
2
2
100
80
60
Total motion ( of initial values)
40
20
0
0
60
120
180
240
300
360
420
Time (min)
31
(No Transcript)
32
Oxygen (µM)
Succ

ADP 350 µM
200 100 0
Mt
NO
0.4 1.0 2.0 3.0 µM
0 5 10
15
Time (min)
Takehara et al. Arch. Biochem. Biophys.323,
27-32, 1995.

33
Cytochrome oxidase

Oxygen consumption
1 µM NO
1 µM NO
NO electrode
Brown GC, Cooper CE, FEBS Lett.356, 295-298, 1994.

34
Oxygen (µM)
Succ

ADP 600 µM
200 100 0
Mt
NO (0.8 µM)
NO
NO
NO
0 5 10
15
Time (min)
Takehara et al. Arch. Biochem. Biophys.323,
27-32, 1995.

35
Hypoxia or NO 0.2 µM
120
Normoxia or end NO
110
100
90
80
70
Total motion ( of initial values)
60
50
40
30
NO 0.2 ?M
20
Hypoxie
10
0
0
60
120
180
240
300
360
420
Time (min)
36
Réponse au stress hypoxique
? EPO
? iNOS
? HIF1
? O2
? Besoins métaboliques
? GLUT-1
ATP
VEGF
? glycolyse
Proteines De stress
37
(No Transcript)