Le cycle de Krebs ou cycle du citrate a lieu dans la mitochondrie chez les eucaryotes. Il comporte huit réactions enzymatiques décomposables en réactions simples. Cette étape finale du catabolisme oxydatif des carbohydrates, des acides gras et des acides aminés assure la plus grande part des besoins énergétiques de la cellule grâce à la formation de coenzymes réduits qui seront réoxydés dans la chaîne respiratoire.

A chaque tour de cycle, une molécule d'acétyl-CoA (2 carbones) réagit avec une molécule d'oxaloacétate (4 carbones) pour donner du citrate, molécules à 6 carbones. Au cours des réactions suivantes, 2 carbones du citrate sont éliminés sous forme de CO₂, assurant ainsi la régénération de l'oxaloacétate (4 carbones) :

Les carbones oxydés en CO₂ proviennent des carbones de l'oxaloacétate (rouge) et non pas de ceux de l'acétyl-CoA (bleu) :

 

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Le cycle de Krebs peut se décomposer schématiquement en trois étapes :

- étape 1 : préparation aux décarboxylations de la molécule à six carbones

- étape 2 : réactions de décarboxylations

- étape 3 : régénération de l'oxaloacétate qui acceptera à nouveau un acétyl-CoA.

 

étape 1 : préparation aux décarboxylations de la molécule à six carbones.

Le citrate est formé par la condensation aldolique d'un acétyl-CoA avec un oxaloacétate, réaction couplée à l'hydrolyse d'un thioester. Lors de cette première partie du cycle de Krebs, le citrate sera transformé en isocitrate (isomère), celui-ci se différencie par la position d'un hydroxyle qui passe du carbone 3 (alcool tertiaire) au carbone 4 (alcool secondaire). Il faut noter que le carbone 4 provient de l'oxaloacétate.

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L'oxydation de cet alcool secondaire permettra le départ du premier groupement COO^- porté par le carbone 3.

 

étape 2 : réactions de décarboxylations

L'oxydation de l'hydroxyle en C₄ de l'isocitrate permet la formation d'un β-cétoacide, instable, qui se décarboxyle spontanément en α-cétoglutarate. Ce dernier subira une décarboxylation oxydative en succinyl-CoA, le deuxième COO^- correspond au carbone 5 de l'isocitrate.

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Isocitrate	α-cétoglutarate	Succinyl CoA

 

Le succinyl-CoA obtenu sera transformé en succinate. La fin du cycle aboutira à la régénération de l'oxaloacétate.

 

étape 3 : régénération de l'oxaloacétate qui acceptera à nouveau un acétyl-CoA

A partir du succinate, une suite de trois réactions : oxydoréduction, hydratation, oxydoréduction, est nécessaire pour reformer de l'oxaloacétate. Ceci revient à convertir un méthylène (CH₂) en carbonyle (CO).

 

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Le carbonyle de l'oxaloacétate sera le site de l'attaque du prochain acétyl-CoA, ce qui initiera un deuxième tour de cycle.

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