En aérobie, le pyruvate entre dans la mitochondrie où il subit une décarboxylation et une oxydation combinée en acétyl-CoA. Cette réaction irréversible est catalysée par le complexe multienzymatique de la pyruvate déshydrogénase composé de trois enzymes (pyruvate déshydrogénase, dihydrolipoamide transacétylase et dihydrolipoamide déshydrogénase) et de cinq coenzymes (thiamine pyrophosphate, acide lipoïque, CoASH, FAD et NAD⁺).

Le groupement carboxyle du pyruvate est retiré sous forme d'une molécule de CO₂ alors que les deux autres carbones restants deviennent le groupement acétyle de l'acétyl-CoA. La réaction bilan est la suivante :

CH₃COCOO^- + CoASH + NAD⁺ -----------> CH₃COSCoA + NADH + CO₂

Le NADH produit sera réoxydé par la chaîne respiratoire et permettra la synthèse de trois ATP.

Le mécanisme de décarboxylation oxydative peut-être décomposé en décarboxylation et oxydation du pyruvate puis régénération de l'acide lipoïque. L'animation suivante présente le rôle biochimique des coenzymes et les transferts électroniques nécessaires à la réalisation de ces étapes. Les positions relatives des intermédiaires et des enzymes du complexe ne sont pas indiquées. Afin de visualiser ce mécanisme, cliquez sur les chiffres en dessous de l'animation.

1- Etape de décarboxylation d'un acide alpha-cétonique (coenzyme TPP). Cette étape est identique à celle décrite lors de la fermentation alcoolique. 2 et 3 - Etape d'oxydo-réduction (coenzyme acide lipoïque). Oxydation du groupement hydroxyéthyl (R = CH3) en une fonction thioester par réduction du pont disulfure de l'acide lipoïque en deux groupements thiols. 4- Etape de formation de l'acétyl-CoA (coenzyme CoASH). Transfert du groupement acétyle de la fonction thiol du dihydrolipoïque à la fonction thiol du CoASH. 5- Etape de régénération de l'acide lipoïque (coenzymes FAD et NAD+) pour que le complexe pyruvate déshydrogénase assure un nouveau cycle catalytique. Le FAD réoxyde l'acide dihydrolipoïque. Puis le FADH2 produit est réoxydé par le NAD+, accepteur final des électrons.

 

Ce mécanisme est identique quelque soit l'acide alpha-cétonique. En particulier, on retrouve ce type de réaction, lors de la transformation de l'α-cétoglutarate en succinyl-CoA, dans le cycle de Krebs

 

[Haut de la page]

[liste animations]