![Page 1: Métabolisme énergétique physiologique et adaptation J. Duranteau Université Paris-Sud XI Hôpital de Bicêtre](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062511/551d9d7d497959293b8b4620/html5/thumbnails/1.jpg)
Métabolisme énergétique Métabolisme énergétique physiologique et adaptationphysiologique et adaptation
J. DuranteauJ. DuranteauUniversité Paris-Sud XIUniversité Paris-Sud XI
Hôpital de BicêtreHôpital de Bicêtre
![Page 2: Métabolisme énergétique physiologique et adaptation J. Duranteau Université Paris-Sud XI Hôpital de Bicêtre](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062511/551d9d7d497959293b8b4620/html5/thumbnails/2.jpg)
Métabolisme énergétiqueMétabolisme énergétique
Nutriments fournissant Nutriments fournissant de l’énergiede l’énergie
Glucides, Graisses, ProteinesGlucides, Graisses, Proteines
Produits pauvresProduits pauvresen énergieen énergieCOCO22, H, H22OO22, NH, NH33
PrécurseursPrécurseursAA, Sucres, AG,AA, Sucres, AG,Bases azotéesBases azotées
MacromoléculesMacromoléculesCellulairesCellulaires
Proteines, polysaccharides, Proteines, polysaccharides, lipides, Acides Nucléiqueslipides, Acides Nucléiques
ADPADPNADNAD++
NADPNADP++
FADFAD++
ATPATPNADHNADHNADPHNADPHFADHFADH22
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Métabolisme énergétiqueMétabolisme énergétique
Réactions d’oxydation-réduction : Réactions d’oxydation-réduction : un substrat pert des électrons un substrat pert des électrons
(oxidation) (oxidation) un substrat gagne des électrons un substrat gagne des électrons
(réduction)(réduction)
AA BB B reduitB reduitA oxydéA oxydé
RéductionRéduction
OxydationOxydation
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Métabolisme énergétiqueMétabolisme énergétique
![Page 5: Métabolisme énergétique physiologique et adaptation J. Duranteau Université Paris-Sud XI Hôpital de Bicêtre](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062511/551d9d7d497959293b8b4620/html5/thumbnails/5.jpg)
![Page 6: Métabolisme énergétique physiologique et adaptation J. Duranteau Université Paris-Sud XI Hôpital de Bicêtre](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062511/551d9d7d497959293b8b4620/html5/thumbnails/6.jpg)
Métabolisme énergétiqueMétabolisme énergétique
![Page 7: Métabolisme énergétique physiologique et adaptation J. Duranteau Université Paris-Sud XI Hôpital de Bicêtre](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062511/551d9d7d497959293b8b4620/html5/thumbnails/7.jpg)
Métabolisme énergétiqueMétabolisme énergétique
![Page 8: Métabolisme énergétique physiologique et adaptation J. Duranteau Université Paris-Sud XI Hôpital de Bicêtre](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062511/551d9d7d497959293b8b4620/html5/thumbnails/8.jpg)
MitochondrieMitochondrie
![Page 9: Métabolisme énergétique physiologique et adaptation J. Duranteau Université Paris-Sud XI Hôpital de Bicêtre](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062511/551d9d7d497959293b8b4620/html5/thumbnails/9.jpg)
MitochondrieMitochondrie
Les mitochondries contiennent de l’ADN. 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.
![Page 10: Métabolisme énergétique physiologique et adaptation J. Duranteau Université Paris-Sud XI Hôpital de Bicêtre](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062511/551d9d7d497959293b8b4620/html5/thumbnails/10.jpg)
MitochondrieMitochondrieChaîne respiratoire
ComplexeNADH-
déshydrogénase(I)
ComplexeNADH-
déshydrogénase(I)
ComplexeSuccino-
déshydrogénase(II)
ComplexeSuccino-
déshydrogénase(II)
Complexeb-c1(III)
Complexeb-c1(III)
Complexecytochrome-
oxidase(IV)
Complexecytochrome-
oxidase(IV)
NAD
NADH
FAD
FADH2H+
H+
H+
H+
H+
H+
cycle de l’acide citriquepyruvate
ß-oxydationnavette malate-aspartate
cycle de l’acide citriqueß-oxydation
e- UQ
e-
transportd’électrons
navetteglycérol-phosphate
UQ
e-
e-
ubiquinone
ATP-synthaseATP-synthase
espace inter-membranaire
matrice
UQ
CytochromeC
e-
O2
H2O
H+
H+
membraneinterne
ATPATP+ Pi
![Page 11: Métabolisme énergétique physiologique et adaptation J. Duranteau Université Paris-Sud XI Hôpital de Bicêtre](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062511/551d9d7d497959293b8b4620/html5/thumbnails/11.jpg)
MitochondrieMitochondrie
I II III IV V
H+ H+H+
ATPNAD NADH FAD FADH 2
KREBS CO2
ß-OH Butyrate Acétoacétate
NAD NADH
Cétogenèse
AcétylCoA
I II III IV V
H+ H+H+
ATPNAD NADH FAD FADH 2
ß-oxydation
AcylCoA Pyruvate
Pyruvate
Chaîne respiratoire
AcylCoA
AG libreCytosol
Carnitine
Carnitine
I, II, III, IV, V = complexes de la cha îne respiratoireLDH = Lactate deshydrogénase
NAD NADH
LactateLDH
Glucose
![Page 12: Métabolisme énergétique physiologique et adaptation J. Duranteau Université Paris-Sud XI Hôpital de Bicêtre](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062511/551d9d7d497959293b8b4620/html5/thumbnails/12.jpg)
NADH
NAD
H+ H+ H+
+ + + + + + + + + +
IIII
IVF0
F1
- - - - - - - - -1/2 02
2 H+ H20ADPPi
ATPH+
Matrice
Espace intermembranaire
![Page 13: Métabolisme énergétique physiologique et adaptation J. Duranteau Université Paris-Sud XI Hôpital de Bicêtre](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062511/551d9d7d497959293b8b4620/html5/thumbnails/13.jpg)
MitochondrieMitochondrie
MembraneMatrice
- - - -+ + + +
H+ H+
e-
O2
H2O ADP+Pi
ATP
![Page 14: Métabolisme énergétique physiologique et adaptation J. Duranteau Université Paris-Sud XI Hôpital de Bicêtre](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062511/551d9d7d497959293b8b4620/html5/thumbnails/14.jpg)
MitochondrieMitochondrie
L’energie libre libérée par le flux L’energie libre libérée par le flux électronique le long de la chaine respiratoire électronique le long de la chaine respiratoire est couplée au transfert des protons de est couplée au transfert des protons de l’espace intermembranaire vers la matrice l’espace intermembranaire vers la matrice générant un gradient électrochimique.générant un gradient électrochimique.
Ce potentiel de membrane supporte plusieures Ce potentiel de membrane supporte plusieures fonctions mitochondriales dont la synthèse fonctions mitochondriales dont la synthèse d’ATP.d’ATP.
![Page 15: Métabolisme énergétique physiologique et adaptation J. Duranteau Université Paris-Sud XI Hôpital de Bicêtre](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062511/551d9d7d497959293b8b4620/html5/thumbnails/15.jpg)
Stockage énergieStockage énergie
ATP ATP 11009 9 molmolécécuules dles d’’AATP dans celluleTP dans cellule Remplacé en 1-2 minRemplacé en 1-2 min
GlycogGlycogèneène dans le cytoplasme dans le cytoplasme RRéséseerve pour 1j chez l’ hommerve pour 1j chez l’ homme
GraissesGraissesRRéséseerve de 30j chez l’ hommerve de 30j chez l’ homme
![Page 16: Métabolisme énergétique physiologique et adaptation J. Duranteau Université Paris-Sud XI Hôpital de Bicêtre](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062511/551d9d7d497959293b8b4620/html5/thumbnails/16.jpg)
AugmentationAugmentation
(effet anabolique)(effet anabolique)DiminutionDiminution
Métabolisme des Métabolisme des hydrates de hydrates de carbonecarbone
Transport du glucoseTransport du glucose
Glycolyse (musculaire)Glycolyse (musculaire)
Glycogénèse (hépatique)Glycogénèse (hépatique)
GluconéogénèseGluconéogénèse
GlycogénolyseGlycogénolyse
Métabolisme des Métabolisme des lipideslipides
Synthèse des Synthèse des triglycéridestriglycérides
Synthèse des acides grasSynthèse des acides gras
LipolyseLipolyse
CétogénèseCétogénèse
Oxydation des acides Oxydation des acides gras gras
Métabolisme des Métabolisme des protidesprotides
Transport des acides Transport des acides aminésaminés
Synthèse protéiqueSynthèse protéiqueCatabolisme protéiqueCatabolisme protéique
Entrée de potassium dans Entrée de potassium dans la cellulela cellule
InsulineInsuline
![Page 17: Métabolisme énergétique physiologique et adaptation J. Duranteau Université Paris-Sud XI Hôpital de Bicêtre](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062511/551d9d7d497959293b8b4620/html5/thumbnails/17.jpg)
InsulineInsuline
Greet Van Den Berghe et al. J. Clin Invest. 2004Greet Van Den Berghe et al. J. Clin Invest. 2004
![Page 18: Métabolisme énergétique physiologique et adaptation J. Duranteau Université Paris-Sud XI Hôpital de Bicêtre](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062511/551d9d7d497959293b8b4620/html5/thumbnails/18.jpg)
Résistance à l’insuline / Résistance à l’insuline / intolérance glucidique / intolérance glucidique /
hyperglycémiehyperglycémie
![Page 19: Métabolisme énergétique physiologique et adaptation J. Duranteau Université Paris-Sud XI Hôpital de Bicêtre](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062511/551d9d7d497959293b8b4620/html5/thumbnails/19.jpg)
5.7±1.1 mmol/L5.7±1.1 mmol/L
8.5±1.8 mmol/L8.5±1.8 mmol/L
Greet Van Den Berghe et al. N Engl J Med Greet Van Den Berghe et al. N Engl J Med 2001;345:1359-672001;345:1359-67
![Page 20: Métabolisme énergétique physiologique et adaptation J. Duranteau Université Paris-Sud XI Hôpital de Bicêtre](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062511/551d9d7d497959293b8b4620/html5/thumbnails/20.jpg)
Vanhorebeek L. et al. Lancet, 2005, 365:53Vanhorebeek L. et al. Lancet, 2005, 365:53--5599
Strict blood glucose control witinsulin in critically ill patients protectshepatocytic mitochondrial ultrastructure and function
![Page 21: Métabolisme énergétique physiologique et adaptation J. Duranteau Université Paris-Sud XI Hôpital de Bicêtre](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062511/551d9d7d497959293b8b4620/html5/thumbnails/21.jpg)
Greet Van Den Berghe et al. N Engl J Med 2006Greet Van Den Berghe et al. N Engl J Med 2006
![Page 22: Métabolisme énergétique physiologique et adaptation J. Duranteau Université Paris-Sud XI Hôpital de Bicêtre](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062511/551d9d7d497959293b8b4620/html5/thumbnails/22.jpg)
MitochondrieMitochondrie
FMN Fe/S
Fe/SFAD
CoQ Cyt c Cyt aCyt a3 Fe/Cu
NADH
Succinate
Cyt b Cyt c1Fe/S O2
INADH
dehydrogenase
IISuccinate
dehydrogenase
IVCytochrome c
oxidase
IIICoenzyme Q-
cyto c reductase
O2-
![Page 23: Métabolisme énergétique physiologique et adaptation J. Duranteau Université Paris-Sud XI Hôpital de Bicêtre](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062511/551d9d7d497959293b8b4620/html5/thumbnails/23.jpg)
Taux basal
Augmentation Modérée et transitoire
Déséquilibre par augmentationExcessive et prolongée du stress oxydatif
Espèces radicalaires Espèces radicalaires de l’oxygène (ERO)de l’oxygène (ERO)
Substances antioxydantesSubstances antioxydantesenzymatiquesenzymatiques
SOD, SOD, Catalase, GSH peroxydaseCatalase, GSH peroxydaseNon enzymatiquesNon enzymatiques
Glutathion, Vitamines A, C, EGlutathion, Vitamines A, C, E
Production d’EROProduction d’ERO
![Page 24: Métabolisme énergétique physiologique et adaptation J. Duranteau Université Paris-Sud XI Hôpital de Bicêtre](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062511/551d9d7d497959293b8b4620/html5/thumbnails/24.jpg)
![Page 25: Métabolisme énergétique physiologique et adaptation J. Duranteau Université Paris-Sud XI Hôpital de Bicêtre](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062511/551d9d7d497959293b8b4620/html5/thumbnails/25.jpg)
00 1010 2020 3030 4040 5050 606000
11
22
33
44 NormoxiaNormoxiaNormoxiaNormoxiaO
xy
gen
up
tak
e (
µm
ol/h
r/m
illio
n c
ells
)O
xy
gen
up
tak
e (
µm
ol/h
r/m
illio
n c
ells
)
Time (hrs)Time (hrs)
Hypoxia or normoxiaHypoxia or normoxia
120 torr 22 or 120 torr 120 torr120 torr 22 or 120 torr 120 torr
NormoxiaNormoxiaHypoxiaHypoxia
P.T. Schumacker et al. Am.J. Physiol.L395-L402, 1993.P.T. Schumacker et al. Am.J. Physiol.L395-L402, 1993.
![Page 26: Métabolisme énergétique physiologique et adaptation J. Duranteau Université Paris-Sud XI Hôpital de Bicêtre](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062511/551d9d7d497959293b8b4620/html5/thumbnails/26.jpg)
0 10 20 30 40 50 600
0.2
0.4
0.6
0.8 recNormoxiaL
act
ate
(m
M/L
)
Time (hrs)
Hypoxia or normoxia
120 torr 22 or 120 torr 120 torr
Ano
NormoxiaNormoxiaHypoxiaHypoxia
P.T. Schumacker et al. Am.J. Physiol.L395-L402, 1993.P.T. Schumacker et al. Am.J. Physiol.L395-L402, 1993.
![Page 27: Métabolisme énergétique physiologique et adaptation J. Duranteau Université Paris-Sud XI Hôpital de Bicêtre](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062511/551d9d7d497959293b8b4620/html5/thumbnails/27.jpg)
00 6060 120120 180180 240240 300300 360360 42042000
1010
2020
3030
4040
5050
6060
7070
8080
9090
100100
110110
120120 recoveryrecovery Hypoxia 20 torr Hypoxia 20 torr T
ota
l mo
tio
n (
% o
f c
on
tro
l val
ue
s)T
ota
l mo
tio
n (
% o
f c
on
tro
l val
ue
s)
Times (min)Times (min)
J. Duranteau et al. J. Biol. Chem. 273:11619-11624. 1998.J. Duranteau et al. J. Biol. Chem. 273:11619-11624. 1998.
![Page 28: Métabolisme énergétique physiologique et adaptation J. Duranteau Université Paris-Sud XI Hôpital de Bicêtre](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062511/551d9d7d497959293b8b4620/html5/thumbnails/28.jpg)
0 60 120 180 240-200
0
200
400
600
800
1000
1200
Hypoxia
Hypoxia
Normoxia 15% 02
Hypoxia 5% 02
Hypoxia 3% 02
Hypoxia 1% 02
DC
FH
(%
of
init
ial
valu
es)
0 60 120 180 2400
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
To
tal
mo
tio
n (
% o
f in
itia
l va
lues
)
Times (min)
J. Duranteau et al. J. Biol. Chem. 273:11619-11624. 1998.J. Duranteau et al. J. Biol. Chem. 273:11619-11624. 1998.
![Page 29: Métabolisme énergétique physiologique et adaptation J. Duranteau Université Paris-Sud XI Hôpital de Bicêtre](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062511/551d9d7d497959293b8b4620/html5/thumbnails/29.jpg)
0 60 120 180 2400
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110 RecoveryHypoxia
Hypoxia + Phen-MPG HypoxiaT
ota
l m
oti
on
(%
of
init
ial
va
lue
s)
Time (min)
J. Duranteau et al. J. Biol. Chem. 273:11619-11624. 1998.J. Duranteau et al. J. Biol. Chem. 273:11619-11624. 1998.
![Page 30: Métabolisme énergétique physiologique et adaptation J. Duranteau Université Paris-Sud XI Hôpital de Bicêtre](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062511/551d9d7d497959293b8b4620/html5/thumbnails/30.jpg)
0 60 120 180 240 300 360 4200
20
40
60
80
100
RecoveryH2O2 25M
To
tal m
oti
on
(%
of
init
ial v
alu
es)
Time (min)
![Page 31: Métabolisme énergétique physiologique et adaptation J. Duranteau Université Paris-Sud XI Hôpital de Bicêtre](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062511/551d9d7d497959293b8b4620/html5/thumbnails/31.jpg)
0 60 120 180 2400
50
100
150
200
250
300
350
400
450
Azide
Azide
0.75 mM 1 mM 2 mM 5 mM
DC
FH
(%
of
init
ial
valu
es)
0 60 120 180 2400
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
To
tal
mo
tio
n (
% o
f in
itia
l va
lues
)
Times (min)
![Page 32: Métabolisme énergétique physiologique et adaptation J. Duranteau Université Paris-Sud XI Hôpital de Bicêtre](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062511/551d9d7d497959293b8b4620/html5/thumbnails/32.jpg)
Takehara et al. Arch. Biochem. Biophys.323, 27-32, 1995.
Oxygen (µM)Oxygen (µM)
0 5 10 150 5 10 15 Time (min)Time (min)
200200
100100
00
MtMt
SuccSucc
ADP 350 µMADP 350 µM
NONO
0.4 1.0 2.0 3.0 µM0.4 1.0 2.0 3.0 µM
![Page 33: Métabolisme énergétique physiologique et adaptation J. Duranteau Université Paris-Sud XI Hôpital de Bicêtre](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062511/551d9d7d497959293b8b4620/html5/thumbnails/33.jpg)
Brown GC, Cooper CE, FEBS Lett.356, 295-298, 1994.
Oxygen Oxygen consumptionconsumption
NO electrodeNO electrode
Cytochrome oxidaseCytochrome oxidase
1 µM NO
1 µM NO
1 µM NO
1 µM NO
![Page 34: Métabolisme énergétique physiologique et adaptation J. Duranteau Université Paris-Sud XI Hôpital de Bicêtre](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062511/551d9d7d497959293b8b4620/html5/thumbnails/34.jpg)
Takehara et al. Arch. Biochem. Biophys.323, 27-32, 1995.
Oxygen (µM)Oxygen (µM)
0 5 10 150 5 10 15 Time (min)Time (min)
200200
100100
00
MtMt
SuccSucc
ADP 600 µMADP 600 µM
NO (0.8 µM)NO (0.8 µM)
NONO
NONO
NONO
![Page 35: Métabolisme énergétique physiologique et adaptation J. Duranteau Université Paris-Sud XI Hôpital de Bicêtre](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062511/551d9d7d497959293b8b4620/html5/thumbnails/35.jpg)
00 6060 120120 180180 240240 300300 360360 42042000
1010
2020
3030
4040
5050
6060
7070
8080
9090
100100
110110
120120 Normoxia or end NONormoxia or end NO Hypoxia or NO 0.2 µM Hypoxia or NO 0.2 µM
NO 0.2 NO 0.2 M M
HypoxieHypoxie
Time (min)Time (min)
To
tal
mo
tio
n
To
tal
mo
tio
n
(% o
f in
itia
l va
lues
)(%
of
init
ial
valu
es)
![Page 36: Métabolisme énergétique physiologique et adaptation J. Duranteau Université Paris-Sud XI Hôpital de Bicêtre](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062511/551d9d7d497959293b8b4620/html5/thumbnails/36.jpg)
Réponse au stress hypoxiqueRéponse au stress hypoxique
BesoinsBesoinsmétaboliquesmétaboliquesATPATP
OO22
VEGFVEGF glycolyseglycolyse
GLUT-1GLUT-1
EPOEPO iNOSiNOS HIF1HIF1
ProteinesProteinesDe stressDe stress
![Page 37: Métabolisme énergétique physiologique et adaptation J. Duranteau Université Paris-Sud XI Hôpital de Bicêtre](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062511/551d9d7d497959293b8b4620/html5/thumbnails/37.jpg)