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Métabolisme énergétique physiologique et adaptation

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Métabolisme énergétique physiologique et adaptation. J. Duranteau Université Paris-Sud XI Hôpital de Bicêtre. Métabolisme énergétique. Macromolécules Cellulaires Proteines, polysaccharides, lipides, Acides Nucléiques. Nutriments fournissant de l’énergie Glucides, Graisses, Proteines.

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Presentation Transcript
slide1
Métabolisme énergétique

physiologique et adaptation

J. Duranteau

Université Paris-Sud XI

Hôpital de Bicêtre

slide2
Métabolisme énergétique

Macromolécules

Cellulaires

Proteines, polysaccharides,

lipides, Acides Nucléiques

Nutriments fournissant

de l’énergie

Glucides, Graisses, Proteines

ADP

NAD+

NADP+

FAD+

ATP

NADH

NADPH

FADH2

Précurseurs

AA, Sucres, AG,

Bases azotées

Produits pauvres

en énergie

CO2, H2O2, NH3

slide3
Métabolisme énergétique

Réactions d’oxydation-réduction :

un substrat pert des électrons (oxidation)

un substrat gagne des électrons (réduction)

Réduction

A oxydé

B reduit

A

B

Oxydation

slide9
Mitochondrie
  • 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.

slide12
Espace intermembranaire

H+

H+

H+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

III

IV

I

F0

-

-

-

-

-

-

-

-

-

1/2 02

2 H+

NADH

F1

H20

ADP

Pi

NAD

H+

Matrice

ATP

slide14
Mitochondrie
  • L’energie libre libérée par le flux électronique le long de la chaine respiratoire est couplée au transfert des protons de l’espace intermembranaire vers la matrice générant un gradient électrochimique.
  • Ce potentiel de membrane supporte plusieures fonctions mitochondriales dont la synthèse d’ATP.
slide15
Stockage énergie
  • ATP 109 molécules d’ATP dans cellule
      • Remplacé en 1-2 min
  • Glycogène dans le cytoplasme
      • Réserve pour 1j chez l’ homme
  • Graisses
      • Réserve de 30j chez l’ homme
slide17
Insuline

Greet Van Den Berghe et al. J. Clin Invest. 2004

slide19
5.7±1.1 mmol/L

8.5±1.8 mmol/L

Greet Van Den Berghe et al. N Engl J Med 2001;345:1359-67

slide20
Strict blood glucose control witinsulin in critically ill patients protects

hepatocytic mitochondrial ultrastructure and function

Vanhorebeek L. et al. Lancet, 2005, 365:53-59

slide22
FMN

Fe/S

FAD

Fe/S

Mitochondrie

I

NADH

dehydrogenase

NADH

O2-

CoQ

Cyt c

O2

Cyt b

Fe/S

Cyt c1

Cyt a

Cyt a3

Fe/Cu

III

Coenzyme Q-

cyto c reductase

IV

Cytochrome c

oxidase

II

Succinate

dehydrogenase

Succinate

slide23
Espèces radicalaires

de l’oxygène (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

Glutathion, Vitamines A, C, E

Production d’ERO

slide25
4

Normoxia

Hypoxia or normoxia

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.

slide26
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.

slide27
Hypoxia 20 torr

recovery

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. 273:11619-11624. 1998.

slide28
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. 273:11619-11624. 1998.

slide29
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. 273:11619-11624. 1998.

slide30
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)

slide31
450

0.75 mM

400

1 mM

2 mM

350

5 mM

300

DCFH (% of initial values)

250

200

150

100

50

Azide

0

0

60

120

180

240

110

100

90

80

70

60

Total motion (% of initial values)

50

40

30

20

Azide

10

0

0

60

120

180

240

Times (min)

slide32
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.

*

slide33
Cytochrome oxidase

Oxygen consumption

1 µM NO

1 µM NO

NO electrode

Brown GC, Cooper CE, FEBS Lett.356, 295-298, 1994.

*

slide34
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.

*

slide35
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)

slide36
Réponse au stress hypoxique

 EPO

 iNOS

 HIF1

 O2

 Besoins

métaboliques

 GLUT-1

ATP

 glycolyse

VEGF

Proteines

De stress

ad