Quel est le cycle de l’acide citrique ?

Le cycle de l’acide tricarboxylique (cycle TCA), le même que certains professionnels désignent sous le vocable du cycle de krebs, ou plus spécifiquement comme le cycle de l’acide citrique, est une succession de réactions biologiques. Celles-ci suivent un ordre rigoureux et a lieu dans les cellules de l’organisme vivant. Le but de cet enchaînement métabolique rigoureux est la production de l’énergie sous forme d’adénosine triphosphate. Cela dit, que retenir du cycle du citrate ? D’où est parti le génie de la découverte du cycle qu’on appelle aujourd’hui cycle de krebs ? Quelles sont les différentes étapes avant l’achèvement du cycle et quels sont les dysfonctionnements du cycle de l’acide tricarboxylique (cycle TCA) ? Décryptage dans cet article.

Définition du cycle de l’acide tricarboxylique (cycle TCA)

Le cycle de l’acide tricarboxylique (cycle TCA), également appelé cycle de krebs ou cycle du citrate, est une série de réactions biochimiques. Elle a lieu dans la mémoire des cellules des organismes vivants, y compris les plantes, les animaux et les bactéries. Ce cycle constitue une phase déterminante dans le procédé qui mène à la respiration cellulaire. C’est par son mécanisme que l’énergie utilisable par l’organisme est produite. Bien sûr, à partir du glucose et diverses sources d’aliments consommés. Le cycle de krebs est un enchaînement de réactions biochimiques qui a lieu dans la mémoire de la mitochondrie.

Au cours de celles-ci, une molécule d’acide pyruvique préalablement produite lors de la glycolyse est oxydée en vue de libérer de l’énergie sous forme d’ATP. À noter que l’acide pyruvique est transformé en acétyl-coa avant d’interagir avec une molécule d’oxaloacétate pour former le sel de l’acide citrique. Le citrate ainsi formé est ensuite transformé en plusieurs autres acides, avant que l’oxaloacétate ne soit entièrement régénéré pour commencer un nouveau cycle.

Le cycle de l’acide citrique est indispensable pour la production d’énergie dans les cellules, mais il est également important pour la biosynthèse de nombreux composés essentiels, tels que les acides aminés, les acides gras et les nucléotides.

À qui doit-on le mérite du cycle de krebs ?

Le cycle de krebs a été découvert et décrit indépendamment par deux biochimistes britanniques. Il s’agit de Sir Hans Adolf Krebs et de William Arthur Johnson. C’est dans les années 1930 et 1940 que ces deux génies ont pu accéder à cette nouvelle connaissance sur l’énergie produite par les cellules. Toutefois, même si l’on reconnaît que le travail des deux scientifiques est louable, c’est Krebs qui sera distingué pour la précision dans la recherche.

À cet effet, il reçoit le prix Nobel de physiologie ou médecine en 1953 pour sa découverte du cycle de l’acide citrique et son rôle dans la production d’énergie dans les cellules. Pour rendre hommage à ce médecin originaire de Hildesheim, la communauté scientifique a attribué son nom à la découverte. C’est ainsi qu’on peut dire le cycle du citrate ou le cycle de krebs, par exemple. Par ailleurs, bien que Johnson n’ait pas reçu le Nobel pour sa contribution, il faut dire que ces travaux sont largement reconnus.

Quel rôle joue le cycle de l’acide citrique dans le corps ?

Le cycle de l’acide citrique joue un rôle capital dans la production de l’énergie par l’ensemble des cellules aérobies. En fait, c’est à la fin de son processus que se forme l’ATP qui constitue la principale ressource énergétique de la vie des cellules.

Concrètement, le cycle de l’acide citrique décompose les nutriments tels que les glucides, les acides gras et les acides aminés, pour produire de l’ATP, du dioxyde de carbone (CO2) et de l’eau. En plus de son rôle dans la production d’énergie, il faut également ajouter que le cycle de l’acide tricarboxylique est indispensable à la biosynthèse de nombreux composés nécessaires à la croissance et à la survie des cellules. On pourrait parler des acides aminés, des acides gras et des nucléotides, par exemple.

Le cycle de l’acide citrique est également lié à d’autres voies métaboliques dans la cellule, comme la glycolyse et la chaîne de transport d’électrons, qui interagissent avec lui pour produire de l’énergie et des composés essentiels à la vie des cellules dans l’organisme.

Quelle énergie est produite à l’issue du cycle de l’acide citrique ?

Au cours du cycle, l’oxydation des acides gras, des acides aminés et des glucides produit des électrons qui sont transportés par des transporteurs d’électrons comme le NAD+ et le FAD. Ceux-ci sont ensuite réduits pour former des molécules de NADH et de FADH2. Par le biais du mécanisme de phosphorylation oxydative, l’adénosine triphosphate est produite en puisant ses ressources dans les molécules précédemment formées.

Concrètement, au cours du cycle de krebs, l’acétyl-coa produite lors de la dégradation des nutriments réagit avec l’oxaloacétate pour former du citrate. Le citrate subit ensuite plusieurs réactions chimiques qui libèrent de l’énergie sous forme d’ATP, du CO2 et de l’eau. Cette production d’énergie est possible grâce à l’oxydation progressive des groupes fonctionnels de l’acide citrique tout au long du cycle.

À la fin du processus, le cycle de krebs produit environ 2 ATP par molécule de glucose oxydée, ainsi que des molécules de CO2 et de l’eau. Par ailleurs, même si on a compris que c’est le cycle de l’acide tricarboxylique (cycle TCA) qui permet d’avoir l’énergie ATP dont les cellules ont besoin, il faut dire cependant que ce n’est pas immédiat. En d’autres termes, le cycle ne génère pas directement de l’ATP. Il fournit plutôt des électrons et des protons sous forme de NADH et FADH2 à la chaîne de transport d’électrons qui utilisent l’énergie libérée par l’oxydation de ces molécules pour produire de l’ATP.

En fin de compte, le cycle de krebs contribue à produire jusqu’à 90 % de l’énergie ATP dont a besoin la vie des cellules, ce qui en fait une étape clé pour la survie et le fonctionnement des cellules aérobies.

Quelles sont les étapes successives du cycle de l’acide citrique ?

En ce qui concerne les différentes étapes du processus du cycle de l’acide tricarboxylique (cycle TCA), il faut dire que les avis sont un peu partagés au sein de la communauté scientifique. Toutefois, on peut dire qu’il y a 5 phases incontestables de ce mécanisme qui a cours dans le noyau mitochondrial des cellules aérobies. On distingue :

• La formation du citrate : l’acétyl-coa, produit par la dégradation des glucides, des acides gras ou des acides aminés se combine avec l’oxaloacétate ;
• L’isomérisation : le citrate est converti en isocitrate par une réaction d’isomérisation ;
• L’oxydation : l’isocitrate est oxydé en alpha-cétoglutarate, produisant du NADH (nicotinamide adénine dinucléotide réduite) et du CO2 ;
• La décarboxylation : l’alpha-cétoglutarate est décarboxylé, produit du CO2 et un autre NADH ;
• La formation du succinyl-CoA : le groupe acétyle est transféré de l’alpha-cétoglutarate à la coenzyme A.

Puisque l’oxydation se produit plus d’une fois au cours du processus, on peut se passer de la répétition. Il en est de même pour l’hydratation.

Résumé du processus

Le cycle de l’acide citrique commence par la conversion du pyruvate, produit lors de la glycolyse, en acétyl-coa. Il faut dire que c’est la pyruvate déshydrogénase qui déclenche l’activité de cette enzyme. Une molécule de CO2 va ensuite se libérer.

L’acétyl-coa interagit ensuite avec une molécule oxaloacétate pour inciter le développement du citrate, qui va ensuite donner son nom au cycle. En outre, le citrate est converti en son isomère, l’isocitrate, qui est oxydé pour former l’alpha-cétoglutarate. Il va se libérer une molécule de dioxyde de carbone afin que se produise le NADH.

L’alpha-cétoglutarate est ensuite oxydé dans le but de fabriquer le succinyl-CoA. À cette phase, une autre molécule de dioxyde de carbone est libérée en vue d’inciter la production d’une nouvelle molécule de NADH. Le succinyl-CoA est ensuite converti en succinate, qui est oxydé pour former du fumarate, produisant une molécule de FADH2.

Le fumarate précédemment oxydé sera hydraté pour former du malate, qui sera oxydé à son tour pour produire de l’oxaloacétate. Cet acide dicarboxylique vient compléter le cycle pour permettre la formation d’une autre molécule de NADH. La molécule d’oxaloacétate peut alors se combiner avec une autre molécule d’acétyl-coa pour recommencer le cycle.

Dans l’ensemble, le cycle de l’acide citrique produit 3 molécules de NADH, 1 molécule de FADH2, 1 molécule d’ATP ou de GTP et 2 molécules de dioxyde de carbone pour chaque molécule d’acétyl-coa qui entre dans le cycle. Ces molécules peuvent ensuite entrer dans la chaîne de transport d’électrons où elles sont utilisées pour produire de l’ATP supplémentaire par phosphorylation oxydative.

Le cycle du C₆H₈O₇ est un mécanisme hautement régulé. Il est influencé par plusieurs facteurs, notamment la disponibilité du substrat, l’activité enzymatique et les concentrations de divers intermédiaires

Quelles sont les maladies liées au fonctionnement du cycle de l’acide TCA

Le dysfonctionnement lié au cycle de l’acide citrique peut entraîner diverses maladies génétiques rares appelées « maladies du cycle de krebs« . Celles-ci sont causées par des mutations génétiques qui affectent l’une des enzymes impliquées dans le cycle de l’acide tricarboxylique (cycle TCA). Il en résulte une accumulation de certains métabolites et une carence en énergie dans les cellules. Parmi les exemples de maladies liées au fonctionnement du cycle de krebs, on peut  citer :

L’acidurie isovalérique

Cette maladie est causée par une déficience de l’enzyme isovaléryl-CoA déshydrogénase, ce qui conduit à l’accumulation de l’acide isovalérique, toxique pour le système nerveux central.

Le syndrome de Leigh

Cette pathologie est causée par des mutations dans les gènes qui codent les protéines impliquées dans le cycle de krebs, ce qui entraîne une défaillance mitochondriale et des lésions du système nerveux central.

La déficience en succinate déshydrogénase

Il s’agit d’une affection causée par la déficience en succinate déshydrogénase. Elle se manifeste par l’accumulation de succinate et de fumarate qui sont des métabolites toxiques pour la vie des cellules.

Le syndrome de MÊLAS

Le syndrome de MELAS est le signe de mutations dans l’ADN mitochondrial. Ces changements affectent la production d’énergie dans les cellules, y compris le cycle de krebs.

Ces maladies sont rares et ont des manifestations variées, mais elles peuvent toutes affecter la santé et le bien-être des patients qui en sont atteints. Outre ces troubles métaboliques, les dysfonctionnements du cycle de l’acide citrique peuvent provoquer certains types de cancer.

Quelles habitudes alimentaires pour un bon cycle de l’acide tricarboxylique (cycle TCA) ?

Le cycle C₆H₈O₇ est un mécanisme métabolique indispensable à la production d’énergie dans les cellules aérobies. Pour maintenir un bon fonctionnement de ce cycle, il est important de suivre une alimentation saine et équilibrée qui fournit les nutriments nécessaires à la production d’énergie. Voici, à propos, quelques habitudes alimentaires qui peuvent aider à soutenir un bon cycle de krebs

Consommer des aliments riches en vitamines et minéraux.

Les vitamines et les minéraux tels que les vitamines B, la vitamine C, le magnésium et le zinc, sont essentiels pour le fonctionnement du cycle de krebs et la production d’énergie. Il existe diverses sources d’aliments pourvus en minéraux et en vitamines. Cependant, les fruits, les légumes, les noix et les graines sont ceux qui en contiennent en quantité suffisante.

Consommer des aliments riches en glucides

Les aliments à forte teneur en glucides sont présents dans votre environnement. Il s’agit par exemple des légumineuses, des légumes, de certains fruits et de certains grains entiers.

Consommer des aliments riches en graisses saines

Les graisses sont également une source importante d’énergie pour le corps. Les graisses saines qui présentent la même composition que les oméga-3 sont susceptibles de soutenir le cycle de krebs. On peut aussi citer les noix, certains poissons gras et certaines graines.

Toutefois, il faudra faire très attention aux aliments transformés et plus spécifiquement à ceux qui sont riches en sucre. Au lieu de soutenir le cycle de l’acide citrique, ils peuvent perturber l’équilibre du métabolisme des cellules de l’organisme. C’est pourquoi il est bénéfique de limiter leur consommation et de privilégier celle des aliments entiers et naturels.

En général, une alimentation saine et équilibrée qui comprend une variété d’aliments entiers et naturels peut aider à soutenir le bon fonctionnement du cycle de krebs. Elle est par conséquent bénéfique à la production d’énergie dans le corps.