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.