La production d'ATP a lieu dans toutes les cellules de l'organisme. Le processus commence par la digestion du glucose dans l'intestin. Les cellules prennent ensuite le relais et le transforment en pyruvate qui se rend dans les mitochondries de la cellule, où l'ATP est finalement produite.
Cycle de Krebs
Les mitochondries sont des organites cellulaires spécialisés dans les mécanismes d'oxydation et la production d'ATP. Ce sont des petits organites, limités par une double membrane, riches en enzymes métaboliques. Leur membrane interne présente des replis, nommés crêtes.
L'ATP est une molécule constituée d'adénine liée à un ribose qui, lui, est attaché à une chaîne de trois groupements phosphate. Comment l'ATP produit de l'énergie : Le mécanisme consiste au transfert d'un groupement phosphate sur une autre molécule et l'ATP devient alors l'adénosine-diphopshate (ADP).
La chaîne respiratoire mitochondriale, au niveau des crêtes mitochondriales, permet la réoxydation des composés réduits, par la réduction de dioxygène en eau. Ces réactions conduisent à la production d'ATP qui est indispensable aux activités cellulaires (comme la contraction musculaire).
L'ATP entre dans la fabrication des acides nucléiques
Si la molécule d'ATP est trouvée à l'état libre dans les cellules, elle sert également de matériau de construction pour la synthèse des acides nucléiques, la classe de macromolécules essentiellement en charge de l'information génétique (voir fig. 2).
Du glucose à l'ATP
La transfert de l'énergie chimique du glucose en énergie chimique sous forme d'ATP se réalise en plusieurs étapes : la glycolyse, puis le cycle de Krebs et la chaîne respiratoire au sein des mitochondries. De manière très schématique, la glycolyse permet la dégradation de glucose en pyruvate.
De manière semblable à ce qu'on observe pour le NAD+, l'ATP régénéré dans les mitochondries est essentiellement consommé dans le cytoplasme et dans le noyau, où se forme de l'ADP qui doit être phosphorylé en ATP à l'intérieur des mitochondries.
La molécule d'ATP
L'ATP n'est pas stockée dans la cellule mais est constamment régénérée par le métabolisme. Dans la cellule musculaire, il existe deux grandes voies métaboliques d'utilisation du glucose pour produire de l'ATP : la respiration cellulaire et la fermentation lactique.
L'ATP est un acide aminé chargé en énergie qui est capable de libérer cette énergie selon les besoins du muscle. Toutes les fibres musculaires contiennent une petite réserve d'ATP qui va permettre au muscle de se contracter très rapidement, notamment en cas d'effort rapide.
La respiration cellulaire a lieu dans les mitochondries. La cellule eucaryote est composée de nombreuses mitochondries qui baignent dans le cytoplasme de la cellule. Une mitochondrie est constituée de deux membranes, une membrane interne et une membrane externe.
La voie de la glycolyse correspond à une série de réactions catalysées par des enzymes qui dégradent une molécule de glucose (6 carbones) en deux molécules de pyruvate (3 carbones). Chez les eucaryotes, cette transformation a lieu dans le cytosol de la cellule.
Pendant l'activité musculaire, la régénération de l'ATP se fait suivant 3 voies : par interaction de l'ADP avec la créatine phosphate (1), par respiration cellulaire anaérobie (2) et par respiration cellulaire aérobie (3).
Les apports nutritifs qui viennent combler les besoins des cellules, permettent à ces dernières de réaliser le fonctionnement et la croissance de celles-ci. Pour leur fonctionnement, les cellules ont besoin de glucose, un nutriment issu de la digestion, et de dioxygène qui provient de la respiration.
La mitochondrie est donc une petite usine qui produit l'énergie (l'ATP) via une chaîne de production qui s'appelle la chaîne respiratoire permettant la respiration cellulaire. Oui, vous avez bien lu, une cellule ça respire !
L'ATP est majoritairement resynthétisée grâce à l'ADP (molécule issue de l'ATP après dégradation) associée à la Créatine - Phosphate (ou phosphocréatine ou phosphagène) présente dans les cellules musculaires. Cette réaction chimique est possible grâce aux enzymes (ici CPK créatine phosphokinase).
Les trois nutriments qui apportent de l'énergie au corps sont les glucides, les protéines et les lipides. Les glucides représentent la grande famille des « sucres ». Cette grande famille comprend à la fois les glucides simples (fructose, sucre de table, etc.)
Les glucides, souvent appelés "sucres", constituent avec les lipides, la première source d'énergie du corps. Ils sont indispensables pour le fonctionnement des muscles et du cerveau.
La majorité des protéines humaines se trouve dans les muscles. Il n'existe pas de véritable système de stockage des protéines comme il en existe un pour les graisses et le glycogène.
Les maladies mitochondriales constituent un ensemble de déficits héréditaires de la phosphorylation oxydative (*) responsables d'un défaut de consommation d'oxygène et de production d'énergie.
L'alimentation équilibrée (même un régime cétogène ou un jeûne intermittent) ne permet pas à elle/lui seule/seul de combler l'apport. Une supplémentation (en accord avec votre diététicien(ne) et/ou médecin généraliste spécialisé en micronutrition) est fortement recommandée.
Nutriments et suppléments alimentaires. Divers nutriments essentiels interviennent dans la production d'énergie mitochondriale. Il faut donc en priorité éviter leur carence. Il s'agit du magnésium (d'ailleurs prescrit classiquement contre les états de fatigue), des vitamines B3, B2 et B1.
Les mitochondries sont souvent décrites comme les « centrales énergétiques » des cellules, dans la mesure où elles contribuent à l'essentiel de la production d'ATP cellulaire à travers la β-oxydation, le cycle de Krebs et la chaîne respiratoire dans le cadre de la phosphorylation oxydative, l'ATP étant la molécule ...
Un sarcomère est l'élément constitutif de base des myofibrilles, structure cellulaire responsable de la contraction des fibres musculaires. La répétition des sarcomères dessine, tout le long de la myofibrille, une striation régulière, visible au microscope.
Devenir du pyruvate en aérobiose
Cette réaction a lieu au niveau de la paroi mitochondriale pour les eucaryotes et au niveau de la membrane pour les procaryotes.