Respiration cellulaire

La respiration cellulaire est l’ensemble de réactions par lesquelles une cellule oxyde des molécules organiques et conserve une partie de l’énergie libérée sous forme d’ATP. Dans sa forme aérobie, les électrons issus des substrats atteignent finalement l’oxygène. Elle se distingue de la respiration de l’animal, qui assure les échanges de gaz avec le milieu.

Oxydation des substrats

Le glucose est d’abord transformé en pyruvate par la glycolyse dans le cytosol, avec une production limitée d’ATP et de NADH. Chez les eucaryotes, le pyruvate entre ensuite dans les mitochondries, où son oxydation fournit de l’acétyl-CoA. Le cycle de l’acide citrique oxyde ce dernier en dioxyde de carbone et transfère des électrons au NADH et au FADH2.

Les acides gras et certains acides aminés rejoignent aussi ce réseau à différents niveaux. La respiration cellulaire ne correspond donc pas uniquement à la dégradation du glucose, même si cette molécule sert souvent de modèle pour la décrire.

Phosphorylation oxydative

Dans la membrane mitochondriale interne, les complexes de la chaîne respiratoire transfèrent les électrons vers l’oxygène et utilisent l’énergie libérée pour déplacer des protons. Le gradient électrochimique ainsi créé alimente l’ATP synthase, qui phosphoryle l’ADP. L’oxygène est réduit en eau au terme de la chaîne.

Chez les bactéries aérobies, des réactions équivalentes se déroulent dans la membrane plasmique. D’autres microorganismes respirent sans oxygène en utilisant un accepteur final différent, tel que le nitrate ; cette respiration anaérobie reste distincte de la fermentation, qui ne repose pas sur une chaîne de transport d’électrons.

L’intensité de ce métabolisme dépend des besoins énergétiques, de la disponibilité des substrats et de l’oxygénation. Chez un poisson en hypoxie, la limitation de la phosphorylation oxydative augmente le recours à la glycolyse et peut conduire à l’accumulation de lactate.