Cycle de Cori
Définition
Le cycle de Cori est une voie métabolique de l'alanine provoquant la dégradation du glucose en acide lactique dans le muscle, puis en la réaction inverse dans le foie, avec la transformation de l'acide lactique en glucose puis en glycogène (glycogénonéogenèse). Le cycle de l'acide lactique évite la perte de l'énergie potentielle de l'acide lactique.
Le cycle de Cori (ou Cahill) est un cycle de l'alanine :
Lors du cycle de Cori (ou Cahill), la charge énergétique de la gluconéogenèse de l'alanine est imposée au foie et non au muscle, de sorte que tout l'ATP disponible dans le muscle (fibres) puisse être destiné à la contraction musculaire de chaque fibre.
Explications
Le cycle de Cori est un cycle métabolique qui, en faisant circuler le sang, crée une alliance foie et muscle. Il porte le nom de Carl et Gerty Cori, les deux chercheurs qui l'ont décrit pour la première fois. Voir aussi l'effet Crabtree, l'effet Warburg et l'effet Pasteur.
Le cycle de Cori, ou cycle de Cahill, est parfois synonyme de cycle de l'acide lactique.
Le recyclage de l'acide lactique est la base du cycle de Cori. Considérant qu'il s'agit d'un consommateur net d'énergie; dépenser 4 ATP de plus que ceux produits dans la glycolyse, ne peut pas être maintenu indéfiniment.
Processus
Lorsque le besoin en ATP est supérieur au flux oxydant, comme dans le cas de l'effort musculaire, les fibres musculaires ont recours à la production de lactate. Ceci est transporté à l'extérieur de la cellule musculaire à injecter dans le sang et être ensuite envoyé au foie. Dans le foie, le lactate est réoxydé par la L-lactate déshydrogénase en pyruvate, lequel est à son tour transformé en glucose par la gluconéogenèse.
Le glucose, fabriqué par le foie, toujours par le système circulatoire, retourne au muscle, où il peut être soumis à un processus glycolytique supplémentaire ou stocké dans des réserves de glycogène.
Donc, si un effort musculaire est nécessaire sur l'organisme, il peut arriver que la faible concentration en O2 présente dans les muscles soit épuisée et que la réoxydation en NAD+ dans la chaîne respiratoire du NADH+ H+ produit au stade de la glycolyse oxydation avec phosphorylation simultanée, ne peut plus avoir lieu. Si cela intervenait, chaque activité musculaire cesserait faute d'ATP et glycolyse serait bloqué. Pour éviter cela, les cellules musculaires squelettiques ont créé un mécanisme alternatif qui se déclenche chaque fois que la glycolyse risque d'être bloquée en raison du manque de NAD+ : production de lactate.
Au cours de l'exercice musculaire, en plus du lactate, le muscle libère de l'alanine dans la circulation (ce que l'on appelle le cycle de Cahill) à une vitesse parfois plusieurs centaines de fois supérieure à celle du repos. L'alanine est un moyen de transporter l'azote d'amine vers le foie sous une forme non toxique.
Avantages et inconvénients
Les avantages sont :
- la régénération de NAD+ qui provoque la poursuite de la glycolyse;
- la production d'ATP sur site, c'est-à-dire dans la cellule musculaire, qui peut être catalysée plus rapidement;
- l'autonomie de la fibre musculaire par rapport à la concentration d'oxygène dans le sang;
- la haute énergie contenue dans les liaisons CH de lactate. Pour cela, au lieu d'être expulsé par les reins, il est recyclé en tant que glucose.
L'inconvénient est que l'ion lactate est un catabolite toxique pour la cellule car sa production entraîne une acidose lactique dans les muscles. Cela peut diminuer l'efficacité des systèmes tampons de sang et la fatigue physique car l'augmentation de l'acidité dans les tissus inhibe partiellement les réactions énergétiques des muscles, entraînant la sensation de fatigue qui conduit à une réduction jusqu'à la cessation de l'activité motrice. La réponse immédiate est l'hyperventilation qui réduit l'acidité de l'organisme et provoque une "dette en oxygène". Ceci est satisfait lorsque tout le lactate est reconverti en glucose par la gluconéogenèse hépatique (synthèse du glucose à partir de molécules non glucidiques); le lactate suit donc un cycle appelé cycle de Cori, qui tire son nom des époux Cori qui l'ont découvert.
Le cycle de Cori et l'activité musculaire
Lors des contractions musculaires, l'ATP stocké dans les muscles est rapidement utilisé et il faut en générer davantage pour alimenter le muscle en énergie. Lorsque l'activité musculaire commence, la médullosurrénale libère de l'épinéphrine, une hormone responsable de la stimulation de la glycogénolyse dans le muscle. En conséquence, le glucose-6-phosphate est libéré dans le muscle. Le glucose est incorporé directement dans la glycolyse pour donner naissance au pyruvate, au 2ATP et au NADH. Si les niveaux d'oxygène sont suffisants, le pyruvate produit pendant la glycolyse est converti en acétyl-CoA et entre dans le cycle de Krebs, provoquant ainsi la respiration cellulaire aérobie.
Dans le même temps, le glucagon est libéré dans le pancréas, une hormone qui stimule la glycogénolyse et la gluconéogenèse dans le foie. Le glucose-6-phosphate produit dans le foie est déphosphorylé par la glucose-6-phosphatase en glucose libre et pénètre dans la circulation sanguine et se dirige vers les muscles. Pendant l'exercice, le muscle augmente de sept à quarante fois son absorption de glucose par rapport à l'état de repos. Cela suppose une forte augmentation des besoins en glucose et en énergie. Même avec l'épuisement des réserves de glycogène dans les muscles et le foie, l'homéostasie du glucose est maintenue en augmentant l'activité du cycle de Cori et d'autres processus physiologiques.
Si l'activité musculaire se poursuit, la disponibilité d'oxygène dans la mitochondrie en tant qu'accepteur final des électrons de la chaîne respiratoire devient un facteur limitant. Bientôt, les réserves d'oxygène sont épuisées, ce qui provoque une stagnation de la respiration cellulaire et commence à accumuler du pyruvate et du NADH. Pour que la glycolyse puisse continuer dans les situations anaérobies, le pyruvate entre dans la voie de fermentation lactique alternative, où l'enzyme cytosolique lactate déshydrogénase (LDH) convertit le pyruvate en lactate. Ce processus est essentiel car il réoxyde le NADH et peut être réduit à nouveau par la glycolyse. Afin de maintenir des taux d'ATP adéquats dans ce contexte avec une performance moindre, la glycolyse anaérobie et la fermentation lactique doivent augmenter considérablement, ce qui accélère encore la synthèse du lactate. Cependant, si le lactate n'est pas recyclé, ce produit s'accumulera rapidement dans le muscle et, lorsque les tampons ne suffiront pas à compenser l'augmentation des ions hydrogène, une acidose surviendra. Étant donné que les tissus musculaires produisent plus de lactate et de pyruvate qu'ils ne peuvent en cataboliser, le lactate pénètre dans le plasma et est transporté vers le foie. La deuxième partie du cycle intervient dans le foie, où le lactate est converti en pyruvate puis, par gluconéogenèse, en glucose une fois de plus. Ensuite, le glucose pénètre dans le plasma et est transporté vers les muscles, mettant ainsi fin au cycle. En substance, l'acidose est le prix à payer pour couvrir les besoins en énergie lors d'une hypoxie cellulaire.
Si les besoins en énergie restent importants, le glucose du foie entre de nouveau dans la glycolyse dans le muscle. Cependant, si l'activité musculaire est terminée, le glucose peut être stocké sous forme de glycogène par glycogenèse. Il convient de mentionner que le glucose du foie ne doit pas toujours revenir au muscle; Selon les besoins du corps, le glucose peut être transporté vers d'autres organes, tels que le cerveau.
Après une activité musculaire au cours de laquelle les muscles ont travaillé de manière anaérobie pendant un certain temps, le rythme de passage du lactate du muscle au foie n'est pas suffisant et commence à accumuler du lactate dans le muscle. Cette accumulation produit éventuellement des douleurs musculaires et des crampes, qui nécessitent l'arrêt de l'activité musculaire. Cependant, plusieurs fois, l'activité musculaire a pris fin avant que cela intervienne.
Comme la gluconéogenèse consomme 6 ATP, le cycle Cori fonctionne plus efficacement lorsque l'activité musculaire est terminée. Effectivement, un arrêt de l'activité musculaire permet de reconstituer le déficit en oxygène et de permettre au cycle de Krebs, à la chaîne d'électrons et à la phosphorylation oxydative de fonctionner à nouveau. L'énergie résultant de l'oxydation de l'acétyl-coA est nécessaire au fonctionnement de la gluconéogenèse et à la transformation de tout le lactate en glucose. Cependant, tout le lactate qui pénètre dans le foie ne se transforme pas en glucose. Lorsque les niveaux d'oxygène sont rétablis, une partie devient pyruvate et acétyl-coA et entre dans le cycle tricarboxylique. Cet ATP résultant est utilisé dans la gluconéogenèse. De même, la gluconéogenèse n'est pas le seul devenir métabolique du lactate libéré dans le sang par les muscles. En plus d'aller au foie, le lactate peut être transporté vers le coeur et les reins. Là, il subit l'oxydation du lactate en CO2 (respiration cellulaire aérobie) pour donner de l'énergie aux tissus.
Importance biologique
L'importance du cycle de Cori repose sur le fait qu'il est à l'origine du lactate (par la glycolyse et la fermentation de l'acide lactique) et par sa transformation en glucose (réaction de gluconéogenèse).
Le cycle de Cori a une grande importance physiologique, puisqu'il joue un rôle important dans l'homéostasie du glucose, qu'il a des implications essentielles dans l'équilibre acido-basique et qu'il constitue un moyen de redistribution du glycogène musculaire. Au cours des premières minutes d'exercice intense, la glycolyse et la fermentation lactique sont un moyen d'adaptation cellulaire, permettent aux muscles de fonctionner de manière anaérobie et représentent une source d'énergie essentielle jusqu'à ce que les niveaux d'oxygène et de respiration soient rétablis. Selon le type d'exercice, le recyclage du lactate et du glucose du foie est essentiel sur le plan énergétique, par exemple pour les nageurs dans une compétition de 400 m.
L'obtention du glucose est essentielle au bon fonctionnement de l'organisme, car le cerveau en dépend comme carburant principal et constitue la source d'énergie érythrocytaire. De plus, ce glucose doit être obtenu à la fois dans des conditions aérobies et anaérobies pour apporter une contribution énergétique dans les situations d'exercice musculaire intense.
Au cours de la période de récupération suivant une activité physique, il a été démontré que le cycle de Cori est également un moyen de redistribuer les réserves de glycogène. Étant donné que les muscles n'ont pas l'enzyme pour libérer le glucose dans le sang, en dégradant le glycogène des muscles au repos, ils ne peuvent pénétrer dans le sang que sous forme de pyruvate ou de lactate. Ensuite, le foie, après avoir régénéré le lactate en glucose, distribue le glucose dans les muscles précédemment exercés, de manière à ce qu'ils reconstituent leurs réserves de glycogène. C'est une distribution homogène qui restaure les réserves de glycogène de tous les muscles du corps.
Le cycle doit avoir une exécution exacte. Ses performances élevées ou faibles entraînent différentes irrégularités dans les voies métaboliques conduisant à des pathologies, certaines très graves. Un dysfonctionnement du cycle de Cori qui le ralentit supposerait une accumulation excessive d'acide lactique et, en présence d'ions hydrure libres, le pH de l'organisme diminuerait, entraînant une acidose métabolique. Au contraire, une augmentation de la fonctionnalité du cycle supposera un coût énergétique élevé et souffrira donc d'un déficit énergétique.
Synonymes, antonymes
4 synonymes (sens proche) de "cycle de Cori" :
0 antonyme (sens contraire).
Les mots ou les expressions apparentés à CYCLE DE CORI sont des termes qui sont directement liés les uns aux autres par leur signification, générale ou spécifique.
L'expression CYCLE DE CORI est dans la page 8 des mots en C du lexique du dictionnaire.
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