Le complexebc₁de la chaîne respiratoire mitochondriale fonctionne selon l’hypothèse du cycle Q de Mitchell

Abstract

Les mitochondries (Figure 1) sont des organites cellulaires entourés de deux membranes qui sont considérées comme la centrale énergétique de la cellule [1-3] (➜). L'énergie produite par les mitochondries sous forme d'ATP provient de la réaction de l'oxygène avec les produits de dégradation de notre alimentation qui sont essentiellement réducteurs (Figure 2). Les produits ultimes de cette dégradation entraînent la conversion des coenzymes oxydés NAD + et FAD (flavine adénine dinucléotide) en leurs équivalents réduits NADH et FADH 2 . La rencontre des coenzymes réduits, véritables monnaies d'échange des réactions d'oxydoréduction, avec l'oxygène ne se fait pas directement mais à travers une série de réactions d'oxydoréduction successives catalysées par des complexes protéiques hautement structurés, numérotés de I à IV (Figure 3). C'est au niveau des complexes I, III et IV que s'opère la récupération de l'énergie sous la forme d'un gradient de protons H + extraits de l'intérieur des mitochondries vers l'espace intermembranaire. Ce gradient électrochimique de protons permet ensuite la synthèse d'ATP à travers un autre complexe protéique, l'ATP synthase (appelé aussi quelquefois complexe V), qui est un véritable moteur moléculaire [4]. C'est la théorie chimio-osmotique de Mitchell [5,6]. > Le complexe bc 1 est central dans l'organisation des oxydations phosphorylantes. Il est largement accepté aujourd'hui que le fonctionnement de ce complexe obéit au schéma décrit par P. Mitchell sous le nom de « cycle Q ». Nous avons montré, en nous appuyant sur un modèle stochastique du transfert des électrons, que la structure de ce complexe permet naturellement l'émergence du cycle Q et minimise les courts-circuits non généra-teurs d'un gradient de protons transmembranaire. Cette approche fournit un cadre conceptuel géné-ral bien adapté à la modélisation des réactions d'oxydoréduction de l'ensemble des complexes de la chaîne respiratoire mitochondriale et de leurs dérèglements pathologiques. < La structure de la plupart des complexes de la chaîne respiratoire est maintenant connue (Figure 3). Les structures cristallines permettent de prédire assez clairement un cheminement des électrons et, dans certains cas, des protons associés à la réaction d'oxydoréduction catalysée par ces complexes. Dans le cas du complexe III (ou complexe bc 1 ), deux chemins pour les électrons furent mis en évidence (Figure 4) lors de l'établissement de la structure cristallographique. Cette découverte venait conforter une hypothèse faite également par Mitchell en 1975 [6, 7] sous le nom de « cycle Q » ou « cycle des quinones » dans lequel il était postulé, et c'était l'hypothèse de base, que les deux électrons apportés par la molécule de quinol (QH 2 ) suivaient des chemins différents (Figure 5). Nous décrirons dans cet article comment une approche stochastique prenant en compte la structure maintenant connue du complexe III et les potentiels redox standard des différents centres redox permet de montrer que le complexe III fonctionne réellement selon l'...

Rapid and delayed effects of single-walled carbon nanotubes in glioma cells

“…Therefore, inhibition of this complex drastically reduces the formation of an electrochemical gradient on the inner mitochondrial membrane. As a result, there is a decrease in ATP production since ATP synthase lacks protons [41,42]. In addition, inhibition of the complex III enhances the formation of superoxide anion radicals and other ROS [43,44].…”

Polymorphism of mitochondrial DNA genes involved in asthenozoospermia in infertile patients of Côte d’Ivoire

“…It is part of the subunits of the catalytic core of enzyme complex III and is involved in the transfer of electrons from ubiquinol to cytochrome c via its two redox centers, heme bL and bH [27] . Mutations in the MT-CY B gene result in a reduction in the activity of enzyme complex III, including proton translocation and MRC dysfunction [28] . The MRC, responsible for the production of energy in the form of ATP needed by sperm cells for their movement, is organized into a supercomplex called the respirasome.…”

Espèces réactives de l’oxygène et stress oxydant

“…Cette production d'énergie (sous forme d'ATP) appelée phosphorylation oxydative se fait notamment par l'intermédiaire de chaînes de transport d'électrons présentes dans la membrane interne des mitochondries [31]. Ainsi, depuis que l'atmosphère terrestre a commencé à s'enrichir en oxygène il y a environ deux milliards d'années, les organismes vivants aérobies se sont adaptés à ces conditions en apprenant à consommer et à utiliser l'oxygène mais également à éli-miner les métabolites réduits produits.…”