Par Kevin Beck, mis à jour le 30 août 2022

Le glucose est le carburant essentiel qui alimente chaque cellule vivante. Lorsque le sucre à six carbones traverse la membrane plasmique, il est immédiatement phosphorylé pour former du glucose‑6‑phosphate (G‑6‑P). Le phosphate ajouté porte une charge négative, piégeant la molécule à l'intérieur du cytoplasme et ouvrant la voie à la synthèse de l'ATP.

Le glucose dans la cellule :un aperçu rapide

Également connu sous le nom de dextrose dans des contextes non biologiques et de glycémie en milieu clinique, le glucose (C₆ H₁₂ O₆ ) est un substrat métabolique clé. Chez un adulte type, la glycémie est en moyenne de 100 mg/dL, ce qui équivaut à environ 4 g de sucre circulant dans les 4 L de sang.

Procaryotes contre eucaryotes

Les cellules procaryotes manquent de mitochondries et dépendent donc presque entièrement de la glycolyse pour générer de l’énergie. Les cellules eucaryotes, en revanche, exploitent à la fois la glycolyse et le système de phosphorylation oxydative mitochondriale pour produire beaucoup plus d'ATP par molécule de glucose.

La voie glycolytique

La glycolyse consiste en dix réactions catalysées par des enzymes qui divisent une molécule de glucose en deux molécules de pyruvate, produisant un rendement net de deux ATP et deux NADH :

C₆ H₁₂ O₆ → 2C₃ H₄ O₃ + 2ATP + 2NADH

Vous trouverez ci-dessous un aperçu concis du sentier.

Premières étapes

• Glucose → G‑6‑P (via l'hexokinase) ; ATP → ADP.
• G‑6‑P → F‑6‑P (phosphoglucose isomérase).
• F‑6‑P → F‑1,6‑BPG (phosphofructokinase) ; un autre ATP consommé.
• Le F‑1,6‑BPG est divisé en glycéraldéhyde‑3‑phosphate (GAP) et en dihydroxyacétone phosphate (DHAP) (aldolase).
• DHAP → GAP (triose phosphate isomérase).

Étapes de génération d'énergie

• GAP → 1,3-bisphosphoglycérate (1,3-BPG) (glycéraldéhyde-3-phosphate déshydrogénase) ; NAD⁺ → NADH.
• 1,3‑BPG → 3‑phosphoglycérate (3‑PG) (phosphoglycérate kinase) ; ATP produit.
• 3‑PG → 2‑phosphoglycérate (2‑PG) (phosphoglycérate mutase).
• 2‑PG → phosphoénolpyruvate (PEP) (énolase).
• PEP → pyruvate (pyruvate kinase) ; Rendement final en ATP.

Au-delà de la glycolyse

Une fois formé, le pyruvate suit l'un des deux destins suivants :

• Fermentation (anaérobie) – Le pyruvate est réduit en lactate, régénérant le NAD⁺ afin que la glycolyse puisse se poursuivre en l'absence d'oxygène.
• Respiration aérobie – Le pyruvate pénètre dans les mitochondries, est converti en acétyl‑CoA et alimente le cycle de Krebs. Le cycle produit du NADH, du FADH₂ supplémentaires et une petite quantité d'ATP.

L'activité ultérieure de la chaîne de transport d'électrons utilise les électrons de haute énergie du NADH et du FADH₂ pour générer environ 34 molécules d'ATP supplémentaires par molécule de glucose, l'oxygène agissant comme accepteur d'électrons final.

Principaux points à retenir

La phosphorylation du glucose emprisonne le sucre à l’intérieur de la cellule, le rendant disponible pour la production progressive d’ATP. Alors que les procaryotes dépendent uniquement de la glycolyse, les cellules eucaryotes combinent la glycolyse avec la phosphorylation oxydative mitochondriale pour une extraction efficace de l'énergie.