La respiration anaérobie est le processus de création d’énergie sans la présence d’oxygène. Parfois, le corps ne peut pas fournir aux muscles l’oxygène dont il a besoin pour créer de l’énergie – comme dans une situation de sprint. Sans le processus de respiration anaérobie, il peut ne pas y avoir d’énergie fournie aux muscles dans les moments de forte demande.
Cet article examinera le processus de respiration anaérobie et sa signification clinique.
Processus de respiration anaérobie
Sans la présence d’oxygène, la chaîne de transport d’électrons (ETC) ne peut pas continuer car il n’y a pas d’accepteur d’électrons terminal. Par conséquent, le nombre habituel de molécules d’ATP ne peut être créé. L’arrêt de la chaîne de transport d’électrons entraîne une réduction de l’activité des réactions précédant cette étape, comme le cycle de Krebs et la glycolyse. La voie anaérobie utilise le pyruvate, le produit final de la glycolyse.
Sans le fonctionnement de l’ETC, il y a un excès de NADH et de pyruvate. Le pyruvate est ensuite réduit en lactate (acide lactique) par le NADH, laissant le NAD+ après la réduction. Cette réaction est catalysée par l’enzyme lactate déshydrogénase. Cela conduit essentiellement au recyclage du NAD+.
En recyclant le NAD+, le processus de glycolyse peut se poursuivre car le » stock » de NAD+ a été reconstitué. La voie de la glycolyse produit 2 molécules nettes d’ATP qui peuvent être utilisées comme énergie pour entraîner la contraction musculaire, etc. Les 2 molécules d’ATP sont beaucoup moins nombreuses que celles qui seraient produites par la respiration aérobie, elles sont nécessaires car sans la respiration anaérobie, il n’y aurait pas d’autre méthode de production d’ATP.
Cela peut se produire dans des conditions d’ischémie. La glycolyse se produira plus rapidement et produira de l’acide lactique. Cela est nécessaire dans des situations telles que l’exercice où la demande en oxygène des muscles augmente au-dessus de l’approvisionnement, dans les cardiopathies ischémiques ou lorsqu’une tumeur maligne dépasse son approvisionnement en sang.
La glycolyse anaérobie se produit plus rapidement que l’aérobie parce que moins d’énergie est produite pour chaque glucose décomposé (2ATP cf. 32ATP), donc plus doit être décomposé à un rythme plus rapide pour répondre aux demandes. Cela peut conduire à une acidose lactique.
Élimination du lactate
Le lactate produit à la suite de la respiration anaérobie doit être éliminé car il est acide. Il y a deux façons principales de le faire;
- Le lactate est transporté vers les cellules métaboliquement actives, comme le cœur et le cerveau. Là, il est reconverti en pyruvate par la réaction ci-dessus. Le pyruvate est ensuite utilisé dans le cycle de Krebs.
- Le lactate est transporté vers le foie et converti en pyruvate par la réaction ci-dessus. Le pyruvate est ensuite utilisé dans le processus de gluconéogenèse pour créer plus de glucose
Pertinence clinique – Acidose lactique
Dans certains cas, une production excessive de lactate peut conduire à une condition connue sous le nom d’acidose lactique, un sous-type d’acidose métabolique. Dans ce cas, le pH du sang est devenu plus acide en raison de l’augmentation des niveaux de lactate dans l’organisme. L’acidose lactique peut avoir plusieurs causes, mais en général, elle est due à l’incapacité de l’organisme à respirer de manière aérobie. Certaines causes comprennent :
- Diabète sucré
- Déficience enzymatique – par exemple déficit en pyruvate déshydrogénase
- Médicaments – par exemple, la metformine et l’isoniazide
- Hémorragie
- Sépis
- Troubles mitochondriaux
Les symptômes sont typiques de l’acidose métabolique et comprennent des nausées, des vomissements, une faiblesse musculaire et une respiration rapide. Le traitement est difficile, car il existe peu de preuves en faveur de l’utilisation de solutions de bicarbonate de sodium (pour équilibrer le pH) ou de l’élimination directe du lactate (par hémofiltration). Dans l’ensemble, le traitement est de soutien et dépendrait de la cause ; si les médicaments en sont la cause, il peut être nécessaire de les arrêter et certains troubles mitochondriaux peuvent nécessiter des régimes alimentaires adaptés.
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