LES ACIDES AMINÉS ESSENTIELS : LA CARNITINE

Le catabolisme des Acides Gras (AG), ou β-oxydation, est une voie importante du métabolisme énergétique car la finalité est la formation d’ATP (fioul énergétique cellulaire) au niveau des mitochondries. Les mitochondries interviennent dans de nombreuses réactions biochimiques comme la respiration cellulaire, la mise en réserve de l'énergie, le stockage de substances, les réactions chimiques et électriques des cellules.

Beaucoup de tissus ou organes peuvent réaliser cette β-oxydation comme le rein, le foie, les muscles striés, le cœur, le tissu adipeux mais certaines cellules en sont incapables comme les hématies, les neurones (d’où leur qualification de glucodépendant)

Les AG sont apportés aux cellules consommatrices par la vascularisation sanguine. Ils sont transportés par les lipoprotéines, surtout les chylomicrons,  pour les AG d’origine exogène (alimentaire) et par les VLDL pour ceux d’origine endogène (en provenance du foie).

Une fois dans la cellule, les AG doivent être activés et transférés dans les mitochondries pour y subir la β-oxydation énergétique.

La mitochondrie étant un organite à double membrane de ce fait il y a un double franchissement à faire

Schéma Mitochondrie

L’AG subit une réaction d’activation (sauf les AG à chaîne courte (< 10 atomes de carbone) qui passent par simple diffusion dans la matrice de la mitochondrie où ils seront activés)

Cette réaction est une réaction de condensation entre 1 AG et le CoA-SH (coenzyme A) ce qui donne une liaison thioester (fort potentiel énergétique) en même temps qu’est libérée une molécule d’eau.

L’hydrolyse de l’ATP conduit à la formation d’AMP et de pyrophosphate inorganique (PPi) hydrolysé en 2 Pi ce qui rend cette réaction catalysée par AcylCoA irréversible.

Cette transformation a lieu lors de la traversée de la membrane externe de la mitochondrie, l’AcylCoA se retrouve donc dans l’espace intermembranaire.

La difficulté réside dans le fait que les membranes biologiques sont imperméables au CoA-SH (coenzyme A) or les enzymes de la β-oxydation se trouvent exclusivement dans la matrice de la mitochondrie. Elles doivent donc franchir la membrane interne de la mitochondrie

Le franchissement est assuré grâce à un système transporteur spécifique impliquant la Carnitine

Navette de la Carnitine

La Carnitine est un composé azoté issu de la lysine qui présente une fonction alcool. Ce groupement hydroxyle va donner un point d’attache à l’AcylCoA (par une liaison ester) grâce à l’acylcarnitine transférase I enzyme localisée au niveau de la membrane interne côté espace inter-membranaire. Elle permet donc la régulation de la β-oxydation. En parallèle, cette réaction de transfert s’accompagne du départ du CoA-SH.

L’acylcarnitine passe ensuite dans la matrice de la mitochondrie grâce à une protéine de transport spécifique membranaire, l’acylcarnitine translocase.

Grâce à l’acylcarnitine transférase II, située sur la face matricielle de la membrane interne, l’acyl est ré-associé à un CoA-SH (déjà présent dans la matrice) donnant un nouvel acyl CoA qui pourra alors participer à la β-oxydation.

La carnitine ainsi libérée repasse dans l’espace inter-membranaire par la translocase et peut ainsi de nouveau participer à un nouveau transport d’acyl.

Ce procédé biochimique très complexe permet de mesurer toute la fragilité du système pour arriver à la β-oxydation d’un AG, c’est à dire à produire de l’énergie à partir d’un Acide Gras. On réalise la facilité d’une perturbation d’un des mécanismes de transfert trans-membranaire.

Fragilité à prendre d’autant plus en considération que la Carnitine est connue pour protéger et stabiliser les récepteurs muscariniques c’est à dire les médiateurs du système nerveux parasympathique et, de façon plus générale, la Carnitine améliore le rôle essentiel de production d’énergie par le myocarde. Une carence en Carnitine myocardique apparaîssant d’ailleurs pendant l’ischémie, l’infarctus du myocarde aigu et l’arrêt cardiaque…

La Carnitine est donc un nutriment impliqué dans des métabolismes fort importants concernant des organes vitaux de haute valeur énergétique comme le cerveau, le cœur, les muscles…

Références :

Bonavita E. Study of efficacy and tolerability of L-acetyl-carnitine therapy in the senile Brain. Int J Pharmcol Ther Tox 1986 ;24 :511-6

Thal LJ, Carta A, Clarke WR, Ferris SH, Friedland RP, Petersen RC, Pettegrew JW, Pfeiffer E, Raskind MA, Sano M, Tuszynski MH, Woolson RF. A 1-year multicenter placebo-controlled study of acetyl-L-carnitine in patients with Alzheimer's disease. Neurology 1996 Sep;47(3):705-11.

Thal LJ, Calvani M, Amato A, Carta A. A 1-year controlled trial of acetyl-l-carnitine in early-onset AD. Neurology 2000 Sep 26;55(6):805-10.

Brooks JO 3rd, Yesavage JA, Carta A, Bravi D. Acetyl L-carnitine slows decline in younger patients with Alzheimer's disease: a reanalysis of a double-blind, placebo-controlled study using the trilinear approach. Int Psychogeriatr 1998 Jun;10(2):193-203.

Rundek T, Naini A, Sacco R, Coates K, DiMauro S.Department of Neurology, Columbia University College of Physicians & Surgeons, New York, NY 10032, USA. Atorvastatin decreases the coenzyme Q10 level in the blood of patients at risk for cardiovascular disease and stroke. Arch Neurol. 2004 Jun;61(6):889-92.

Silver MA, Langsjoen PH, Szabo S, Patil H, Zelinger A. Statin cardiomyopathy? A potential role for Co-Enzyme Q10 therapy for statin-induced changes in diastolic LV performance: description of a clinical protocol. Biofactors. 2003;18(1-4):125-7. 

Chang L, Xu J, Yu F, Zhao J, Tang X, Tang C. Amino Institute of Cardiovascular Diseases Research, First Hospital, Peking University, Beijing, P.R. China.Taurine protected myocardial mitochondria injury induced by hyperhomocysteinemia in rats. Acids. 2004 Aug;27(1):37-48. Epub 2004 Jul 19

Herrero L, Rubi B, Sebastian D, Serra D, Asins G, Maechler P, Prentki M, Hegardt FG. Department of BiochemistryMolecular Biology, School of Pharmacy, Diagonal 643, E-08028 Barcelona, Spain Alteration of the Malonyl-CoA/Carnitine Palmitoyltransferase I Interaction in the {beta}-Cell Impairs Glucose-Induced Insulin Secretion. Diabetes. 2005 Feb;54(2):462-71.

Calabrese V, Ravagna A, Colombrita C, Scapagnini G, Guagliano E, Calvani M, Butterfield DA, Giuffrida Stella AM. Department of Chemistry, Biochemistry and Molecular Biology Section, Faculty of Medicine, University of Catania, Catania, Italy. Acetylcarnitine induces heme oxygenase in rat astrocytes and protects against oxidative stress: Involvement of the transcription factor Nrf2. J Neurosci Res. 2005 Jan 7;79(4):509-521

Oxidative stress on mitochondrial antioxidant defense system in the aging process: role of DL-alpha-lipoic acid and L-carnitine. Clin Chim Acta. 2005 May;355(1-2):173-80/Immunopharmacol Immunotoxicol. 2005;27(1):109-22.

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