Mitochondrie et bioénergétique

Structure

Double membrane : externe (porines, perméable) et interne (très imperméable, crêtes mitochondriales → surface augmentée). Espace intermembranaire. Matrice : ADNmt circulaire (16.5 kb, 37 gènes, héritage maternel), ribosomes mitochondriaux, enzymes du cycle de Krebs et de la beta-oxydation.

Chaîne respiratoire

Complexe I (NADH déshydrogénase) : NADH → ubiquinone. Pompe 4 H⁺.
Complexe II (succinate déshydrogénase) : FADH2 → ubiquinone. Ne pompe PAS de H⁺. Seul complexe entièrement codé par l'ADN nucléaire.
Complexe III (cytochrome bc1) : ubiquinol → cytochrome c. Pompe 4 H⁺.
Complexe IV (cytochrome c oxydase) : cytochrome c → O2 → H2O. Pompe 2 H⁺. Inhibé par le CN⁻ et le CO.
Complexe V (ATP synthase) : le gradient de H⁺ (force proton-motrice) entraîne la rotation du rotor → ADP + Pi → ATP. ~2.5 ATP/NADH, ~1.5 ATP/FADH2.

Bilan énergétique

1 glucose → glycolyse (2 ATP + 2 NADH) → 2 pyruvate → 2 acétyl-CoA (2 NADH) → cycle de Krebs (2 GTP + 6 NADH + 2 FADH2) → phosphorylation oxydative → total ~30-32 ATP.

Découplage et maladies

UCP1 (thermogénine, tissu adipeux brun) : dissipe le gradient en chaleur (thermogenèse du nouveau-né). Maladies mitochondriales : mutations ADNmt → MELAS (myopathie + encéphalopathie + acidose lactique + stroke-like episodes), MERRF, neuropathie optique de Leber. Hérédité maternelle.

Point clé concours : L'intoxication au cyanure bloque le complexe IV → arrêt de la chaîne respiratoire → mort cellulaire rapide. Antidote : hydroxocobalamine. L'ouverture du pore de transition de perméabilité mitochondriale (mPTP) libère le cytochrome c → apoptose.