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Y a-t-il une utilisation du CO₂ dans le corps humain ?

Y a-t-il une utilisation du CO₂ dans le corps humain ?


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Nous savons tous que le CO₂ est un déchet du métabolisme. Le CO₂ a-t-il un rôle utile, en plus d'avoir un rôle dans le pH du sang ?


Avant de restreindre la réponse au métabolisme humain, je reconnais qu'il est important de mentionner que le CO2 est la source des atomes de carbone du glucose dans la photosynthèse (dans le cycle de Calvin). [Dans la photosynthèse CO2 c'est réglé'].

Même avec la restriction ci-dessus, je suis certain que je ne peux pas rendre justice à tous les aspects utiles du CO2 dans le métabolisme des mammifères, et je me limiterai à un seul domaine qui m'est venu à l'esprit en lisant votre question : le besoin en dioxyde de carbone (sous forme de bicarbonate) pour la biosynthèse des acides gras (FAS) et, dans un sens un peu plus général , réactions de carboxylation dépendantes de la biotine chez les mammifères/bactériens. En fonction d'autres contributions, je pourrais peut-être étendre cela un peu plus tard.

Salih Wakil a montré que le CO2 est une exigence absolue pour la biosynthèse des acides gras, mais atomes de carbone de CO2 n'apparaissent pas dans le produit d'acide gras.

Nous savons maintenant que le SAF commence par la carboxylation de l'acétyl-CoA en malonyl-CoA, catalysée par l'enzyme acétyl-CoA carboxylase. Acétyl-CoA, ATP et bicarbonate sont les substrats de cette enzyme, et le malonyl-CoA est un produit clé. L'une des nombreuses propriétés intéressantes de cette enzyme est qu'elle contient de la biotine, qui (dans ce cas) peut être considérée comme un vecteur de CO « actif »2.

Cela explique le besoin de dioxyde de carbone mais pourquoi pas de carbone de CO2 dans le produit final ?

On sait maintenant que dans les réactions FAS ultérieures, un dérivé de malonyl-CoA se condense avec un dérivé d'acétyl-CoA (je simplifie ici) pour donner un composé à quatre carbones avec perte de CO2.

Ainsi, le dioxyde de carbone (sous forme de bicarbonate) est une condition obligatoire pour la biosynthèse des acides gras des mammifères, mais pas de CO2-le carbone dérivé est incorporé dans les acides gras.

Le dioxyde de carbone est également nécessaire pour la formation d'oxaloacétate à partir de pyruvate. Cette réaction peut être une méthode de «remplissage» d'un intermédiaire clé du cycle de Krebs (une réaction dite anapleurotique). L'enzyme ici est la pyruvate carboxylase et les substrats de la réaction sont le pyruvate, bicarbonate et l'ATP, l'oxaloacétate étant un produit clé. Cette enzyme contient également de la biotine et (comme l'acétyl CoA carboxylase), du CO2 se lie de manière covalente à la biotine au cours du cycle de réaction.

La pyruvate-CoA carboxylase a été découverte par Harland.G Wood et C. Werkman dans des bactéries (voir ici pour une bonne référence sur les premiers travaux sur la pyruvate carboxylase). Sa découverte a été très controversée car à l'époque on pensait que les cellules animales/bactériennes ne pouvaient pas "fixer" le CO2; c'est bien que CO2 n'est "fixe" que dans la photosynthèse. Cette découverte a réfuté ce morceau de dogmatisme.

Une troisième enzyme qui nécessite du CO2 comme substrat (sous forme de bicarbonate) est la propionyl-CoA carboxylase. Cette enzyme est présente dans les mitochondries et fonctionne dans le métabolisme des acides gras à chaîne impaire. Ça aussi contient de la biotine.

Je me suis concentré sur certains aspects biochimiques de votre question. Les trois enzymes mentionnées, l'acéty-CoA carboxylase, la pyruvate carboxylase et la propionyl-CoA carboxylase nécessitent toutes du CO2 sous forme de bicarbonate comme substrat, contiennent tous de la biotine, et (pour autant que je sache) jouent tous un rôle très central dans le métabolisme des mammifères. (Ils ont également tous besoin d'ATP comme substrat).

Parmi les nombreux aspects intéressants de la biotine, je n'en citerai qu'un. Le blanc d'œuf contient une protéine, l'avidine, qui se lie très, très étroitement à la biotine. En fait, l'interaction biotine-avidine est l'une des interactions non covalentes les plus fortes connues. Pour autant que je sache, personne ne connaît la fonction de l'avidine dans le blanc d'œuf. Certaines bactéries contiennent une protéine similaire (mais non liée à l'évolution) appelée streptavidine. Personne ne connaît non plus la fonction de la steptavidine (encore une fois, à ma connaissance).

L'article original de Wood & Werkman : a été publié dans le Journal biochimique en 1936

L'utilisation du CO2 dans la dissimilation du glycérol par les bactéries de l'acide propionique.

Harland Goff Wood et Chester Hamlin Werkman.

Journal biochimique, volume 30, janvier 1936, pp 48-53


Quelques points supplémentaires sur le rôle du bicarbonate (qui est directement formé à partir du dioxyde de carbone comme décrit par TomD) :

  1. Aide à neutraliser le chyme acide lorsqu'il pénètre dans l'intestin.
  2. Formation de coquilles chez les invertébrés et de coquilles d'œufs chez les oiseaux et les reptiles. Les coquilles sont formées par le dépôt de calcite (carbonate de calcium) qui se produit principalement par une augmentation de la sécrétion de bicarbonate et de calcium.
  3. Le bicarbonate est également important pour le transport du chlorure (échange d'anions). Dans les globules rouges, cela se fait via Band3

Pour ajouter ma valeur de 2 cents : la fréquence et la profondeur de la respiration sont régulées par des chimiorécepteurs dans la moelle du tronc cérébral. Ces chimiorécepteurs répondent principalement au pH du sang, mais le pH est pour une part importante déterminé par le CO2/HCO3- équilibre comme expliqué par @TomD. Il s'agit essentiellement de l'augmentation du CO2 qui est perçu par la moelle et qui augmente la fréquence respiratoire et la profondeur de l'inspiration. Voir cette page Web sur le contrôle respiratoire.


Voir la vidéo: Jancovici: CO2 ou PIB, il faut choisir - Sciences Po - 29082019 - EN subtitles available (Février 2023).