La phosphorylation oxydative est l’étape finale de la respiration cellulaire, se déroulant dans la membrane mitochondriale interne. Elle utilise l’énergie libérée par la chaîne de transport des électrons pour entraîner la synthèse de l’ATP, produisant la grande majorité de l’énergie cellulaire.

Comment Fonctionne la Phosphorylation Oxydative

La Chaîne de Transport des Électrons

Le NADH et le FADH2 provenant de la glycolyse et du cycle de l’acide citrique donnent des électrons à des complexes protéiques intégrés dans la membrane mitochondriale interne. Ces complexes (Complexe I à IV) font passer les électrons à travers une série de réactions redox, chacune avec un potentiel de réduction progressivement plus élevé.

Pompage de Protons

Au fur et à mesure que les électrons se déplacent dans la chaîne, l’énergie libérée est utilisée pour pomper des protons (H+) de la matrice mitochondriale vers l’espace intermembranaire. Les complexes I, III et IV contribuent chacun à la construction de ce gradient de protons. Le résultat est une concentration élevée de protons dans l’espace intermembranaire et une faible concentration dans la matrice.

La Force Motrice des Protons

Le gradient électrochimique créé par la différence de concentration de protons et le potentiel membranaire est appelé la force motrice des protons. Cette force stocke de l’énergie potentielle, comme l’eau derrière un barrage.

Synthèse d’ATP

Les protons retournent dans la matrice à travers l’ATP synthase (Complexe V), une turbine moléculaire. Lorsque les protons traversent l’enzyme, elle tourne, entraînant la phosphorylation de l’ADP en ATP. Environ trois à quatre molécules d’ATP sont produites pour dix protons qui traversent.

L’Oxygène comme Accepteur Terminal d’Électrons

L’oxygène est l’accepteur final d’électrons au Complexe IV. Il accepte les électrons et se combine avec des protons pour former de l’eau. Sans oxygène, la chaîne de transport des électrons s’arrête, et la phosphorylation oxydative cesse.

Rendement en ATP

L’oxydation complète d’une molécule de glucose produit environ 30 à 32 molécules d’ATP par phosphorylation oxydative, dépassant de loin les 2 ATP produits par la seule glycolyse.