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Les mitochondries, nos centrales énergétiques : de quoi ont-elles besoin ?

Véritables centrales du métabolisme énergétique, les mitochondries sont des organites intracellulaires présents dans toutes les cellules eucaryotes, à l’exception des globules rouges. Chez l’homme, jusqu’à 1000 mitochondries peuvent peupler une cellule. Leur nombre est proportionnel à la consommation énergétique de la cellule : plus un organe a un fort besoin en énergie, plus il aura de mitochondries. Les cellules musculaires, cardiaques, hépatiques et neuronales sont les plus riches en mitochondries.

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Ainsi en tant que sportif, il est bien évidemment tout naturel de s’intéresser de près à la santé de ses mitochondries !

Pour fournir l’énergie nécessaire à nos cellules, les mitochondries mobilisent 98% de l’oxygène que nous respirons. Mais l’oxygène n’est pas le seul apport dont elles ont besoin ! Nutrixeal vous propose ici de faire un zoom sur le fonctionnement des mitochondries et les possibilités offertes par la nutraceutique pour optimiser le fonctionnement mitochondrial.

Les mitochondries, poumons de nos cellules

L’ATP, « carburant » cellulaire

Le fonctionnement de nos cellules repose sur l’action d’une myriade d’enzymes. Les enzymes sont des protéines dont l’action sur le plan moléculaire consiste à modifier d’autres molécules « substrat » (petites ou grosses) en leur ajoutant ou en leur ôtant des groupements chimiques (groupes d’atomes). Les molécules substrat ainsi modifiées sont appelées « produit enzymatique ».

Mecanisme d'action des enzymes
Mécanisme d’action des enzymes.

Or beaucoup de nos enzymes ont besoin d’énergie pour réaliser ces conversions. Cette énergie est puisée dans la « combustion » du « carburant » cellulaire, l’ATP (Adénosine TriPhosphate). Le carburant ATP est « brûlé » (hydrolysé) en ADP (Adénosine DiPhosphate). Cette réaction correspond à la perte d’un groupement phosphate.

Note : Les termes de « combustion » et de « carburant » sont ici employés à titre d’analogie, dans un but de simplification…

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Structure de l’ATP.
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Représentation schématique du cycle de l’ATP.

Le « carburant » ATP est majoritairement produit par les mitochondries, qui telles des machines éco-responsables, recyclent les « déchets » de la combustion (ADP + Pi) pour reformer de l’ATP.

Les mitochondries, des usines à ATP

Le recyclage de l’ADP en ATP, qui utilise entre autres le dioxygène que nous respirons, repose sur un système complexe, la phosphorylation oxydative, dont le fonctionnement est lié à la structure même des mitochondries (organites dont l’enveloppe est constituée d’une double membrane).

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Structure d’une mitochondrie.

Ce système comprend 5 complexes protéiques, localisés dans la membrane interne mitochondriale. Ces 5 complexes fonctionnent en chaîne :

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Des électrons sont capturés sur des molécules donneuses (NADH, FADH2…) issues du cycle de Krebs.

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Ces électrons sont transférés d’un complexe à l’autre via des molécules de transport (ubiquinol et cytochrome C).

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Ce transfert d’électrons s’accompagne d’une consommation de dioxygène O2 et l’ensemble aboutit à une différence de pH (gradient de protons H+) de part et d’autre de la membrane interne mitochondriale.

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Ce gradient de protons H+ (différence de concentration) entre l’espace inter-membranaire et la matrice mitochondriale permet de faire fonctionner le dernier complexe de ce système : l’enzyme ATP synthase qui convertit l’ADP en ATP.

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Fonctionnement des 5 complexes de la phosphorylation oxydative.

La membrane interne mitochondriale, dans laquelle sont enchâssés les 5 complexes protéiques utilisés par la phorphorylation oxydative, présente de nombreuses invaginations appelées « crêtes mitochondriales ». Grâce à ses crêtes, cette membrane à une grande superficie, ce qui permet à chaque mitochondrie de contenir des milliers d’exemplaires de ces complexes protéiques (il y en aurait plus de 20 000 dans une mitochondrie de cellule cardiaque), afin de maximiser la production d’ATP.

Comme le souligne le schéma ci-dessus, les transferts d’électrons entre les complexes protéiques I à IV sont effectués via des cofacteurs (molécules de transport) qui subissent des réactions d’oxydoréduction. Ces cofacteurs doivent donc être présents en quantité suffisante. Le premier de ces cofacteurs est l’ubiquinone, aussi appelée coenzyme Q10.

L’ubiquinone, molécule liposoluble, diffuse librement dans la membrane interne mitochondriale où elle reçoit les électrons des complexes I et II. Elle est alors réduite en ubiquinol ou coenzyme Q10H2, qui diffuse dans la membrane vers le complexe III où il est à nouveau oxydé en ubiquinone.

L’ubiquinol, forme réduite de la coenzyme Q10, est donc l’intermédiaire réactionnel actif qui permet d’activer le complexe III de la chaîne respiratoire.

Mitochondries, sport et nutraceutique

Au cours d’un effort physique, les mitochondries sont fortement sollicitées. C’est la raison pour laquelle notre respiration s’accélère et notre rythme cardiaque augmente, afin d’augmenter l’apport de dioxygène aux mitochondries.

Toutefois, comme nous venons de le voir, le dioxygène n’est pas le seul élément nécessaire au fonctionnement des mitochondries. La chaîne respiratoire dont elle est le lieu dépend également de la disponibilité de cofacteurs, et notamment de coenzyme Q10.

Intérêt de la coenzyme Q10 ubiquinol

zoom sur le role de l'ubiquinol dans la chaine respiratoire des mitochondries.
Zoom sur le rôle de l’ubiquinol dans la chaîne respiratoire des mitochondries.

L’apport nutraceutique de coenzyme Q10 sous forme réduite ubiquinol permet d’optimiser/accélérer le fonctionnement de la chaîne respiratoire en fournissant directement un apport électronique optimal au complexe III de la phosphorylation oxydative, ce qui réduit sa dépendance au fonctionnement des complexes I et II.

On comprend donc aisément l’intérêt d’une supplémentation en ubiquinol dans le cadre de la pratique sportive… Cet intérêt a été investigué dans plusieurs études cliniques impliquant notamment des athlètes olympiques.

Autre avantage d’une supplémentation en ubiquinol plutôt qu’en ubiquinone : l’ubiquinol est bien mieux assimilé que l’ubiquinone ! D’autres facteurs influent sur l’absorption de l’ubiquinol et Nutrixeal y est très attentif dans la conception de ses produits.

Enfin, l’intérêt de l’ubiquinol est également lié à son pouvoir antioxydant, particulièrement intéressant dans les mitochondries.

Pour en savoir plus sur l’ubiquinol, consultez sur www.nutrixeal-info.fr :

Mitochondries et stress oxydant

Le revers de la médaille de la production d’énergie est qu’elle génère une grande quantité d’espèces réactives de l’oxygène (ERO). Ce constat vient du fait qu’une proportion significative d’oxygène (2 à 6%) échappe à sa réduction complète en eau. Il subit alors une réduction monoélectronique au niveau des complexes I et III de la chaîne respiratoire, donnant ainsi naissance à de l’anion superoxyde. Les mitochondries produisent à elles seules près de 50% des ERO dans les cellules.

LE SAVIEZ-VOUS ?

Les espèces réactives de l’oxygène sont des molécules instables, très réactives, qui lorsque leur concentration explose risquent de compromettre l’intégrité des structures cellulaires dont l’ADN (on parle alors de stress oxydant). Pour contrer leur action néfaste, les cellules disposent de différents boucliers, qui reposent tous sur des concentrations importantes en molécules antioxydantes, c’est-à-dire capables de s’oxyder pour neutraliser ces ERO.

Les apports en antioxydants constituent donc un autre enjeu majeur pour lequel la nutraceutique présente un grand intérêt dans le cadre de la pratique sportive.

Cependant, tous les antioxydants ne se valent pas… Certains sont utiles en supplémentation pendant l’effort, tandis que d’autres sont plus à privilégier en supplémentation de fond.

POUR EN SAVOIR PLUS :

Pour aller plus loin : mitochondries et métabolisme des macronutriments

En amont de la chaîne respiratoire qui aboutit à la production d’ATP, la mitochondrie abrite également un ensemble réactions de métabolisation des nutriments, dont le célèbre cycle de Krebs, ayant pour but la production de molécules donneuses d’électrons (NADH, FADH2).

Après leur ingestion, les aliments sont digérés et les macronutriments libérés (lipides, glucides et protéines) sont dégradés dans le tube digestif en petites molécules assimilables : les acides gras, le glucose et les acides aminés. Ces molécules énergétiques passent ensuite dans la circulation sanguine pour être acheminées jusqu’au cytoplasme de nos cellules où elles vont alimenter les voies métaboliques associées aux macronutriments :

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la glycolyse : voie métabolique qui dégrade le glucose issu des glucides alimentaires ;

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la β-oxydation : voie métabolique principale de la dégradation des acides gras obtenus directement après la digestion des lipides alimentaires ou suite à la lipolyse des lipides stockés ;

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le catabolisme des acides aminés : voie métabolique de dégradation des acides aminés obtenus par protéolyse (découpage) des protéines.

Ces différentes voies métaboliques de dégradation des nutriments aboutissent toutes à la production d’une même molécule à haut potentiel d’hydrolyse appelée Acétyl-CoA, substrat de départ du cycle de Krebs.

Métabolisme des nutriments et énergie cellulaire
Les voies de dégradation des nutriments et leurs cofacteurs associés pour produire efficacement de l’énergie.

La production mitochondriale d’acétyl-CoA et le cycle de Krebs utilisent des cofacteurs pouvant faire l’objet d’une supplémentation nutraceutique. Carnitine, vitamines B, magnésium, acide lipoïque, ubiquinol… ces molécules interviennent toutes en tant que cofacteurs essentiels de la chaîne métabolique des nutriments :

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La carnitine est un cofacteur essentiel à la transformation des lipides en énergie en transportant les acides gras à longue chaîne à travers la membrane mitochondriale.

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Les vitamines hydrosolubles du groupe B assistent un grand nombre de voies métaboliques : la vitamine B1 catalyse la transformation du pyruvate en Acétyl-CoA, la vitamine B6 est très impliquée dans le métabolisme des acides aminés, les vitamines B8 et B12 participent au catabolisme des acides gras via la β-oxydation…

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L’acide lipoïque est un cofacteur de deux enzymes du cycle de Krebs mais également de la réaction de décarboxylation oxydative permettant de transformer le pyruvate en Acétyl-CoA.

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Le magnésium Mg2+ intervient quant à lui à chaque étape de consommation et de formation de l’ATP en minimisant la répulsion électrostatique des charges négatives de l’ATP et de l’ADP (complexe ATP-Mg2+ et ADP-Mg2+). Il est ainsi cofacteur dans toutes les voies du métabolisme énergétique (glycolyse, β-oxydation, cycle de Krebs et phosphorylation oxydative).

Il est donc tout naturel de penser que l’apport nutraceutique de ces cofacteurs serait une aide précieuse pour le métabolisme énergétique de nos mitochondries. De nombreuses études scientifiques sont venues conforter cette idée en démontrant que ces petites molécules boostent réellement notre organisme en période de stress, d’efforts sportifs intenses ou tout simplement pour faire face au vieillissement cellulaire.

Dans cette optique, Nutrixeal propose une large gamme de compléments permettant de renforcer les fonctions mitochondriales dans le but de favoriser l’équilibre physiologique optimal de notre métabolisme cellulaire énergétique.

Sélection de produits Nutrixeal pour booster le métabolisme cellulaire énergétique

L’ubiquinol

UltraQ10 apporte de l’ubiquinol hautement assimilable, en association synergique avec de la vitamine E et de la vitamine C.  Les vitamines C et E contribuent à protéger les cellules contre le stress oxydant. La vitamine C contribue à un métabolisme énergétique normal et à réduire la fatigue.

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Les vitamines du groupe B

Le complément QuinoGerm® B Complex : complexe concentré de vitamines B issues d’un extrait standardisé de germe de quinoa.

2 gélules apportent 100% des apports de référence pour l’ensemble des vitamines du groupe B.

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L’acide lipoïque 

Formule d’acide R-α-lipoïque, sous sa forme la plus stable et la mieux assimilée : le R-lipoate de sodium.

r lipoate de sodium 300 mg Nutrixeal sport info

La carnitine

Forme hautement dosée de L-tartrate de L-Carnitine de qualité Carnipure® (800 mg par gélule végétale).

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Le magnésium

Nutrixeal propose différentes formules de magnésium :

  • L’UltraMag, forme de magnésium chélaté hautement assimilable grâce à l’ajout de taurine.
  • Le Magnésium chélaté Bisglycinate pur en poudre ou en gélules végétales.
  • Le PhosphoMag : pur glycérophosphate de magnésium en poudre, forme de magnésium chélaté neutre en goût, idéale pour une utilisation dans la gourde pendant ou après l’effort.
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Pour en savoir plus sur les critères de choix d’un complément de magnésium, n’hésitez pas à consulter notre dossier Magnésium et Santé sur Nutrixeal Info.

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