Complexe pyruvate déshydrogénase

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Le complexe pyruvate déshydrogénase (PDC) est l'association de trois enzymes intervenant séquentiellement pour catalyser la décarboxylation oxydative du pyruvate en acétyl-CoA. Le pyruvate est notamment issu de la glycolyse, tandis que l'acétyl-CoA est, par exemple, le point d'entrée du cycle de Krebs, qui fonctionne dans la foulée de la chaîne respiratoire pour parachever l'oxydation du groupement acétyle de l'acétyl-CoA.

Le PDC est structurellement apparenté au complexe alpha-cétoglutarate déshydrogénase et au complexe 3-méthyl-2-oxobutanoate déshydrogénase, constitués comme lui d'une décarboxylase, d'une acyltransférase et d'une oxydo-réductase. Chez les procaryotes, il est organisé selon une symétrie qui varie suivant les espèces, cubique chez les bactéries à Gram négatif, avec 24 sous-unités E2[1], et dodécaédrique chez les bactéries à Gram positif, avec 60 sous-unité E2[2]. Chez les eucaryotes, on le trouve dans la matrice mitochondriale, l'enzyme humaine étant constituée de 96 sous-unités organisées selon une symétrie dodécaédrique[3].

  Enzyme     Abrév.     Cofacteurs     Nombre de sous-unités  
  Procaryotes     Eucaryotes  
  Pyruvate déshydrogénase
  EC 1.2.4.1 : décarboxylase
E1   Thiamine pyrophosphate
  (TPP)
24 30
  Dihydrolipoamide S-acétyltransférase
  EC 2.3.1.12 : acyltransférase
E2   Lipoamide / dihydrolipoamide
  Coenzyme A (CoA-SH)
24-60 48-60[4]
  Dihydrolipoyl déshydrogénase
  EC 1.8.1.4 : oxydo-réductase
E3   Flavine adénine dinucléotide (FAD)
  Nicotinamide adénine dinucléotide (NAD+)  
12 12


La réaction globale catalysée par le complexe pyruvate déshydrogénase est la suivante :


Pyruvate Acétyl-CoA
Pyruvic-acid-2D-skeletal.svg Acetyl co-A wpmp.png
CoA-SH + NAD+ NADH + H+ + CO2
Biochem reaction arrow reversible YYNN horiz med.svg

Le mécanisme de cette réaction, qui fait intervenir successivement les enzymes E1, E2 et E3, chacune avec ses cofacteurs, est assez complexe, et peut être résumé par le schéma simplifié ci-dessous :

Mécanisme réactionnel du complexe pyruvate déshydrogénase (R = H sur ce schéma) :
    - la pyruvate déshydrogénase (E1) catalyse les étapes A et B avec la thiamine pyrophosphate (TPP),
    - la dihydrolipoamide S-acétyltransférase (E2) catalyse l'étape C avec la lipoamide et la coenzyme A (CoA-SH),
    - la dihydrolipoyl déshydrogénase (E3) catalyse les étapes D et E avec la FAD et la NAD+.

Notes et références[modifier | modifier le code]

  1. A. Mattevi, G. Obmolova, E. Schulze, K. H. Kalk, A. H. Westphal, A. de Kok, W. G. Hol « Atomic structure of the cubic core of the pyruvate dehydrogenase multienzyme complex », dans Science, vol. 255, 1544-1550, 1992.
  2. (en) Ute Neveling et Hermann Sahm, « Gene and subunit organization of bacterial pyruvate dehydrogenase complexes », Biochim. Biophys. Acta, vol. 1385,‎ 1998, p. 367-372 (PMID 9655937)
  3. M. Smolle, A. E. Prior, A. E. Brown, A. Cooper, O. Byron, J. G. Lindsay, « A new level of architectural complexity in the human pyruvate dehydrogenase complex », dans J. Biol. Chem. vol. 281, 19772-19780, 2006.
  4. (en) S. Vijayakrishnan, S. M. Kelly, R. J. C. Gilbert, P. Callow, D. Bhella, T. Forsyth, J. G. Lindsay et O. Byron, « Solution Structure and Characterisation of the Human Pyruvate Dehydrogenase Complex Core Assembly », Journal of Molecular Biology, vol. 339, no 1,‎ 2010, p. 71-93 (ISSN 0022-2836, lire en ligne)
    DOI:10.1016/j.jmb.2010.03.043