Respiration cellulaire : définition, étapes et types

La respiration cellulaire est une série de réactions métaboliques destinées à obtenir de l’énergie chimique sous forme d’ATP, à partir de l’oxydation de molécules organiques comme les glucides issus de l’alimentation. En termes simples, la respiration cellulaire est le processus par lequel la cellule obtient de l’énergie.

C’est un processus catabolique, c’est-à-dire qui dégrade de grandes molécules en molécules plus petites tout en libérant de l’énergie. Ici vous pouvez lire sur la différence entre l’anabolisme et le catabolisme.

Pour que la respiration cellulaire puisse se produire, certains pas accumulés et interdépendants doivent avoir lieu. Nous verrons qu’à chaque étape, de l’ATP est produit, une molécule qui fournit l’énergie nécessaire aux activités que la cellule doit réaliser. On emploie plusieurs étapes pour pouvoir exploiter au maximum les molécules disponibles.

Les étapes de la respiration sont :

• Glycolyse : la glycolyse commence avec les aliments que nous consommons, en particulier les glucides composés de glucose. Ces glucides sont traités dans l’estomac et envoyés dans le sang. Avec l’aide de l’insuline, ils entrent dans la cellule, où se déroule la glycolyse. Une fois dans la cellule, ce glucose va être décomposé par des enzymes en une molécule plus simple : le pyruvate. Ce processus libère également deux molécules d’ATP et du NADH. Au total, nous obtenons 2 pyruvates, 2 ATP et 2 NADH.
• Oxydation du pyruvate : elle se produit dans la matrice mitochondriale. Au cours de ce processus, le pyruvate est oxydé et transformé en acétyl-CoA, une molécule plus petite, en perdant un carbone.
• Cycle de l’acide citrique ou cycle de Krebs : l’acétyl-CoA entre dans la mitochondrie et sera utilisé comme source d’énergie dans ce cycle. Il est dégradé en GTP, FADH2, 3 molécules de NADH, tout en libérant 2 molécules de CO2 comme sous-produit. Le FADH2 et le NADH permettront de produire de l’ATP.
• Phosphorylation oxydative : elle se déroule également dans les mitochondries. Ici, il existe une chaîne de transport des électrons où plusieurs molécules transmettent les électrons d’un site à l’autre afin de libérer de l’énergie, jusqu’à l’accepteur final qui peut être ou non l’oxygène. Cela crée un gradient électrochimique qui stocke l’énergie nécessaire à la synthèse de l’ATP. C’est donc ici même qu’est produit l’ATP.

Comme vous pouvez le constater, à travers toutes ces étapes, se produisent de nombreuses molécules d’ATP, grâce à l’efficacité de la cellule à fabriquer de l’énergie à partir des éléments disponibles.

La respiration cellulaire peut se dérouler en présence ou en absence d’oxygène. Voici les deux cas possibles.

Respiration aérobique

Il s’agit de celle que réalisent les organismes qui ont besoin d’oxygène pour vivre, appelés organismes aérobies, par exemple les animaux. Cette respiration se déroule selon les phases décrites ci-dessus, où le glucose passe par glycolyse, par l’acétyl-CoA, le cycle de Krebs et jusqu’à la phosphorylation oxydative. Dans cette dernière phase entre en jeu l’oxygène, précisément comme accepteur final de la chaîne de transport d’électrons externe. Cet oxygène est celui que nous respirons, donc on peut comprendre que lorsque nous respirons, nous aidons nos cellules à fabriquer de l’énergie.

Le processus de la respiration cellulaire aérobie peut se résumer par l’équation suivante :

C6H12O6 + 6 O2 → 6 CO2 + 6 H2O + 36 ATP

Cette équation indique qu’une molécule de glucose (C6H12O6) donnera lieu à 6 molécules de CO2, 6 d’eau et 36 ATP. Cette eau est uniquement produite comme sous-produit de la respiration interne dans le cadre de l’aérobie. Voyons quelles sont les autres différences entre ces deux types de respiration.

Respiration anaérobie

Il s’agit du second type de respiration cellulaire et elle se manifeste en conditions sans oxygène. Elle est souvent associée à la fermentation, mais précisons qu’il s’agit de concepts opposés.

Ici se déroulent les mêmes étapes que dans le paragraphe précédent, mais sans oxygène. À la place de celle-ci, on utilise une autre molécule que l’oxygène comme accepteur externe. Dans ce cas, la chaîne de transport des électrons utilise comme accepteur final le nitrates, le sulfure, le soufre, le méthane, l’hydrogène, parmi d’autres accepteurs différents. Cela se produit chez les organismes procaryotes tels que les bactéries ou les archées.

La différence essentielle entre la fermentation et la respiration anaérobie est que dans la fermentation il n’y a pas de chaîne de transport des électrons ni de cycle de Krebs ou d’acide citrique ; il ne faut donc pas les considérer comme des concepts identiques.

Comme vous maîtrisez désormais mieux le processus de respiration cellulaire, nous vous invitons à lire sur les Phases du cycle cellulaire.

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