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Bêta-oxydation, cétogenèse et choix du substrat
Les acides gras libres sont oxydés dans la mitochondrie. Avant d'entrer, ils sont activés en acyl-CoA dans le cytosol (acyl-CoA synthétase, consommation de 2 liaisons riches en énergie, soit 2 ATP équivalents). Les acyl-CoA à longue chaîne ne traversent pas la membrane mitochondriale interne : la navette de la carnitine les transporte, via la carnitine palmitoyltransférase 1 (CPT1, membrane externe) puis la CPT2. La CPT1 est l'étape limitante, inhibée par le malonyl-CoA (produit par l'acétyl-CoA carboxylase). L'AMPK phosphoryle et inhibe l'acétyl-CoA carboxylase, ce qui lève l'inhibition et favorise l'oxydation des graisses à l'effort.
La spirale de la bêta-oxydation
Chaque tour de la spirale (déshydrogénation, hydratation, déshydrogénation, thiolyse) raccourcit l'acyl-CoA de deux carbones et libère un acétyl-CoA, un FADH2 et un NADH. Pour le palmitate (C16:0) : 7 tours, soit 7 FADH2, 7 NADH et 8 acétyl-CoA qui produisent à leur tour 24 NADH, 8 FADH2 et 8 GTP. Avec les P/O actuels, le bilan est d'environ 106 ATP nets (108 bruts, moins 2 pour l'activation) ; le calcul de 129 ATP présent dans d'anciens manuels est obsolète. Les graisses fournissent ainsi plus d'ATP par molécule, mais un peu moins par litre d'oxygène consommé que le glucose (le calculateur du module permet de le vérifier), ce qui explique que le glucose soit favorisé quand l'oxygène devient limitant.
Choix du substrat
La contribution des lipides est maximale à intensité modérée (« Fatmax »), souvent rapportée autour de 50 à 65 % de la VO2max chez des sujets entraînés, avec une très grande variabilité interindividuelle, puis diminue quand l'intensité augmente parce que la glycolyse inhibe le transport par la carnitine et que la lipolyse devient limitante. L'entraînement en endurance augmente l'oxydation lipidique (plus de mitochondries, plus de CPT1 et de transporteurs d'acides gras comme CD36).
Cétogenèse
Lors d'un jeûne prolongé, d'un régime très pauvre en glucides ou d'un effort très long, le foie produit des corps cétoniques : acétoacétate et β-hydroxybutyrate (l'acétone est un sous-produit volatil), à partir de l'acétyl-CoA en excès (via l'HMG-CoA synthase mitochondriale). Le cerveau, le cœur et les muscles les oxydent, ce que le foie lui-même ne peut pas faire (absence de l'enzyme d'activation, la SCOT). Une cétose nutritionnelle se situe typiquement entre 0,5 et 3 mmol/L de β-hydroxybutyrate ; l'acidocétose du diabétique de type 1 non traité est un état pathologique très différent (concentrations bien plus élevées, acidose, urgence médicale).
🎯 À retenir
- Navette carnitine : CPT1 (limitante, inhibée par le malonyl-CoA) et CPT2.
- Chaque tour : 1 acétyl-CoA + 1 FADH₂ + 1 NADH.
- Palmitate : ≈ 106 ATP nets (P/O 2,5/1,5).
- Fatmax : oxydation lipidique maximale à intensité modérée, variable selon l'individu.
- Corps cétoniques : produits par le foie, utilisés par les tissus extra-hépatiques.
⚠️ Erreurs fréquentes
- Confondre cétose nutritionnelle et acidocétose diabétique.
- Croire que « brûler des graisses » est toujours préférable : à haute intensité, c'est limitant.
- Oublier que l'activation de l'acide gras coûte 2 ATP équivalents.
Pour s'entraîner
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