Le lactate, longtemps considéré à tort comme un simple déchet métabolique, est aujourd'hui reconnu comme un acteur essentiel dans la production d'énergie et la communication intercellulaire. Cet article explore le rôle crucial du lactate dans le métabolisme énergétique, en particulier dans la navette lactate-glucose-foie, et met en lumière les avancées récentes qui ont transformé notre compréhension de cette molécule.
Le Lactate : Bien Plus Qu'un Déchet
Pendant des années, le lactate a été perçu comme un sous-produit indésirable de la glycolyse, responsable de l'acidose, des crampes et de la fatigue musculaire. Cette vision négative a longtemps occulté le rôle bénéfique et essentiel du lactate dans l'organisme. Cependant, de nombreuses études ont révélé que le lactate est en réalité un intermédiaire métabolique clé, impliqué dans les échanges d'énergie et d'information entre les cellules, les tissus et les organes. Il est produit continuellement par le muscle dès que celui-ci utilise du glucose via la glycolyse.
Robergs et al. ont mis en évidence que la production de lactate par le muscle au cours de l’effort était non seulement nécessaire pour le fonctionnement de la glycolyse, mais aussi que cette production permettait de retarder la survenue de l’acidose. Il existe une production d’ATP extra-mitochondriale via la dégradation du glycogène et du glucose qui ne nécessite pas l’utilisation d’oxygène (voie anaérobie). La dégradation du glucose (glycolyse), qui aboutit à la production de pyruvate, a besoin de NAD (nicotine-adenine-dinucléotide) pour fonctionner. Si cette régénération de NAD à partir du NADH2 est insuffisamment réalisée par les mitochondries, soit parce que l’apport en oxygène est insuffisant, soit parce que le fonctionnement mitochondrial est trop lent par rapport à la demande d’énergie, la dégradation du glycogène et/ou du glucose ne peut se poursuivre que grâce au transfert du H2 du NADH2 sur l’acide pyruvique grâce à la LDH.
La Navette Lactate : Un Système de Transport Essentiel
La navette du lactate, concept introduit par George Brooks dans les années 1990, décrit le transport du lactate entre les cellules, les tissus et les organes. Ce système permet de recycler le lactate produit dans les muscles actifs vers d'autres muscles, le cœur, le foie et même le cerveau, où il peut être utilisé comme source d'énergie.
Les échanges du lactate impliquent un mécanisme de transport facilité du type symport lactate/proton appartenant à la famille des transporteurs des monocarboxylates (MCT). Comme ce sont des symports lactate/protons, ces transporteurs jouent un rôle majeur dans la régulation du pH intracellulaire et la coordination du métabolisme. Au niveau du muscle squelettique, on trouve deux principales isoformes MCT1 et MCT4 qui présentent des caractéristiques bien distinctes. Il existe de nombreuses situations où la quantité de ces transporteurs peut varier, mais le principal facteur de variation est l’activité musculaire. L’entraînement en endurance augmente l’expression de ces isoformes au niveau des muscles squelettiques, mais surtout l’isoforme MCT1. Ces variations d’expression de MCTs ont des répercussions sur la cinétique du lactate au niveau du corps entier et sur la vitesse d’élimination du lactate au décours d’un exercice exhaustif.
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Le Lactate et le Foie : Le Cycle de Cori
Le foie joue un rôle central dans la navette lactate-glucose-foie, également connue sous le nom de cycle de Cori. Ce cycle permet de convertir le lactate en glucose via un processus appelé néoglucogenèse. Le glucose produit est ensuite libéré dans la circulation sanguine, où il peut être utilisé par les muscles et d'autres organes comme source d'énergie.
La néoglucogenèse est la formation de glucose à partir de précurseurs non glucidiques tels que le pyruvate, le lactate, le glycérol et la plupart des acides aminés. Chez les animaux supérieurs, elle se produit essentiellement dans le foie et, à un moindre degré dans le cortex rénal. La conversion du pyruvate en glucose est la voie centrale de la néoglucogenèse, sur ses dix réactions enzymatiques, sept sont des réactions réverses de la glycolyse. Cependant, les trois réactions irréversibles de la glycolyse doivent être remplacées dans la néoglucogenèse afin que la synthèse du glucose soit thermodynamiquement favorable. La néoglucogenèse est énergétiquement coûteuse.
Le Lactate : Un Carburant pour le Cœur et le Cerveau
Outre son rôle dans le cycle de Cori, le lactate est également un substrat énergétique important pour le cœur et le cerveau. Le muscle cardiaque consomme préférentiellement le lactate comme source d’énergie, en particulier pendant l’exercice ou en période de stress, où il le convertit directement en pyruvate pour produire de l’ATP via le cycle de Krebs.
Dans le cerveau, le lactate joue un rôle crucial et complexe, allant bien au-delà de son simple rôle de produit métabolique. Il peut être utilisé par les neurones comme une source d’énergie alternative au glucose, notamment en période de forte activité cérébrale ou lorsque l’apport en glucose est insuffisant. De plus, le lactate a des effets neuroprotecteurs et peut améliorer certaines fonctions cognitives, telles que la mémoire et l’apprentissage.
Lactate et Performance Sportive
Dans le cadre des sports d’endurance, le lactate joue un rôle essentiel et souvent mal compris. Contrairement à l’idée reçue que le lactate est un déchet métabolique responsable de la fatigue musculaire, il est en réalité un acteur clé dans la production d’énergie et la performance des athlètes.
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Avec l’entraînement d’endurance, le corps devient plus efficace dans l’utilisation et le recyclage du lactate. Le seuil lactique est considéré encore aujourd’hui comme un indicateur clé de la performance en endurance. Il correspond à l’intensité de l’exercice à partir de laquelle la production de lactate dépasse sa capacité d’élimination, entraînant une accumulation rapide dans le sang, mais qui n’est pas problématique, car ce dernier peut être recyclé comme nous venons de la voir.
Mythes et Réalités sur le Lactate
Il est important de démystifier certaines idées fausses concernant le lactate :
- Le lactate n'est pas un déchet : Il est une source d'énergie précieuse et un intermédiaire métabolique important.
- Le lactate ne cause pas l'acidose : Au contraire, sa production consomme des ions H+ et peut retarder l'acidose.
- Le lactate n'est pas responsable des crampes : Les crampes sont plutôt liées à des microtraumatismes musculaires, à la déshydratation ou à un manque d'électrolytes.
- Le terme "seuil anaérobie" est trompeur : Il est plus approprié de parler de seuils ventilatoires ou lactiques, qui témoignent de la prédominance d'un système énergétique par rapport à un autre.
Le Lactate : Une Molécule de Signalisation
Depuis quelques années, un nouveau rôle de molécule de signalisation a été clairement démontré pour le lactate. Le lactate est ainsi actuellement considéré comme une « lactormone ». Il influence la synthèse et la régulation de certains neurotransmetteurs dans le cerveau, jouant ainsi un rôle important dans la signalisation neuronale et les fonctions cérébrales.
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