La fermentation anaérobie est une méthode utilisée par les cellules pour extraire l’énergie des glucides lorsque l’oxygène ou d’autres accepteurs d’électrons ne sont pas disponibles dans l’environnement. Cela la différencie de la respiration anaérobie, qui n’utilise pas d’oxygène mais utilise des molécules acceptant les électrons provenant de l’extérieur de la cellule. Le processus peut suivre la glycolyse comme étape suivante dans la dégradation du glucose et d’autres sucres pour produire des molécules d’adénosine triphosphate (ATP) qui créent une source d’énergie pour la cellule.
Grâce à cette méthode, une cellule est capable de régénérer le nicotinamide adénine dinucléotide (NAD+) à partir de la forme réduite du nicotinamide adénine dinucléotide (NADH), une molécule nécessaire à la poursuite de la glycolyse. La fermentation anaérobie repose sur des enzymes pour ajouter un groupe phosphate à une molécule individuelle d’adénosine diphosphate (ADP) pour produire de l’ATP, ce qui signifie qu’il s’agit d’une forme de phosphorylation au niveau du substrat. Cela contraste avec la phosphorylation oxydative, qui utilise l’énergie d’un gradient de protons établi pour produire de l’ATP.
Il existe deux grands types de fermentation anaérobie : la fermentation éthanolique et la fermentation lactique. Les deux restaurent le NAD + pour permettre à une cellule de continuer à générer de l’ATP par glycolyse. La fermentation à l’éthanol convertit deux molécules de pyruvate, produits de la glycolyse, en deux molécules d’éthanol et deux molécules de dioxyde de carbone. La réaction est un processus en deux étapes dans lequel le pyruvate est d’abord converti en acétaldéhyde et en dioxyde de carbone, par l’enzyme pyruvate décarboxylase.
Dans la deuxième étape, l’alcool déshydrogénase convertit l’acétaldéhyde en éthanol. Ce processus métabolique se produit dans certains types de cellules bactériennes et dans les cellules de levure. Cela rend la levure populaire pour la fabrication du pain, de la bière et du vin, en utilisant soit le dioxyde de carbone, soit l’éthanol issu de la fermentation.
La fermentation lactique est une autre forme de fermentation anaérobie et est couramment utilisée par les cellules musculaires pendant les périodes de stress lorsqu’il n’y a pas assez d’oxygène disponible. Ces cellules convertissent les deux molécules de pyruvate issues de la glycolyse en deux molécules de L-lactate à l’aide de l’enzyme lactate déshydrogénase. Ce processus est connu sous le nom de fermentation homolactique, car deux molécules de pyruvate subissent les mêmes réactions chimiques, et cette forme de fermentation lactique se produit dans les cellules musculaires animales et les globules rouges.
En fermentation hétérolactique, les molécules de pyruvate subissent différentes réactions chimiques. L’un est converti en lactate, tandis que l’autre est converti en éthanol et en dioxyde de carbone. Ce processus se produit chez certaines espèces d’organismes anaérobies.
Chez les animaux, le sous-produit lactate de la fermentation anaérobie est pompé dans la circulation sanguine, où il est transporté vers le foie. Dans un processus appelé cycle de Cori, le foie utilise son propre ensemble d’enzymes pour reconvertir le lactate en glucose, où il peut être recyclé par le corps. Le glucose est généralement ramené aux muscles, où il peut être stocké sous forme de glycogène pour les besoins énergétiques futurs.