La glycolyse est un processus biologique complexe qui se produit pour convertir le glucose en pyruvate afin de fournir de l’énergie à chaque cellule vivante. Étant donné que le cycle de la glycolyse implique la conversion du sucre dans le sang en un anion d’acide pyruvique (pyruvate), la glycolyse est également appelée cycle de l’acide citrique.
Étant donné que cet événement implique également la libération d’énergie libre, il est considéré comme une réaction thermodynamique. Le résultat final est la synthèse d’adénosine-5′-triphosphate (ATP) et de nicotinamide adénine dinucléotide réduit (NADH), deux nucléotides qui sont des composants clés de l’ADN et importants pour le bon fonctionnement métabolique. Alors que la glycolyse est un exemple simple de respiration cellulaire anaérobie et de fermentation, il y a dix étapes réactives qui impliquent plusieurs enzymes catalytiques et composés intermédiaires.
Le premier événement à se produire dans la glycolyse utilise l’énergie fournie par les enzymes de glycolyse hexokinase pour convertir une molécule de sucre (glucose) avec six atomes de carbone en deux composés contenant trois atomes de carbone, ou glucose 6-phosphate. Cette substance subit ensuite un réarrangement moléculaire pour « lactate », ou produire un anion d’acide lactique. Le « remboursement » de la consommation d’énergie dans la phase précoce de la glycolyse est la production ultérieure de deux nicotinamides adénine dinucléotides (NAD), suivis d’un groupe phosphate se liant à chaque molécule à 3 carbones, ce qui génère du 1,3-bisphosphoglycérate. Pendant ce temps, l’hydrogène dans la réaction est utilisé pour réduire le NAD, ce qui donne du NADH. Enfin, l’enzyme de glycolyse pyruvate kinase est utilisée pour produire deux ATP pour chaque molécule de glucose impliquée dans la réaction glycolytique.
La glycolyse est une voie métabolique de base qui a probablement évolué il y a des milliards d’années. Cependant, alors qu’il se produit dans presque tous les organismes vivants, il le fait avec des variations. Par exemple, bien que le glucose soit le tremplin habituel pour lancer la glycolyse, d’autres monosaccharides peuvent entrer dans la réaction. De plus, le lactate n’est pas le seul sous-produit possible de la glycolyse, comme en témoigne la fabrication de dioxyde de carbone et d’éthanol lors de la fermentation de la levure de bière. Enfin, tout le carbone n’est pas nécessairement converti en pyruvate et peut être utilisé pour favoriser d’autres voies liées au carbone.
Une glycolyse dysfonctionnelle se produit également. Par exemple, les cellules cancéreuses présentent souvent un cycle glycolytique jusqu’à 200 fois supérieur à celui des cellules normales. Connue sous le nom d’effet Warburg, cette accélération peut se produire en raison d’une abondance d’enzymes hexokinases ou d’une carence en oxygène due à un manque de flux sanguin vers le site. Une perturbation similaire du métabolisme du glucose est observée dans la maladie d’Alzheimer. Cependant, cela est plus probablement causé par une accumulation de protéines spécifiques qui interfèrent avec la phosphorylation.