RESPIRATION CELLULAIRE(repères chronologiques)

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  • 1783 A. Lavoisier (1743-1794) compare la respiration d'un cobaye à la combustion d'une bougie. Il conclut que la chaleur animale résulte de la combustion combinant l'oxygène de l'air avec les aliments carbonés transportés par le sang. Comme la matière charbonneuse de la bougie, les aliments, en brûlant dans les poumons, donnent le gaz carbonique exhalé par la respiration.

  • 1842 R. Mayer (1814-1878) avance le concept d'énergie en thermodynamique. Toute réaction chimique exigeant de l'énergie (endergonique) doit être couplée avec une autre réaction dégageant de l'énergie (exergonique). Dans les êtres vivants, les « combustions respiratoires » fournissent l'énergie nécessaire aux tissus.

  • 1857 R. Kölliker (1817-1905) découvre les mitochondries dans les muscles. La présence générale de ces organites dans toutes les cellules sera démontrée par la coloration d'Altmann, en 1890. À partir de 1940, les mitochondries isolées seront préparées par centrifugation différentielle (par A. Claude) puis observées au microscope électronique en 1950.

  • 1864 F. Hoppe-Seyler (1825-1895) cristallise l'hémoglobine, une protéine contenue dans les globules rouges sanguins. L'hémoglobine capte l'oxygène dans les poumons et le relâche dans les cellules, au niveau des capillaires sanguins. Dans les tissus, le sang se charge en gaz carbonique, produit par le catabolisme respiratoire.

  • 1912 T. Thunberg (1873-1952) et C. Wieland (1877-1957) postulent que toutes les dégradations des substrats respiratoires dans les tissus sont dues à l'action de deshydrogénases (enzymes découvertes la même année par F. Batelli et L. S. Stern). En opposition aux conceptions de Wieland, O. Warburg postule l'existence d'une enzyme activant l'oxygène impliqué dans les oxydations respiratoires. Cette « enzyme respiratoire » contiendrait du fer et serait inhibée par le cyanure.

  • 1923 D. Keilin redécouvre les cytochromes (déjà signalés en 1886 par McMunn comme protéines tissulaires hématiniques) et démontre la variation de leur état d'oxydo-réduction au cours de la respiration. La chaîne respiratoire des cytochromes (b, c, a) dans la mitochondrie sera établie définitivement en 1933.

  • 1924 O. Warburg découvre l'Atmungsferment (aujourd'hui cytochrome-oxydase) qui cède à l'oxygène les électrons transportés par la chaîne des cytochromes.

  • 1929 Découverte de l'adénosine triphosphate (ATP) simultanément par C. Fiske et Y. Subbarow aux États-Unis et K. Lohmann en Allemagne.

  • 1930 O. Warburg et O. Meyerhof démontrent que l'ATP joue un rôle dans la contraction musculaire.

  • 1931 E. Engelhardt découvre que des phosphorylations (dites « oxydatives ») sont couplées à la respiration cellulaire. Elles ne se produisent pas en anaérobiose.

  • 1932 K. Lohmann découvre la phosphocréatine du muscle des Vertébrés. L'hydrolyse enzymatique de ce composé (dit « riche en énergie ») permet la synthèse endergonique (consommatrice d'énergie) de l'ATP par transfert d'un groupe phosphate sur l'ADP.

  • 1933 G. Embden et O. Meyerhof mettent en évidence les principaux intermédiaires de la glycolyse, dont le produit final (l'acide pyruvique) peut être transformé en acide lactique dans les muscles privés d'oxygène (voie fermentaire) ou complètement oxydé en gaz carbonique et eau (voie respiratoire).

  • 1937 H. Krebs découvre le cycle des acides tricarboxyliques (cycle de Krebs) et précise son rôle dans le catabolisme respiratoire de l'acide pyruvique qui est issu du catabolisme glucidique.

  • 1937-1941 H. Kalckar (au Danemark) et V. Belister (en U.R.S.S.) réalisent indépendamment les premières mesures quantitatives sur les phosphorylations oxydatives. La synthèse endergonique de l'ATP est assurée par phosphorylation de l'ADP au cours de la respiration cellulaire. Des « enzymes de couplage » sont supposées produire des intermédiaires phosphorylés.

  • 1939 F. Lipmann montre le rôle essentiel de l'ATP comme « monnaie énergétique » dans la cellule.

  • 1948 E. Kennedy et A. Lehninger montrent que le cycle de Krebs, l'oxydation des acides gras et les phosphorylations oxydatives ont lieu dans les mitochondries.

  • 1951 A. Lehninger montre que le transport des électrons – provenant des coenzymes réduits par les deshydrogénases – jusqu'à l'oxygène est assuré par la chaîne mitochondriale. Ce transport est la source immédiate d'énergie pour les phosphorylations oxydatives (c'est le couplage respiratoire).

  • 1957 J. Skou découvre les ATPases membranaires responsables du transport actif des ions.

  • 1968 E. Racker isole l'ATPase mitochondriale et démontre son action reverse dans la phosphorylation oxydative (l'enzyme fonctionne alors comme ATP-synthétase).

  • 1977 P. Mitchell formule la théorie chimiosmotique : les transferts d'électrons dans la membrane interne de la mitochondrie génèrent des flux de protons, créant ainsi des différences de potentiel de part et d'autre de la membrane, suffisantes pour activer les ATP-synthétases. Il n'y a plus besoin d'intermédiaires phosphorylés ni d'enzymes de couplage.

  • 1997 P. Boyer, J. Walker et J. Skou reçoivent le prix Nobel de chimie pour l'élucidation de la structure moléculaire des ATP-synthétases. Ces « machines moléculaires mitochondriales », mues par des flux de protons, réalisent les synthèses endergoniques d'ATP au cours de la respiration. Ces ATP-synthétases sont également présentes sur les thylakoïdes des chloroplastes, pour les phosphorylations photosynthétiques.

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Écrit par :

  • : professeur honoraire de biologie cellulaire, université de Paris-VI-Pierre-et-Marie-Curie

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Pour citer l’article

Paul MAZLIAK, « RESPIRATION CELLULAIRE - (repères chronologiques) », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 26 novembre 2021. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/respiration-cellulaire-reperes-chronologiques/