Introduction
Le lactate, longtemps considéré comme un simple déchet du métabolisme, est aujourd'hui reconnu comme un intermédiaire métabolique crucial, impliqué dans les échanges d'énergie et d'information entre les cellules, les tissus et les organes. La lactate déshydrogénase (LDH) joue un rôle central dans la production et l'utilisation du lactate. Cet article explore les multiples facettes de la LDH, son rôle dans le métabolisme énergétique, sa fonction de signalisation et son implication dans diverses conditions physiologiques et pathologiques.
Le Lactate: Plus qu'un Déchet Métabolique
Pendant de nombreuses années, le lactate a été considéré à tort comme un « déchet » du métabolisme glycolytique. Sa production par le muscle en activité était tenue responsable de l'acidose, des crampes et de la fatigue musculaire. Cette vision négative du lactate l'associait à la douleur musculaire et le percevait comme délétère pour la performance. Cependant, de nombreuses études ont révélé que le lactate est en fait un intermédiaire métabolique particulièrement important pour les échanges d’énergie et d’information entre les cellules, les tissus et les organes.
Production de Lactate et Rôle de la LDH
Le lactate est produit continuellement par le muscle dès lors que celui-ci utilise du glucose via la glycolyse. Ainsi, la lactatémie va augmenter au cours d’un exercice, même si l’apport en oxygène est satisfaisant, permettant d’amener un substrat énergétique au muscle. De plus, la production de lactate par le muscle au cours de l’effort est non seulement nécessaire pour le fonctionnement de la glycolyse, mais permet également de retarder la survenue de l’acidose.
La dégradation du glucose (glycolyse), qui aboutit à la production de pyruvate, a besoin de NAD (nicotine-adénine-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 LDH catalyse la conversion du pyruvate en lactate, une réaction qui régénère le NAD+ nécessaire à la poursuite de la glycolyse. Cette production d’ATP extra-mitochondriale via la dégradation du glycogène et du glucose ne nécessite pas l’utilisation d’oxygène (voie anaérobie). Cette production d’ATP est particulièrement importante au début de l’exercice quand l’apport en oxygène aux muscles est insuffisant, et lors d’exercices intenses lorsque l’activité mitochondriale ne permet pas une régénération suffisamment rapide de NAD. Ainsi, l’augmentation de la concentration sanguine en lactate avec l’intensité de l’exercice est due à une accélération de la glycolyse, à l’incapacité de l’organisme à absorber cet excès de lactate et au recrutement progressif des fibres les plus glycolytiques. L’accélération de la glycolyse va toujours aboutir à une production accrue de lactate puisque l’activité de la LDH est beaucoup plus rapide que celle des enzymes de la voie oxydative.
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Lactate et Acidose: Une Relation Nuancée
Comme la concentration de lactate musculaire augmente et que de façon concomitante le pH s’abaisse, cette augmentation a longtemps été considérée comme étant la cause de la survenue de l’acidose musculaire. Or, la production de lactate, même si elle est concomitante de l’acidose, n’en est pas la cause puisqu’elle consomme des ions H+.
Le Lactate: Un Substrat Énergétique Important
Le lactate ne doit pas être considéré comme un « déchet » métabolique puisque, d’un point de vue biochimique, l’oxydation d’une molécule de lactate permet la production de dix-huit molécules d’ATP, soit la moitié de la quantité produite par l’oxydation d’une molécule de glucose. D’ailleurs, il est connu depuis très longtemps qu’un muscle en activité libère du lactate dans le sang et que si la contraction se poursuit le muscle finit par recapter du lactate pour l’utiliser comme substrat énergétique.
La Navette du Lactate
Grâce aux travaux du groupe de G. Brooks, les connaissances concernant les mécanismes d’échange du lactate entre les cellules, les tissus et les organes ont considérablement évolué. Ainsi, ce groupe a pu démontrer que les échanges du lactate impliquaient un mécanisme de transport facilité du type symport lactate/proton appartenant à la famille des transporteurs des monocarboxylates (MCT). 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. Ainsi, 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.
Le lactate peut être capté par des fibres musculaires oxydatives de type I situées dans le même muscle pour y être oxydé.
Lactate et Contraction Musculaire
Même si le lactate peut être considéré comme un substrat particulièrement utile pour le muscle en activité, il convient tout de même de considérer que certaines expérimentations suggèrent que l’accumulation du lactate pourrait perturber la contraction musculaire et cela indépendamment de la baisse du pH. En effet, il a été montré que le lactate pouvait réduire la force musculaire développée par contraction musculaire indépendamment de la baisse du pH. Il a alors été suggéré que la baisse de la force musculaire était probablement liée à une altération du couplage excitation-contraction dans le muscle.
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Lactate et Seuil Anaérobie
Ainsi, l’augmentation de la concentration de lactate dans le sang, généralement observée vers une intensité de l’ordre de 50 % de la puissance maximale au cours d’un exercice à charge progressivement croissante, a souvent été interprétée à tort comme étant le témoin de la mise en jeu des mécanismes énergétiques anaérobies et a conduit à la notion très répandue de « seuil an-aérobie ». Une deuxième notion très répandue et tout aussi erronée est que les sportifs produisent moins de lactate au cours de l’exercice que des sujets sédentaires.
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 ».
LDH et COVID-19
Les paramètres biologiques inflammatoires sont altérés chez les patients atteints de Covid-19 selon sa gravité. Une étude rétrospective portant sur les patients atteints de Covid-19 sévère hospitalisés dans les services de réanimation a montré une corrélation statistiquement significative entre la lactate déshydrogénase et la mortalité. Le ratio lactate déshydrogénase/lymphocyte (LLR) présentait la précision la plus élevée parmi les scores combinés calculés. Dans cette cohorte, les patients décédés avaient une moyenne d’âge plus élevée. Une corrélation statistiquement significative a été retrouvée chez ce groupe de patients concernant la procalcitonine, la lactate déshydrogénase et la ferritine.
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