Navette malate-aspartate

La membrane mitochondriale interne étant imperméable aux coenzymes telles que le NADH, celui traverse cette membrane de façon indirecte, à travers un échange de quatre métabolites rendu possible par un système de quatre enzymes — deux dans le cytosol et deux isoformes des précédentes dans la matrice mitochondriale — et deux antiports (perméases) de la membrane mitochondriale interne :

• le NADH transfère ses deux électrons à une molécule d'oxaloacétate cytosolique sous l'action d'une malate déshydrogénase du cytosol (cMDH) ;
• le malate cytosolique obtenu peut franchir la membrane mitochondriale externe à l'aide d'une porine mais doit emprunter un antiport malate-α-cétoglutarate pour franchir la membrane mitochondriale interne ;
• le malate parvenu dans la matrice mitochondriale est oxydé à nouveau en oxaloacétate par une malate déshydrogénase mitochondriale (mMDH) pour convertir une molécule de NAD⁺ en NADH ;
• l'oxaloacétate est converti en aspartate sous l'action d'une aspartate aminotransférase mitochondriale (mAST) par transfert d'un groupe amine du glutamate converti en α-cétoglutarate ;
• l'aspartate emprunte un antiport glutamate-aspartate pour franchir la membrane mitochondriale interne, puis franchit la membrane mitochondriale externe via une porine pour regagner le cytosol ;
• l'aspartate cytosolique est converti en oxaloacétate par une aspartate aminotransférase cytosolique (cAST) qui produit également du glutamate à partir de l'α-cétoglutarate.

Ce mécanisme présente l'avantage de préserver le potentiel de transfert des électrons produits par les oxydations cytosoliques, car ces électrons sont transférés indirectement d'un NADH cytosolique à un NADH mitochondrial.

Il ne s'agit donc pas d'un transport actif, de sorte qu'il n'est efficace que lorsque la concentration de NADH cytosolique est sensiblement plus élevée que celle de la matrice mitochondriale. Chez les mammifères, cette navette intervient essentiellement dans le cœur, le foie et les reins.

Les ions calcium Ca²⁺, messagers secondaires de la contraction musculaire, interviennent comme activateurs de cette navette^[1].

Il existe en revanche une autre navette mitochondriale, la navette du glycérol-3-phosphate, qui consomme une partie du potentiel de transfert des électrons du NADH cytosolique — elle est donc énergétiquement un peu moins efficace — mais est plus rapide et permet de libérer l'énergie plus tôt dans les organes qui en consomment beaucoup tels que les muscles et le cerveau.

La navette malate-aspartate permet de produire de l'ordre de 2,5 molécules d'ATP par NADH cytosolique, tandis que la navette du glycérol-3-phosphate permet de produire environ 1,5 molécules d'ATP par NADH cytosolique.