Coenzymes
Coenzymes d'oxydoréduction
NADP (nicotinamide adénine dinucléotide phosphate)

Structure du NADP

NADP (nicotinamide adénine dinucléotide phosphate) est constitué de deux nucléotides à base de ribose phosphate en 5', contenant :

• l'un de l'adénine,
• l’autre du nicotinamide, une forme de vitamine B₃ (niacine).

1. Comme son nom l'indique, la différence avec le NAD (nicotinamide adénine dinucléotide), repose sur un groupe phosphate supplémentaire sur le carbone 2' du ribose.

2. Dans des réactions d'oxydoréduction, NADP peut intervenir :

• sous forme réduite, i.e. NADPH, comme donneur d'électrons.
• sous forme oxydée, i.e. NADP⁺, comme accepteur d'électrons,

$\ce{NADPH}$ $\leftrightharpoons$ $\ce{NADP+ +2e− + 2H+}$

Le ratio NADP⁺/NADPH est normalement d’environ 0,005, i.e. NADPH est la forme dominante de cette coenzyme essentielle aux réactions de réduction nécessaires dans les voies de biosynthèse et de gestion du stress oxydatif.

Remarque : le ratio NAD⁺/NADH est de 700:1, i.e. favorable aux réactions oxydatives, comme la production d'ATP.

Synthèse de NADP et NADPH

1. NADP est obtenu par la phosphorylation de NAD par la NAD⁺ kinase (EC 2.7.1.23).

$\ce{NAD + ATP}$ $\longrightarrow$ $\ce{NADP + ADP}$

2. NADPH est produit par deux voies.

a. Les tissus à lipogenèse marquée sont des tissus qui oxydent rapidement le glucose par la première étape de la voie des pentoses phosphate, grâce à la glucose-6-phosphate déshydrogénase (G6PDH) pour produire la majeure partie des NADPH.

$\ce{Glucose-6-phosphate + NADP+}$ $\longrightarrow$ $\ce{6-phosphoglucono-δ-lactone + NADPH + H+}$

Remarque : les bactéries utilisent la voie Entner-Doudoroff pour le même résultat.

Dans les organismes photosynthétiques, c'est la FNR (Ferredoxin–NADP+ réductase) qui est la source majeure de NADPH dans la dernière étape de la phase claire ( photosystème I ou PSI) pour servir de réducteur dans la phase sombre (cycle de Calvin).

b. Dans le cycle de Krebs, le malate ( étape 9 ou 10) peut être décarboxylé par l'enzyme malique à NADP cytosolique, ce qui permet de créer des NADPH, ici pour le bilan de la réaction globale, 8 NADPH.

$\ce{(S)-malate + NADP+}$ $\leftrightharpoons$ $\ce{pyruvate + CO2 + NADPH}$

3. NADPH peut générer du NAD par déphosphorylation.

a. Chez les plantes, les levures et les bactéries, NAD est produit par la déphosphorylation de NADP par la NADP phosphatase ou NADPase (EC 3.1.3.1),

b. Chez les animaux, plusieurs phosphatases sont identifiées qui, semble-t-il, sont concentrées dans le foie et les reins :

• MESH1 (Metazoan SpoT homolog 1), phosphatase cytosolique qui jouerait un rôle clé dans les réponses au stress oxydatif (ferroptose),
• NOCT (Nocturnin), qui varie selon un rythme circadien, avec une expression mitochondriale maximale en début de phase obscure (Spatiotemporal regulation of NADP(H) phosphatase Nocturnin and its role in oxidative stress response 2019).

NADPH et anabolisme

NAD est plutôt impliquée dans des réactions cataboliques d'oxydoréduction, i.e. il a tendance à recevoir des électrons d'un composé à oxyder.

1. NADPH participe à des réactions anaboliques d'oxydoréduction, visant à donner des électrons à un composé :

$\ce{NADPH}$ $\leftrightharpoons$ $\ce{NADP+ + 2e- + H+}$

$\ce{R_{ox} + NADPH + H+}$ $\leftrightharpoons$ $\ce{R_{red} + NADP+}$

2. On peut donner plusieurs exemples comme :

a. la biosynthèse des acides gras,

• dans leur formation, i.e. la réduction de l'acétoacétyl-ACP (4^ème étape de la voie de Wakil et source de NADPH),
• dans leur allongement mitochondrial,

b. les réactions antioxydantes, bien qu'il puisse participer à la production de ROS (Reactive Oxygen Species), qui fait intervenir le glutathion (GSH) qui est régénéré constamment par la glutathion réductase (EC 1.8.1.7) à partir du disulfure de glutathion (GSSG).

$\ce{GSSG + NADPH + H+}$ $\leftrightharpoons$ $\ce{2GSH+ + NADP+}$

c. la photosynthèse,

• dans la phase claire par PS1,

• dans la phase sombre, i.e. cycle de Calvin pour assimiler le dioxyde de carbone (CO₂) pour sa transformation en glucose.

Remarque : NADPH intervient aussi comme donneur d'électrons dans le cycle de l'azote des plantes :

• réduction de ${NO_3^-}$ absorbé par les racines en ${NO_2^-}$ par la nitrate réductase (EC 1.7.2.1), qui utilise NADH

$\ce{NO_3^- + NADH + H+}$ $\leftrightharpoons$ $\ce{NO_2^- + NAD + H+}$

• réduction du ${NO_2^-}$ en ${NH3}$ par la nitrite réductase (EC 1.7.7.4), dont les 6 électrons proviennent soit de NADP, soit de NAD,

$\ce{NO_2^- + 3NADPH + 5H+}$ $\leftrightharpoons$ $\ce{NH4+ + 3NADP + 2H2O}$

• incorporation de ${NH3}$ sur le glutamate par la glutamine synthétase (GS), i.e. EC 6.3.1.2, pour former de la glutamine.

$\ce{NH4+ + glutamate + ATP}$ $\leftrightharpoons$ $\ce{glutamine + ADP + Pi = H+}$

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