Réaction biochimique
La fonction principale de la lactate déshydrogénase consiste à catalyser la réaction d'oxydation réversible du lactate (acide lactique) en pyruvate (acide pyruvique).
Le bon déroulement de ce processus biochimique requiert la participation indispensable d'un coenzyme. Ce cofacteur structural est la forme oxydée du nicotinamide adénine dinucléotide, le coenzyme $NAD^+$. Au cours de la réaction d'oxydation de la molécule d'acide lactique, ce coenzyme capte des électrons et des protons pour se réduire en $NADH$ et $H^+$.
- Équation de la réaction catalysée : Lactate + $NAD^+$ ↔ Pyruvate + $NADH$ + $H^+$
La réaction décrite étant parfaitement réversible, l'enzyme est capable de fonctionner dans les deux sens. L'orientation du processus à chaque instant est déterminée par la concentration actuelle des substrats et les besoins métaboliques spécifiques d'un tissu donné de l'organisme.
Structure moléculaire de l'enzyme
La lactate déshydrogénase est une grande protéine oligomérique dont la masse moléculaire est de 134 000.
Par sa structure quaternaire, l'enzyme est un tétramère : sa molécule fonctionnellement active se compose toujours exactement de quatre sous-unités polypeptidiques. L'organisme synthétise des sous-unités de deux types principaux. Leurs dénominations proviennent des termes anglais désignant les tissus où elles ont été découvertes pour la première fois ou où elles s'expriment le plus activement :
- H (Heart) — type de sous-unité « cardiaque » ;
- M (Muscle) — type de sous-unité « musculaire ».
Ce sont précisément les différentes combinaisons de ces deux types fondamentaux de chaînes polypeptidiques au sein d'un même tétramère qui assurent la diversité structurale des molécules enzymatiques dans les différents organes.
Isoenzymes de la LDH et leur distribution
La combinaison aléatoire ou génétiquement déterminée de quatre sous-unités de types H et M au sein d'une même molécule protéique conduit à la formation de cinq variantes différentes de lactate déshydrogénase. Ces variantes sont appelées isoformes (ou isoenzymes). Elles catalysent toutes la même réaction chimique, mais diffèrent considérablement par leurs caractéristiques physico-chimiques.
Classification des isoformes selon leur composition en sous-unités :
- LDH₁ — composée exclusivement de quatre sous-unités cardiaques (HHHH).
- LDH₂ — comprend trois sous-unités cardiaques et une sous-unité musculaire (HHHM).
- LDH₃ — présente un rapport égal de sous-unités (HHMM).
- LDH₄ — contient une sous-unité cardiaque et trois sous-unités musculaires (HMMM).
- LDH₅ — composée uniquement de quatre sous-unités musculaires (MMMM).
Distribution tissulaire : La distribution des isoenzymes présente un caractère strictement spécifique aux tissus, ce qui revêt une importance colossale pour la médecine :
- Dans le myocarde (muscle cardiaque) et les tissus rénaux, les isoformes LDH₁ et LDH₂ prédominent absolument.
- Dans le tissu hépatique et les muscles squelettiques, ce sont les isoformes LDH₄ et LDH₅ qui dominent.
- Dans les autres tissus du corps humain, on observe d'autres combinaisons et rapports de ces variantes.
Valeur clinico-diagnostique
La principale différence physico-chimique entre les isoformes de la LDH réside dans leur mobilité électrophorétique différente, c'est-à-dire la vitesse et la direction de leur déplacement dans un champ électrique lors d'une analyse de laboratoire.
- Les isoformes LDH₁ et LDH₂ possèdent une mobilité électrophorétique rapide. Lors de l'électrophorèse, elles migrent activement vers l'électrode positive (l'anode, « + »).
- Les isoformes LDH₄ et LDH₅ se caractérisent par une mobilité lente et restent plus proches de la ligne de dépôt dans le champ électrique, c'est-à-dire de l'électrode négative (la cathode, « - »).
Chez un individu sain, le plasma sanguin maintient une distribution normale et physiologique de toutes les fractions enzymatiques. Cependant, lors de la destruction cellulaire (nécrose ou cytolyse), les isoformes intracellulaires sont massivement libérées dans la circulation sanguine systémique.
Pour le diagnostic différentiel des pathologies, on réalise une électrophorèse du plasma sanguin, qui permet d'identifier l'origine tissulaire de la fraction élevée :
- Infarctus du myocarde : s'accompagne de la destruction des cardiomyocytes. On observe dans le sang une élévation brutale des isoformes cardiaques spécifiques LDH₁ et LDH₂. Sur l'électrophorèse, cela se traduit visuellement par un déplacement prononcé du spectre vers la gauche (en direction de l'anode).
- Hépatite : la destruction des hépatocytes entraîne la libération de la fraction hépatique. On note une augmentation significative du taux de LDH₅, ce qui apparaît sur l'électrophorèse comme un déplacement du spectre vers la droite (en direction de la cathode).
En bref : réponses aux questions sur le sujet
À quelle classe d'enzymes la lactate déshydrogénase appartient-elle selon la classification internationale ?
Selon la classification internationale des enzymes, la lactate déshydrogénase appartient à la classe 1 des oxydoréductases. Son numéro de classification est EC 1.1.1.27 ; le premier chiffre du code indique la classe de l'enzyme. Les oxydoréductases catalysent des réactions d'oxydoréduction impliquant le transfert d'électrons. La LDH catalyse l'oxydation réversible du lactate en pyruvate en présence de NAD⁺ : lactate + NAD⁺ ↔ pyruvate + NADH + H⁺.
Dans quel compartiment cellulaire (organite) la lactate déshydrogénase est-elle localisée ?
La lactate déshydrogénase est localisée dans le cytoplasme (cytosol) de la cellule. Dans la littérature, le diagnostic clinique des lésions cellulaires est décrit comme reposant sur la libération d'enzymes et de protéines cytoplasmiques dans le sang lors de la rupture des membranes ; la LDH figure parmi ces marqueurs.
Pour mémoriser rapidement les isoformes extrêmes, apprenez-vous sur les noms anglais des sous-unités : « H » (Heart — cœur) forme le premier isoenzyme LDH₁ (purement cardiaque, HHHH), tandis que « M » (Muscle — muscle) forme le cinquième isoenzyme LDH₅ (purement musculaire/hépatique, MMMM).
Questions des cours et des examens
Quelle réaction biochimique exacte la LDH catalyse-t-elle ?
L'enzyme réalise la réaction d'oxydation réversible de l'acide lactique (lactate) en acide pyruvique (pyruvate). Ce processus implique obligatoirement le coenzyme NAD+, qui est réduit en NADH et H+.
Qu'est-ce que la structure tétramérique de la lactate déshydrogénase ?
Cela signifie que la molécule enzymatique (une protéine oligomérique d'une masse de 134 000) est constituée de quatre chaînes polypeptidiques distinctes, les sous-unités. Celles-ci peuvent être de deux types : H (cardiaque) ou M (musculaire).
Comment le spectre de la LDH est-il modifié lors d'un infarctus du myocarde et pourquoi ?
Lors de la nécrose du tissu myocardique, une grande quantité d'isoformes LDH₁ et LDH₂ est libérée dans le sang. Sur l'électrophorèse du plasma sanguin, cela se manifeste par un déplacement caractéristique du spectre vers la gauche, ces fractions présentant une mobilité rapide vers l'anode.
Quelles isoformes de l'enzyme caractérisent une atteinte hépatique ?
Les affections hépatiques, telles que l'hépatite, se caractérisent par une élévation brutale du taux de l'isoforme LDH₅ dans le sang. Lors de l'électrophorèse, cela provoque un déplacement du spectre vers la droite (plus près de la cathode).
À étudier également sur le sujet
- Mécanisme de réduction du coenzyme NAD+ au cours des réactions d'oxydoréduction
- Principes de séparation des protéines plasmatiques par la méthode d'électrophorèse
- Caractérisation comparative des électrophorégrammes d'un sujet sain et d'un patient présentant un infarctus du myocarde
- Particularités du métabolisme du lactate et du pyruvate dans les muscles squelettiques et le foie
- Structure spatiale des protéines oligomériques et importance des interactions inter-sous-unités
Maîtrisez le sujet en entier dans le cours « Biochimie »
Ici, c'est l'essentiel. Dans le cours, il y a tout ce qu'on demande en TD et à l'examen.
- Guide méthodologique complet sur la « lactate déshydrogénase » et 3 616 autres pages de la matière
- Exercices et tests après chaque chapitre — comme au colloque
- Un tuteur IA répondra à vos questions sur le cours à tout moment
- 115 leçons vidéo sur la matière
Autres sujets de la section « Enzymologie »
Leçons vidéo gratuites : biochimieDes leçons courtes avec des résumés — sans inscription.
Matériel préparé par les enseignants de WhiteCoat Pro selon le programme d'enseignement des universités médicales. À caractère pédagogique.