Cétogenèse

Les réactions de la cétogenèse dans la matrice mitochondriale des hépatocytes sont les suivantes :

1. Deux molécules d'acétyl-CoA sont condensées par l'acétyl-CoA C-acétyltransférase, ou β-cétothiolase, pour donner de l'acétoacétyl-CoA.
2. Une troisième molécule d'acétyl-CoA est condensée sur l'acétoacétyl-CoA par HMG-CoA synthase pour donner de l'HMG-CoA. Ce composé est également un précurseur du cholestérol et des hormones stéroïdiennes, par la voie du mévalonate.
3. L'acétylacétate est libéré par l'HMG-CoA lyase.
4. Le β-D-hydroxybutyrate résulte de la réduction de l'acétylacétate sous l'action de la 3-hydroxybutyrate déshydrogénase. Cette réaction, qui se déroule dans le foie, est réversible et son sens dépend du rapport de concentration entre les espèces NADH+H⁺ et NAD⁺ dans les mitochondries.
5. L'acétone se forme à partir de l'acétylacétate par décarboxylation spontanée ou catalysée par l'acétylacétate décarboxylase. Cette réaction, qui a lieu dans le foie, n'est pas réversible et l'acétone produite passe dans le sang pour diffuser dans l'organisme. Son élimination se fait par diffusion dans l'air à travers la muqueuse des poumons, à partir desquels elle est expirée. Son accumulation dans le sang peut être dangereuse et causer notamment des comas cétoniques.

L'acétylacétate est véhiculé par le sang jusqu'aux muscles (notamment le myocarde), au cerveau et aux reins, où il est converti en deux molécules d'acétyl-CoA :

1. L'acétylacétate est tout d'abord activé sur une coenzyme A par échange avec une succinyl-CoA par la 3-oxoacide CoA-transférase — enzyme absente du foie — pour former de l'acétoacétyl-CoA.
2. L'acétoacétyl-CoA est clivée par l'acétyl-CoA acétyltransférase en deux molécules d'acétyl-CoA.

L'acétyl-CoA ainsi formée est disponible pour être oxydée dans les mitochondries par le cycle de Krebs et la chaîne respiratoire afin de libérer son énergie métabolique sous forme d'ATP.