La cytochrome oxydase est un système biologique chimiquement fascinant car il catalyse une réaction complexe, la réduction de l’oxygène moléculaire en eau, et physiologiquement essentielle car cette réaction, thermodynamiquement productrice d’énergie, est couplée à la production d’un carburant chimique, l’ATP, en grosses quantités. Malgré le caractère thermodynamiquement favorable de la réaction, la réduction de l’oxygène est complexe car elle implique un transfert de 4 électrons et nécessite donc un catalyseur. Par ailleurs le couplage avec la synthèse d’ATP n’est pas direct mais passe par un couplage des réactions rédox avec la formation de gradients de pH à travers la membrane, de sorte que la cytochrome oxydase est non seulement un système de transfert d’électrons mais aussi une pompe à protons.
Le cours a permis de présenter la thermodynamique de la réaction, la théorie chimio-osmotique et la notion de force proton motrice, les structures de la cytochrome oxydase et plus particulièrement de son site métallique de réduction de l’oxygène, un site binucléaire constitué d’une porphyrine de fer (cytochrome) et d’un complexe de cuivre. Ceci nous a permis de discuter les mécanismes de transfert d’électrons et de transfert de protons qui constituent encore à l’heure actuelle des sujets de recherche très controversés et très activement développés.
