Pourquoi la cellule confie cette étape à un métal
Les électrons ne se transmettent pas de manière quelconque. Les molécules organiques les captent le plus souvent par paires, alors que la chaîne respiratoire déplace des électrons isolés. Les métaux de transition savent précisément faire cela : capter un électron unique et le restituer, sans que leurs liaisons se rompent.
Le cuivre et le fer se partagent cette tâche dans la membrane interne. Le fer siège dans les groupes hème et les agrégats fer-soufre, le cuivre dans les deux centres du dernier complexe. Qu’un second métal apparaisse précisément là tient au potentiel d’oxydoréduction : les sites à cuivre se situent plus haut que les centres ferreux qui les précèdent, et les électrons ne s’écoulent que dans ce sens.
À quelle vitesse un électron franchit quatorze ångströms
Dans les protéines, deux centres rédox sont régulièrement séparés d’environ dix à quatorze ångströms. C’est trop loin pour un contact direct et trop proche pour qu’une molécule de transport s’intercale. L’électron franchit la distance par effet tunnel, c’est-à-dire sans traverser réellement l’espace intermédiaire.
La vitesse dépend de deux grandeurs : la distance et l’énergie nécessaire au réarrangement de l’environnement. Moins l’environnement protéique doit bouger lors du changement de charge, plus le transfert est rapide. C’est précisément là qu’intervient l’architecture des sites à cuivre.
Le dernier arrêt avant que l’oxygène ne devienne de l’eau
Le cytochrome c, petite protéine soluble, livre les électrons un à un sur la face externe du complexe IV. De là, ils migrent vers le site à cuivre de la sous-unité II, puis vers un groupe hème et enfin vers le couple hème-cuivre où l’oxygène attend.
Quatre de ces passages sont nécessaires pour que le bilan soit complet. Alors seulement deux molécules d’eau se détachent, et l’enzyme est prête pour l’oxygène suivant. C’est à l’ensemble des processus dans lesquels cette étape s’inscrit que renvoie la formulation autorisée par l’Union européenne pour le cuivre dans ce contexte :
« Le cuivre contribue à un métabolisme énergétique normal »
Conformément au règlement (UE) n° 432/2012
Aes cyprium : un nom d’élément venu d’une île
Le nom latin cuprum remonte à l’expression aes cyprium — minerai de Chypre. L’île était dans l’Antiquité le principal fournisseur, et l’épithète est devenue avec le temps le nom de la matière. Le mot français cuivre et l’anglais copper ont la même origine, tout comme le symbole Cu.
Pour la science de la nutrition, l’origine du nom est sans importance. Elle éclaire toutefois une curiosité : un métal que l’homme travaille depuis des millénaires n’a été décrit comme nutriment qu’au vingtième siècle. Qui connaît un matériau comme matière première ne le cherche pas nécessairement dans les tissus.