Qu'est-ce que l'on appelle alternativement l'acide du lait, qui est produit dans le corps humain lors des exercices de force ?
acide lactique
L'acide lactique est un composé organique de formule CH3CH(OH)CO2H. Il s’agit d’un liquide solide ou clair blanc soluble dans l’eau, produit à la fois naturellement et synthétiquement. Avec un groupe hydroxyle adjacent au groupe carboxyle, l'acide lactique est classé comme acide alpha-hydroxy (AHA). Sous forme de sa base conjuguée appelée lactate, elle joue un rôle dans plusieurs processus biochimiques. En solution, il peut ioniser un proton du groupe carboxyle, produisant l’ion lactate. Comparé à l’acide acétique, son pKa est inférieur d’une unité, ce qui signifie que l’acide lactique se déprotonne dix fois plus facilement que l’acide acétique. Cette acidité plus élevée est la conséquence de la liaison hydrogène intramoléculaire entre le groupe α-hydroxyle et le groupe carboxylate. L'acide lactique est chiral et est constitué de deux isomères optiques. L’un est connu sous le nom d’acide L-(+)-lactique ou d’acide (S)-lactique et l’autre, son image miroir, est l’acide D-(−)-lactique ou l’acide (R)-lactique. Un mélange des deux en quantités égales est appelé acide DL-lactique, ou acide lactique racémique. L'acide lactique est hygroscopique. L'acide DL-lactique est miscible à l'eau et à l'éthanol au-dessus de son point de fusion qui se situe autour de 17 ou 18 °C. L'acide D-lactique et l'acide L-lactique ont un point de fusion plus élevé. Dans l'industrie, la fermentation lactique est réalisée par des bactéries lactiques, qui convertissent les glucides simples tels que le glucose, le saccharose ou le galactose en acide lactique. Ces bactéries peuvent également se développer dans la bouche ; l'acide qu'ils produisent est responsable de la carie dentaire appelée carie. L'acide lactique a été raffiné pour la première fois par le chimiste suédois Carl Wilhelm Scheele en 1780 à partir du lait aigre. Le nom reflète la forme lacto-combinante dérivée du mot latin signifiant lait. En 1808, Jöns Jacob Berzelius découvrit que l'acide lactique (en fait le L-lactate) était également produit dans les muscles lors d'un effort. Sa structure a été établie par Johannes Wislicenus en 1873. En 1856, Louis Pasteur découvre les Lactobacilles et leur rôle dans la fabrication de l'acide lactique. L'acide lactique a commencé à être produit commercialement par la pharmacie allemande Boehringer Ingelheim en 1895. En 2006, la production mondiale d'acide lactique a atteint 275 000 tonnes avec une croissance annuelle moyenne de 10 %. Deux molécules d'acide lactique peuvent être déshydratées en lactone lactide. En présence de catalyseurs, le lactide polymérise en polylactide atactique ou syndiotactique (PLA), qui sont des polyesters biodégradables. Le PLA est un exemple de plastique qui n’est pas issu de la pétrochimie. L'acide lactique est également utilisé dans la technologie pharmaceutique pour produire des lactates hydrosolubles à partir d'ingrédients actifs autrement insolubles. Il trouve également une utilisation dans les préparations topiques et les cosmétiques pour ajuster l'acidité et pour ses propriétés désinfectantes et kératolytiques. L'acide lactique se trouve principalement dans les produits laitiers fermentés, tels que le koumiss, le laban, le yaourt, le kéfir, certains fromages cottages et le kombucha. La caséine du lait fermenté est coagulée (caillée) par l'acide lactique. L'acide lactique est également responsable de la saveur aigre des pains au levain. Souvent dans les listes d'informations nutritionnelles, telles que la base de données nationale sur les nutriments de l'USDA, l'acide lactique sera inclus sous le terme « glucides » (ou « glucides par différence »), car cela inclut tout autre chose que l'eau, les protéines, les graisses, les cendres et l'éthanol. . Cela signifie qu'une valeur de 4 calories par gramme sera utilisée pour tout acide lactique dans le calcul de l'énergie alimentaire. Dans le brassage de la bière, certains styles de bière (bière aigre) contiennent volontairement de l'acide lactique. Le plus souvent, cela est produit naturellement par diverses souches de bactéries. Ces bactéries fermentent les sucres en acides, contrairement à la levure, qui fermente le sucre en éthanol. L'un de ces styles est le Lambics belge. Après refroidissement du moût, la levure et les bactéries peuvent « tomber » dans les fermenteurs ouverts. La plupart des brasseurs de styles de bière plus courants veilleraient à ce qu'aucune bactérie de ce type ne puisse pénétrer dans le fermenteur. D'autres styles de bière aigre incluent : la Berliner weisse, la Flandre rouge et la Wild Ale américaine. En vinification, un processus bactérien, naturel ou contrôlé, est souvent utilisé pour convertir l'acide malique naturellement présent en acide lactique, pour réduire le piquant et pour d'autres raisons liées à la saveur. Cette fermentation malolactique est réalisée par la famille des bactéries lactiques. En tant qu'additif alimentaire, son utilisation est autorisée dans l'UE, aux États-Unis, en Australie et en Nouvelle-Zélande ; il est répertorié par son numéro INS 270 ou par son numéro E E270. L'acide lactique est utilisé comme conservateur alimentaire, agent de salaison et agent aromatisant. C'est un ingrédient des aliments transformés et est utilisé comme décontaminant lors de la transformation de la viande. L'acide lactique est produit commercialement par fermentation de glucides tels que le glucose, le saccharose ou le lactose, ou par synthèse chimique. Les sources de glucides comprennent le maïs, les betteraves et le sucre de canne. L'acide lactique a gagné en importance dans l'industrie des détergents au cours de la dernière décennie. C'est un bon détartrant, un bon dissolvant de résidus de savon et un agent antibactérien enregistré. Il est également économiquement bénéfique et s’inscrit dans une tendance vers des ingrédients naturels et plus sûrs pour l’environnement. L'acide lactique, ainsi que le bicarbonate d'ammonium, sont utilisés dans l'appât anti-moustique de la marque Lurex.
L'acide lactique est un composé organique de formule CH3CH(OH)CO2H. Il s’agit d’un liquide solide ou clair blanc soluble dans l’eau, produit à la fois naturellement et synthétiquement. Avec un groupe hydroxyle adjacent au groupe carboxyle, l'acide lactique est classé comme acide alpha-hydroxy (AHA). Sous forme de sa base conjuguée appelée lactate, elle joue un rôle dans plusieurs processus biochimiques.

En solution, il peut ioniser un proton du groupe carboxyle, produisant l’ion lactate. Comparé à l’acide acétique, son pKa est inférieur d’une unité, ce qui signifie que l’acide lactique se déprotonne dix fois plus facilement que l’acide acétique. Cette acidité plus élevée est la conséquence de la liaison hydrogène intramoléculaire entre le groupe α-hydroxyle et le groupe carboxylate.

L'acide lactique est chiral et est constitué de deux isomères optiques. L’un est connu sous le nom d’acide L-(+)-lactique ou d’acide (S)-lactique et l’autre, son image miroir, est l’acide D-(−)-lactique ou l’acide (R)-lactique. Un mélange des deux en quantités égales est appelé acide DL-lactique, ou acide lactique racémique.

L'acide lactique est hygroscopique. L'acide DL-lactique est miscible à l'eau et à l'éthanol au-dessus de son point de fusion qui se situe autour de 17 ou 18 °C. L'acide D-lactique et l'acide L-lactique ont un point de fusion plus élevé.

Chez les animaux, le L-lactate est constamment produit à partir du pyruvate via l'enzyme lactate déshydrogénase (LDH) lors d'un processus de fermentation au cours du métabolisme et de l'exercice normaux. Sa concentration n'augmente pas jusqu'à ce que le taux de production de lactate dépasse le taux d'élimination du lactate, qui est régi par un certain nombre de facteurs, notamment les transporteurs de monocarboxylate, la concentration et l'isoforme de la LDH et la capacité oxydative des tissus. La concentration de lactate sanguin est généralement au repos, mais peut atteindre plus de 20 mmol/L lors d'un effort intense et jusqu'à 25 mmol/L par la suite.

Dans l'industrie, la fermentation lactique est réalisée par des bactéries lactiques, qui convertissent les glucides simples tels que le glucose, le saccharose ou le galactose en acide lactique. Ces bactéries peuvent également se développer dans la bouche ; l'acide qu'ils produisent est responsable de la carie dentaire appelée carie.

En médecine, le lactate est l'un des principaux composants de la solution lactée de Ringer et de la solution de Hartmann. Ces liquides intraveineux sont constitués de cations sodium et potassium ainsi que d'anions lactate et chlorure en solution avec de l'eau distillée, généralement à des concentrations isotoniques avec le sang humain. Il est le plus souvent utilisé pour la réanimation liquidienne après une perte de sang due à un traumatisme, une intervention chirurgicale ou des brûlures.

Histoire

L'acide lactique a été raffiné pour la première fois par le chimiste suédois Carl Wilhelm Scheele en 1780 à partir du lait aigre. Le nom reflète la forme lacto-combinante dérivée du mot latin signifiant lait. En 1808, Jöns Jacob Berzelius découvrit que l'acide lactique (en fait le L-lactate) était également produit dans les muscles lors d'un effort. Sa structure a été établie par Johannes Wislicenus en 1873.

En 1856, Louis Pasteur découvre les Lactobacilles et leur rôle dans la fabrication de l'acide lactique. L'acide lactique a commencé à être produit commercialement par la pharmacie allemande Boehringer Ingelheim en 1895.

En 2006, la production mondiale d'acide lactique a atteint 275 000 tonnes avec une croissance annuelle moyenne de 10 %.

Exercice et lactation

Lors d'exercices de puissance tels que le sprint, lorsque le taux de demande d'énergie est élevé, le glucose est décomposé et oxydé en pyruvate, et le lactate est alors produit à partir du pyruvate plus rapidement que le corps ne peut le traiter, provoquant une augmentation des concentrations de lactate. La production de lactate est bénéfique car elle régénère le NAD+ (le pyruvate est réduit en lactate tandis que le NADH est oxydé en NAD+), qui est utilisé dans l'oxydation du glycéraldéhyde 3-phosphate lors de la production de pyruvate à partir du glucose, ce qui garantit le maintien de la production d'énergie. et l'exercice peut continuer. (Pendant un exercice intense, la chaîne respiratoire ne peut pas suivre la quantité d’atomes d’hydrogène qui s’unissent pour former le NADH et ne peut pas régénérer le NAD+ assez rapidement.)

Le lactate obtenu peut être utilisé de deux manières :
*Oxydation en pyruvate par des cellules musculaires, cardiaques et cérébrales bien oxygénées
**Le pyruvate est ensuite directement utilisé pour alimenter le cycle de Krebs
*Conversion en glucose via la gluconéogenèse dans le foie et remise en circulation ; voir le cycle de Cori
**Si les concentrations de glucose dans le sang sont élevées, le glucose peut être utilisé pour reconstituer les réserves de glycogène du foie.

Cependant, le lactate se forme continuellement, même au repos et lors d'un exercice modéré. Certaines causes en sont le métabolisme des globules rouges dépourvus de mitochondries et les limitations résultant de l'activité enzymatique qui se produit dans les fibres musculaires ayant une capacité glycolytique élevée.

La production de H+ pendant l'exercice a été considérée comme une « construction » ou un mythe, soulignant qu'une partie du H+ provient de l'hydrolyse de l'ATP (ATP4− + H2O → ADP3− + + H+), et que la réduction du pyruvate en lactate ( pyruvate− + NADH + H+ → lactate− + NAD+) consomme en réalité du H+. Lindinger et coll. a affirmé que Robergs et al. ignoré les facteurs responsables de l’augmentation de [H+]. La production de lactate− à partir d’une molécule neutre augmenterait [H+] pour maintenir l’électroneutralité. Cependant, le lactate− est produit à partir du pyruvate−, qui a la même charge : "La production de lactate− n'est pas associée à une production nette stœchiométriquement équivalente de protons (H+)". C'est la production de pyruvate− à partir de glucose neutre qui génère H+ :
C6H12O6 + 2 NAD+ + 2 ADP3− + 2  → 2  + 2 H+ + 2 NADH + 2 ATP4− + 2 H2O
La production ultérieure de lactate− absorbe ces protons :
2 + 2 H+ + 2 NADH → 2 + 2 NAD+
Dans l'ensemble:
C6H12O6 + 2 NAD+ + 2 ADP3− + 2  → 2  + 2 H+ + 2 NADH + 2 ATP4− + 2 H2O → 2  + 2 NAD+ + 2 ATP4− + 2 H2O
Bien que la réaction glucose → 2 lactate− + 2 H+ libère deux H+ vus seuls, les H+ sont absorbés dans la production d'ATP. L'acidité absorbée est libérée lors de l'hydrolyse ultérieure de l'ATP : ATP4− + H2O → ADP3− + + H+. Dans l’ensemble, [H+] augmente.

La génération de CO2 lors de la respiration provoque également une augmentation de [H+].

Métabolisme cérébral

Bien que le glucose soit généralement considéré comme la principale source d'énergie des tissus vivants, certains éléments indiquent que c'est le lactate, et non le glucose, qui est préférentiellement métabolisé par les neurones du cerveau de plusieurs espèces de mammifères (les plus notables étant les souris, les rats, et les humains). Selon l’hypothèse de la navette lactate, les cellules gliales sont responsables de la transformation du glucose en lactate et de l’apport de lactate aux neurones. En raison de cette activité métabolique locale des cellules gliales, la composition du liquide extracellulaire entourant immédiatement les neurones diffère fortement de celle du sang ou du liquide céphalorachidien, étant beaucoup plus riche en lactate, comme cela a été constaté dans les études de microdialyse.

Certaines preuves suggèrent que le lactate est important aux premiers stades du développement pour le métabolisme cérébral chez les sujets prénatals et postnatals précoces, le lactate à ces stades ayant des concentrations plus élevées dans les liquides corporels et étant utilisé par le cerveau de préférence par rapport au glucose. Il a également été émis l’hypothèse que le lactate pourrait exercer une forte action sur les réseaux GABAergiques dans le cerveau en développement, les rendant plus inhibiteurs qu’on ne le pensait auparavant, agissant soit par un meilleur soutien des métabolites, soit par des modifications des niveaux de pH intracellulaire de base, ou les deux.

Des études sur des tranches de cerveau de souris montrent que le bêta-hydroxybutyrate, le lactate et le pyruvate agissent comme des substrats énergétiques oxydatifs, provoquant une augmentation de la phase d'oxydation du NAD(P)H, que le glucose était insuffisant comme vecteur d'énergie lors d'une activité synaptique intense et, enfin. , que le lactate peut être un substrat énergétique efficace capable de maintenir et d'améliorer le métabolisme énergétique aérobie cérébral in vitro. L'étude "fournit de nouvelles données sur les transitoires de fluorescence biphasique du NAD(P)H, une réponse physiologique importante à l'activation neuronale qui a été reproduite dans de nombreuses études et qui proviendrait principalement de changements de concentration induits par l'activité dans les pools cellulaires de NADH".

Tests sanguins

Des analyses de sang pour le lactate sont effectuées pour déterminer l’état de l’homéostasie acido-basique dans le corps. Le prélèvement sanguin à cet effet se fait souvent par prélèvement sanguin artériel (même si cela est plus difficile que la ponction veineuse), car le lactate diffère considérablement entre les niveaux artériel et veineux, et le niveau artériel est plus représentatif à cet effet.

Pendant l'accouchement, les niveaux de lactate chez le fœtus peuvent être quantifiés par des analyses de sang sur le cuir chevelu fœtal.

Précurseur de polymère

Deux molécules d'acide lactique peuvent être déshydratées en lactone lactide. En présence de catalyseurs, le lactide polymérise en polylactide atactique ou syndiotactique (PLA), qui sont des polyesters biodégradables. Le PLA est un exemple de plastique qui n’est pas issu de la pétrochimie.

Applications pharmaceutiques et cosmétiques

L'acide lactique est également utilisé dans la technologie pharmaceutique pour produire des lactates hydrosolubles à partir d'ingrédients actifs autrement insolubles. Il trouve également une utilisation dans les préparations topiques et les cosmétiques pour ajuster l'acidité et pour ses propriétés désinfectantes et kératolytiques.

nourriture

L'acide lactique se trouve principalement dans les produits laitiers fermentés, tels que le koumiss, le laban, le yaourt, le kéfir, certains fromages cottages et le kombucha. La caséine du lait fermenté est coagulée (caillée) par l'acide lactique. L'acide lactique est également responsable de la saveur aigre des pains au levain.

Souvent dans les listes d'informations nutritionnelles, telles que la base de données nationale sur les nutriments de l'USDA, l'acide lactique sera inclus sous le terme « glucides » (ou « glucides par différence »), car cela inclut tout autre chose que l'eau, les protéines, les graisses, les cendres et l'éthanol. . Cela signifie qu'une valeur de 4 calories par gramme sera utilisée pour tout acide lactique dans le calcul de l'énergie alimentaire.

Dans le brassage de la bière, certains styles de bière (bière aigre) contiennent volontairement de l'acide lactique. Le plus souvent, cela est produit naturellement par diverses souches de bactéries. Ces bactéries fermentent les sucres en acides, contrairement à la levure, qui fermente le sucre en éthanol. L'un de ces styles est le Lambics belge. Après refroidissement du moût, la levure et les bactéries peuvent « tomber » dans les fermenteurs ouverts. La plupart des brasseurs de styles de bière plus courants veilleraient à ce qu'aucune bactérie de ce type ne puisse pénétrer dans le fermenteur. D'autres styles de bière aigre incluent : la Berliner weisse, la Flandre rouge et la Wild Ale américaine.

En vinification, un processus bactérien, naturel ou contrôlé, est souvent utilisé pour convertir l'acide malique naturellement présent en acide lactique, pour réduire le piquant et pour d'autres raisons liées à la saveur. Cette fermentation malolactique est réalisée par la famille des bactéries lactiques.

En tant qu'additif alimentaire, son utilisation est autorisée dans l'UE, aux États-Unis, en Australie et en Nouvelle-Zélande ; il est répertorié par son numéro INS 270 ou par son numéro E E270. L'acide lactique est utilisé comme conservateur alimentaire, agent de salaison et agent aromatisant. C'est un ingrédient des aliments transformés et est utilisé comme décontaminant lors de la transformation de la viande. L'acide lactique est produit commercialement par fermentation de glucides tels que le glucose, le saccharose ou le lactose, ou par synthèse chimique. Les sources de glucides comprennent le maïs, les betteraves et le sucre de canne.

Détergents

L'acide lactique a gagné en importance dans l'industrie des détergents au cours de la dernière décennie. C'est un bon détartrant, un bon dissolvant de résidus de savon et un agent antibactérien enregistré. Il est également économiquement bénéfique et s’inscrit dans une tendance vers des ingrédients naturels et plus sûrs pour l’environnement.

Leurre à moustiques

L'acide lactique, ainsi que le bicarbonate d'ammonium, sont utilisés dans l'appât anti-moustique de la marque Lurex.