Au cours de la glycolyse, 2 molécules de NAD réduit (NADH + H⁺) sont formées par molécule de glucose dégradé. En aérobiose, la réoxydation des coenzymes réduits se fait dans la mitochondrie via la chaîne respiratoire.

Or la membrane mitochondriale est imperméable aux coenzymes pyridiniques. L'entrée du pouvoir réducteur (2 H⁺ + 2 e^-) dans la mitochondrie se fait par l'intermédiaire de systèmes de transport appelés navette ("shuttle").

La navette malate - aspartate met en jeu 2 enzymes : la malate déshydrogénase et la [glutamate-oxaloacétate] transaminase / aspartate aminotransférase. Ces deux enzymes sont présentes à la fois dans le cytosol et dans la mitochondrie.

Source : "Principes de Biochimie" Horton et al. (1994) - Ed. DeBoeck Universités

La figure ci-dessous décrit le mécanisme extrêmement sophistiqué qui permet au pouvoir réducteur de passer la membrane mitochondriale et rejoindre ainsi la chaîne de transfert d'électrons (chaîne respiratoire) :

OAA : oxaloacétate
MDH1 : Malate DésHydrogénase cytoplasmique
MDH2 : Malate DésHydrogénase mitochondriale
GOT2 : Glutamate-Oxaloacétate Transaminase (mitochondriale) / Aspartate aminotransférase (mitochondriale)
GOT1 : Glutamate-Oxaloacétate Transaminase (cytosolique) / Aspartate aminotransférase (cytosolique)

Source : Qiagen

• 1. Dans le cytosol, MDH1 convertit l'OAA en malate et en même temps ré-oxyde le NADH en NAD⁺ de nouveau disponible pour l'oxydation du glucose.
• 2. Le malate est transporté dans les mitochondries par le transporteur [malate/α-cétoglutarate] ("Solute Carrier family 25" - SLC25A11) ou translocase.
• 3. Dans les mitochondries, la réaction inverse se déroule et le malate est re-converti en OAA par MDH2. Le pouvoir réducteur est transféré à du NAD⁺ mitochondrial qui est pris en charge par la chaîne de transport d'électrons.
• 4. Le système de navette est complété par une deuxième enzyme, GOT2 qui forme Asp à partir de OAA dans la matrice mitochondriale.
• 5. Asp est ensuite transporté dans le cytosol par le transporteur [Glu/Asp] (SLC1A3) avec échange de Glu venant du cytosol.
• 6. Asp est reconverti en OAA par GOT1 en conjonction avec la conversion de l'α-cétoglutarate en Glu.

Le rapport [NADH/NAD⁺] augmente dans la matrice et diminue dans le cytosol par ce système de navette, même si aucune molécule de NADH n'a traversé la membrane interne mitochondriale.

C'est donc le pouvoir réducteur du NADH qui est transporté dans les mitochondries : en conséquence, 3 molécules d'ATP sont synthétisées lors de la réoxydation du NAD réduit formé au cours de la glycolyse quand le pouvoir réducteur entre dans la mitochondrie via la navette malate - aspartate.