Biochimie Métabolique 1ère med Glucides 2013. Pr. Alami. Version imprimable.pdf

BIOCHIMIE METABOLIQUE

PCEM1 – FACULTÉ DE MÉDECINE ET DE PHARMACIE DE RABAT PR. ALAMI – OUAHABI NAÏMA VERSION IMPRIMABLE PAR : ZEKRI MOURAD 1

Objectifs Globaux

A la fin du cours l’étudiant doit être capable de: • Identifier le catabolisme et l’anabolisme • Maîtriser les grandes Voies métaboliques Bio - énergétique. • Identifier les liens réactionnels entre les différents métabolismes • Analyser le rôle des processus de régulation Métabolique dans le maintien de la fonction de la cellule et de l’organisme • Identifier les conséquences pathologiques d’une régulation défaillante des métabolites au niveau de la cellule et de l’organisme. • Identifier les processus moléculaires et génétiques de la synthèse protéique et aux techniques de diagnostic Moléculaire.

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PROGRAMME DE BIOCHIMIE MÉTABOLIQUE : Introduction: • Définition du métabolisme • Rôle du métabolisme au niveau de la cellule et de l’organisme Métabolisme des Glucides: (10H) • Digestion et absorption des glucides • Comprendre la Bio - énergétique dans le cadre de la régulation de la Glycémie • Voie des pentoses et interconversion entre les oses

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Métabolisme des Lipides : (10H) • Rôle biologique des Acides Gras • Digestion, mobilisation et transport des Acides Gras • Comprendre la Bio - énergétique dans le cadre de la Régulation de la Lipolyse. • Biosynthèse des Corps Cétoniques. • Biosynthèse des Acides Gras, des Triglycérides et des Phospholipides. • Métabolisme des particules Apo-lipoproteïque • Biosynthèse du Cholestérol des Sels Biliaires et des Hormones Stéroïdes

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Métabolisme des acides aminés : (10H) •Rôle biologique des acides aminés •Etapes de synthèse des acides aminés endogènes •Hydrolyse des protéines alimentaires •Equilibre azoté et voies d’élimination de l’azote •Métabolisme des acides aminés Glycine/Sérine •Métabolisme des acides aminés soufrés Cystéine/Méthionine •Métabolisme des acides aminés bi - carboxylique Glutamate/Aspartate •Métabolisme des acides aminés aromatiques Phénylalanine/Tyrosine •Régulation du métabolisme des acides aminés et implications dans les troubles métaboliques Métabolisme des acides nucléiques, synthèse protéique et initiations aux techniques de diagnostique Moléculaire: (5H) •Rôle et Biosynthèse des acides nucléiques •Synthèse protéique et régulation de l’expression génétique. •Initiation aux techniques de diagnostic Moléculaire. 5

Première partie: METABOLISME DES GLUCIDES • METABOLISME = ANABOLISME + CATABOLISME CATABOLISME = OXYDATION DES MOLECULES = ENERGIE = + ATP. ANABOLISME = BIOSYNTHESE DE MOLECULES = BESOIN D’ENERGIE = - ATP.

METABOLISMES BIOENERGITIQUES 6

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Le besoin en acide ascorbique est de l'ordre de 1 mg/24 h,

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• La salive est le suc sécrété par les glandes salivaires • Les enzymes salivaires ont peu d'activité : la plus efficace est l'amylase salivaire. • L'amylase est une endoglycosidase qui hydrolyse les liaisons osidiques de l'amidon. • L'amylase est sécrétée sous une forme directement active, par les glandes salivaires et par le pancréas.

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Le suc gastrique est sécrété par les glandes de la paroi gastrique. • Les entérocytes sécrètent des enzymes qui achèvent la digestion des glucides (osidases). • Le maltose est un dissacharide issu de la digestion de l'amidon, qui est hydrolysé par la maltase en D-glucose. • L' α-D-glucose est le produit final de la digestion de l'amidon. • L' α-D-glucose est absorbé par les entérocytes grâce à un récepteur spécifique de la bordure en brosse

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Enzymes intestinales

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• L'absorption des nutriments par les entérocytes est médiée par des récepteurs membranaires spécifiques très variés. • Certains ont été individualisés : récepteurs des oses tels que GLUT-1 ou GLUT-5 15

• La consommation d'ATP est variable au cours du temps et l'apport alimentaire l'est aussi. • L'organisme doit donc réguler son métabolisme énergétique, • L'ATP lui-même est une réserve d'énergie pour les cellules, • mais son poids moléculaire est élevé et il ne peut donner qu'une liaison riche en énergie. • S'il fallait assurer notre besoin quotidien minimum en énergie (métabolisme basal) il faudrait 124215 g d'ATP. • Or notre organisme tout entier n'en contient que 75 g ce qui nous assure une autonomie de 52 secondes !

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Le glucose est un meilleur substrat énergétique pour les cellules, il peut donner 38 liaisons riches en énergie par mole. • S'il fallait assurer notre métabolisme basal avec du glucose en aérobiose, il en faudrait 471 g. • Or notre organisme tout entier n'en contient que 10 g ce qui nous assure une autonomie d'une demi-heure. Le glycogène est une forme de réserve énergétique. Il peut donner 39 liaisons riches en énergie par mole de glucose. • S'il fallait assurer notre métabolisme basal avec du glycogène en aérobiose, il en faudrait 424 g. • Or notre organisme tout entier n'en contient que 400 g ce qui nous assure une autonomie de 22 heures 30 mn. Les triglycérides sont la meilleure forme de réserve énergétique de notre organisme. Ils peuvent donner 432 liaisons riches en énergie par mole. S'il fallait assurer notre métabolisme basal avec la graisse du tissu adipeux, il en faudrait 190 g. • Or notre organisme tout entier en contient environ 7000 g ce qui nous assure une autonomie de un mois !

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Régulation de la glycémie Glycogénolyse, gluconéogénèse, glycogénogénèse & glycolyse

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Régulation de la glycémie: La fonction glycogénique du foie • Le foie est le lieu principal de stockage du glycogène, réserve énergétique de glucose. • Au cours de la digestion le taux de glucose dans la veine porte est très élevé. • En présence d'insuline, des transporteurs de glucose (GLUT 2) sont exprimés dans la membrane plasmique et font entrer le glucose dans la cellule où il est activé par la glucokinase, première enzyme de la glycogénogénèse. • A jeun, le taux de glucose diminue beaucoup et les transporteurs de glucose disparaissent. • D'autres transporteurs font sortir le glucose-6-phosphate, issu de la glycogénolyse ou de la gluconéogénèse, vers les citernes du réticulum endoplasmique, où il est dephosphorylé par la glucose-6-phosphatase. Le glucose libre est alors sécrété par les hépatocytes vers la veine sushépatique pour maintenir la glycémie à son taux normal. 20

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Régulation de la glycémie Mécanismes hyperglycémiants et hypoglycémiants

Mécanismes hyperglycémiants • Notre organisme dispose de deux voies métaboliques permettant de faire augmenter la concentration de glucose dans le sang (glycémie): - la glycogénolyse - la gluconéogénèse

Regulation hormonale • L'adrénaline • Le glucagon • Le cortisol • L’insuline

Mécanismes hypoglycémiants • La diminution de la glycémie: - La glycogénogénèse - La glycolyse

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Glycogénolyse (définition)

• Beaucoup de cellules mettent de l'énergie en réserve sous forme de glycogène, surtout lorsqu'elle dépendent beaucoup de la glycolyse pour leur métabolisme énergétique (neurones, globules rouges). Mais les réserves principales de glycogène se trouvent dans les muscles et surtout dans le foie. • Pour mobiliser le glycogène vers le métabolisme énergétique, il faut dépolymériser cette substance et libérer le glucose : c'est la fonction des enzymes de la glycogénolyse. • Le glycogène est découpé par les phosphorylases et l'enzyme débranchant, puis transformé en glucose-6-phosphate. Le glucose-6-phosphate enfin sera utilisé par la glycolyse cytoplasmique, ou bien sécrété sous forme de glucose libre dans le plasma. 23

Régulation de la glycémie I. Mécanismes hyperglycémiants : 1. La glycogénolyse

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Régulation de la glycémie I. Mécanismes hyperglycémiants : 1. La glycogénolyse

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Régulation de la glycémie I. Mécanismes hyperglycémiants : 1. La glycogénolyse

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Glycogénolyse (schéma général)

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Glycogénolyse (bilan)

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Régulation de la glycémie: Mécanismes hyperglycémiants: Régulation hormonale de la glycogénolyse Adrénaline

• Sécrétée par les glandes médullosurrénales. • Hormone de réponse au stress, elle augmente le taux de l'AMPc, ce qui entraîne les effets suivants : Activation de la glycogénolyse (muscle, foie) Inhibition de la glycogénogénèse (muscle, foie) Activation de la gluconéogénèse hépatique (action antagoniste de celle de l'insuline). Activation de la lipolyse (lipase hormono-sensible du tissu adipeux) inhibition de la lipogénèse (foie, tissu adipeux)

• L'adrénaline est aussi sympathomimétique : elle accélère le coeur (effet inotrope positif), ce qui augmente le débit d'Oxygène pour la chaîne respiratoire mitochondriale. 29

Régulation de la glycémie: Mécanismes hyperglycémiants: Régulation hormonale de la glycogénolyse Glucagon

• Hormone peptidique de 29 acides aminés. • Sécrété par le pancréas (cellules A2 des îlots de Langerhans), dès que le taux de glucose dans le sang baisse (glycémie). • Hormone hyperglycémiante : elle favorise le retour de la glycémie à la valeur basale. • Le glucagon augmente le taux de l'AMPc, ce qui entraîne les effets suivants : Activation de la gluconéogénèse (action antagoniste de celle de l'insuline) Activation de la glycogénolyse Inhibition de la glycogénogénèse Activation de la lipolyse Inhibition de la lipogénèse 30

Activation de la phosphorylase • Lors de la glycogénolyse, le taux de l'AMPc s'élève dans les cellules où le glycogène est stocké. • L'AMPc active les protéines kinases A, qui phosphorylent plusieurs protéines du cytoplasme. • Tout d'abord la phosphorylase kinase qui une fois phosphorylée devient active (Phosphorylée ). • Elle catalyse la phosphorylation de la phosphorylase inactive, qui devient active, et phosphoryle à son tour le glycogène en glucose-1-phosphate. • La phosphorylase kinase est également activée lorsque le taux de Calcium augmente dans le cytoplasme. • En second lieu, les protéines kinases A vont activer (phosphoryler) un inhibiteur des protéines phosphatases, enzymes qui pourraient catalyser la déphosphorylation de la phosphorylase et de la phosphorylase kinase. • Enfin, si le taux du 5'AMP (non cyclique) s'élève dans la cellule, ce produit est un activateur allostérique direct de la phosphorylase. 31

Régulation de la glycémie: Mécanismes hyperglycémiants : la glycogénolyse Activation de la phosphorylase.

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Régulation de la glycémie: Mécanismes hyperglycémiants: Régulation hormonale de la glycogénolyse Insuline

• Hormone peptidique à deux chaînes d'acides aminés : une chaîne A de 21 acides aminés et une chaîne B de 30 acides aminés. • Sécrétée par le pancréas (cellules ß des îlots de Langerhans), lorsque le taux de glucose dans le sang (glycémie) est élevé. • Hormone hypoglycemiante : elle favorise le retour de la glycémie à la valeur basale . • L'insuline active le mouvement des transporteurs de glucose dans les membranes plasmiques, ce qui favorise le transport actif du glucose vers le cytoplasme. • L'insuline diminue les taux des messagers secondaires : AMPc et Ca++, ce qui entraîne les effets suivants : inhibition de la glycogénolyse inhibition de la gluconéogénèse (action antagoniste de celle du glucagon et du cortisol) activation de la glycogénogénèse activation de la lipogénèse inhibition de la lipolyse. 33

Inhibition de la phosphorylase • L'insuline: Baisse le taux de l'AMPc dans ces cellules, Inactive les protéines kinases A. L'inhibiteur des phosphoprotéines phosphatases est déphosphorylé, donc inactif et libère l'activité de ces phosphatases qui déphosphorylent aussi la phosphorylase kinase et la phosphorylase. • Dans le foie l'insuline: Augmente aussi le transport de glucose vers l'intérieur des cellules. Du glucose est produit aussi par l'enzyme débranchant. Ce glucose est un activateur de la phosphorylase phosphatase qui inactive à son tour la phosphorylase. • Le glucose et le Glucose-6-phosphate ainsi que l'ATP sont aussi des inhibiteurs allostériques de la Glycogène phosphorylase

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Régulation de la glycémie: Mécanismes hyperglycémiants : la glycogénolyse Inhibition de la phosphorylase

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Régulation de la glycémie I. Mécanismes hyperglycémiants : 2. Gluconéogénèse

• La gluconéogénèse est un ensemble de voies métaboliques qui conduisent de nombreux substrats au glucose. • La plupart de ces voies commencent dans le cytoplasme par la transamination des acides aminés glucoformateurs. Les produits issus des chaînes carbonées de ces acides aminés pénètrent dans la mitochondrie pour aboutir : à l' α-cétoglutarate (glutamine, glutamate, histidine, arginine, proline) au propionyl-CoA (valine, isoleucine, méthionine, thréonine) au fumarate (phénylalanine, tyrosine) au pyruvate (cystéine, sérine, glycocolle, alanine, tryptophane) à l'oxaloacétate (asparagine, aspartate). • Des substrats non acides aminés entrent aussi dans la gluconéogénèse : au niveau du pyruvate (lactate) au niveau des trioses-phosphates (fructose, glycérol). • La fin de toutes ces voies est commune, conduisant des trioses-phosphates au glucose, qui sort de la cellule hépatique. 36

Régulation de la glycémie I. Mécanismes hyperglycémiants : 2. Gluconéogénèse

• Au cours du jeûne, les besoins pour maintenir une concentration constante de glucose dans le sang pour assurer le métabolisme énergétique du cerveau en particulier, sont couverts par la glycogénolyse. Mais les réserves de glycogène étant limitées, il faut recourir à d'autres substrats pour synthétiser du glucose et c'est la fonction des voies de gluconéogénèse. • Les réserves susceptibles d'être converties en glucose au cours du jeûne prolongé sont des acides aminés contenus dans les protéines des muscles ; jamais les triglycérides. Les acides aminés qui peuvent être substrats de la gluconéogénèse sont dits glucoformateurs. • D'autres substrats servent aussi à synthétiser du glucose dans le foie à jeun : le lactate de la glycolyse anaérobie et le glycérol de la lipolyse périphérique. 37

Gluconéogénèse (schéma général)

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Enzymes de la Gluconéogénèse • Les enzymes de la glycolyse cytoplasmique catalysent des réactions qui sont le plus souvent réversibles et qui sont capables de fonctionner dans toutes les circonstances métaboliques. • Toutefois, il existe quelques étapes qui nécessitent des enzymes propres à la gluconéogénèse que nous venons de détailler. • La phosphoénolpyruvate carboxykinase (PEPCK) catalyse l'étape initiale de la gluconéogénèse dans le cytoplasme à partir de l'oxaloacétate. Le phosphoénolpyruvate issu de cette réaction ne peut pas être le substrat de la pyruvate kinase car cette dernière est fortement inhibée par le glucagon, hormone de la gluconéogénèse. • La fructose 1,6-diphosphate phosphatase (Fru 1,6-P2 phosphatase) catalyse une réaction d'hydrolyse du fructose 1,6-diphosphate en fructose 6phosphate. Elle est la seule enzyme commune à toutes les voies de gluconéogénèse et utilisée exclusivement par la gluconéogénèse. Elle est donc régulatrice de l'ensemble. • La glucose 6-phosphate phosphatase enfin est commune à la glycogénolyse et à la gluconéogénèse et contribue à la régulation finale du taux de glucose dans le sang. 39

Régulation de la glycémie: Mécanismes hyperglycémiants : La gluconéogénèse & Cycle des Cori • Dans le début de l'effort musculaire, la glycolyse cytoplasmique (GC) anaérobie, utilise rapidement le glucose, et libère du pyruvate. • Le pyruvate est réduit en lactate par l'excédent de NADH ou transaminé en alanine lorsque le muscle (à jeun) catabolise des acides aminés. • Le lactate est transporté par le sang vers le foie dont le métabolisme fonctionne toujours en aérobiose. • Le foie peut alimenter son métabolisme énergétique uniquement grâce à la ßoxydation en produisant des corps cétoniques. • Dans ces conditions, il peut faire sortir le malate hors de la mitochondrie et resynthétiser du glucose par la gluconéogénèse (GNG). • Le lactate absorbé par le foie est un substrat de cette gluconéogénèse. • Le foie libère le glucose dans la circulation qui peut à nouveau être oxydé par les muscles. • L'association de la glycolyse anaérobie des muscles et de la gluconéogénèse du foie constitue le cycle des CORI (deux biochimistes C. et G. CORI). 40

Régulation de la glycémie: Mécanismes hyperglycémiants : La gluconéogénèse & Cycle des Cori

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Régulation de la glycémie I. Mécanismes hyperglycémiants : 2. Gluconéogénèse Cortisol

• Le cortisol est synthétisé à partir du cholestérol des LDL, par les corticosurrénales. • Hormone glucocorticoïde, le cortisol active les facteurs de transcription des gènes de la gluconéogénèse dans le foie (antagoniste de l'insuline) : cathepsines (protéases des muscles) transaminases pyruvate carboxylase propionyl-CoA carboxylase phosphoénolpyruvate carboxykinase fructose-1,6-diphosphatase glucose-6-phosphatase.

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Régulation de la glycémie I. Mécanismes hyperglycémiants : 2. Gluconéogénèse Induction par le cortisol

• Les protéines qui se lient au promoteur (facteurs trans-régulateurs) sont des effecteurs de la transcription : activateurs (séquences enhancer) ou inhibiteurs (séquences silencer). Leur liaison avec le promoteur dépend souvent de circonstances physiologiques qui induisent ou répriment l'expression du gène. • Ainsi, la séquence GRE (glucocorticoid responsive element), lorsqu'elle est liée à une protéine spécifique (récepteur nucléaire d'hormone glucorticoïde), ellemême liée au cortisol (hormone stéroïde hyperglycémiante), active l'expression du gène situé en aval. • La reconnaissance de la séquence GRE par le récepteur des glucocorticoïdes lié au cortisol induit la transcription des gènes de certaines protéases endocellulaires (cathepsines), des transaminases et des enzymes propres de la gluconéogénèse : pyruvate carboxylase, propionyl-CoA carboxylase, PEPCK, fructose 1,6-diphosphate phosphatase, glucose 6-phosphate phosphatase, ... 43

Régulation de la glycémie: Mécanismes hyperglycémiants: Interconversions des oses: HEXOSES

PENTOSES.

PENTOSES

HEXOSES.

(Voir voie des pentoses)

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Régulation de la glycémie I. Mécanismes hypoglycémiants : • Notre organisme dispose de deux voies métaboliques permettant de faire diminuer la concentration de glucose dans le sang (glycémie): - Glycogénogénèse Glycolyse • L'augmentation de la glycémie induit un mécanisme endocrinien produisant une molécule informationnelle (hormone) : l'insuline. • Cette hormone agit en diminuant le taux intracellulaire d'AMPc (second messager). Les repas s'accompagnent de la digestion des hydrates de Carbone qui sont absorbés sous forme de glucose libre dans le sang. • L'insuline, sécrétée après les repas (période post-prandiale), agit au niveau du muscle pour activer la glycolyse (au cours de l'effort) ou la mise en réserve du glucose par la glycogénogénèse (glycogène musculaire). • L'insuline agit aussi au niveau du foie pour faciliter la captation du glucose venant directement de l'intestin par la veine porte et la glycogénogénèse (glycogène hépatique). • L'insuline agit encore au niveau du foie et du tissu adipeux pour induire les mécanismes (activation des enzymes, déphosphorylations et transcription des gènes) de la transformation du glucose sanguin en triglycérides de réserve (graisse) par la lipogénèse et le stockage de la graisse dans les cellules du tissu adipeux (adipocytes). 45

Régulation de la glycémie I. Mécanismes hypoglycémiants : 1. Glycogénogénèse

• Lors de la digestion, la veine porte conduit de l'intestin vers le foie des quantités importantes de sucres qui sont captés par les hépatocytes, transformés en glucose et mis en réserve sous forme de glycogène hépatique. • A partir du glucose sanguin, dans les périodes de repos, les muscles reconstituent aussi leurs réserves de glycogène, de même que toutes les cellules contenant normalement du glycogène. Cette synthèse de glycogène est la fonction des enzymes de la glycogénogénèse. • Le glucose entre dans la glycogénogénèse sous forme libre ou sous forme d'esters : glucose-6-phosphate ou glucose-1-phosphate. • L'Uridine triphosphate est un coenzyme indispensable à cette voie métabolique. Un enzyme branchant achève de donner au glycogène linéaire sa structure définitive. • Les autres oses provenant de la digestion (galactose, fructose) entrent dans la glycogénogénèse par des voies métaboliques propres qui n'existent que dans le foie. • Le dernier résidu de glucose ajouté par la glycogénogénèse à l'extrémité d'une branche de la molécule de glycogène sera toujours le premier enlevé par la glycogénolyse lors de la période de jeûne suivante. 46

Glucokinase = Hexokinase D

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Phosphoglucomutase

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Uridine Tri Phosphate = UTP

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Glucose 1-phosphate uridyl transférase UDP-glucose pyrophosphorylase

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Glycogène synthase

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Glycogénogénèse (schéma général)

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Activation de la glycogène synthase • L'insuline agit principalement en activant les protéines phosphatases qui déphosphorylent les enzymes de la glycogénogénèse. • La glycogène synthase active est déphosphorylée. • La phosphorylation par la glycogène synthase kinase la rend dépendante du taux du glucose 6-phosphate • La glycogène synthase kinase elle même est rendue active par une phosphorylation dépendant de l'AMPc. • L'insuline active la phosphatase qui déphosphoryle la glycogène synthase kinase et donc l'empêche d'inhiber la glycogène synthase. • D'autres glycogène synthase kinases sont inhibées par l'insuline par d'autres voies de transduction, aboutissant à de multiples déphosphorylations qui activent plus ou moins efficacement la glycogène synthase. 53

Activation de la glycogène synthase

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Inhibition de la glycogène synthase

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Régulation de la glycémie I. Mécanismes hypoglycémiants : 2. Lipogénèse

• Lors de la digestion, des acides gras ou du glucose en excès sont captés par le foie ou le tissu adipeux pour être mis en réserve sous forme de graisse dans les adipocytes. • La transformation des acides gras en triglycérides, et la synthèse des acides gras à partir des glucides sont les fonctions des voies métaboliques de la lipogénèse. • Le coenzyme NADPH est indispensable à la synthèse des acides gras. Les voies métaboliques conduisent les substrats de carrefour en carrefour métabolique. 56

Régulation de la glycémie I. Mécanismes hypoglycémiants : 3. La glycolyse

• Le glucose plasmatique est un nutriment pour toutes les cellules. • Son oxydation en bicarbonate ou en lactate, dont l'énergie permet la production de l'ATP, est un ensemble de voies métaboliques : la glycolyse. • Le substrat passe par des carrefours métaboliques : glucose 6-phosphate, pyruvate, coenzymes transporteurs d'Hydrogène. • On distingue entre ces carrefours les voies métaboliques suivantes : Glycolyse cytoplasmique, du glucose-6-phosphate au pyruvate ; Cycle de KREBS, de l'acétate au bicarbonate ; Chaîne respiratoire mitochondriale, des coenzymes transporteurs d'Hydrogène à l'eau et de l'ADP à l'ATP ; Glycogénolyse, du glycogène au glucose 6-phosphate. • Le glucose substrat de la glycolyse provient aussi de l'interconversion des oses (galactose, mannose), la digestion des polyosides alimentaires. 57

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La glycolyse anaérobie Lactate déshydrogénase

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Métabolisme du pyruvate Entrée dans la mithocondrie

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Métabolisme du pyruvate Le pyrophosphate de thiamine = TPP • Pour expliquer le fonctionnement de l'enzyme qui va utiliser ce pyruvate, il nous faut décrire plusieurs coenzymes que nous rencontrons pour la première fois. • Le pyrophosphate de thiamine (ou Thiamine pyrophosphate, en abrégé TPP) est le premier de ces coenzymes. • Le deuxième phosphate est lié par une liaison covalente avec l'enzyme. La thiamine pyrophosphate est donc un coenzyme lié. • L'ensemble de la pyrimidine et du noyau thiazole constitue la thiamine, ou vitamine B1. Le besoin quotidien de vitamine B1 est de 1 à 2 mg/jour. 73

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Métabolisme du pyruvate Aldéhyde + thiazole

• Le pyrophosphate de thiamine est le coenzyme transporteur d'aldéhydes, à l'exception du formaldéhyde. • Grâce à son Hydrogène labile la thiamine peut s'additionner sur la double liaison de la fonction aldéhyde. 75

Métabolisme du pyruvate Le lipoamide

L'acide lipoïque est un coenzyme qui a la structure d'un acide gras à 8 Carbones. • Un noyau est formé par les trois derniers Carbones et deux atomes de Soufre liés par une liaison covalente. • La fonction acide du Carbone 1 est liée par une liaison amide à une lysine de l'enzyme : le lipoamide est donc un coenzyme lié. 76

Métabolisme du pyruvate Dihydrolipoamide / Lipoamide

• Le lipoamide est un coenzyme transporteur d'Hydrogène. En réduisant la liaison qui unit les deux atomes de Soufre on fixe deux atomes d'Hydrogène. La forme réduite est appelée dihydrolipoamide. 77

Métabolisme du pyruvate Coenzyme A

• Le coenzyme A est un cofacteur très important dont la structure s'apparente à celle des coenzymes nucléotidiques de la chaîne respiratoire. • On y trouve d'abord la structure de l'AMP : adénine, ribose et acide phosphorique. Une deuxième molécule d'acide phosphorique estérifie le Carbone 3 du ribose. • L'acide pantoïque est amidifié par la ß-alanine. Ils forment ensemble l'acide pantothénique ou vitamine B5. 78

Métabolisme du pyruvate Acyl - Coenzyme A

• La partie active du coenzyme A est la fonction thiol de la cystéamine terminale. C'est pour cela qu'on écrit CoA-SH pour indiquer la forme libre du coenzyme. • Le coenzyme A est un transporteur de radicaux acides. • La plupart des acides carboxyliques du métabolisme ont une forme activée liée au coenzyme A. On les appelle acyl-coenzyme A. Par exemple l'acide acétique est activé en acétyl-coenzyme A. 79

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Métabolisme du pyruvate Pyruvate déshydrogénase (bilan)

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Cycle de Krebs (schéma général)

Le cycle de KREBS est une voie métabolique de la mitochondrie, qui oxyde l'acide acétique de l'acétyl-CoA en bicarbonate, en présence de coenzymes qui transportent les Hydrogènes vers la chaîne respiratoire mitochondriale. 85

Sources d'énergie du muscle

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Le cycle de Krebs

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• La nucléoside diphosphate kinase est une enzyme présente dans toutes les cellules. • Elle catalyse le transfert du troisième phosphate et de sa liaison riche en énergie d'un nucléoside triphosphate vers un nucléoside diphosphate. • Elle permet ainsi l'échange d'énergie entre l'ATP et les autres coenzymes transporteurs d'énergie : GTP principalement, mais aussi UTP et CTP.

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Le cycle de Krebs Chaîne respiratoire mitochondriale (NADH) (bilan)

• La chaîne respiratoire mitochondriale réoxyde les coenzymes transporteurs d'Hydrogène et cette oxydation est couplée avec la phosphorylation de l'ATP. • Ainsi la réoxydation d'un NADH produit par les déshydrogènases du cycle de KREBS, consomme 1/2 mol d'Oxygène et produit 3 liaisons riches en énergie dans l'ATP et 125 kJ de chaleur.

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Le cycle de Krebs Chaîne respiratoire mitochondriale (NADH) (bilan) • Dans le cas où la glycolyse se fait à partir d'un glucose détaché du glycogène, le bilan se calcule en faisant la somme des bilans de la glycogénolyse, de la glycolyse cytoplasmique, de la pyruvate déshydrogénase, du cycle de KREBS et de la chaîne respiratoire mitochondriale. • L'oxydation de ce glucose produit 39 liaisons riches en énergie au lieu de 38, soit un rendement en ATP à peine plus élevé que celui du glucose libre. • Dans ce bilan, l'énergie de l'oxydation du glucose apparaît sous forme d'ATP, mais aussi de chaleur. Le calcul est fait dans des conditions standard, mais les concentrations réelles des substrats demandent plus d'énergie pour permettre la synthèse des liaisons riches en énergie de l'ATP et libèrent donc moins de chaleur. 104

Voie des pentoses-phosphates

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Voie des pentoses-phosphates (schéma général)

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• La voie des pentoses phosphates, dite aussi « shunt » des pentoses, est une voie métabolique du cytoplasme partiellement réversible, entre deux carrefours métaboliques de la glycolyse cytoplasmique : le glucose-6-phosphate et le fructose-6-phosphate. • Elle peut fonctionner pour : • oxyder du glucose en bicarbonate pour réduire le NADP+ en NADPH • convertir le fructose en pentoses (ribose, ribulose, xylulose) pour la synthèse des acides nucléiques, par exemple • (chez les végétaux ses enzymes participent à la photosynthèse). 107

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