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Cours de Biochimie: 3ème année pharmacie Métabolisme des glucides 1 Métabolisme des glucides I-Mise en place générale Les glucides ont différents rôle au sein de l’organisme : production énergétique ou mise en réserve, synthèse de glycoprotéines et de macromolécules (GAG, …), synthèse des nucléotides (ribose et NADPH), épuration des produits insolubles et toxiques, interrelation métabolique. 1-Schéma général de l’assimilation des glucides alimentaires L’amidon végétal et le glycogène animal constituent la plus grande part de notre alimentation. Tous deux sont de hauts polymères d’hydrates de carbone qui sont dégradés en glucose. En raison du rôle central du glucose dans l’organisme animal, son métabolisme figure au premier plan de ce chapitre. La dégradation du glucose en pyruvate, la glycolyse, occupe une place importante dans la biochimie cellulaire. Elle se déroule dans le cytoplasme de toute cellule somatique. Le cycle de Krebs et la chaîne respiratoire vienne se greffer sur le chemin de la production d’énergie. L’excès de glucose rejoint le métabolisme du glycogène pour une mise en réserve. Si le glucose devait manquer à la cellule, il peut être synthétisé à partir du pyruvate lors de la gluconéogenèse. Les polysaccharides absorbés via l’alimentation sont progressivement découpés en monosaccharides. Ils franchissent sous cette forme la barrière intestinale et parviennent dans la circulation sanguine. La concentration sanguine moyenne en glucose est de 80-120 mg/dl. Les monosaccharides parviennent dans le cytoplasme de leurs cellules cibles grâce à des transporteurs spécifiques. 2- Transport cellulaire du glucose Le transport du glucose par diffusion facilitée est une étape limitante du métabolisme cellulaire. Les isoformes de transporteurs ont des affinités variables pour le glucose et l’expression de ces isoformes a une certaine spécificité tissulaire. En effet on trouve des isoformes ubiquitaire (GLUT 1 et 3), c’est -à-dire présentent dans tous les tissus, et des isoformes spécifiques (GLUT 2 et 4) : GLUT 1 est principalement visible au niveau des érythrocytes et des neurones, GLUT 2 est principalement visible au niveau des hépatocytes et des cellules β des îlots de Langerhans, GLUT 3 est principalement visible au niveau des neurones, GLUT 4 est principalement visible au niveau des cellules musculaire striées et des adipocytes,

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  • Cours de Biochimie: 3me anne pharmacie Mtabolisme des glucides

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    Mtabolisme des glucides

    I-Mise en place gnrale Les glucides ont diffrents rle au sein de lorganisme : production nergtique ou mise en rserve,

    synthse de glycoprotines et de macromolcules (GAG, ), synthse des nuclotides (ribose et

    NADPH), puration des produits insolubles et toxiques, interrelation mtabolique.

    1-Schma gnral de lassimilation des glucides alimentaires

    Lamidon vgtal et le glycogne animal constituent la plus grande part de notre alimentation. Tous deux

    sont de hauts polymres dhydrates de carbone qui sont dgrads en glucose. En raison du rle central du

    glucose dans lorganisme animal, son mtabolisme figure au premier plan de ce chapitre. La dgradation

    du glucose en pyruvate, la glycolyse, occupe une place importante dans la biochimie cellulaire. Elle se

    droule dans le cytoplasme de toute cellule somatique. Le cycle de Krebs et la chane respiratoire vienne

    se greffer sur le chemin de la production dnergie. Lexcs de glucose rejoint le mtabolisme du

    glycogne pour une mise en rserve. Si le glucose devait manquer la cellule, il peut tre synthtis

    partir du pyruvate lors de la gluconogense.

    Les polysaccharides absorbs via lalimentation sont progressivement dcoups en monosaccharides.

    Ils franchissent sous cette forme la barrire intestinale et parviennent dans la circulation sanguine. La

    concentration sanguine moyenne en glucose est de 80-120 mg/dl. Les monosaccharides parviennent dans

    le cytoplasme de leurs cellules cibles grce des transporteurs spcifiques.

    2- Transport cellulaire du glucose

    Le transport du glucose par diffusion facilite est une tape limitante du mtabolisme cellulaire. Les

    isoformes de transporteurs ont des affinits variables pour le glucose et lexpression de ces isoformes a

    une certaine spcificit tissulaire. En effet on trouve des isoformes ubiquitaire (GLUT 1 et 3), cest--dire

    prsentent dans tous les tissus, et des isoformes spcifiques (GLUT 2 et 4) :

    GLUT 1 est principalement visible au niveau des rythrocytes et des neurones,

    GLUT 2 est principalement visible au niveau des hpatocytes et des cellules des lots de Langerhans,

    GLUT 3 est principalement visible au niveau des neurones,

    GLUT 4 est principalement visible au niveau des cellules musculaire stries et des adipocytes,

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    GLUT 5 est principalement visible au niveau des entrocytes et des spermatozodes.

    De manire plus localis, il est important de comprendre les mcanismes dabsorption du glucose au

    niveau des entrocytes. Au niveau de la bordure en brosse dirige vers la lumire intestinale, le glucose

    rentre dans la cellule par un transporteur symport glucose-sodium. Au ple basal il sera ensuite pris en

    charge par un transporteur uniport afin de passer dans la circulation sanguine. Le sodium quant- lui

    ressortira de la cellule par une pompe sodium-potassium (Na+-K

    + ATPase).

    II) Catabolisme glucidique Le catabolisme glucidique correspond la dgradation des molcules de glucose permettant la

    formation de molcules riches en nergie.

    1) La glycolyse (ou voie dEmbden-Meyerhof) La glycolyse est la premire chane du catabolisme des glucides, elle seffectue dans le cytosol par des

    enzymes solubles et en anarobie (sans apport doxygne). Elle a comme fonction la synthse de

    molcule riche en nergie, ainsi que la formation de pyruvate qui aura plusieurs destines.

    Cette voie mtabolique produit de l'nergie libre sous forme d'ATP. Il est noter que tous les

    intermdiaires entre le glucose et le pyruvate sont phosphoryls ce qui leur confre une charge ngative

    nette pH 7, les empchant ainsi de diffuser l'extrieur de la cellule.

    Les deux phases de la glycolyse : Phase I: Investissement dnergie (Ractions 1-5): Cestune phase prparatoire de la glycolyse. Ici le

    sucre 6 C(glucose) est phosphoryl et coup en deux parties (3C:glycraldhyde 3P) avec

    consommation de 2 molculesdATP.

    Phase II: Rcupration dnergie (Ractions 6-10): lesdeux molcules de glycraldhyde 3P sont

    converties enpyruvate avec formation de 4 molcules dATP. Lerendement net est de 2 molcules

    dATP.On a galement la formation de 2 molcules de NADH quipeuvent tre transformes en ATP

    grce la respirationmitochondrial.

    a) Les diffrentes tapes de la glycolyse La glycolyse est compose de 10 grandes tapes, faisant intervenir 10 enzymes :

    1. Raction de transphosphorylation du glucose en glucose-6-phosphate catalyse par laglucokinase au niveau du foie ou par lhexokinase au niveau des autres organes. Cette raction

    consomme une molcule dATP.

    2. Raction disomrisation du glucose-6-phosphate en fructose-6-phosphate catalyse par la 6-phosphohexose-isomrase.

    3. Phosphofructokinase (PFK): la deuxime tape dutilisation de lATP,la raction est similaire celle de lhexokinase. Attaque nuclophile du groupe C1-OH du F6P sur latome de phosphore de lATP complex avec Mg

    ++, pour donner du fructose 1-6 biphosphate.

    La phosphofructokinase a un rle trs important dans la rgulation de la glycolyse. Cetenzyme forme

    la vritable tape dadmission dans la voie.

    4. Raction 4 : Aldolase- la scission du fructose (hexose) en deux trioses.Raction de dgradation du fructose-1,6-biphosphate en dihydroactone-phosphate (DHAP) et en gycraldhyde-3-phosphate

    (GAP) catalyse par laldolase.Laldolase produit GAP et DHAP, mais seulement GAP est utilis par les

    ractions suivantes:

    5. il faut donc transformer DHAP en GAP: ce nest pas trop difficile car ils sont des isomres.Cette isomrisation est catalyse par triosephosphate-isomrase.

    6. Raction de phosphorylation du glycraldhyde-3-phosphate en 1,3-biphosphoglycrate catalyse par la glycraldhyde-3-phosphate-dshydrognase.

    Cet enzyme catalyse la premire tape danslaquelle de lnergie est extraite du substrat etstocke dans

    un co-facteur. Dans ce cas-ci ilsagit de pouvoir rducteur et pas dATP. Enprsence doxygne la

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    respiration peuttransformer lnergie redox associe au NADH,H+en nergie associe la liaison

    phosphate delATP.La raction doxydation de laldhyde par leNAD+ est exergonique. Elle est couple

    laraction avec Pi qui forme une liaison fortcontenu dnergie. Cette liaison sera plustard transfre

    lADP pour former ATP.

    7. Lenzymephosphoglycrate-kinase(PGK)catalyse une raction exergonique quiutilise comme substrat le 1,3 BPG pour raliser laphosphorylation de lADP en ATP (raction couple).

    8. Raction de mutation du 3-phosphoglycrate en 2-phosphoglycrate catalyse par la phosphoglycromutase.Cette raction est catalyse travers lintervention dune forme phosphoryle de

    lenzyme qui dansune premire raction phosphoryle la position 2 avec la formation dun

    intermdiairebisphosphorylet puis rcupre le groupe phosphate de la position 3.

    9. Raction de dshydrognation du 2-phosphoglycrate en phosphonolpyruvate catalyse parune phosphonolpyruvate- hydratase ou nolase. Cette raction relargue une molcule dH2O.

    10. Dans la dernire tape de la chane, catalyse par la pyruvate-kinase, se forme du pyruvate et de lATP.Lexcs dnergie est employ pour une phosphorylation au niveau du substrat. Une molcule

    dATP est ainsi produite partir de phosphate inorganique et ADP.

    b) Bilan nergtique La glycolyse peut tre divise en trois grandes parties :

    1. Activation du glucose avec consommation dnergie (2 ATP) : 2. Formation du glycraldhyde. 3. Synthse du pyruvate et formation de molcules riches en nergie (4 ATP et 2 NADH, H+) : Les deux premiers ATP du 1,3-Biphosphoglycrate au 3-Phosphoglycrate. Les deux derniers ATP du phosphonolpyruvateau pyruvate. Les deux NADH, H+ du Glycraldhyde-3-phosphate au 1,3-Biphosphoglycrate.

    Le bilan global de la glycolyse est :

    Glucose + 2 ADP + 2 Pi + 2 NAD+ -----> 2 pyruvate + 2 ATP + 2 H2O + 2 NADH,H

    +

    c) Rgulation de la glycolyse

    Dans les voies mtaboliques, les enzymes qui catalysent des ractions irrversibles sont des sites

    potentiels de contrle. Au niveau de la glycolyse les enzymes sont rguls par trois mcanismes : les

    rgulations par des effecteurs allostriques, les rgulations par phosphorylations/dphosphorylation et

    lexpression des gnes de ces enzymes.

    Au niveau de la glycolyse on met en vidence essentiellement trois ractions irrversibles :

    La raction de transphosphorylation du glucose en glucose-6-phosphate catalyse par la

    glucokinase ou lhexokinase. Lhexokinase est inhibe par le glucose-6-phosphate, stimule par

    linsuline et active par lexcs dhydrate de carbone. Par contre la glucokinase est inhibe par le

    fructose-6-phosphate et active par le glucose.

    La raction de transphosphorylation du fructose-6-phosphate en fructose-1,6-biphosphate

    catalyse par la 6-phosphofructokinase. Cette enzyme est inhibe par lATP, le citrate,H+, le glucagon

    (foie) et ladrnaline (muscle), et est activ par linsuline et lAMP,ADP, fructose-2-6-biphosphate(foie)

    et lexcs dhydrate de carbone.

    La raction de transphosphorylation de lacide phospho-nol-pyruvique en acide nol-pyruvique

    catalyse par la pyruvate-kinase. Cette enzyme est inhibe par le pyruvate, lalanine, lATP et le

    NADH,H+, citrate, AMPc, glucagon. Active par lexcs dhydrate de carbone, fructose-1-6-biphosphate

    Le F2, 6BP est un puissant activateurde la PFK-1 (sauf chez certains protistes pour lesquels il est

    activateur de la pyruvate kinase).

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    Dans le foie, le F2,6BP est un inhibiteurde la

    fructose-1,6-bisphosphatase, une enzyme de la

    noglucognse.

    Le citrate est un inhibiteurde laPFK-2 : il y a

    moins de F2,6BP synthtis. Or ce dernier tant

    un activateur de la PFK-1, cela amplifie l'effet

    inhibiteurde laPFK-1 par le citrate.

    On retiendra globalement quil y a :

    Inhibition de la glycolyse lorsque lorganisme est en excs dnergie et donc par lexcs dATP,

    le citrate dont la concentration cytosolique augmente, le glucagon, ladrnaline et lacidose.

    Activation de la glycolyse lorsque lorganisme est en dficit dnergie et donc par lexcs dADP

    et dAMP, linsuline et lalcalose.

    Une alimentation quilibre consiste, outre des protines et des lipides, en environ 60% dhydrates de

    carbone (polysaccharides). Ceci souligne le rle important de cette famille de molcules pour lorganisme

    animal. Les hydrates de carbone permettent de produire de lnergie et des lments de synthse. Ils ne

    sont pas essentiels et peuvent tre interconvertis les uns dans les autres ou obtenus par synhse de novo

    partir dautre composs. Des carences temporaires peuvent ainsi tre compenses sans problme.

    2) Comment utiliser dautre sucres que le glucose dans la glycolyse ?

    http://ead.univ-angers.fr/~jaspard/Page2/COURS/7RelStructFonction/2Biochimie/3MetabolismGlucose/3Neoglucogenese/1Neoglucogenese.htm

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    Mtabolisme du fructose :

    Comme labsorption du fructose ne dpend pas de linsuline, celui-ci est employ comme remplaant

    de sucre chez les diabtiques.

    La premire phosphorylation conduit au fructose -1-phosphate et le fructose entre dans la glycolyse

    seulement au niveau du glycraldhyde- 3-phosphate; le gain nergtique est de 2ATP par molcule,

    comme dans le cas du glucose.Une petite fraction du fructose traverse le foie et parvient non modifi dans

    le sang.

    Le fructose est obtenu par hydrolyse du saccharose (le sucre de table, qui est un disaccharide de

    fructose et glucose) et il est prsent lui-mme dans de nombreux aliments (fruit, lgumes, miel)

    Mtabolisme du galactose :

    Il ny a pas dhydrate de carbone essentiels, tous peuvent tre biosynthtiss.Pour le fructose, le

    chemin ractionnel passe par le glucose et le sorbitol.

    Le galactose, constituant du lactose (le sucre du lait), est ncessaire la biosynthse de multiples

    glycoprotines et glycolipides. Il est converti en UDP-galactose dans le foie et est utilis sous cette forme

    comme lment de synthse. Pour servir de source dnergie, lUDP-galactose doit dabord tre converti

    en UDP-glucose(pimrisation).Ce dernier entre ensuite dans la glycolyse.

    Le galactose est obtenu par hydrolyse du lactose (le sucre du lait, qui est un disaccharide de glucose et

    galactose)

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    3) Mtabolisme du pyruvate Selon lapprovisionnement en dioxygne de la cellule, deux voies peuvent tre empruntes.

    Cette raction la fonction de rendre disponible

    NAD+ pour la glycolyse quand on a besoin

    dATP, mais la vitesse de respiration nest pas

    suffisante. Cest ce que se passe dans le muscle

    en mouvement anarobie. Une activit lactate

    dshydrognase suffisante pour liminer le

    lactate nexiste que dans le foie et la

    musculature cardiaque.

    Cette raction a aussi la fonction de rendre disponible NAD

    + pour la glycolyse. Cest ce que se passe

    chez la levure.La thiamine est le coenzyme du pyruvate dcarboxylase. Le site actif de lalcool

    dshydrognasepossde un ion zinc.

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    La respiration est 19 fois plus efficace que la glycolyse dans laproduction dATP.

    Pourquoi donc la glycolyse?

    Parce que a peut tre 100 fois plus rapide dans la production dATP

    La glycolyse peut fournir de lnergie en anarobiose

    a est la premire partie ncessaire pour loxydation complte du glucose quifournit beaucoup

    dnergie

    Effet Pasteur:la levure utilise bien plus de glucose en anarobiose quen arobiose.

    4) Le cycle de Krebs

    La glycolyse canalise l`oxydation anarobie du glucose vers le pyruvate, au-del le cycle de l`acide

    citrique assure la relve arobie.

    Le lien entre la glycolyse et le cycle de l`acide citrique est la dcarboxylation oxydative du pyruvate en

    Actyl-COA qui se droule dans la matrice mitochondriale, cest une raction irrversible catalyse par le

    complexe multienzymatique de lapyruvate dshydrognase (PDH), qui se situe dans la mitochondrie

    proximit des deux processus qui lui font suite: le cycle du citrate et la chane respiratoire.

    Le pyruvate issu de la glycolyse diffuse travers la membrane mitochondriale externe et parvient dans

    la matrice de la mitochondrie en franchissant la membrane interne via un symport proton. L le

    complexe PDH est actif. Il est compos de de trois enzymes: lapyruvatedshydrognase ( ne pas

    confondre avec le complexe PDH), la dihydrolipoamideactyltransfrase et la

    dihydrolipoamidedshydrognase.

    Le transport du pyruvate dans la mitochondrie carte le compos de lquilibre cytosolique. Une fois

    converti en actyl-CoA, il ny a alors plus de retour possible vers le glucose.

    Lors de la premire tape ractionnelle, le pyruvate se fixe la pyruvate dshydrognase et ragit avec

    son coenzyme, la thiamine pyrophosphate (TPP). A cette occasion, un actaldhyde activ est form

    par dcarboxylation. Il sensuit loxydation en radical actyle grce au lipoamide contenu dans le

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    complexe PDH.Au cours de cette oxydation, le radical actyle est transfr sur un groupement thiol du

    lipoamide. Le radical actyle devient ainsi un thioester ractif qui est transfr sur le CoA par la

    dihydrolipoamideactyltransfrase.Lors de cette succession de raction, le groupement disulfure du

    lipoamide est devenu un groupement dithiol rduit. Pour parachever le cycle ractionnel, une troisime

    enzyme, la dihydrolipoamide dshydrognase, est indispensable. Elle roxyde le dithiol en disulfure en

    consommant du FAD. Les lectrons seront dabord capts par le FAD et un pont disulfure

    catalytiquement actif de la sous-unit de la dihydrolipoamide dshydrognase, avant dtre cds au

    NAD+ dissous.

    Pyruvate + NAD+ + CoA Actyl-CoA + NADH + H+ + CO2

    La conversion du pyruvate en actylCoA est rgule non seulement allostriquement, mais encore par

    phosphorylation rversible (interconversion). Dans le premier cas, des composs mitochondriaux sont

    des effecteurs efficaces du processus de rgulation. La deuxime possibilit de rgulation est la

    phosphorylation/ dphosphorylation de la PDH.

    Lactivit du complexe PDH est rgule par lintermdiaire de deux enzymes: La PDH kinase

    phosphoryle une sous-unit du complexe PDH est la fait ainsi passer dans un tat inactif. Tous les

    composs qui activent la PDH kinase, et inhibent ce faisant le complexe PDH, sont caractristiques dun

    bon approvisionnement nergtique de la cellule. A linverse, la PDH phosphatase dphosphoryle la

    sous unit et permet la production dactyl-CoA.

    DCA= Dichloroactate

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    Inhibitionpar : Activation par

    Allostriquement ATP,NADPH,H+, actyl- CoA ADP, NAD

    +, CoA

    Interconversion: a) PDH kinase (phosphorylation) b)PDH phosphatase (dphosphorylation)

    pyruvate

    ATP,NADPH,H+actyl- CoA

    Ca2+

    , Mg2+

    Le droulement du cycle du citrate a t tudi par Hans Krebs qui a obtenu pour ce travail le prix

    Nobel en 1953. Il la identifi comme tant la squence ractionnelle cyclique la plus importante pour le

    catabolisme oxydatif des protines, des lipides et des hydrates de carbone.

    Le cycle de Krebs (ou cycle tricarboxylique ou cycle de lacide citrique) est la plateforme nergtique

    de la cellule, continuant le catabolisme des glucides aprs la glycolyse. Il se ralise dans la matrice

    mitochondriale et se fait exclusivement en arobie.

    Attention, les rythrocytes (globules rouges) ne possdent pas dorganites et donc pas de mitochondrie

    qui est indispensable la ralisation du cycle de Krebs. De cette manire ils utilisent uniquement

    lnergie produite par la glycolyse, le pyruvate sera quant lui transform en acide lactique.

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    a) Les diffrentes tapes du cycle de Krebs

    Le cycle est compos de 9 grandes tapes, faisant intervenir 8 enzymes :

    1. Raction de condensation de lactylcoenzyme A (ACoA) et de loxaloactate en citrate catalyse par la citrate-synthase. Cette raction ncessite une molcule dH2O et relargue une molcule de CoA-

    SH.

    2. Raction disomrisation du citrate en isocitrate catalyse par laconitase. 3. Raction de dshydrognation de lisocitrate en oxalosuccinate catalyse par lisocitrate-

    dshydrognase. Cette raction permet la formation de NADH, H+ partir de NAD

    +.

    4. Raction de -dcarboxylation non oxydative de loxalosuccinate en -ctoglutarate. Cette raction entrane un dgagement de CO2.

    5. Raction de -dcarboxylation oxydative de l-ctoglutarate en succinyl-CoA catalyse par l-ctoglutarate-dshydrognase. Cette raction ncessite une molcule de CoA-SH et entrane un

    dgagement de CO2 ; elle permet galement la formation de NADH, H+ partir de NAD

    +.

    6. Raction de transphosphorylation du succiny-CoA en succinate catalyse par la succinate-thiokinase. Cette raction ncessite une molcule de phosphate et relargue une molcule de CoA-SH ;

    elle permet galement la formation de GTP partir de GDP.

    7. Raction de dshydrognation du succinate en fumarate catalyse par la succinate-dshydrognase. Cette raction permet la formation de FADH2 partir de FAD.

    8. Raction dhydratation du fumarate en malate catalyse par la fumarase. Cette raction ncessite une molcule dH2O.

    9. Raction de dshydrognation du malate en oxaloactate catalyse par la malate-dshydrognase. Cette raction permet la formation de NADH, H

    + partir de NAD

    +.

    b) Bilan du cycle de Krebs

    Comme dit prcdemment, en arobie lactylcoenzyme A entre dans le cycle de Krebs. Un tour de

    cycle, cest--dire lutilisation dune molcule dactylcoenzyme A permet la formation :

    3 NADH, H+ qui permettront thoriquement la formation de 3 ATP chacun au niveau de la chane

    respiratoire (2,5 ATP en ralit), et donc au total la formation de 9 ATP (7,5 ATP en ralit).

    1 FADH2 qui permettra thoriquement la formation de 2 ATP au niveau de la chane respiratoire

    (1,5 ATP en ralit).

    1 ATP.

    actyl CoA + 3 NAD+ + coenzyme Q + GDP (ou ADP) + Pi + 2 H2O ---> CoASH + 3 NADH + coenzyme QH2 + GTP (ou ATP) +

    2 CO2 + 2 H+

    De cette manire une molcule dactylcoenzyme A permet la formation thorique de 12 ATP (10

    ATP en ralit).

    c) Rgulation du cycle de Krebs

    Trois ractions du cycle de Krebs sont irrversibles. Ces ractions sont catalyses par des enzymes

    rgulation allostrique. Pour ces 2 raisons (nergtique et catalytique), ces trois ractions constituent des

    points de contrle du flux global du cycle de Krebs.

    Ces enzymes sont :

    lecitrate synthase qui catalyse la premire raction du cycle de Krebs. le citrate inhibiteur

    comptitif de loxaloacetate,

    l'isocitrate dshydrognase. Cette enzyme est inhibe par lexcs dATP et NADH+ et active

    par le NAD et le FAD.Exemple dans le cas de Esherichia coli : l'enzyme est rgule par

    [phosphorylation - dphosphorylation] catalyse par une kinase /phosphatase bifonctionnelle.

    http://ead.univ-angers.fr/~jaspard/Page2/COURS/4EnzymologieLicence/1COURS1/111Cours.htmlhttp://ead.univ-angers.fr/~jaspard/Page2/COURS/4EnzymologieLicence/7AllosterieMWC/1INDEXMWC65.htm

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    le complexe de l'-ctoglutarate dshydrognase qui catalyse une raction, analogue celle du

    complexe de la pyruvate dshydrognase. Cette enzyme est active par le calcium. Elle est

    inhibe par le succinyl-CoA et le NADH.

    Dautre part la rgnration doxaloactate est ncessaire pour que le cycle de Krebs fonctionne flux

    constant. En effet loxaloactate joue un rle dans un certain nombre de mtabolisme, son apport rgulier

    au cycle de Krebs est permis par les acides amins.

    Le cycle de Krebs est dune part un carrefour du mtabolisme nergtique et dautre part le point de

    dpart de nombreuses biosynthses : acides amins, glucose, hme, acides gras et cholestrol.

    Certain acides amins peuvent tre synthtiss partir des acides -ctoniques correspondants. Cette raction est catalyse par des transaminases. Le glutamate est ainsi produit par transamination

    partir de l-ctoglutarate.

    Loxaloactatepeut tre utilis par la gluconogense en cas de carence en glucose. Via la navette malate, il passe de nouveau de la mitochondrie vers le cytoplasme pour y tre dgrad en

    phosphonolpyruvate.

    La synthse des acides gras et du cholestrol repose aussi sur lactyl-CoA. Toutefois, comme ces deux synthse ont lieu dans le cytoplasme, un systme de transport doit intervenir. Pour ce faire, un

    dtour par le citrate est ncessaire. Lactyl-CoA est transform en citrate aprs raction avec

    loxaloactate. Un transporteur dacides tricarboxyliques fait ensuite passer le citrate de la mitochondrie

    vers le cytoplasme. L, il est nouveau dcompos en oxaloactate et actyl-CoA et peut ainsi participer

    aux deux synthses. Loxaloactate est alors rduit en malate et, via la navette malate, transport vers la

    mitochondrie.

    Lacide -aminolvulinique, prcurseur de lhme, est synthtis partir du squelette en C4 du succinyl-CoAet de laglycine. Ceci se passe encore lintrieur de la mitochondrie, la suite de la synthse

    de lhme a toutefois lieu dans le cytoplasme.

    Ractionsanaplrotiques :

    Quand des composs intermdiaires sont continuellement retirs du cycle du citrate, celui-ci doit

    nouveau tre rapprovisionn.Des ractions anaplrotiquesassurentla continuit du cycle. Elles

    permettent dviter un manque de composs intermdiaires dans la mesure o elles contribuent fournir

    les composs correspondants.

    Une de ces ractions anaplrotiques est catalyse par lapyruvate carboxylase.Elle est la croise de la gluconogense et du cycle du citrate. Lors de cette raction, le pyruvate est transform en

    oxaloactate qui selon les besoins set, soit la synthse de glucose, soit la production dnergie dans le

    cycle du citrate.

    Des manques en -ctoglutarate peuvent tre compenses par laglutamate dshydrognase. Celle-ci catalyse la dsamination du glutamate. Ce faisant le glutamate est oxyd en-ctoglutarate. La

    rduction associe produit de lammoniac et du NADH, H+.

    Des composs intermdiaires peuvent galement parvenir au cycle du citrate depuis le cytoplasme. Lenzyme malique produit du pyruvate partir du malatepar dcarboxylation. Le pyruvate parvient dans

    la mitochondrie grce un symport protons. L, il est soit dcarboxyl en actyl-CoA, soit transform

    en oxaloactate pour redonner du malate par action de la malate dshydrognase. Chacun des composs

    intermdiaires peut nouveau prendre part au cycle du citrate.

    Le fumarate, est produit lors de la synthse de lure partir dammoniac et daspartate. Au cours du cycle de lure, laspartate ragit avec la citrulline pour former larginosuccinate. Le fumarate est

    libr lors de la transformation de larginosuccinate en arginine. Cette raction a lieu dans le cytoplasme.

    http://ead.univ-angers.fr/~jaspard/Page2/COURS/Zsuite/1Respiration/Z999suite/1TransPyrAcetCoA/1TransPyrAcetCoA.htm

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    13

    III) Bilan nergtique du catabolisme glucidique

    1) En anarobie Bilan de la glycolyse : formation de 2 ATP et de 2 NADH, H

    + (qui seront utiliss dans la formation du

    lactate).

    2) En arobie Bilan de la glycolyse : formation thorique de 8 ATP.

    Bilan du catabolisme du pyruvate : formation de 3 ATP par molcule de pyruvate en thorie et

    donc de 6 ATP en thorie pour une molcule de glucose.

    Bilan du cycle de Krebs : en thorie 12 ATP par molcule dactylcoenzyme A et donc en thorie

    24 ATP pour une molcule de glucose.

    Le bilan global thorique de la dgradation dune molcule de glucose en arobie est donc de 38 ATP

    qui ne sont pas immdiatement mobilisable car la majorit des ATP forms proviennent de la

    phosphorylation oxydative.

    Il est important de prciser ici que certains ouvrages parlent dun bilan global thorique de 36 ATP ;

    cette diffrence est explicable par le type de navette utilise (Phosphorylation oxydative).

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    14

    5) La voie des pentoses-phosphates

    Le cycle despentoses-phosphates(ou voie du phosphogluconate) est une voie de dgradation du

    glucose, se ralise en parallle la glycolyse et permet la formation de NADPH, H+ pour les ractions de

    biosynthse(en particulier, lors de la synthse des acides gras et des strodes).Cette voie est prsente

    essentiellement dans le cytosol des cellules des glandes mammaires, du tissu adipeux, du foie et du cortex

    surrnal. Outre le NADPH, la voie des pentoses phosphates produit du ribose 5-phosphate prcurseur de

    la synthse des nuclotides, des acides nucliques et de coenzymes.

    Le glucose 6-phosphate est la fois le substrat de la voie des pentoses phosphates et celui de la

    glycolyse; le choix relatif entre ces deux voies dpend des exigences cellulaires ponctuelles en nergie

    mtabolique (ATP) et en prcurseurs biosynthtiques.

    La voie des pentoses phosphates se divise en deux parties :

    - un segment oxydatif irrversible,

    - un segment non oxydatif rversible.

    Le segment oxydatif

    Le glucose 6-phosphate est transform en ribulose 5-phosphate avec production de deux NADPH et

    d'un CO2.

    La premire tape est une raction d'oxydo-rduction catalyse par la glucose 6-phosphate

    dshydrognase, la deuxime est une hydrolyse catalyse par une gluconolactonase. La troisime,

    catalyse par la 6-phosphogluconate dshydrognase, est une raction d'oxydo-rduction suivie d'une

    dcarboxylation spontane.

    Le segment non oxydatif

    Ce segment dbute par une interconversion (isomrisation et pimrisation) des pentoses phosphates.

    Epimerisation du ribulose 5-phosphateen xylulose 5-phosphate : on est parti de 3 molcules de

    ribulose 5P, deux de cesmolcules vont tre pimerises par une phosphopentose pimerase.

    Isomrisation du ribulose 5-phosphate en ribose 5-phosphate : ribulose 5-P restant sera isomris

    par unephosphopentose isomerase en un ribose 5P. Il existe un quilibre entre les trois pentoses

    phosphates.

    http://www.snv.jussieu.fr/bmedia/Metabo/pentosep.htmlhttp://www.snv.jussieu.fr/bmedia/Metabo/pentosep.htmlhttp://www.snv.jussieu.fr/bmedia/Metabo/pentosep.htmlhttp://www.snv.jussieu.fr/bmedia/Metabo/pentosep.html

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    15

    Raction de transcetonisation:C`est la rupture entre deux carbones du xylulose 5P suivie d`un

    transfert du radical glyco aldehyde (CH2OH-CHO) sur une molcule de ribose5P. L`enzyme qui catalyse

    cette raction : Transctolase dont le coenzyme TPP (thiamine pyro phosphate).

    Raction de transaldonisation:La transaldolase catalyse la raction qui dtache les 3 premiers atomes

    de carbones du sdoheptulose qui forment une molcule de dihydroxy actone et la transporte sur le 3P-

    glyceraldehyde qui sera transform en Fructose 6P.

    Seconde raction de transcetonisation : la transcetolase transfre un glycol aldhyde du xylulose 5P

    sur l`rythrose 4P pour former un fructose 6P et le 3P glycraldhyde.

    Isomrisation du Fructose 5P en Glucose 6P : la phosphohexose isomrase transforme les deux

    molcules de Fructose 6P formes en 2 glucose 6P. Donc sur 3 molcules dont nous somme parti deux

    sont reconstitues, une seul a disparu.

    Bilan du cycle :

    3 G6P + 6NADP+ -----> 3P Glyceraldehyde + 2Fructose 6P + 3 CO2 + 6NADSPH + 6H

    +

    2Fructose 6P -----> 2Glucose 6P

    -----> 1 G6P + 6NADP+ -----> 3CO2 +3P glyceraldehyde + 6NADPH,H

    +

    Apres un tour de cycle tout se passe comme si la moiti de la molcule de Glucose tait oxyde en

    CO2, il y a dcarboxylation de 3 molcules de glucose 6P et reconstitution de 2 molcules.

    Si on part de 6 molcules de Glucose, soumise aux enzymes du cycle on aura outre le CO2 et NADPH2

    deux P glycraldhyde dont une molcule sous l`action d`une phosphate isomrase se transforme en

    PDHA.

    Le PDHA et le PGA constituent une molcule de Glucose 6P.

    Ainsi 4 molcules de Glucose 6P sont reconstitues la fin du cycle, un seul glucose a disparu ----->

    G6P +12NADP -----> 6CO2 +12NADPH, H+

    Donc en 2 tours de cycle l`quivalent d`une molcule de glucose est totalement oxyde, il s`est forme

    12NADPH, H+ et 6CO2.

    Rgulation :

    La rgulation de la voie des pentoses phosphate se limite la premire partie oxydative. La

    concentration cytoplasmique en NADP+ sert de contrle. Pour les ractions rversibles, la synthse est

    dirige dans le sens qui convient par les quilibres chimiques.

    Glucose -6-phosphate dshydrognase : Inhibe par NADPH,H+.

    Phosphogluconate dshydrognase Inhibe par lActyl-CoA

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    16

    La voie des pentoses phosphates est particulirement importante pour les rythrocytes. Ils utilisent le

    NADPH,H+ quils ont produit pour rgnrer le pige radicaux libre qui est le glutathion. Sa fonction

    est de protger les groupements thiol de loxydation en disulfure.

    Les membranes des rythrocytes sont ainsi prserves dune dgradation prmature.

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    17

    IV) Anabolisme glucidique : noglucogense (ou gluconogense)

    En cas de carence en glucose, notre organisme est capable de fabriquer ce compos. Ce processus est

    appel la gluconogense. Ce sont avant tout lalanine et le lactate qui servent de prcurseurs. Durant les

    phases de jene se rajoute le glycrol issu du catabolisme des graisses. Les besoin en glucose sont

    normalement couverts par lalimentation ou les rserves hpatiques en glycogne. Comme le cerveau et

    les rythrocytes sont obligatoirement dpendants dun apport suffisant en glucose, la gluconogense

    entre dj en jeu aprs huit heures de sommeil. Le foie tire lnergie ncessaire la gluconogense

    partir de la -oxydation des acides gras. Pour produire une molcule de glucose, 6 ATP sont ncessaires.

    Si les prcurseurs sont loxaloacetate ou le glycrol, les besoins se rduisent , respectivement, 4 et 2

    ATP. Dans le meilleur des cas, le bilan nergtique jusquau pyruvate est ainsi quilibr.

    La noglucogense est linverse de la glycolyse, en effet elle permet la production de glucide et ceci

    partir de prcurseurs non glucidiques. Elle est ralise au niveau du cytosol, majoritairement au niveau du

    foie mais galement au niveau du rein (principalement partir dacides amins).

    1)Les prcurseurs

    Les prcurseurs non glucidiques sont de diffrents types :

    le lactateprsent dans le sang est transform en pyruvate.Il provient du mtabolisme anarobie des

    muscles et des rythrocytes, qui sont eux-mmes incapables de raliser la gluconogense. Cette voie est

    galement appele cycle de Cori en rfrence son dcouvreur. Le cycle commence avec le glucose

    hpatique qui est dgrad de faon anarobie en lactate dans les muscles (glycolyse). Le lactate revient

    au foie par le sang et redonne du glucose par la noglucogense.

    les acides-amins glucoformateurs provenant de lalimentation et de la dgradation des protines

    des muscles squelettique. Parmi eux on compte lalanine (pour 40 60%), la srine, la cystine, la

    thronine, la glycine, la tyrosine, la phnylalanine et lisoleucine. Convertis en pyruvate dans le foie par

    des transaminases.

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    18

    les corps ctoniques.

    le glycrol provenant de la dgradation des triglycrides au niveau des cellules adipeuses.

    Ces prcurseurs sont tout dabord convertis en des intermdiaires de la glycolyse : le pyruvate pour le

    lactate, les acides amins et les corps ctonique ; le dihydroactone pour le glycrol.

    2)Ractions de la noglucogense :

    La plupart des tapes qui conduisent du pyruvate au glucose sont catalyses par lesenzymes de la

    glycolyse qui interviennent en sens inverse (ractions rversibles). Les troisractions irrversibles sont

    remplaces par d'autres ractions quilibre thermodynamiqueplus favorable et catalyses par des

    enzymes spcifiques de la noglucogense. Ledmarrage de la noglucogense exige la conversion du

    pyruvate en phosphonolpyruvate.

    Deux pyruvates sont ncessaires pour faire un glucose.

    2.1 -Transformation du pyruvate en phosphoenolpyruvate

    C'est la premire tape. Elle ne peut tre ralise par l'action de la pyruvate kinaseselon la raction

    suivante.

    2 Pyruvate + 2 ATP 2 Phosphonolpyruvate + 2 ADP

    Pour obtenir cette phosphorylation du pyruvate il y a coopration entre la mitochondrie et lecytosol.

    2.1.1 - Phase mitochondriale

    Le pyruvate, export dans la mitochondrie, est d'abord carboxyl par la pyruvatecarboxylase, situe

    dans la matrice. Lenzyme est une ligase biotine. LATP estncessaire. La pyruvate carboxylase se

    rencontre dans les mitochondries du foie et desreins mais pas dans celles des muscles.

    2 Pyruvate + 2 CO2+ 2 ATP 2 oxaloactate + 2 ADP + 2 Pi

    Loxaloactate form est rduit en malate par la malate dshydrogenasemitochondriale. Le malate est

    ensuite transport de la mitochondrie dans le cytosol.

    2 Oxaloactate + 2 NADH,H+2 malate + 2 NAD

    +

    2.1.2 - Phase cytosolique

    Le malate est roxyd en oxaloactate par la malate dshydrognase cytosolique.

    Malate DH

    2 Malate + 2 NAD+2 Oxaloactate + 2 NADH,H

    +

    Enfin l'oxaloactate est transform en phosphonolpyruvate, suivant une ractionrversible en prsence

    du GTP par la phosphonolpyruvate carboxykinase(PEPcarboxykinase), enzyme spcifique de la

    noglucogense.

    2 Oxaloactate + 2 GTP 2 PEP + 2 GDP + 2 CO2

    En rsum la raction globale de la transformation du pyruvate enphosphonolpyruvate est :

    2 Pyruvate + 2 ATP + 2 GTP 2 PEP + 2 ADP + 2 GDP + 2 Pi

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    19

    2.2 - Transformation du phosphoenolpyruvate en fructose-1,6- bi P

    La squence des ractions qui vont conduire du PEP au glucose est cytosolique. Latransformation du

    phosphonolpyruvate en furctose-1,6-bi-P est ralise par la squencedes ractions glycolytiques

    rversibles, fonctionnant en sens inverse.

    2 PEP + 2 H2O2 glycrate2-(Enolase) 2 glycrate 2-2 glycrate 3-(Phosphoglycrate mutase) 2 Glycrate 3-+ 2 ATP 2 (3-glycroyl 1-) + 2 ADP (Glycrate 3-kinase) 2(3-glycroy11-) + 2 NADH,H+2 glycraldhyde 3-+ 2 Pi +2 NAD+ (glycraldhyde 3-DH) 1 glycraldhyde-3-1 dihydroxyactone-3-(Phosphotriose isomrase)

    3-glycraldhyde + 3-dihydroxyactone Fructose-1,6-bis (Aldolase 1)

    Le bilan global de la squence est le suivant :

    2 PEP + 2 H2O + 2 ATP + 2 NADH,H+ Fructose-1,6-biP + 2 ADP + 2 Pi + 2 NAD

    +

    2.3 - Transformation Du Fructose 1-6 Bisphosphate En Glucose

    Une squence de 3 ractions, dont une rversible, conduit au glucose.

    2.3.1 - Dphosphorylation du fructose-1,6-bisen fructose 6-On connat la raction qui transforme le fructose 6-phosphate en fructose 1-6 bis.

    Cette raction qui est catalyse par la phosphofructokinase 1 (transfrase) est irrversible.La raction

    inverse qui enlve le groupement phosphate est catalyse par la fructose-1,6bisphosphatase (FBP1),

    enzyme cl et site de rgulation principal de la voie.

    Fructose-1,6-bis+ H2O fructose 6- + Pi

    2.3.2 - Isomrisation du fructose 6-en glucose 6-La raction est catalyse par la phosphogluco-isomrase (PGI)

    Fructose 6-glucose 6-

    2.3.3 - Dphosphorylation du glucose 6-en glucose Le dpart du groupement phosphate du glucose 6-est effectu par une hydrolase :glucose 6-

    phosphatase dont limportance est fondamentale dans le maintien de laglycmie. On la trouve dans le

    foie et dans les reins mais pas dans les muscles stris.

    glucose 6-+ H2Oglucose + Pi

    2.4 - Bilan

    Le bilan de la formation du glucose partir de 2 pyruvate est le suivant :

    2 pyruvate + 4 ATP+ 2 GTP+ 2 NADH,H+Glucose + 4 ADP + 2 GDP + 6 Pi+ 2 NAD+

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    20

    Sur le plan nergtique la synthse du glucose consomme 4 ATP + 2 GTP soitlquivalent de 6 liaisons

    phosphates riches en nergie.

    3 - Rgulation:

    La glycolyse et la noglucogense sont rciproquement rgules de telle sorte quune voie est

    relativement inactive alors que lautre est pleinement active.

    -AMP et Fructose 1,6 bi Phosphate activent la PFK(I)activation de la glycolyse et inhibition de

    la noglucogense.

    -Fructose 2,6 biP inhibe la Fructose 1,6 bi Phosphatase.

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    21

    V) Rserve glucidique & mtabolisme du glycogne

    Le glycogne est constitu :

    de chanes de rsidus glucose relies par une liaison -1,4 ;

    les chanes sont relies entre elles par des branchements -1,6.

    1) Glycognolyse

    a) Tissus impliqus

    La glycognolyse est la raction inverse de la glycognogense et se ralise principalement dans le

    foie et dans les muscles, mais des fins diffrentes :

    Le foie joue un rle dans le maintien de lhomostasie, et ceci grce diffrentes caractristiques:

    La prsence de transporteurs du glucose insulinodpendants,

    La prsence de rcepteurs au glucagon,

    La prsence de lenzyme glucose-6-phosphatase. Cette dernire enzyme donne la caractristique

    du foie dtre le seul pouvoir librer en quantit du glucose dans le sang.

    Les muscles stockent le glucose pour une utilisation ultrieure. En effet ils ne peuvent en aucun

    casreverser du glucose dans le sang pour dautres organes, ne possdant pas la glucose-6-phosphatase

    permettant le retour au glucose et les transporteurs membranaires tant spcifiques du glucose ne

    permettent pas le passage de glucose-6-phosphate. De cette manire tout le glucose entrant dans les

    muscles est strictement utilis par les muscles.

    b) Etapes de la glycognolyse

    Les rsidus glucose du glycogne sont clivs par laglycogne phosphorylase partir de l'extrmit

    NON rductrice du glycogne.

    1 - Phosphorolyse du glycogne

    La phosphorolyse proprement dite est catalyse par laglycogne phosphorylase.Cette enzyme coupe la

    liaison (1-4) partir de l'extrmit non rductrice et fixe, sur lecarbone 1 du glucose libr, un groupement phosphate, apport par Pi, en donnant duglucose 1-. La phosphorolyse est rpte de faon squentielle sur le glycogne jusqu'4 rsidus Glycosylsur chaque chane avant lembranchement(1-6).

    La structure rsiduelle estappele dextrine limite, rsistant laction plus pousse de la phosphorylase.

    2 - Glycosyl-4,4-transfrase

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    22

    La glucosyl-4,4-transfrase intervient sur la dextrine limite en enlevant sur chaquechane de la dextrine

    limite un oligosyle form de 3 rsidus glucose pour aller allonger uneautre chane de la dextrine limite

    permettant ainsi la reprise de la phosphorolyse sur cettechane. Aprs laction de cette enzyme il demeure

    la place de la chane latrale unglucose li par la liaison (1-6).

    3 (1- 6) Glucosidase)

    Enfin une -glucosidase hydrolyse les rsidus glucose relis par la liaison (1-6) etlibre le glucose.

    Aprs laction de ces trois enzymes le glycogne libre essentiellement du glucose 1- (par

    phosphorolyse) et une faible quantit de glucose (hydrolyse). Le glucose1-estisomris en glucose-6-

    par la phosphoglucomutase. Le glucose 6-peut entr dansla glycolyse dans le foie et dans le muscle. Mais lobjectif de la dgradation du glycognehpatique est avant tout le maintien de la glycmie.

    Pour ce faire seul le foie, aprsdgradation du glycogne, dispose de laglucose 6-phosphatase, permettant

    lhydrolysedu glucose 6-en glucose et lexcrtion de ce dernier dans le sang. Les deux

    ractionscatalyses sont les suivantes :

    Glucose 1-Glucose 6-(Phosphoglucomutase) Glucose 6-+ H2O Glucose + Pi (Glucose 6-phosphatase)

    2.2 Dgradation lysosomale du glycogne

    Une faible quantit du glycogne est dgrade par une(1-4)glucosidaselysosomale. Le rle de cette dgradation est inconnu. Mais une dficience en cette enzymeprovoque une accumulation du glycogne

    dans les vacuoles, et constitue une vritablemaladie du stockage du glycogne du type II (Maladie de

    POMPE).

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    23

    2) Glycognogense

    La glycognogense correspond au stockage du glucose sous forme dun polysaccharide (polymre de

    glucose), appel le glycogne. La synthse du glycogne se ralise au niveau du cytosol par un enzyme

    appele la glycogne-synthase.

    Le glucose est tout dabord phosphoryl pour donner le glucose-6-phosphate qui sera isomris en

    glucose-1-phosphate, lui-mme activ par de lUTP (uridine triphosphate) entranant la formation dUDP-

    glucose ; ces deux premires tapes consomment 2 ATP.

    Une fois activs les UDP-glucoses se lient les uns aprs les autres la chane en voie dlongation (prs

    existante ; Oglio saccharide contenant au moins 4 rsidus, attach une protine). La glycogne synthase

    qui assure la formation de la liaison (1-4) est une enzymedlongation et ne peut initier de novo la

    synthse du glycogne partir du glucose. Il fautun primer (ou une amorce) qui peut tre obtenu de

    diffrentes faons :

    utilisation dun fragment de glycogne sous forme de dextrine

    En labsence de ce fragment, intervention dune protine spcifique : laglycognine. Elle possde une

    chane latrale de tyrosine qui sert daccepteur,grce sa fonction -OH, au premier rsidu glucosyl

    provenant de lUDPglucose.La formation de la premire liaison osidique est catalyse par uneglycogne

    synthase initiatrice. La glycognine, elle-mme, peut rajouterquelques units glucose lies par des

    liaisons (1-4) pour terminer le primer (8units de glucose).

    A tous les 8 rsidus glucose sur la chane linaire synthtise par laglycognesynthase, se forme une

    branche donnant au glycogne une structure fortement ramifie,ce qui accrot le nombre dextrmits non

    rductrices, favorables lactivit de la glycognephosphorylase au moment de la mobilisation des

    rserves glycogniques. Cetteramification lui assure aussi une solubilit trs grande par rapport

    lamylose qui possdeune structure uniquement linaire. Les ramifications sont assures par une

    enzymebranchante : amylo(-1,4-1,6) transglycosylaseou glycosyl(4,6)transfrase. Elleprlve un

    oligoside de 5 8 rsidus glucose de lextrmit non rductrice de la chane enlongation et lattache sur

    un rsidu glucosyle de la chane principale par une liaison (1-6).

    Cette raction de branchement a deux consquences sur le glycogne :

    Laugmentation de la solubilit.

    Laugmentation du nombre de rsidus terminaux permettant un recrutement plus rapide des units

    glucidique lors dun besoin nergtique.

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    24

    3) Rgulation des rserves de glycogne

    La glycognolyse et la glycognogense sont des mcanismes inverses et alternatifs qui sont dirigs

    par des signaux rgulateurs importants qui lorsquils activent lun, ils inhibent lautre. La glycognolyse

    et la glycognogense ne peuvent donc pas avoir lieu en mme temps.

    a) Le glucagon et les catcholamines

    En effet, les catcholamines (adrnaline) au niveau des muscles et le glucagon au niveau du foie

    entranent lactivation de protines kinases qui auront deux fonctions diffrentes mais complmentaires :

    La phosphorylation de la glycogne-synthase active pour la dsactiver, stoppant ainsi la

    glycognogense.

    La phosphorylation de la phosphorylase-kinase inactive pour lactiver, dclenchant ainsi la

    glycognolyse.

    b) Linsuline

    Linsuline aura un effet inverse au niveau du foie et ceci en agissant diffrent niveau de la mise en

    rserve du glucose sous forme de glycogne :

    Linsuline et laugmentation de glucose (et donc de glucose-6-phosphate) entrane lactivation de

    la glucokinase (foie), induisant une diminution de la glycmie. On note que lhexokinase, qui a la mme

    fonction catalytique que la glucokinase, est moins spcifique dun tissu et est inhibe par le glucose-6-

    phosphate.

    Linsuline entrane lactivation de phosphatases qui auront deux fonctions diffrentes mais

    complmentaires :

    La dphosphorylation de la glycogne-synthase inactive pour lactiver, dclenchant ainsi la

    glycognogense.

    La dphosphorylation de la phosphorylase-kinase active pour la dsactiver, stoppant ainsi la

    glycognolyse.

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    25

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    26

    Cascades de ractions amenant la dgradation du glycogne

    Clinique

    Trouble lie au mtabolisme

    Diabte sucr

    Linsuline produite dans le pancras provoque une diminution de la glycmie, en particulier en

    agissant sur la musculature squelettique, le tissu adipeux et le foie.

    En cas de diabte sucr, il existe une carence absolue (type 1) ou relative (type 2) en insuline. La

    rgulation du glucose sanguin est perturbe. Dans le cas extrme, la concentration en glucose augmente

    jusqu des valeurs de 400-1000 mg/dl (valeur normales: 80-100 mg/l). De ce fait, davantage de protines

    et de graisses sont dgrades et il y a une norme perte en liquide et en lectrolytes.

    Pour le type 1, la thrapie repose sur linjection parentrale dinsuline humaine produite par gnie

    gntique. Pour le type 2, en raison de la rsistance des tissus linsuline, alimentation et activit

    physique sont dterminantes en plus des antidiabtiques oraux et de linsuline.

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    27

    Anmie hmolytique(exemple du dficit en glucose-6-phosphate dshydrognase)

    Un dfaut dans le gne de la glucose-6-phosphate dshydrognase se manifeste par une anmie

    hmolytique.Dans les rythrocytes, le dficit dquivalents rducteurs(NADPH,H+) entrane une

    diminution de la formation de glutathion rduit, qui protge les rythrocytes des agents oxydants.Les

    membranes des rythrocytes vieillissent trs vite, ce qui conduit en dfinitive la destruction des globules

    rouges.

    Aucun traitement spcifique nest possible, mais les crises hmolytiques peuvent tre vites en

    informant le patient et en vitant et en vitant les facteurs dclenchants.

    Galactosmie

    Une galactosmie (incidence 1:55000) correspond une perturbation du catabolisme du galactose et de

    ses mtabolites.Elle est en gnral dclenche par un dficit en galactose -1-phosphate uridyl transfrase

    et est diagnostique par une augmentation de llimination de galactose dans les urines. La maladie

    provoque de svres dommages au foie, la cataracte et des perturbations du fonctionnement crbral.

    Une alimentation sans galactose et sans lactose tout au long de la vie est pour le moment la seule

    option thrapeutique.

    Intolrance au fructose

    Lintolrance au fructose (frquence 1:20000) est provoque par un dficit en aldolase B dans le

    foie.Laldolase A qui reste disponible, dgrade quant elle le fructose-1,6-biphosphate trs

    lentement.Ceci conduit un engorgement en substrat dans le foie, les reins et la muqueuse gastrique, ce

    qui rduit davantage la glycolyse et la dgradation du glycogne.Il en rsulte une hypoglycmie

    systmique avec les symptmes correspondants. Lvolution ultrieure conduit des dysfonctionnements

    hpatiques et une hpatosplnomgalie, un ictre, des dysfonctionnements de la coagulation et des

    dommages rnaux.

    Un rgime sans fructose et sans saccharose doit tre suivi tout au long de la vie.

    Glycognoses

    Des perturbations du mtabolisme du glycogne conduisent des glycognoses (maladie

    daccumulation du glycogne). Elles sont dans lensemble relativement rares et sont en gnral

    autosomique rcessives. Les trois les plus frquentes sont les maladies de vonGeirke, de Frobes (Cori) et

    de McArdle

    La maladie de vonGeirkeest due une glucose -6- phosphatase dfective.Il en rsulte que le glucose ne peut tre libr ni par la dgradation du glycogne, ni partir du galactose, du fructose ou des

    intermdiaire de la gluconogense. Ceci explique lhypoglycmie. le glucose- 6-phosphate accumul

    dans le foie et les reins stimule la synthse de glycogne et par consquent son accumulation.

    Une amylo-1,6- glucosidase dfective conduit la maladie de Frobes. Le glycogne ramifi ne peut plus tre dgrad et saccumule dans le foie, les muscles et le cur. La maladie a en gnral une

    volution peu svre.

    La maladie de McArdle est cause par un dfaut dans le gne de la glycogne phosphorylase des muscles squelettiques. Le stock du glycogne ne peut plus servir courir les besoins nergtiques et reste

    dpos dans les muscles. Il en rsulte un drglement du mtabolisme nergtique musculaire.

  • Cours de Biochimie: 3me anne pharmacie Mtabolisme des glucides

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    Carence en vitamine B1 (bribri)

    Lapport journalier recommand en vitamine B1 (thiamine) est denviron 1,7 mg. Les besoins exacts

    dpondent de la situation mtabolique, cest -dire que fivre, travail musculaire accru et grossesse

    augmentent les besoins journaliers.En raison dune alimentation dsquilibre, par exemple chez les

    alcooliques chroniques, apparaissent des symptmes imputables une carence en thiamine.

    Les cas de carence en thiamine sont rares dans les pays industrialiss. Cependant, les pays en voie de

    dveloppement, dans lesquels le riz dcortiqu (la balle contient de la thiamine) constitue la nourriture de

    base, sont frquemment touchs par le bribri.Les symptmes relativement peu spcifiques sont des

    anmies avec perte dapptit et fatigue, des dsordres neurologiques avec confusion mentale et faiblesse

    musculaire.

    La thiamine pyrophosphate (TPP) est le coenzyme de lapyruvate dshydrognase et de l-

    ctoglutarate dshydrognase. La transctolase, intervenant dans la voie des pentoses phosphate, ne

    peut galement pas fonctionner sans TPP.

    Une carence en TPP a ainsi pour consquence une augmentation de la concentration en pentose

    phosphate dans les rythrocytes, symptme qui peut servir au diagnostic.

    Lsion hpatique

    Lactivit srique denzymes hpatocellulaires, telle que laglutamatedshydrognase (GLDH),

    permet de diagnostiquer des lsions hpatiques. Lenzyme fournit de l-ctoglutarate pour le cycle du

    citrate via une raction anaplrotique (une raction chimique qui produit un mtabolite). Pour

    dterminer le degr de la lsion cellulaire dans le cas dune maladie du foie, lactivit GLDH est

    rapporte aux activits de laspartateaminotransfrase(ASAT, anciennement GOT) lalanine

    aminotransfrase(ALAT, anciennement GPT). Alors que lASAT et lALAT proviennent en partie ou

    totalement du cytosol des hpatocytes, la GLDH ne provient que des mitochondries.

    La quantit dASAT et dALAT augmente dj en cas de lsions hpatiques lgres, alors que la

    GLDH augmente seulement dans le sang quand non seulement les hpatocytes sont dtruits, mais

    galement quand leurs mitochondrie sont dj en train dtre dtruites.

    Lactivit GLDH est dtermine par spectrophotomtrie: la grandeur mesure est la concentration en

    NADH, dont la diminution traduit la conversion de l-ctoglutarate et du NH4+ en glutamate et H2O.

    http://fr.wikipedia.org/wiki/R%C3%A9action_chimiquehttp://fr.wikipedia.org/wiki/M%C3%A9tabolite