Cours de Biochimie: 3ème année pharmacie …

1 Cours de Biochimie: 3 me ann e pharmacie M tabolisme des glucides 1 M tabolisme des glucides I-Mise en place g n rale Les glucides ont diff rents r le au sein de l organisme : production nerg tique ou mise en r serve, synth se de glycoprot ines et de macromol cules (GAG, ..), synth se des nucl otides (ribose et NADPH), puration des produits insolubles et toxiques, interrelation m tabolique. 1-Sch ma g n ral de l assimilation des glucides alimentaires L amidon v g tal et le glycog ne animal constituent la plus grande part de notre alimentation. Tous deux sont de hauts polym res d hydrates de carbone qui sont d grad s en glucose. En raison du r le central du glucose dans l organisme animal, son m tabolisme figure au premier plan de ce chapitre. La d gradation du glucose en pyruvate, la glycolyse, occupe une place importante dans la biochimie cellulaire.

2 Elle se d roule dans le cytoplasme de toute cellule somatique. Le cycle de Krebs et la cha ne respiratoire vienne se greffer sur le chemin de la production d nergie. L exc s de glucose rejoint le m tabolisme du glycog ne pour une mise en r serve. Si le glucose devait manquer la cellule, il peut tre synth tis partir du pyruvate lors de la glucon ogen se. Les polysaccharides absorb s via l alimentation sont progressivement d coup s en monosaccharides. Ils franchissent sous cette forme la barri re 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 gr ce des transporteurs sp cifiques. 2- Transport cellulaire du glucose Le transport du glucose par diffusion facilit e est une tape limitante du m tabolisme cellulaire.

3 Les isoformes de transporteurs ont des affinit s variables pour le glucose et l expression de ces isoformes a une certaine sp cificit tissulaire. En effet on trouve des isoformes ubiquitaire (GLUT 1 et 3), c est- -dire pr sentent dans tous les tissus, et des isoformes sp cifiques (GLUT 2 et 4) : GLUT 1 est principalement visible au niveau des rythrocytes et des neurones, GLUT 2 est principalement visible au niveau des h patocytes 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 stri es et des adipocytes, Cours de Biochimie: 3 me ann e pharmacie M tabolisme des glucides 2 GLUT 5 est principalement visible au niveau des ent rocytes et des spermatozo des. De mani re plus localis , il est important de comprendre les m canismes d absorption du glucose au niveau des ent rocytes.

4 Au niveau de la bordure en brosse dirig e vers la lumi re intestinale, le glucose rentre dans la cellule par un transporteur symport glucose-sodium. Au p le 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 d gradation des mol cules de glucose permettant la formation de mol cules riches en nergie. 1) La glycolyse (ou voie d Embden-Meyerhof) La glycolyse est la premi re cha ne du catabolisme des glucides , elle s effectue dans le cytosol par des enzymes solubles et en ana robie (sans apport d oxyg ne). Elle a comme fonction la synth se de mol cule riche en nergie, ainsi que la formation de pyruvate qui aura plusieurs destin es.

5 Cette voie m tabolique produit de l' nergie libre sous forme d'ATP. Il est noter que tous les interm diaires entre le glucose et le pyruvate sont phosphoryl s ce qui leur conf re une charge n gative nette pH 7, les emp chant ainsi de diffuser l'ext rieur de la cellule. Les deux phases de la glycolyse : Phase I: Investissement d nergie (R actions 1-5): C estune phase pr paratoire de la glycolyse. Ici le sucre 6 C(glucose) est phosphoryl et coup en deux parties (3C:glyc rald hyde 3P) avec consommation de 2 mol culesd ATP. Phase II: R cup ration d nergie (R actions 6-10): lesdeux mol cules de glyc rald hyde 3P sont converties enpyruvate avec formation de 4 mol cules d ATP. Lerendement net est de 2 mol cules d a galement la formation de 2 mol cules de NADH quipeuvent tre transform es en ATP gr ce la respirationmitochondrial.

6 A) Les diff rentes tapes de la glycolyse La glycolyse est compos e de 10 grandes tapes, faisant intervenir 10 enzymes : 1. R action de transphosphorylation du glucose en glucose-6-phosphate catalys e par laglucokinase au niveau du foie ou par l hexokinase au niveau des autres organes. Cette r action consomme une mol cule d ATP. 2. R action d isom risation du glucose-6-phosphate en fructose-6-phosphate catalys e par la 6-phosphohexose-isom rase. 3. Phosphofructokinase (PFK): la deuxi me tape d utilisation de l ATP,la r action est similaire celle de l hexokinase. Attaque nucl ophile du groupe C1-OH du F6P sur l atome de phosphore de l ATP complex avec Mg++, pour donner du fructose 1-6 biphosphate. La phosphofructokinase a un r le tr s important dans la r gulation de la glycolyse.

7 Cetenzyme forme la v ritable tape d admission dans la voie. 4. R action 4 : Aldolase- la scission du fructose (hexose) en deux action de d gradation du fructose-1,6-biphosphate en dihydroac tone-phosphate (DHAP) et en gyc rald hyde-3-phosphate (GAP) catalys e par l aldolase produit GAP et DHAP, mais seulement GAP est utilis par les r actions suivantes: 5. il faut donc transformer DHAP en GAP: ce n est pas trop difficile car ils sont des isom isom risation est catalys e par triosephosphate-isom rase. 6. R action de phosphorylation du glyc rald hyde-3-phosphate en 1,3-biphosphoglyc rate catalys e par la glyc rald hyde-3-phosphate-d shydrog nase. Cet enzyme catalyse la premi re tape danslaquelle de l nergie est extraite du substrat etstock e dans un co-facteur. Dans ce cas-ci ils agit de pouvoir r ducteur et pas d ATP.

8 Enpr sence d oxyg ne la Cours de Biochimie: 3 me ann e pharmacie M tabolisme des glucides 3 respiration peuttransformer l nergie redox associ e au NADH,H+en nergie associ e la liaison phosphate del r action d oxydation de l ald hyde par leNAD+ est exergonique. Elle est coupl e lar action avec Pi qui forme une liaison fortcontenu d nergie. Cette liaison sera plustard transf r e l ADP pour former ATP. 7. L enzymephosphoglyc rate-kinase(PGK)catalyse une r action exergonique quiutilise comme substrat le 1,3 BPG pour r aliser laphosphorylation de l ADP en ATP (r action coupl e). 8. R action de mutation du 3-phosphoglyc rate en 2-phosphoglyc rate catalys e par la phosphoglyc r action est catalys e travers l intervention d une forme phosphoryl e de l enzyme qui dansune premi re r action phosphoryle la position 2 avec la formation d un interm diairebisphosphoryl et puis r cup re le groupe phosphate de la position 3.

9 9. R action de d shydrog nation du 2-phosphoglyc rate en phospho nolpyruvate catalys e parune phospho nolpyruvate- hydratase ou nolase. Cette r action relargue une mol cule d H2O. 10. Dans la derni re tape de la cha ne, catalys e par la pyruvate-kinase, se forme du pyruvate et de l exc s d nergie est employ pour une phosphorylation au niveau du substrat. Une mol cule d ATP est ainsi produite partir de phosphate inorganique et ADP. b) Bilan nerg tique La glycolyse peut tre divis e en trois grandes parties : 1. Activation du glucose avec consommation d nergie (2 ATP) : 2. Formation du glyc rald hyde. 3. Synth se du pyruvate et formation de mol cules riches en nergie (4 ATP et 2 NADH, H+) : Les deux premiers ATP du 1,3-Biphosphoglyc rate au 3-Phosphoglyc rate. Les deux derniers ATP du phospho nolpyruvateau pyruvate.

10 Les deux NADH, H+ du Glyc rald hyde-3-phosphate au 1,3-Biphosphoglyc rate. Le bilan global de la glycolyse est : Glucose + 2 ADP + 2 Pi + 2 NAD+ -----> 2 pyruvate + 2 ATP + 2 H2O + 2 NADH,H+ c) R gulation de la glycolyse Dans les voies m taboliques, les enzymes qui catalysent des r actions irr versibles sont des sites potentiels de contr le. Au niveau de la glycolyse les enzymes sont r gul s par trois m canismes : les r gulations par des effecteurs allost riques, les r gulations par phosphorylations/d phosphorylation et l expression des g nes de ces enzymes. Au niveau de la glycolyse on met en vidence essentiellement trois r actions irr versibles : La r action de transphosphorylation du glucose en glucose-6-phosphate catalys e par la glucokinase ou l hexokinase.