UNIVERSITE ABDERRAHMANE MIRA BEJAIAFacult de mdecine Departement de

UNIVERSITE ABDERRAHMANE MIRA –BEJAIAFaculté de médecine Departement de médecine

LA BIOCHIMIE METABOLIQUE ET CLINIQUE - METABOLISME DES GLUCIDES Dr. BOUTALEB

Mise en place générale 1) Schéma général de l’assimilation des glucides alimentaires 2) Régulation de la glycémie 3) Transport cellulaire du glucose VOIE DE LA GLYCOLYSE • Définition • Description de la voie métabolique • Bilan de la glycolyse • Régulation de la glycolyse – DEVENIR DU NADH, H + ET L’ACIDE PYRUVIQUE FORMES AU COURS DE LA GLYCOLYSE • En anaérobiose dans le cytoplasme • En aérobiose dans la mitochondrie - NADH, H+ - Acide pyruvique – VOIE DES PENTOSES - PHOSPHATES • Description de la voie métabolique • Intérêt de la voie des pentoses-phosphates • Régulation de la voie des pentoses-phosphates |

METABOLISME DU GLYCOGENE • - Synthèse du glycogène : glycogénèse • Dégradation du glycogène : glycogénolyse • Régulation du métabolisme de glycogène NEOGLUCOGENESE • Définition • Généralités • Description de la voie métabolique - A partir de l'acide lactique - A partir d’acides aminés glucoformateurs - A partir du glycérol • Régulation des enzymes clés de la néoglucogenèse - METABOLISME DES AUTRES HEXOXES • Fructose • Galactose REGULATION DE LA GLYCEMIE |

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.

• II-Origines du glucose sanguin: • • Glycogène hépatique ↑↓ glycogène musculaire lipides « lipogenèse ; lipolyse » ↑ ↑↓ Alimentation → glucose sanguin → Polysaccharides Disaccharides ↑ • • Néoglucogenèse « acides aminés ; glycérol » glycolyse, cycle de krebs, energie.

• -transport du glucose : • Existe des transporteurs du glucose pour permettre sa distribution entre les différents compartiments tissulaires et cellulaires • Le glucose est une petite molécule hydrophile qui circule librement dans le sang mais ne peut franchir la membrane plasmique de la cellule. En effet, celle-ci, constituée de lipides, est hydrophobe. L'entrée du glucose nécessite donc la présence de protéines spécifiques appelées transporteurs du glucose. • Cette famille est divisée en deux : • La deuxième famille : il est nécessaire de faire entrer du glucose dans la cellule alors qu'il est en très faible concentration à l'extérieur (donc contre son gradient de concentration)=SGLT pour sodium glucose transporteur qui transportent en même temps du sodium et du glucose et sont donc des cotransporteurs.

• Catabolisme glucidique • correspond à la dégradation des molécules de glucose permettant la formation de molécules riches en énergie. Il correspond à l’oxydation complète du glucose(ou respiration cellulaire 38 ATP), • ce processus comprend : la glycolyse, le cycle de Krebs et la chaine respiratoire. La glycolyse (ou voie d’Embden -Meyerhof) • La glycolyse est la première chaîne du catabolisme des glucides, elle s’effectue dans le cytosol par des enzymes solubles et en anaérobie (sans apport d’oxygène). • Elle a comme fonction la synthèse de molécule riche en énergie, ainsi que la formation de pyruvate qui aura plusieurs destinées. • La glycolyse est composée de 10 grandes étapes, faisant intervenir 10 enzymes

• 3) Le cycle de Krebs Le cycle est composé de 9 grandes étapes, faisant intervenir 8 enzymes : • Le cycle de Krebs (ou cycle tricarboxylique ou cycle de l’acide citrique) est la plateforme énergétique de la cellule, continuant le catabolisme des glucides après la glycolyse. Il se réalise dans la matrice mitochondriale et se fait exclusivement en aérobie. • • Le cycle a différents rôles : la dégradation du substrat (ACo. A) en CO 2 grâce à l’oxygène, la prise en charge d’hydrogène et d’électrons riches en énergie par les FAD et les NAD+, la production d’énergie sous forme d’ATP. • • NB : Attention, les érythrocytes (globules rouges) ne possèdent pas d’organites et donc pas de mitochondrie qui est indispensable à la réalisation du cycle de Krebs. De cette manière ils utilisent uniquement l’énergie produite par la glycolyse, le pyruvate sera quant à lui transformé en acide lactique.

3 NADH, H+ , 1 FADH 2 , 1 ATP. De cette manière une molécule d’acétylcoenzyme A permet la formation théorique de 12 ATP (10 ATP en réalité).

• • • B-Voies annexes 4) Voies annexes a) La voie des pentoses-phosphates se réalise en parallèle à la glycolyse et permet la formation de pentose-phosphate indispensable à la biosynthèse d’acides nucléiques (ADN et ARN) et la formation de NADPH, H+ pour les réactions de biosynthèse Comporte 2 séquences : une séquence irréversible d'oxydation du glucose phosphate en pentose phosphate produisant du NADPH et une séquence réversible d'interconversion entre pentoses phosphates d'une part, hexoses phosphates et trioses phosphates d'autre part. Localisation de la voie des pentoses phosphate : • Localisation tissulaire : limitée à certains organes dont le foie, les hématies, les glandes surrénales, les gonades…. • Localisation intracellulaire : voir cytoplasmique .

ÉTAPES DE LA SÉQUENCE OXYDATIVE (RÉACTIONS IRREVERSIBLES)

ÉTAPES D'INTERCONVERSION PAR ISOMÉRISATIONS ET TRANSFERTS DE CHAINONS CARBONÉS (RÉACTIONS RÉVERSIBLES

glucose-6 -phosphate déshydrogénase 6 -phospho gluconate déshydrogénase

• • b) La voie du 2, 3 -diphosphoglycérate (2, 3 -DPG) se réalise au niveau des érythrocytes (globules rouges) et correspond à une voie de stockage du glucose mais dans de moindre mesure que le glycogène. • Elle se met en place à partir de la glycolyse ; on est face à deux situations : • • • excès de glucose, on observe une accumulation de 2, 3 -diphosphoglycérate, par transformation du 1, 3 - diphosphoglycérate en 2, 3 - diphosphoglycérate, réaction catalysée par une mutase. • D’autre part lorsque les besoins énergétique des érythrocytes le demande, on observe l’activation de la phosphatase responsable de la dégradation du 2, 3 -diphosphoglycérate en 3 -phosphoglycérate permettant la poursuite de la glycolyse. •

• • • Réserve glucidique & métabolisme du glycogène 1) Glycogénogenèse La glycogénogenèse correspond au stockage du glucose sous forme d’un polysaccharide (polymère de glucose), appelé le glycogène. La synthèse du glycogène se réalise au niveau du cytosol par un enzyme appelée la glycogène- synthase.

• • 5) Réserve glucidique & métabolisme du glycogène Le glycogène est un polymère de glucose, un homopolysaccharide ramifié dont les unités de D-glucose sont unies par des liaisons O-glycosidiques intra-chaines (α 14) et inter-chaines (α 16). Son métabolisme comprend : - sa synthèse à partir de glucose : glycogénogenèse. -sa dégradation en glucose-1 -phosphate ou en glucose : glycogénolyse. 1° La glycogénogenèse : 1. 1. Définition : La glycogénogenèse (ou biosynthèse du glycogène) assure la mise en réserve du glucose sous forme de glycogène. Elle est active en période postprandiale.

• • • 2) Glycogénolyse 2° La glycogénolyse : 2. 1. Définition : La glycogénolyse (ou dégradation du glycogène) permet l’utilisation des réserves glucidiques en restituant le glucose stocké en vue de sa dégradation. Elle est active en période de jeûne. Tissus impliqués La glycogénolyse est la réaction inverse de la glycogénogenèse et se réalise principalement dans le foie et dans les muscles, mais à des fins différentes :

3) Régulation des réserves de glycogène La glycogénolyse et la glycogénogenèse sont des mécanismes inverses et alternatifs qui sont dirigés par des signaux régulateurs importants qui lorsqu’ils activent l’un, ils inhibent l’autre. La glycogénolyse et la glycogénogenèse ne peuvent donc pas avoir lieu en même temps.

• • Anabolisme glucidique : néoglucogenèse (ou gluconéogenèse) La néoglucogenèse est le chemins inverse de la glycolyse mais pas à 100%, en effet elle permet la production de glucide et ceci à partir de précurseurs non glucidiques. • • • Elle est réalisée au niveau du cytosol, majoritairement au niveau du foie 90% mais également au niveau du rein 10% (principalement à partir d’acides aminés). • La néoglucogenèse est activée lors d’une période de jeûne prolongé, lorsque les nutriments apportés par la nutrition ainsi que les stocks de glycogène ne permettent plus de satisfaire les besoins énergétiques de l’organisme. • – On observe dans cette situation -un manque d’ATP -ainsi que excès d’AMP. •

Néoglucogenèse

• • • Regulation glycolyse et neoglucogenese

• • • Néoglucogenèse Glycolyse

• • • La néoglucogenèse est la glycolyse mais en sens inverse. Il existe trois étapes irréversibles : -Pyruvate → PEP -Fructose-1, 6 -di phosphate → Fructose-6 -phosphate -Glucose-6 -phosphate → Glucose

• • • Comparaison de glycolyse et néoglucogenèse

• • • Regulation glycolyse et neoglucogenese

• Régulation de la glycémie 1. Définition de la glycémie: - Constante biologique fondamentale, correspond au taux de glucose libre dans le sang. Situer entre 0, 70 -1, 10 g/l. • De son maintien dépendent en particulier le fonctionnement cérébral et certains troubles hydroélectriques lors de fortes hyperglycémie La régulation de la glycémie est assurée par 2 systèmes hormonaux • Hyperglycémiant « glucagon, adrénaline, cortisol » • Hypoglycémiant « insuline » Perturbation dans le diabète Régulation de la glycémie

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