[PDF] Chapitre 1 : Les glucides Digestion et absorption des glucides et

Université des frères mentouri 1 ISV El Khroub 1ère année Médecine vétérinaire Cours biochimie métabolique 1Chapitre1:LesglucidesDigestionetabsorptiondesglucidesetglycolyse Lesglucidesontdifférentsrôlesauseindel'organisme:productionénergétiqueoumiseenréserve,synthèsedeglycoprotéinesetdemacromolécules,synthèsedesnucléotides(riboseetNADPH),épura tiondes produitsinsolubles ettoxiques,interrelationsmétaboliques.1.Digestionetabsorptiondesglucides1.1.Schémagénéraldel'assimilationdesglucidesalimentairesAuniveaudel'intestinontrouveduglucoseprovenantdesglucides,desacides-aminésprovenantdesprotéinesetdeschylomicronsprovenantdeslipides.Leglucosepasseensuitedanslacirculationpourrejoindrelescellulesdufoieouhépatocytes,danslesquellesilserastocké.Ilpourraégalementêtreutilisédirectementparlescellulesdel'organismeenmanqued'énergie.EneffetleglucoseestdégradédanslecytosolpuisdanslamitochondrieenCO2,H2OetATP.Danslalumièreintestinaleontrouveduglucose,dufructoseetdugalactosequiironttouslestroisauniveaudufoieparlesangoùilsserontdégradés.Lorsd'unetropgrandeassimilationdesucreslefoieserasaturéobligeantl'organismeàlesstockersousformedegraissesauniveaudestissusadipeux.Parlasuite,lorsquel'organismeenauraànouveaubesoin,lefoieseracettefois-ciresponsabledelafabricationdeglucoseàpartirdesubstancesnon-glucidiques,onparledelanéoglucogenèse.

Université des frères mentouri 1 ISV El Khroub 1ère année Médecine vétérinaire Cours biochimie métabolique 2Figure1.Digestionetabsorptiondesglucides Figure2.Etapesdeladigestiondesglucides Figure3.Vuegénéraledeladigestiondesglucideschezlesmonogastriques1.2.RégulationdelaglycémieLaglycémienormalecorrespondautauxdeglucosesanguin.L'organismedoitpouvoirgérerl'alternance"apportalimentaire-jeûne»etceciprincipalementparlessécrétionsd'insulineetdeglucagonquisontresponsablesdumaintienpermanentdelaglycémieparactionauniveaudescelluleshépatiques.• L'insulineestl'hormonedelaphasealimentaire,danslesensoùelleseraresponsabledelarégulationdel'augmentationimportantedelaglycémiequisuitunrepas.Cettediminutiondelaglycémieestlaconséquencedelamiseenstockdugluco seauniveaudufoieso usformed eglycogène,onparl edeglycogénogenèse.L'hyperglycémieseraredevenuenormaleauboutde3heuresaprèslafindurepas.

Université des frères mentouri 1 ISV El Khroub 1ère année Médecine vétérinaire Cours biochimie métabolique 3• Leglucagonestl'hormonedujeûne,danslesensoùelleseraresponsabledelarégulationdeladiminutionprogressivedelaglycémieentredeuxrepasdueàlaconsommationparlesorganes.Cettestabilisati ondelaglycémiee stlaconséquenced'unelibérationdeglucoseparlefoie,onparledeglycogénolyse.Onnotequeleglucagonn'estpasleseulàavoiruneactionhyperglycémiante,ilagiraprincipalementauniveaudufoieetlescatécholamines(adrénaline)agirontprincipalementauniveaudesmuscles.1.3.AbsorptiondesglucidesSeulslesmonosaccharides(glucose,fructose,galactose)peuventêtreabsorbésparlesentérocytes.Absorptionessentiellementdansleduodénumetlejéjunum.Lamembraneestlipophilecequiempêchelepassagedirectdessucres.Lessucressimplesontbesoindetransporteurspourêtreabsorbés.Ilexistedeuxfamillesdetransporteurs:-LafamilledesGLUTassureletransportduglucosepardiffusionfacilitée(nenécessitepasd'ATP).Ellecompte14membres.Lesisoformesdetransporteursontdesaffinitésvariablespourleglucoseet l'expressionde cesiso formesaunecertainesp écificité tissulaire.Eneffet,ontrouvedesisoformesubiquitaires,c'est-à-direprésentesdanstouslestissus,etdesisoformesspécifiques:• GLUT1estprincipalementvisibleauniveaudesérythrocytesetdesneurones,• GLUT2estprincipalementvisibleauniveaudeshépatocytesetdescellulesβdesîlotsdeLangerhans,• GLUT3estprincipalementvisibleauniveaudesneurones,• GLUT4estprincipalementvisibleauniveaudescellulesmusculairestriéesetdesadipocytes,• GLUT5estprincip alementvisibleauniveaudesentérocytes etdesspermatozoïdes.• GLUT6,7,8,9,10,11,12,13,14trouvésdansdifférentstissus.-LafamilledesSGLT(sodium-glucoselinkedtransporter)quiassureuneabsorptionactivesecondaireduglucose(nécessitedel'ATP).Auniveaudelabordureenbrossedirigéeverslalumièreintestinale,leglucoserentredanslacelluleparuntransporteursymportglucose-sodium.Aupô lebas alilseraens uiteprisencharg eparun transporteuruniportafindepasserdanslacirculationsanguine.Lesodiumquant-àluiressortiradelacelluleparunepompesodium-potassium.

Université des frères mentouri 1 ISV El Khroub 1ère année Médecine vétérinaire Cours biochimie métabolique 4Figure4.Absorptiondesglucides2.Laglycolyse(ouvoied'Embden-Meyerhof)Laglycolyseestlapremièrechaîneducatabolismedesglucides,elles'effectuedanslecytosolpardesenzymess olubleset enanaérobie(sansapportd'ox ygène).Elleacommefonctionlasynthèsedemoléculesrichesenénergie,ainsiquelaformationdepyruvate(ouacidepyruvique)quiauraplusieursdestinées.2.1.LesdifférentesétapesdelaglycolyseLaglycolyseestcomposéede10grandesétapes,faisantintervenir10enzymes:(Figure5)1. Réactiondetransphosphorylationduglucoseenglucose-6-phosphatecatalyséeparlaglucokinaseauniveaudufoieouparl'hexokinaseauniveaudesautresorganes.Cetteréactionconsommeunemoléculed'ATP.(IR)2. Réactiond'isomérisationduglucose-6-phosphateenfru ctose-6-phosphatecatalyséeparla6-phosphohexose-isomérase.3. Réactiondetransphosphorylationdufructose-6-phosphateenfructos e-1,6-biphosphatecatalyséeparla6-phosphofructo-kinase.Cetteréactionconsommeunemoléculed'ATP.(IR)4. Réactiondedégradationdufructose-1,6-biphosphateendihydroacétone -phosphateetengycéraldéhyde-3-phosphatecatalyséeparl'aldolase.5. Réactiond'isomérisationdudihydroacétone-phosphateenglycéraldéhyd e-3-phosphatecatalyséeparlatriosephosphate-isomérase.

Université des frères mentouri 1 ISV El Khroub 1ère année Médecine vétérinaire Cours biochimie métabolique 56. Réactiondephosphorylationduglycéraldéhyde -3-phosphateen1,3-biphosphoglycératecatalyséeparlaglycéraldéhyde-3-phosphate-déshydrogénase.Cett eréactionnécess iteunemoléculedephospha te;ellepermetégalementlaformationdeNADH,H+àpartirdeNAD+.7. Réactiondetransphosphorylationdu1,3-biphosphoglycérateen3-phosphoglycératecatalyséeparlaphosphoglycérate-kinase.Cette réactionpermetlaformationd'ATPàpartird'ADP.8. Réactiondemutationdu3-phosphoglycérateen2-phosphoglycératecatalyséeparlaphosphoglycéromutase.9. Réactiondedéshydrogénationdu2-phosphoglycérateenphosphoénolpyruvatecatalyséeparl'énolase.Cetteréactionrelargueunemoléculed'H2O.10. Réactiondetransphosphorylationduphosphoénolp yruvateenpyruvat ecatalyséeparlapyruvate-kinase.Cetteréactionpermetlaformationd'ATPàpartird'ADP.(IR)

Université des frères mentouri 1 ISV El Khroub 1ère année Médecine vétérinaire Cours biochimie métabolique 6 Figure5.Réactionsenzymatiquesdelaglycolyse 2.2.BilanénergétiquedelaglycolysePourchaquemoléculedeglucoseilyaeu:

Université des frères mentouri 1 ISV El Khroub 1ère année Médecine vétérinaire Cours biochimie métabolique 7- Consommationde2ATPlorsdelaformationduGlucose6PetduFructose1,6-biP.- Chaquemoléculedeglucosedonne2glycéraldéhyde3-P.Auniveaudechaquetriosephosphate,ilyaformationd'unNADH,H+,de2ATP,etd'unpyruvate.Lebilanfinalconduitàlaformationde4ATPetconsommationde2ATP.Ladégradationd'unemoléculedeglucosedanslaglycolyseconduitdoncàlasynthèsede2ATPetàlaformationde2NADH,H+etde2pyruvates,d'oùlaréactionglobale:2.3.RégulationdelaglycolyseDanslesvoiesmétaboliques,lesenzymesquicatalysentdesréactionsirréversiblessontdessitespotentielsdecontrôle.Auniveaudelaglycolyselesenzymessontréguléspartroismécanismes:l esrégulationspardeseff ecteu rsallostériques(enzymes),lesrégulationsparphosphorylations/déphosphorylationetl'expressiondesgènesdecesenzymes.Auniv eaudelaglycolyse onmeten évidence essentiellementtroisréaction sirréversibles:• Laréaction detransphosphorylationduglucoseen glucose-6-phosphatecatalyséeparlaglucokinaseoul'hexokinase.L'hexokinaseestinhibéeparleglucose-6-phosphate.• Laréaction detransphosphorylationdu fruct ose-6-phosphateenfructos e-1,6-biphosphatecatalyséeparla6-phosphofructokinase.Cetteenzymeestinhibéeparl'ATP,lecitrate,leglucagon(foie)etl'adrénaline(muscle),etestactivéparl'insulineetl'AMP.• Laréactiondetransphosphorylationdel'acidephospho-énol-pyruviqueenacideénol-pyruviquecatalyséeparlapyruvate-kinase.Cetteenzymeestinhibéeparlepyruvate,l'alanine,l'ATPetleNADH,H+.Onretiendraglobalementqu'ilya:• Inhibitiondelaglycolyselorsquel'organismeestenexcèsd'énergieetdoncparl'excèsd'ATP,lecitratedontlaconcent rationcytosoliqueaugmente,leglucagon,l'adrénalineetl'acidose.

Université des frères mentouri 1 ISV El Khroub 1ère année Médecine vétérinaire Cours biochimie métabolique 8• Activationdelaglycolyselorsquel'organismeestendéficitd'énergieetdoncparl'excèsd'ADPetd'AMP,l'insulineetl'alcalose.3.DevenirdupyruvateSuiteàlaglycolyselesdeuxpyruvates,formésàpartird'unemoléculedeglucose,aurontplusieursdestinéesquivontdépendrede:- laprésenceoul'absenced'oxygènedansl'environnementdelacellule- lasituationénergétiquedelacellule- l'équipementenzymatiquedontlacelluledisposepouroxyderleNADH,H.• Enaérobie(avecconsommationd'O2),lepyruvateentreradanslamitochondriepourêtretransforméenACoA(AcétylcoenzymeA).Cetteétapeseraresponsabledelasynthèsed'unNADH,H+.L'ACoAauraluiaussiplusieursdestinées:§ IlentreradanslecycledeKrebs.§ Iljoueralerôledeprécurseurspourdesréactionsdesynthèse.Lepyruvatepourraégalementjouerunrôledanslasynthèsed'acidesaminés.• Enanaérobie(sansconsommationd'O2),lepyruvateauradifférentsdevenirs(destinées)suivantl'organismedanslequelilsetrouve:o Chezl' hommeetlesan imaux,lorsquelacellulenedispo se pasdemitochondries,casdeshémat ieouprivé ed'oxygène(anaérob iose)ouencondit ionhypoxique(tissumusculaireencontraction),lepyruvateestréduitenlactateparleNADH,H+forméaucoursd elagly colyse.Laréacti oncatalyséeparlalactatedéshydrogénaserégénèreleNAD+.o Chezles levures,cettetransformati ondepyruvateenéthanolserencontrecarellesnenepossèdentpasdelactatedéshydrogénasemaispossèdentalaplaceunePyruvated écarboxylase. LePyr uvateest décarboxyléenacétaldéhydepar la Pyruvatedécarboxylase.L'acetaldehydeestréduitenalcool ouéthanol parl'alcooldéshydrogénaseavecconsommationdeNADH,H+for médanslaglycolyseetrégénérationdeNAD+.

Université des frères mentouri 1 ISV El Khroub 1ère année Médecine vétérinaire Cours biochimie métabolique 9 Chapitre1:LesglucidesLecycledeKrebs(Cycledel'acidecitrique) LecycledeKrebs(oucycletricarboxyliqueoucycledel'acidecitrique)estlaplateformeénergétiquedelacellule,continuantlecatabolismedesglucidesaprèslaglycolyse.Ilseréalisedansla matricemitochondriale etsefai texclus ivementenaérobie.Ilreprésentelavoieuniqueducatabolismeaérobiequipermetl'oxydationdel'acétylcoAprovenant"dela décarboxylationoxydativedupyruvateproduitfinal dela glycolyse;del aßoxyd ationdesacidesgrasoudel adégradationdecertainsaminoacides»Lecycleadifférentsrôles:1. laproductiond'énergie;pl usde90%del'énergieproduite dansl escel lul esaérobiesprovientducycledeKre bsenrelationaveclachai nerespi ratoire mitochondriale,2. l'apportd'intermédiairespourlesbiosynthèses(sourcedeprécurseurs)(Figure)Figure6.Lesintermédiairesdebiosynthèse

Université des frères mentouri 1 ISV El Khroub 1ère année Médecine vétérinaire Cours biochimie métabolique 10Lesérythrocytes(globulesrouges)nepossèdentpasd'organitesetdoncpasdemitochondriequiestindispensableàlaréalisationducycledeKrebs.Decettemanièreilsutilisentuniquementl'énergieproduiteparlaglycolyse,lepyruvateseraquantàluitransforméenacidelactique.1.LesdifférentesétapesducycledeKrebsLecycleestcomposéde8grandesétapes,faisantintervenir8enzymes:(Figure7)1. Réactiondecondensationdel'acétylcoenzymeA(ACoA)etdel'oxaloacétateencitratecatalyséeparlacitrate-synthase.Cetteréactionnécessiteunemoléculed'H2OetrelargueunemoléculedeCoA-SH.2. Réactiond'isomérisationducitrateenisocitratecatalyséeparl'aconitase.3. Réactiondedéshydrogénationdel' isocitrateenoxalosuccinate(instable)catalyséeparl'isocitrate-déshydrogénase.CetteréactionpermetlaformationdeNADH,H+àpartirdeNAD+,etréactiondeβ-décarboxylationnonoxydativedel'oxalosuccinateenα-cétoglutarate.CetteréactionentraîneundégagementdeCO2.4. Réactiondeα-décarboxylationoxydativedel'α-cétoglutarateensuccinyl-CoAcatalyséeparl'α-cétoglutarate-déshydrogénase.CetteréactionnécessiteunemoléculedeCoA-SHetentraîneundégagementdeCO2;ellepermetégalementlaformationdeNADH,H+àpartirdeNAD+.5. Réactiondetransphosphorylationdusuccinyl-CoAensuccinatecatalyséeparlasuccinate-thiokinase.Cet teréactionnécess iteunemoléculedephospha teetrelargueunemoléculedeCoA-SH;ellepermetégalementlaformationdeGTPàpartirdeGDP.6. Réactiondedéshydrogénationdusuccin ateenfumaratecatalyséepar lasuccinate-déshydrogénase.Cette réactionpermetlafor mationdeFADH2àpartirdeFAD.7. Réactiond'hydratationdufumarateenmalatecatalyséeparlafumarase.Cetteréactionnécessiteunemoléculed'H2O.

Université des frères mentouri 1 ISV El Khroub 1ère année Médecine vétérinaire Cours biochimie métabolique 118. Réactiondedéshydrogénationdumalate enoxaloacétatec atalysée parlamalate-déshydrogénase.Cett eréactionpermet laformationdeNADH,H+àpartirdeNAD+.2.BilanducycledeKrebsCommeditprécédemment,enaérobiel'acétylcoenzymeAentredanslecycledeKrebs.Untourdecycle,c'est-à-direl'utilisationd'unemoléculed'acétylcoenzymeApermetlaformation:• 3NADH,H+quipermettrontthéoriquementlaformationde3ATPchacunauniveaudelachaînerespiratoire(2,5ATPenréalité),etdoncautotallaformationde9ATP(7,5ATPenréalité).• 1FADH2quipermettrathéoriquementlaformationde2ATPauniveaudelachaînerespiratoire(1,5ATPenréalité).• 1ATP,d'oùlaréactionglobale:AcétylCOA+3NAD+1FAD+GDP+pi+2H2O2CO2+3NADH2+1FADH2+GTP+2H++COA• Decette manièreunemolécul ed'acétylcoenzymeApermetlaformation théoriquede12ATP(10ATPenréalité).

Université des frères mentouri 1 ISV El Khroub 1ère année Médecine vétérinaire Cours biochimie métabolique 12 Figure7.RéactionsenzymatiquesducycledeKrebs3.RégulationducycledeKrebsL'intérêtdecetterégulationestl'adaptationdelavitesseducycleauxbesoinscellulairesenATP.Lecycledel'acidecit riqueestaccélérélorsquelesbesoinséner gétiquescellulairessontinsatisfaitsetestfreinélorsqueilssontsatisfaits.Lesmoyensderégulationdececyclesontdedeuxtypes:-unerégulationenamontducycle,auniveauducomplexeenzymatiquedelapyruvateDSHase,etunerégulation interneducycle quis'effectue surles03réact ionsirréversiblesducyclecatalyséespardesenzymesallostériques.➢RégulationauniveauducomplexeenzymatiquedelapyruvateDSHase:Cetteenzymecommandelefluxd'entréedanslecycledel'acétylcoAd'origineglucidique.•Retro-inhibition;parl'accumulationdel'ATP,l'acétylcoAetleNADHH+(besoinsénergétiquedelacellulesatisfaits).

Université des frères mentouri 1 ISV El Khroub 1ère année Médecine vétérinaire Cours biochimie métabolique 13➢Régulationinterne ducycledeKrebs:Larégula tions'effectueauniveaudetroisréactionsirréversibles:-Lacitratesynthase(réaction1):inhibéeparlecitrate,ATPetactivéparl'ADP.-L'isocitratedéshydrogénase(réaction3):inhibéeparl'ATPetactivéparl'ADPetlecalcium.-L'alphacétoglutaratedéshydrogénase(réaction4):inhibéeparleNADH,succinyl-COA,etactivéeparlecalcium.4.BilanénergétiqueducatabolismeglucidiqueOnconsidéreraiciladégradationd'unemoléculedeglucoseparlaglycolyseetlecycledeKrebs,sansprendreencomptelesvoiesannexes.4.1.Enanaérobie• Bilandelaglycolyse:formationde2ATPetde2NADH,H+(quiserontutilisésdanslaformationdulactate).• Bilanducatabolismedupyruvate:catabolismeimpossibleenanaérobie.• BilanducycledeKrebs:enanaérobielecycledeKrebsnefonctionnepas.• Bilandelaformationdelactate:lesdeuxmoléculesdepyruvateforméesparlaglycolysesontdégradéesenl actate,nécessi tantchacuneunNADH,H+(ceuxforméslorsdelaglycolyse).Lebilanglobaldeladégradationd'unemoléculedeglucoseenanaérobieestdoncde2ATPquisontimmédiatementmobilisables.4.2.Enaérobie*Bilandelaglycolyse:formationthéoriquede6ATP(5ATPenréalité).*Bilanducatabolismedupyruvate:formationde3ATPparmoléculedepyruvateenthéorie(2,5enréalité)etdoncde6ATPenthéorie(5ATPenréalité)pourunemoléculedeglucose.*BilanducycledeKrebs:enthéorie12ATPparmoléculed'acétylcoenzymeA(10ATPenréalité)etdoncenthéorie24ATP(20ATPenréalité)pourunemoléculedeglucose.

Université des frères mentouri 1 ISV El Khroub 1ère année Médecine vétérinaire Cours biochimie métabolique 14Lebilanglobalthéoriquedeladégradationd'unemoléculedeglucoseenaérobieestdoncde36ATP(30ATPenréalité)quinesontpasimmédiatementmobilisablescarlamajoritédesATPformésproviennentdelaphosphorylationoxydative.Ilestimportantdeprécisericiquecertainsouvragesparlentd'unbilanglobalthéoriquede38ATP;cettedifférenceestexplicableparletypedenavetteutilisée:NADH,H+enaérobie(3ATP)ouenanaérobie(2ATP).

Université des frères mentouri 1 ISV El Khroub 1ère année Médecine vétérinaire Cours biochimie métabolique 15Chapitre1:LesglucidesMétabolismeduglycogène LeglycogèneestunpolymèrederésidusD-glucoseunisavecdesliaisonsɑ(1-4)etdesliaisonsɑ(1-6)àl'originederamifications.Lesramificationssepositionnentunetousles8à12résidus.Ilrepr ésentelepolyosidederéservedescellule sanimales.Ilest delocalisationubiquitairemaissetrouveessentiellementdans:lefoiequiconstitueuneréservedeglucosepourl'organismeàpartirduglucosealimentaireetdelanéoglucogenèse.Lemuscleconstitueu neréservedeg lucose poursespropresbesoinsénergétiques.Lestockintracellulairedeglycogèneest:• Utilisépourmaintenirl'homéostasieduglucosesanguin• Utilisécommesourced'énergiepourlacontractiondesmuscles• Nécessaireàungrandnombred'activitéscellulairespourlaplupartdestissus.Figure8.Structureduglycogène1. Glycogénogenèse Laglycogénogenèsecorrespondaustockageduglucosesousformed'unpolysaccharide(polymèredeglucose),appe léleglycogène.La synthèseduglycogèneseréalise auniveauducytosolparuneenzymeappeléelaglycogène-synthase.Leprécurseurestleglucose6-phosphate.

Université des frères mentouri 1 ISV El Khroub 1ère année Médecine vétérinaire Cours biochimie métabolique 161.1synthèsedel'amorce(primer)nécessaireàlaformationduglycogèneLaglycogèn esynthasequiassurel aformationdelalia isonα( 1-4)estun eenzymed'élongationetnepeutinitierdenovolasynthèseduglycogèneàpartirduglucose.Ilfautuneamorceouprimerquipeutêtreobtenuededifférentesfaçons:-Utilisationd'unfragmentdeglycogènesousformededextrine;-Enl'abse ncedecefragment,interventi ond'une protéine spécifique:laglycogénine.Laglycogén ineestuneglycosyltransférasequipossèdeune chainelatéraledetyrosinequisertd'accepteur,grâceàsafonctionhydroxyle(OH),aupremierrésiduglucosyleprovenantdel'UDP-glucose,permettantdepolymériserquelquesmoléculesde glucoseafindeformeruno ligomèred'aumoinsquatrerésidusdeglucoseuniespardesliaisonsα(1-4).1.2Formationdechainesdeglucoseuniespardesliaisonsɑ(1-4)Leglucoseesttoutd'abordphosphorylépourdonnerleglucose-6-phosphatequiseraisomériséenglucose-1-phosphate,lui-mêmeactivépardel'UTP(uridinetriphosphate)entraînantlaformationd'UDP-glucose;cesdeuxpremièresétapesconsomment2ATP.Figure9.Phosphorylationduglucose

Université des frères mentouri 1 ISV El Khroub 1ère année Médecine vétérinaire Cours biochimie métabolique 17Figure10.IsomérisationduglucoseFigure11.Formationdel'UDPglucoseL'UDPglucoseestuneformeactivéeduglucose,quiconstitueundonneurdeglucosedanslaréactiondepolymérisationduglycogène.Sasynthèseestassuréeparl'UDP-glucosepyrophosphorylasequitransfèreleradicalglucosylesurl'UDPaveclibérationdepirophosphatePPi.L'hydrolysedecedernierparunepyrophosphatasefavoriselaréaction.Figure12.Voiesdelaglycogénogénèse1:PhosphorylationduglucoseenG6P.2:IsomérisationduG6PenG1P.3:Formationd'UDPGlucose.4:Allongementdelachainedeglycogèned'uneunitéglucose.5:RégénérationdeL'UTP(pourunnouveaucycle).

Université des frères mentouri 1 ISV El Khroub 1ère année Médecine vétérinaire Cours biochimie métabolique 18BILAN:Lasynthèseconsomme2ATP1.3Formationdesramificationsɑ(1-6)UnefoisactivéslesUDP-glucosesselientlesunsaprèslesautresàlachaîneenvoied'élongation(longuechaine) .Après lafixationd' uncertainnombreder ésidusglycosylés,laglycosyl-4,6-transférase(ouenzymebranchante)transfèreunblocde5à8un itése nC6d'unrésidud'a umoins1 1unités entraînantla formationd'uneramification;lasynthèsereprendensuitejusqu'àl'obtentiondupolysaccharidedésiré.Cetteréactiondebranchementadeuxconséquencessurleglycogène• L'augmentationdelasolubilité.• L'augmentationdunombrederésidustermina uxpermett antunrecrutement (utilisation)plusrapidedesunitésglucidiquelorsd'unbesoinénergétique.2.Glycogénolyse2.1.TissusimpliquésLaglycogén olyseestlaréactioninversedela glycogénogen èseetseréaliseprincipalementdanslefoieetdanslesmuscles,maisàdesfins(issues)différentes:• Lefoiejoueunr ôledansle maintiendel'homéostasie,etceci grâceà différentescaractéristiques:o Laprésencedetransporteursduglucoseinsulinodépendants,o Laprésencederécepteursauglucagon,o Laprésencedel'enzymeglucose-6-phosphatase.Cettedernièreenzymedonnelacaractéristiqueaufoied'êtreleseulàpouvoirlibérerenquantitéduglucosedanslesang.• Lesmusclesstockentleglucosepouruneutilisationultérieure.Eneffetilsnepeuventenaucuncasreverserduglucosedanslesangpourd'autresorganes,nepossédantpaslaglucose-6-phosphatasepermettantleretourauglucose,etlestransporteursmembranairesétantspécifiquesduglucosenepermettentpaslepassageduglucose-6-phosphate.Decettemanièretoutleglucoseentrantdanslesmuscleseststrictementutiliséparlesmuscles.2.2.EtapesdelaglycogénolyseLaglycogénolyseseréaliseentroisétapesprincipales:

Université des frères mentouri 1 ISV El Khroub 1ère année Médecine vétérinaire Cours biochimie métabolique 192.2.1PhosphorolyseduglycogèneLaphosphorolyseproprementditeestcatalyséeparlaglycogènephosphorylase.Cetteenzymecoupelali aisonα(1-4)àpart irde l'extrémiténonréduc triceet fixe,surlecarbone1duglucoselibéré,ungroupementphosphateendonnantduglucose1-P.Laphosphorolyseestrépétéedefaçon séquentiellesurle glycogènejusqu'à4 résidusglycolyséssurchaquechaîneavantlaliaisonα(1-6).Lastructurerésiduelleestappeléedextrinelimite,résistantàl'actionpluspousséedelaphosphorylase.2.2.2Glycosyl-4,4-transféraseLaglycosyl-4,4-transféraseintervientsurladextrinelimiteenenlevantsurchaquechaînedeladextrinelimiteunoligosyleforméde3résidusglucosepourallerallongeruneautrechaînedeladextrinelimitepermettantainsilareprisedelaphosphorolysesurcettech aîne.Aprèsl'acti ondecetteenzymeilde meureàlaplace delachaînelatéraleunglucoseliéparlaliaisonα(1-6).2.2.3α(1-6)Glucosidase(enzymedébranchante)Enfinuneα-glucosidasehydrolyselesrésidusglucosereliésparlaliaisonα(1-6)etlibèrelesglucose.Aprèsl'actiondecestroisenzymesleglycogènelibèreessentiellementduglucose1-P(parphosphorolyse)etunefaiblequantitédeglucose(hydrolyse).Leglucose1-Pestisomérisé englucose-6-parlaphosphoglucomutase.Le glucose6-Ppeutentrerdanslaglycolysedanslefoieetdanslemuscle.Laglycogénolysepermetdonclaformationdeglucose-6-phosphatesansconsommationd'ATP.Maisl'objectifdeladégradationduglycogènehépatiqueestavanttoutlemaintiendelaglycémie.Pourcefaireseu llefoie,apr èsdégrad ationduglycogèn e,disposedel aglucose6-phosphatase,permettantl'hydrolyseduglucose6-Penglucoseetl'excrétiondecedernierdanslesang.Lesdeuxréactionscatalyséessontlessuivantes:Glucose1-PGlucose6-PPhosphoglucomutaseGlucose6-P+H20Glucose+PiGlucose6-phosphatase

Université des frères mentouri 1 ISV El Khroub 1ère année Médecine vétérinaire Cours biochimie métabolique 20Figure13.Voiesdelaglycogénolyse3.RégulationdesvoiesdumétabolismeduglycogèneLaglyco génolyseetlaglycogénogenèsesontdesmé canismes inverses (opposés)etalternatifs(enalternance)quisontdirigéspardessignauxrégulateursimportantsquilorsqu'ilsactiventl'un,inhibentl'autre .Laglycogénolyseet laglyc ogénogenèsenepeuventdoncpasavoirlieuenmêmetemps.3.1RégulationdelaglycogénogenèseLarégula tiondelasynthèseduglycogèneesta ssuréep arlapossibil itépourlaglycogènesynthased'existersousdeuxformes:f ormeactive(dép hosphorylée)e tformeinactive( phosphorylée).L'interconv ersionentrelesdeuxformesest souslecontrôled'uneprotéinephosphataseinsulino-dépendanteetdelaprotéinekinaseA(AMPcdépendante).L'activationdelaglycogènesynthaseestlerésultatd'unesériederéactionsencascadeprovoquéesparl'insuline.LaphosphorylationdelaglycogènesynthaseestcatalyséeparlaprotéinekinaseAdontl'activitéestsouscontrôlehormonal:-Leglucagon:freinelaglycogénogenèseenpériodedejeûne.-L'adrénaline:freinelaglycogénogenèseenpérioded'activitémusculaire.Ladéphosphorylationdela glycogènesynthaseestcata lyséepa rlaprotéinephosphatasequieststimuléeparl'insulinequiaccélèrelasynthèse.3.2RégulationdelaglycogénolyseLarégula tiondeladégradationduglycogèneestassuréepar laglycogènephosphorylase,ilenexistedeuxtypes:l'unemusculaireetl'autrehépatique.Chacuneexistesousdeuxfor mes,formea(phosphoryléeetactive)etf ormeb(nonphosphoryléeetinactive).Lesdeuxformes,quecesoitdanslemuscleoudanslefoie,s'interconvertissentl'unedansl'a utregrâceàl'ac tiondedeuxenzymes:la

Université des frères mentouri 1 ISV El Khroub 1ère année Médecine vétérinaire Cours biochimie métabolique 21phosphorylasekinase(passagedelaformeinactiveàlaformeactive parphosphorylation)etlaphosphorylasephosphatase(hydrolysedugroupementphosphate).3.3RégulationréciproquedelasynthèseetdeladégradationduglycogèneLorsquelaprotéinekinaseAestactivéeel lephosphorylelaglycogènephosphorylasekinaseetinitielaséquencederéactionsconduisantàladégradationduglycogène.Enmêmetemps,ellephosphorylelaglycogènesynthasequidevientinactive,cequioccasionnel'arrêtdelasynthèseduglycogène.Enrevanche,lorsquelaprotéinephosphataseinsulino-dépendanteestactivéeelledéphosphoryle,d'unepart,laglycogènesynthasephosphoryléeenluirestituantsonactivitéet,d'autrepar t,laglycogè nephosphorylasekinaseetlaglycogèn ephosphorylase.Ladépho sphorylationdecesdeuxdernièresenzymesinhibela dégradationduglycogène.Ainsilorsqu elasynthèsedu glycogèneestinitiée,sadégra dationesta rrêtée.Nousvoyonscommentparl'i ntermédiairededeu xenzymes,laprotéi nekinaseAetlaprotéinephosphataseinsulino-dépendantes'exercelarégulationréciproquedeladégradationetdelasynthèseduglycogène.Figure14.Mécanismedelarégulationdeladégradationetdelasynthèseduglycogène.

Université des frères mentouri 1 ISV El Khroub 1ère année Médecine vétérinaire Cours biochimie métabolique 224.PathologiesliéesaumétabolismeduglycogèneLesglycogénosesregroupentplusieursaffectionsduesàundéficitd'uneouplusieursenzymesimpliquéesdan slasynthèseouladégradati onduglycogène .Celui-cis'accumulealorsdansdiverstissusdel'organisme(systèmenerveuxcentral,muscles,foie),cequiprovoquedesmanifestationsépileptiformesetunefaiblessemusculaire.4.1Déficienceenglucose6-Pdufoie:MaladiedeVONGIERKEDanscettemaladielastructureduglycogèneestnormale.Lamaladieaffectelefoie,lesreinsetl' intestin. Leglucose6-P,issude ladégradation duglycogène,n'estplus hydrolyséenglucose,réactionfondamentale,indispensableaumaintiendelaglycémie.Lesprincipauxsymptômesrencontréssont:Hypoglycémiesévère.4.2Déficienceenα(1-6)Glucosidase:MaladiedeCori-FormbesEnl'absencedecetteenzymedébranchante,leglycogènes'accumuleadenombreuxpointsdebranchement ssousla formedechainespériphériquescourtes(dextrine limite). Onnotechezlespatientsatteintsdecettemaladie,unretarddecroissance,ungrosfoie,etunehypoglycémie.

Université des frères mentouri 1 ISV El Khroub 1ère année Médecine vétérinaire Cours biochimie métabolique 23Chapitre1:LesglucidesLanéoglucogénèse Lanéoglucogenèseestl'inversedelaglycolyse,eneffetellepermetlaproductiondeglucidesetceciàpartirdeprécurseursnonglucidiques.Elleestréaliséeauniveauducytosol,majoritairementau niveaudufoiemaiségalementauniveaudu rein(principalementàpartird'acidesaminés).Lanéoglu cogenèseestactivéelorsd'unepériodedejeûneprol ongé,lorsque lesnutrimentsapportésparlanutritionainsiquelesstocksdeglycogènenepermettentplusdesatisfairelesbesoinsénergétiquesdel'organisme,etlorsd'activitéphysiqueintense.Onobservedanscettesituationunmanqued'ATPainsiqu'unexcèsd'AMP.Ellealieuà90%danslefoie,10%danslereinetaccessoirementdansl'épithéliumdel'intestin.Lesréactionsontlieudanslamitochondrie,lecytoplasmeetleréticulumendoplasmique.1.Lesprécurseurs(matièrespremières)Lesprécurseursnonglucidiquessontdedifférentstypes:• lelactateforméauniveaudesmusclesettransforméenpyruvateparl'actiondelalactate-déshydrogénase.• lesacides-aminésglucoformateu rsprovenantdel'alimentationet deladégradationdesprotéinesdesmusclessque lettiques.Par mieuxoncompte l'Alanine(pour40à 60%),l aSérine,la Cystéine,l aThréonine,laGlycine,laTyrosine,laPhénylalanineetl'Isoleucine.• leglycérolprovenantdeladégradationdestriglycéridesauniveaudescellulesadipeuses.Cesprécurseurssonttoutd'abordconvertis(transformés)endesintermédiairesdelaglycolyse:lepyruvatepourlelactateetlesacidesaminés;ledihydroxyacétonepourleglycérol.2.Mécanismed'actionetenzymesclésLanéoglucogenèsen'estenfaitpasexactementl'inversedelaglycolysedanslesensoùcertainesréactionsdelaglycolysesontirréversibles.Afinquelanéoglucogenèse

Université des frères mentouri 1 ISV El Khroub 1ère année Médecine vétérinaire Cours biochimie métabolique 24fonctionnedesalternativesontduesêtretrouvées.Surlesdixréactionsenzymatiques,septsontdesréactions réversesdela glycolyse. Cependant,lestroisréactionsirréversiblesdelaglycolysedoiventêtreremplacéesdanslanéoglucogenèseafinquelasynthèseduglucosesoitthermodynamiquementfavorable.Afinquelanéoglucogenèsefonctionnedesalternativesontduesêtretrouvées.Danscesensilaétémisenplacetroismécanismesnécessitanttroisenzymescaractéristiques:Ø Lepa ssagedel'énol pyruvateauphosphoénolpyruvate(réaction9de laglycolyse)catalysépar laphosphoénolpyruvate-carboxykinasesefait indirectement.Eneffetcetteréactionestcontournéeàpartirdumalatequialapossibilitédesortirdelamitochondrieparlanavettemalate-aspartateetd'êtreretransforméenoxaloacétateauniv eauducy tosol.L'oxaloacétateseralui-mêmetransf orméenphosphoénolpyruvateparlaphosphoénolpyruvate-carboxykinase.Ø Lepassagedufructose-1,6-biphosphateaufructose-6-phosphatecatalyséparlafructose-1,6-biphosphatasesefaitdirectement.Ø Lepa ssageduglucose-6-phosphateauglucosecatalys épar laglucose-6-phosphatasesefaitdirectement.Ilestimportantdenoterquecetteenzymeestuniquementprésenteauniveaudufoie,quiseradoncleseulorganeàpouvoirlibérerduglucosedanslesang.3.Etapesdelanéoglucogenèse3.1formationduPEPàpartirdupyruvateLedébut delanéoglucogen èseestma rquépar laconversiondupyruvateenphosphoénolpyruvate(PEP)parl'intermédiairedel'oxaloacétate.Laréactionsedérouleendeuxétapes:mitochondrialeetcytosolique.

Université des frères mentouri 1 ISV El Khroub 1ère année Médecine vétérinaire Cours biochimie métabolique 25 Figure15.Réactionsenzymatiquesdelanéoglucogenèse3.2 Formation de fructose 6-P à partir de fructose 1,6-biphosphate

Université des frères mentouri 1 ISV El Khroub 1ère année Médecine vétérinaire Cours biochimie métabolique 26 3.3 Formation de glucose à partir de G6P Lebilandelaformationduglucoseàpartirde2pyruvatesestlesuivant:4.Néoglucogenèseàpartird'autresprécurseurs4.1Apartirdulactated'originemusculaireEnpérioded'activitémusculaireintense(anaérobiose),l'oxygènediminueetlecycledeKrebsestralenti, lesmuscles ontpourseulesourced'é nergielagl ycolyseetdoncformationdepyruvatequiesttransforméenlactate(parlalactatedéshydrogénase)pourrégénérerleNAD+.Lelactateproduitquittelesmusclesetgagnelefoieouilesttransforméenpyruvate.Lepyruvateesttransformédansl'hépatocyteenglucoseparlanéoglucogenèse.Leglucosepeutalorsêtreremisàladispositiondumuscle:c'estlecycledeCori.Figure16.CycledeCori4.2Apartirdupyruvateetdulactated'origineglobulaireLaglycolyse anaérobieestlase ulesourced'éne rgiepourlesglobulesrouges (dépourvuesdemitochondries).Lesg lobules rougesproduisentdupyruvateetdulactategrâceàlalactatedéshydrogénasecequipermetderégénérerduNAD+pourlaglycolyse.

Université des frères mentouri 1 ISV El Khroub 1ère année Médecine vétérinaire Cours biochimie métabolique 27Lesgl obulesrougesproduisentdupyru vateet dulactatequiserontreprisp arlanéoglucogenèsehépatique.4.3Apartird'alanined'originemusculaireLecatabolismedesacidesaminésmusculairesestquantitativementpeuimportantdansdesconditio nsphysiologiquesetnutritionn ellesnormales.Ildevientimportantdanscertainescirconstancesnutritionnelles(ex:jeûneprolongé)oupathologiques(diabètesucrénonéquilibré).L'acideaminéalaninequittelemuscleàdestinationdufoieoùildonnedupyruvateparuneréactionditetransaminationcatalyséeparALAT(alanineamino-transférase).Lepyruv ateesttransformédansl'h épatocyteen glucoseparlanéoglucogenèse;etleglucosepeutalorsêtreremisàladispositiondumuscle.Cecycleglucose-alanineportelenomdecycledeFELIG.Figure17.CycledeFelig4.4ApartirduglycérolElleseproduitessentiellementdanslefoieàpartirduglycérolprovenantparexempledel'hydrolysecomplètedestriglycérides.Elleutiliselavoiesuivante:• glycérol+ATP→glycérol-phosphate+ADP(glycérol-phosphatekinase)• glycérol-phosphate+NAD+→dihydroxyacétone-phosphate+NADH,H+(glycérol-phosphatedéshydrogénase)

Université des frères mentouri 1 ISV El Khroub 1ère année Médecine vétérinaire Cours biochimie métabolique 28• dihydroxyacétone-phosphate→glycéraldéhyde-3-phosphateÀpartirdelà,lavoierejointcelledelanéoglucogenèseàpartirdupyruvate,c'est-à-dire:• glycéraldéhyde-3-phosphate+dihyd roxyacétone-phosphate→fructos e-1,6-bisphosphate• fructose-1,6-bisphosphate+H2O→fructose-6-phosphate+Pi• fructose-6-phosphate→glucose-6-phosphate• glucose-6-phosphate+H2O→glucose+PiLebilandelaformationduglucoseàpartirduglycérolestlesuivant:4.5ApartirdesacidesaminésglucoformateursLesquele ttecarbonédesacidesaminés issusducatabo lismedesprotéinesest transforméenpyruvateouenl'undesintermédiairesducycledeKrebs(αcétoglutarate,succinyl-coA,oxaloacétate),ouentredanslecycledeKrebspoursortirauniveaudumalatepourrejoindrelavoiedelanéoglucogenèse. 5.Régulationdelanéoglucogenèse5.1RégulationallostériqueElles'effectueàdeuxniveaux:Ø Phosphofructokinase1/Fructose1,6-bisphosphatase(PFK1/FBP1) Ø Pyruvatedéshydrogénase/Pyruvatecarboxylase(PDH/PC)

Université des frères mentouri 1 ISV El Khroub 1ère année Médecine vétérinaire Cours biochimie métabolique 29 5.2RégulationhormonaleØ Enhypoglycémie,leglucagone tl'adrénalines écrétés abaissentletauxdefructose2,6bisphosphatequiactivealorslafructose1,6bisphosphatasecequidéclenchelanéoglucogenèseetinhibelaglycolyse.Ø Enhyperglycémie,l'insulineentraineuneaugmentationdelaconcentrationdefructose2,6bisphosphatequiactivelaphosphofructokinase1cequidéclenchelaglycolyseetinhibelanéoglucogenèse.Tableaucomparatifentreglycolyseetnéoglucogenèse