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Métabolidme des glucidesLa glycolyse

Métabolidme des glucidesLa glycolyse

DR NACHI.MMAITREDE CONFERENCES A EN BIOCHIMIE MÉDICALEEHUORANANNEEUNIVERSITAIRE2019-2020

Digestion et absorptiondes glucides

Digestion et absorptiondes glucides

Alimentationprincipalementcomposéedepolysaccharides(amidon,cellulose,...)etdedisaccharides(saccharose,lactose).Seulslesmonosaccharides(glucose,fructose,galactose)peuventêtreabsorbésparlesentérocytescequiimpliqueunedigestioncomplètedegrossesmoléculesnonabsorbables.Site majeur de digestion :intestin grêle

Chez les mammifères : pas d"enzymescapablesde digérerdes polysaccharides avec desliaisonsβ-glucose(cellulose, hémicellulose,...)

Chez les mammifères : pas d"enzymescapablesde digérerdes polysaccharides avec desliaisonsβ-glucose(cellulose, hémicellulose,...)

Les liaisonsβpeuvent être hydrolysées par desenzymesbactériennesau niveau du gros intestin chez toutes lesespèces.

Digestionpré-intestinaleAmylase salivairepermet de digérerchez l"Hommeenviron70% de l"amidonDigestionpré-intestinaleAmylase salivairepermet de digérerchez l"Hommeenviron70% de l"amidon

αAmylase :Hydrolyse lesliaisonsα1-4de l"amidonLiaisonα1-4AmidonLiaisonα1-6 : amylopectineαAmylaseAmidonamylose

maltosedextrinesmaltotriose

Digestion intestinale :1. dans la lumière :Amylase pancréatique: Digestion très rapide (plus puissanteque l"amylase salivaire)Maltose,maltotriose, dextrines à partir de l"amidonLactose, saccharosenon hydrolysés2. au niveau de la bordure en brosse:oligosaccharidasesproduites par les entérocytes

Digestion intestinale :1. dans la lumière :Amylase pancréatique: Digestion très rapide (plus puissanteque l"amylase salivaire)Maltose,maltotriose, dextrines à partir de l"amidonLactose, saccharosenon hydrolysés2. au niveau de la bordure en brosse:oligosaccharidasesproduites par les entérocytes

Digestion intestinale :1. dans la lumière :Amylase pancréatique: Digestion très rapide (plus puissanteque l"amylase salivaire)Maltose,maltotriose, dextrines à partir de l"amidonLactose, saccharosenon hydrolysés2. au niveau de la bordure en brosse:oligosaccharidasesproduites par les entérocytes3.au niveau du gros intestin: digestion microbienne (surtoutpour les herbivores monogastriques)

Enzymes digestive de labordure en brosseOligosaccharidasesDipeptidases,AminopeptidasesMonoglycéride lipaseNucléotidases,nucléosidases

OligosaccharidasesDipeptidases,AminopeptidasesMonoglycéride lipaseNucléotidases,nucléosidases

OligosaccharidasesDipeptidases,AminopeptidasesMonoglycéride lipaseNucléotidases,nucléosidases

Digestion des glucidesOligosaccharidasesmaltosemaltotriosemaltaseglucosedextrinedextrinase= sucres simples quipeuvent être absorbésdextrinesaccharoselactosesaccharaselactasefructosegalactose** pas chez les ruminants

Absorption des glucidesSeulslesmonosaccharides(glucose,fructose,galactose)peuventêtreabsorbésparlesentérocytesAbsorptionessentiellementdansleduodénumetlejéjunumLamembraneestlipophiledonclessucresnepeuventpaspasseretontbesoindetransporteurs

Deux familles de transporteursGLUT:glucosetransporterDiffusionfacilitée(nenécessitepasd"ATP)AuniveaudelamembraneapicaleSGLT1:glucose,galactoseGLUT5:fructoseAuniveaudelamembranebasolatéraleGLUT2:glucose,fructoseetgalactoseSGLT:sodium-glucoselinkedtransporterAbsorptionactivesecondaire(nécessitedel"ATP)

Deux familles de transporteursGLUT:glucosetransporterDiffusionfacilitée(nenécessitepasd"ATP)AuniveaudelamembraneapicaleSGLT1:glucose,galactoseGLUT5:fructoseAuniveaudelamembranebasolatéraleGLUT2:glucose,fructoseetgalactoseSGLT:sodium-glucoselinkedtransporterAbsorptionactivesecondaire(nécessitedel"ATP)

Deux familles de transporteursGLUT:glucosetransporterDiffusionfacilitée(nenécessitepasd"ATP)AuniveaudelamembraneapicaleSGLT1:glucose,galactoseGLUT5:fructoseAuniveaudelamembranebasolatéraleGLUT2:glucose,fructoseetgalactoseSGLT:sodium-glucoselinkedtransporterAbsorptionactivesecondaire(nécessitedel"ATP)

La Glycolyse

La Glycolyse

Glycogène/amidonPrécurseur non glucidiqueglucoseRibose 5 phosphatePyruvate

PLANI.DéfinitionII.LieuIII.Les différents phases de la glycolyseIV.Les étapes enzymatiques de la glycolyseV.BilanVI.RégulationVII.Devenir du PyruvateVIII.Entrée des autres glucides dans la séquence glycolytiqueIX.Pathologie liées a la glycolyse.

I.DéfinitionII.LieuIII.Les différents phases de la glycolyseIV.Les étapes enzymatiques de la glycolyseV.BilanVI.RégulationVII.Devenir du PyruvateVIII.Entrée des autres glucides dans la séquence glycolytiqueIX.Pathologie liées a la glycolyse.

I.DéfinitionII.LieuIII.Les différents phases de la glycolyseIV.Les étapes enzymatiques de la glycolyseV.BilanVI.RégulationVII.Devenir du PyruvateVIII.Entrée des autres glucides dans la séquence glycolytiqueIX.Pathologie liées a la glycolyse.

10 réactions enzymatiques catalysées par 10 enzymes .•Localiséesdanslecytosol.•Laglycolyseestdiviséeen2grandesphases:Les différents phases de la glycolyse10 réactions enzymatiques catalysées par 10 enzymes .•Localiséesdanslecytosol.•Laglycolyseestdiviséeen2grandesphases:

phase de remboursementphase de retourd"investissement

Les étapes enzymatiques

Les étapes enzymatiques

Réaction 1Phosphorylation du glucose par l"ATP

Réaction 2Isomérisation du glucose-6-phosphate en fructose 6-p

Isomérisation réversibleRéarrangement d"atomes pour former des isomèresConversion d"unaldoseencétose

Réaction 3Synthèse de fructose 1,6-biphosphateCet étape engage définitivement le glucose vers le catabolisme.

Phosphotransférase :La phosphofructokinase (PFK1) :Rôle très important dans la régulation de la glycolyseRéactionirréversibleConsomme de l"énergie(ATP)

Réaction4Clivage du fructose1-6-diphosphate

RéactionréversibleCatalysée parla fructose-1,6-biphosphate aldolaseAldolase: lyase, addition ou élimination de groupes pour former desdoubles liaisonsRéactionréversibleCatalysée parla fructose-1,6-biphosphate aldolaseAldolase: lyase, addition ou élimination de groupes pour former desdoubles liaisons

SeulementGAPest utilisé par les réactions suivantes il faut donctransformer DHAP en GAP

Réaction 5Interconversiondestriosesphosphates

Réactiond"isomérisationConversion d"uncétose(DHAP) enaldose(GAP)Catalysé par latriose phosphate isomérase

Réaction 6Synthèse du 1,3-diphosphoglycérate

Oxydation couplée à la phosphorylation (NAD et Phosphate)Formation d"une liaisonanhydride d"acide, riche en énergieProduction deNADH coenzyme d"oxydoréduction

Réaction 7Synthèse de 3-phosphoglycérate

Transfert de phosphorylePhosphoglycerate kinaseRéactionréversibleFournit de l"énergie(ATP)Transfert de phosphorylePhosphoglycerate kinaseRéactionréversibleFournit de l"énergie(ATP)

Réaction 8Synthèse de 2-phosphoglycerate

Réaction d"isomérisationavec transfert intramoléculaire de radicalLe phosphate est déplacé de la position 3 à la position 2Phosphoglycérate mutase.RéactionréversibleRéaction d"isomérisationavec transfert intramoléculaire de radicalLe phosphate est déplacé de la position 3 à la position 2Phosphoglycérate mutase.Réactionréversible

Réaction 9Synthèse duphosphoenolpyruvate

c"est une réaction de Déshydratationcatalysée par une enzyme :EnolaseFormation d"uneliaison riche en énergie(PEP)Réactionréversiblec"est une réaction de Déshydratationcatalysée par une enzyme :EnolaseFormation d"uneliaison riche en énergie(PEP)Réactionréversible

Réaction 10Synthèse du Pyruvate

Transfert de groupement phosphoryle du phophoenolpyruvatesur l"ADP par une phosphotransférase.Pyruvatekinase.Réactionirréversible.Produit del"énergie(ATP).

Le bilan énergétique

Le bilan énergétique

La régulation

La régulation

La régulation des voies métaboliques est régit par 3 types :1-Régulation par substrat2-Régulation enzymatique3-Régulation hormonale

La régulation des voies métaboliques est régit par 3 types :1-Régulation par substrat2-Régulation enzymatique3-Régulation hormonale

La régulation des voies métaboliques est régit par 3 types :1-Régulation par substrat2-Régulation enzymatique3-Régulation hormonale

1-Régulation par substratL"organismenepeuts"engagerdansunevoiemétaboliquequesisonsubstratestdisponible,ainsilorsqueleglucoseestapportéparl"alimentationlaglycolyses"effectue,enabsenced"apportalimentaireelleestralentie1-Régulation par substratL"organismenepeuts"engagerdansunevoiemétaboliquequesisonsubstratestdisponible,ainsilorsqueleglucoseestapportéparl"alimentationlaglycolyses"effectue,enabsenced"apportalimentaireelleestralentie

2-Régulation enzymatiqueDanslesvoiesmétabolique,lesenzymesquicatalysentlesréactionessentiellementirréversiblesontdessitepotentielsdecontrôle.l"étaped"engagementdansuneséquencemétaboliquecatalyséparuneenzymedonnéeestl"élémentdecontrôleleplusimportantdelavoie.3réactionsirréversiblesexistesdanslaglycolysedonclarégulations"effectueauniveaudes3enzymeslescatalysant:-héxokinase-phophofructokinase-pyruvatekinase

Hexokinase/glucokinase

L"hexokinase a une activité limitée :RétrocontrôleallostériqueexercéparleG6P:uneaccumulationdeG6Pl"inhibe,LorsquelaPFKestinactivelaconcentrationdeF6P↑,letauxdeG6P↑carilestenéquilibreavecleF6Painsil"inhibitiondelaPFKconduitàl"inhibitiondel"HK.

L"hexokinase a une activité limitée :RétrocontrôleallostériqueexercéparleG6P:uneaccumulationdeG6Pl"inhibe,LorsquelaPFKestinactivelaconcentrationdeF6P↑,letauxdeG6P↑carilestenéquilibreavecleF6Painsil"inhibitiondelaPFKconduitàl"inhibitiondel"HK.

Phosphofructokinase(PFK1)Enzyme clé dans le contrôle de la glycolyseG6Pn"estpasseulementunintermédiairedelaglycolysemaisilpeutêtretransforméenglycogèneouêtreoxydéparlaVPPCatalyselapremièreréactionirréversiblespécifiquedelavoieglycolytique:étaped"engagement

Enzyme clé dans le contrôle de la glycolyseG6Pn"estpasseulementunintermédiairedelaglycolysemaisilpeutêtretransforméenglycogèneouêtreoxydéparlaVPPCatalyselapremièreréactionirréversiblespécifiquedelavoieglycolytique:étaped"engagement

Enzyme clé dans le contrôle de la glycolyseG6Pn"estpasseulementunintermédiairedelaglycolysemaisilpeutêtretransforméenglycogèneouêtreoxydéparlaVPPCatalyselapremièreréactionirréversiblespécifiquedelavoieglycolytique:étaped"engagement

Trois mécanismes permettent de moduler l"activité de la PFK :InductiondelasynthèsedecetteenzymeModificationcovalentedesenzymesparphosphorylationoudéphosphorylationRégulationallostériquepardeseffecteurs

Trois mécanismes permettent de moduler l"activité de la PFK :InductiondelasynthèsedecetteenzymeModificationcovalentedesenzymesparphosphorylationoudéphosphorylationRégulationallostériquepardeseffecteurs

Trois mécanismes permettent de moduler l"activité de la PFK :InductiondelasynthèsedecetteenzymeModificationcovalentedesenzymesparphosphorylationoudéphosphorylationRégulationallostériquepardeseffecteurs

La FPK est inhibée par :ATP:Uneaugmentationdelachargeénergétiqueinhibelaglycolyse,unediminutiondecelle-ciaugmentelaglycolyseL"activitédel"enzymeaugmentelorsquelerapportATP/AMPdiminueCitrate:Intermédiaireducycledel"acidecitrique[citrate]↑↑signifiequelesprécurseursbiosynthétiquessontabondantsetleglucosen"apasaetredégradédanscebut.

La PFK est Activée par :Fructose2-6biphosphate:ActivateurpuissantdelaPFK,ill"activedanslefoieenaugmentantsonaffinitépourleF6Petendiminuantl"effetinhibiteurdel"ATPFructose2-6biphosphate:ActivateurpuissantdelaPFK,ill"activedanslefoieenaugmentantsonaffinitépourleF6Petendiminuantl"effetinhibiteurdel"ATP

Pyruvate kinaseSoninhibiteur:estl"ATPetalaninepourralentirlaglycolyselorsquelachargeénergétiqueestélevée.Sonactivateur:estlefructose1,6biphosphate.Réguléparsonétatdephosphorylation:Lorsqueletauxduglucosesanguinestbasleglucagondéclencheunecascadecontrôléparl"AMPcconduisantàlaphosphorylationdelapyruvatekinasecequi↓↓sonactivité.

Pyruvate kinaseSoninhibiteur:estl"ATPetalaninepourralentirlaglycolyselorsquelachargeénergétiqueestélevée.Sonactivateur:estlefructose1,6biphosphate.Réguléparsonétatdephosphorylation:Lorsqueletauxduglucosesanguinestbasleglucagondéclencheunecascadecontrôléparl"AMPcconduisantàlaphosphorylationdelapyruvatekinasecequi↓↓sonactivité.

Pyruvate kinaseSoninhibiteur:estl"ATPetalaninepourralentirlaglycolyselorsquelachargeénergétiqueestélevée.Sonactivateur:estlefructose1,6biphosphate.Réguléparsonétatdephosphorylation:Lorsqueletauxduglucosesanguinestbasleglucagondéclencheunecascadecontrôléparl"AMPcconduisantàlaphosphorylationdelapyruvatekinasecequi↓↓sonactivité.

3-Régulation hormonales

Devenir du pyruvate

Devenir du pyruvate

Les 3 destins du pyruvate

La fermentation lactiqueLorsque la cellule :ne dispose pas de mitochondries cas des hématie,ou privée d"oxygène (anaérobiose)ou en condition hypoxique tissu musculaire en contractionLe Pyruvate est réduit en lactate par le NADH,H formé aucours de la glycolyse.La réaction catalysée par la lactate déshydrogénaserégénère le NAD+

Lorsque la cellule :ne dispose pas de mitochondries cas des hématie,ou privée d"oxygène (anaérobiose)ou en condition hypoxique tissu musculaire en contractionLe Pyruvate est réduit en lactate par le NADH,H formé aucours de la glycolyse.La réaction catalysée par la lactate déshydrogénaserégénère le NAD+

Lorsque la cellule :ne dispose pas de mitochondries cas des hématie,ou privée d"oxygène (anaérobiose)ou en condition hypoxique tissu musculaire en contractionLe Pyruvate est réduit en lactate par le NADH,H formé aucours de la glycolyse.La réaction catalysée par la lactate déshydrogénaserégénère le NAD+

La fermentation alcooliqueCettetransformationdePyruvateenéthanolserencontredansleslevuresquinepossèdentpasdelactatedéshydrogénasemaispossèdentalaplaceunePyruvatedécarboxylase.Le Pyruvate estdécarboxyléen acétaldéhyde qui sera réduit enalcool ou éthanol parl"alcool déshydrogénaseavec consommationde NADH,H+ formé dans la glycolyse et régénération de NAD+.

La fermentation alcooliqueCettetransformationdePyruvateenéthanolserencontredansleslevuresquinepossèdentpasdelactatedéshydrogénasemaispossèdentalaplaceunePyruvatedécarboxylase.Le Pyruvate estdécarboxyléen acétaldéhyde qui sera réduit enalcool ou éthanol parl"alcool déshydrogénaseavec consommationde NADH,H+ formé dans la glycolyse et régénération de NAD+.

La fermentation alcooliqueCettetransformationdePyruvateenéthanolserencontredansleslevuresquinepossèdentpasdelactatedéshydrogénasemaispossèdentalaplaceunePyruvatedécarboxylase.Le Pyruvate estdécarboxyléen acétaldéhyde qui sera réduit enalcool ou éthanol parl"alcool déshydrogénaseavec consommationde NADH,H+ formé dans la glycolyse et régénération de NAD+.

Alcool DHase

Comment utiliser d" autres sucres que leglucose dans la glycolyse?Des enzymes spécifiques les transforment en glucoseou autre métabolite intermédiaire

Enzyme hydrolytiqueβgalactosidaseαglucosidase

HKfructoK

Pathologies

Pathologies

Déficiences enzymatiques héritéeexpriméessentiellementdanslesérythrocytes:95%présenteunedéficienceenpyruvatekinase4%enphosphoglucoisoméraseQuelquesfoisdéficiencesconjointesdelapyruvatekinaseetdel"hexokinase.

D"autremontreunedistributionpluslarge:Laphosphotrioseisomérase:danslesérythrocyte,lesleucocytes,lescellulesmusculairesetlescellulesduSNCD"autremontreunedistributionpluslarge:Laphosphotrioseisomérase:danslesérythrocyte,lesleucocytes,lescellulesmusculairesetlescellulesduSNCCes sujets présententdes anémies hémolytiques.

Le déficit en pyruvate kinase dans les GR est très graveLesGRnepossèdentpasdemitochondriesetdépondentexclusivementdelaglycolysepourleurapprovisionnementenATPIls"installealorsunmauvaisfonctionnementdelaglycolyseetuneproductioninsuffisantedel"ATPpourlemaintienl"entretienetlefonctionnementdeleurstructuremembranaire.LamembranesedéformeetlesGRsontprématurémentphagocytésparlescelluleduSREcequiestal"originedel"anémiehémolytique.

Acidose lactiqueL'acidoselactiqueestuneacidosemétaboliquedueàuneconcentrationsanguinedelactateélevée.Ellerésulted'unesurproductiond'acidelactiqueet/oud'unediminutiondesonmétabolisme.L'acidoselactiqueestuneacidosemétaboliquedueàuneconcentrationsanguinedelactateélevée.Ellerésulted'unesurproductiond'acidelactiqueet/oud'unediminutiondesonmétabolisme.Laformelaplussévère,survientlorsquel'acidelactiqueestproduitenexcèsDansuntissuischémique(IDM),Encasdecarenceenoxygènependantunehypoperfusiontissulaireglobaleenchochypovolémique,Encasd'hypoxieprimitivedueàunemaladiepulmonaireetdansdifférenteshémoglobinopathies.

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