D1-UE3-Gonthier-Métabolisme_des_acides_aminés(2)-2015-word
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UE 3 – Biochimie clinique, Nutrition, Métabolisme Gonthier ! Date : 13/10/2015 Promo : DCEM1 Plage horaire : 08h30-09h30 Enseignant : Dr M-P. Gonthier ! Ronéistes : Simon GUEZELLO ! ! ! Métabolisme des acides aminés et de l’azote (Fin du cours) ! ! Métabolisme des acides aminés et de l’azote I.Introduction ! 1.Généralités 2.Structure des acides aminés 3.classifications des acides aminés 4.Besoins en AA indispensables chez l'Homme (en mg/kg/j) ! II.Digestion des protéines alimentaires 1.Digestion intraluminale 2.Absorption entérocytaire des AA. 3.Maladies congénitales dues aux systèmes de transport 4.Métabolisme entérocytaire 5.Les différents types de catabolisme des protéines 6.La dégradation lysosomiale des protéines 7.Dégradation des protéines cellulaires par le système ubiquitineprotéasome (dans le cytoplasme) 8.Transport des aa (via le sang) 9.Métabolisme hépatique ! III.Catabolisme des acides aminés 1.Catabolisme du squelette carboné : plusieurs devenirs en fonction des situations physiologiques 1 2.Catabolisme de la fonction amine NH₂ 3.Devenir de la chaîne carbonée de l’acide aminé ? 4.Bilan du devenir catabolique des acides aminés 5.Enzymes clés du métabolisme des acides aminés 6.Echange inter-organes en situation de jeûne (couple alanine/ glucose) ! IV.Biosynthèse des acides aminés et dérivés 1.Biosynthèse des acides aminés non essentiels 2.Biosynthèse des dérivés d’acides aminés 3.Biosynthèse de la créatinine à partir de glycine et arginine 4.Biosynthèse du glutathion par condensation du glutamate, cystéine et glycine (début ronéo) 5.Conversion des acides aminés en amines biologiques par décarboxylation – synthèse de NO ! V.Pathologies associées au métabolisme des acides aminés et de l’azote ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! VI.Exploration du métabolisme azoté 2 ! !! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! 4. Biosynthèse du glutathion par condensation du glutamate, cystéine et glycine La présence du groupement thiol dans le glutathion (tripeptide Glu-Cys-Gly) va permettre de céder ses protons à des cibles oxydées (lipides membranaires, protéines intracellulaires…) : c’est un puissant agent anti-oxydant, il intervient au même titre que les défenses antioxydantes d’origine enzymatique (glutathion peroxydase, catalase, superoxyde dismutase). Le glutathion est oxydé par la glutathion peroxydase. ! En cas d’anémie hémolytique, quand le GR n’a plus assez de NADPH,H+, le glutathion est utilisé en tant que donneur de protons. Ceci montre que les AA n’ont pas uniquement un rôle énergétique ou un rôle protéinogène, ils participent ici à la lutte contre le stress oxydatif (car glutathion = fusion de 3 AA). ! ! !! 3 5. Conversion des acides aminés en amines biologiques par décarboxylation – synthèse de NO ! Certains AA peuvent être convertis en amines qui sont dits biologiques, avec notamment des phénomènes de décarboxylation. C’est par exemple le cas de la molécule de NO (monoxyde d’azote), puissant agent vasodilatateur. Quelques AA clés : - Histidine —> Histamine : réactions d’hypersensibilité, puissant vasodilatateur - Tyrosine —> Neurotransmetteurs de la famille des catécholamines (en particulier la dopamine, noradrénaline et adrénaline) Dans le cadre de la maladie de Parkinson (associée à déficit en dopamine), on peut proposer de la L-DOPA, fabriquée à partir de la tyrosine par chimie de synthèse, et qui va ensuite donner de la dopamine après la prise du médicament chez les Parkinsoniens. La surproduction de dopamine est quant à elle associée aux crises de schizophrénie, et on va alors chercher à ralentir la transformation de tyrosine en dopamine - Glutamate —> GABA (acide gamma amino butyrique) : puissant inhibiteur de la neurotransmission Carence en GABA —> crises d’épilepsie - Tryptophane —> Sérotonine : puissant vasoconstricteur - Arginine —> NO (monoxyde d’azote) : puissant vasodilatateur produit +++ au niveau endothélial. La production de NO est assurée au niveau endothélial par une ENOS (NO Synthase Endothéliale), et dans les autres types cellulaires une INOS (NO Synthase Inductible, même fonction que la ENOS). S’oppose aux effets de l’endothéline (neuropeptide sécrété par l’endothélium vasculaire, avec effet vasoconstricteur) ! On constate là encore que les AA n’ont pas uniquement un rôle énergétique ou protéinogène, ils entrent également dans la composition de nombreuses molécules qui vont assurer diverses fonctions biologiques. ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! 4 ! ! VII.Pathologies associées au métabolisme des acides aminés et de l’azote Principalement maladies héréditaires liées à un déficit enzymatique : - Déficit fonctionnel ou énergétique - Accumulation de produits toxiques ! Ces maladies peuvent affecter : - Le catabolisme - La synthèse, anabolisme - La disponibilité des cofacteurs ! ! ! Anomalies du catabolisme : - Phénylcétonurie : déficit en phénylalanine hydroxylase Or la phénylalanine hydroxylase génère de la tyrosine en hydroxylant la phénylalanine —> Accumulation de phénylalanine (toxique pour système nerveux) —> Carence en tyrosine et ses dérivés (ex : dopa) Détection obligatoire de phénylcétonurie à la naissance car prévalence 1/15 000 naissances - Leucinose : déficit de la déshydrogénase des acides alpha-cétoramifiés ! ! Anomalies de synthèse : ! ! - Déficit en glutamine synthase - Déficit en enzyme de synthèse de la sérine - Déficit en enzyme de synthèse de l’arginine et de la proline Déficit arginine —> déficit NO —> vasoconstriction importante Anomalies de disponibilité des cofacteurs : Anomalies associées à la chaîne de production des AA - Déficit en biotine (vit B8), impliquée dans synthèse de Ala - Déficit en cobalamine (vit B12), impliquée dans synthèse de Met - Déficit en bioptérine, impliquée dans synthèse de Phe, Trp Déficit Phénylalanine —> déficit Tyrosine (car Tyr dérive de Phe). Rappel : La phénylalanine hydroxylase transforme Phe en Tyr. ! ! ! ! ! ! ! 5 ! V.Exploration du métabolisme azoté Voici les principaux types de dosage en biochimie clinique pour explorer le métabolisme azoté : ! ! • Bilan azoté par dosage de l’urée urinaire Rappel : L’urée est fabriquée à partir de l’ammoniac (NH3), issue de la fonction amine de l’AA (NH2 se sépare de R-COOH & devient aussitôt NH3). Le NH3 doit immédiatement être neutralisé pour éviter l’hyperammoniémie. Processus de dégradation : ! a) Glutaminogénèse : NH3 + glutamate —> glutamine Glutamine transporte NH3 sanguin jusqu’au foie et reins. Foie et reins : glutamine —> glutamate + NH3 b) 20% NH3 : couplage avec protons au niveau rénal —> NH4+ (ammonium) : ammoniogénèse c) 80% NH3 : synthèse d’urée au niveau du foie : uréogenèse L’urée est ensuite éliminée par la voie urinaire, et mesurée par ce bilan azoté. ATTENTION : Ne pas confondre le dosage de l’urée (métabolite azoté, dérive du métabolisme des protéines) avec le dosage de l’acide urique (métabolite de dégradation des bases puriques adénine, guanine, xanthine, hypoxanthine) ! ! • Ammoniémie plasmatique A effectuer d’urgence en situation de coma inexpliqué. ! • Dosage des acides aminés sanguins Profil chromatographique à partir d’1 échantillon de plasma, des AA sanguins circulants. Aires sous la courbe pour Ala et Gln = valeurs de référence. ! • Etude des acides organiques (issus de la 1ère étape de catabolisme des AA) Spectrométrie de masse, études des métabolites qui alimentent le cycle de Krebs notamment. On étudie les AA glucoformateurs qui donnent des composés comme le pyruvate ou l’oxaloacétate : mesure de ces acides organiques (très sensible). ! • Mesure de l’activité enzymatique de l’ALAT et de l’ASAT (2 transaminases importantes du métabolisme des AA et marqueurs de la fonction hépatique) ! Quand il y a une anomalie du métabolisme azoté, on peut suspecter une insuffisance rénale ou hépatique (car le foie produit l’urée). ! ! ! 6 ! ! ! ! ! ! ! ! 7
