Fiche Métabolisme Musculaire

UE1$/$Biochimie$ Métabolisme$Musculaire$ Le$Métabolisme$Organe$par$Organe$
!
Tutorat$2012>2013$:$Alistair!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"#$%&%'()%$#*%$+()%&,%-$%'&%#$(#.('/&0%,'1$'&$2#1%#$#*%$,1%#(/,%#!!
1"
$Métabolisme$Musculaire$
$
A$–$Métabolisme$des$Muscles$
Squelettiques$
$
I/$Introduction!!
!
!"#$3&*04#*$*5&#4#%%,5&#*$%"&'"((")($*+$',(&-.-(/$0,*,)(+-&"$12$.,&%#$32'+-)$
1+)#$#,)$")0-&,))"'")($"4(/&-"2&$5',20"'")(#6$#(+7-*-(/$"($'+-)(-")$12$
.,&%#689:$;*#$#,)($.,)#(-(2/#$1"$<-7&"#$'2#.2*+-&"#$1"$%*2#-"2&#$(=%"#$5;6$;;+6$;;79$
1,)($*"$'/(+7,*-#'"$"#($1-<</&")($5+/&,7-">+)+/&,7-"98$
$67$8$97:$/#$4)$.('/&0%,'1$;1#(+;%,5&#$/#$4<'(+)1,*3#$#*%$/#*%,1;#$8$
4<)0%,2,%;$/#*$3&*04#*$*5&#4#%%,5&#*$=$
!
1)$Substrats$Energétiques$
!
• Acides$Gras$$
• Glucose$
• Corps$Cétoniques$$
• Acides$Aminés$
!"#$%&!$'!période$alimentaire!#(!$)activité$
musculaire!
!
2)$Réserves$Energétiques$
$
• Glycogène$:$?$@AAB$
• Protéines$:$?$CAAAB$
• Triglycérides$:$<+-7*"$D2+)(-(/$
$
$
$
Le$muscle$possède$un$grand$choix$de$substrats$énergétiques $
3)$Voies$Métaboliques!
!
!
OUI$
NON$
Glycogénogénèse$
X$
$
Glycogénolyse$
X$
$
Glycolyse$
X$
$
Néoglucogénèse$
$
X$
Voie$des$Pentoses$Phosphates$
X$
$
Biosynthèse$des$AG$
$
X$
Biosynthèse$des$TAG$
Faible$$
$
β>Oxydation$
X$
$
Lipolyse$
Faible$
$
Cétogénèse$
$
X$
Cétolyse$
X$
$
Protéolyse/Protéosynthèse$
X$
$
Dégradation/Biosynthèse$d’AA$
X$
$
Cycle$de$l’Urée$
$
X$
Cycle$du$Citrate$
X$
$
CRM+ATP$Synthase$
X$
$
!
*#!muscle$squelettique!#+(!,'-'.$#!/)'/'-(#0!+%&!12('.%$3+1#!-'0!
0'--%0(!4!$)état$nutritionnel$de$l’organisme$#(!4!+%&!activité!
!
!
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!
!

UE1$/$Biochimie$ Métabolisme$Musculaire$ Le$Métabolisme$Organe$par$Organe$
!
Tutorat$2012>2013$:$Alistair!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"#$%&%'()%$#*%$+()%&,%-$%'&%#$(#.('/&0%,'1$'&$2#1%#$#*%$,1%#(/,%#!!
2"
II/$Le$Muscle$en$Situation$
$
1)$Phase$Post$Prandiale$(PP)$/$Repos$
!
Hyperglycémie$Post$Prandiale!!Sécrétion$d’Insuline!5E+).&/+#9!
Substrat$Préférentiel!!Glucose!'53&!/#!02('.$30!$'!&%01%6$7,213#!!
!
a)$Métabolisme$Protidique$
!
Protéosynthèse!8!9&#!-'0(3#!/#+!AA!alimentaires!'003:#!
'9;!19+,$#+!!Synthèse$des$protéines$musculaires!
Catabolisme$des$AA$:$,#0('3&+!AA!#;,2/#&('30#+!(V,$I$et$L$surtout)$
b)$Métabolisme$Glucidique$
!
$
$
Effets$de$l’Insuline$
Mécanisme$
!Entrée$de$Glucose!/'&+!$#+!
,#$$9$#+!19+,9$'30#+!<17%,7(#+=!
Expression$des$Transporteurs$
GLUT4!4!$'!1#1.0'&#!/#+!,#$$9$#+!
19+,9$'30#+!
!
!
$
Activation$Glycogénogénèse$
• >2-?%+-?%07$'(3%&@A,(3:'(3%&!/#!
$'!Glycogène$Synthase!
• A,(3:'(3%&!'$$%+(203B9#!/#!$'!
Glycogène$Synthase!-'0!$#!CDE!
!
$
$
Inhibition$Glycogénolyse$
• >2-?%+-?%07$'(3%&@F&?3.3(3%&!/#!
$'!Glycogène$Phosphorylase!
• F&?3.3(3%&!'$$%+(203B9#!/#!$'!
Glycogène$Phosphorylase!-'0!$#!
CDE!#(!$)AGE!
!
Activation$Glycolyse$
!/#!$)'55$9;!/#!C$9,%+#!/'&+!$#+!
,#$$9$#+!<C*HGI=!
!Transformation$du$Pyruvate$
en$AcétylCoA!J!sa$dégradation$
dans$le$Cycle$du$Citrate!
>2-?%+-?%07$'(3%&@A,(3:'(3%&!/#!$'!
Pyruvate$Déshydrogénase!(PDH)!
-'0!$'!PDH$Phosphatase!
Activation$Voie$des$Pentoses>P$
F&/9,(3%&!62&3B9#!/#!$'!G6P$DH!
!
Dans$le$muscle$squelettique$en$Phase$PP!8!
1. Entrée$de$Glucose!/'&+!$#+!,#$$9$#+!19+,9$'30#+!:3'!GLUT4!
2. Glycogénogénèse!8!0#,%&+(3(9(3%&!/#+!02+#0:#+!/#!C$7,%6K&#!
3. Glycolyse!8!/260'/'(3%&!/9!C$9,%+#!#&!E709:'(#!
4. Catabolisme$mitochondrial$du$Pyruvate$$ATP!8!Cycle$du$
Citrate$$CRM$$ATP$Synthase$
5. Rétablissement$de$la$normoglycémie!60L,#!4!$'!prise$en$
charge$du$Glucose!/'&+!$#+!19+,$#+!#(!$#!G3++9!A/3-#9;!
!
>)'9(0#+!1%&%+',,?'03/#+!-#9:#&(!#&(0#0!/'&+!$#!19+,$#!#(!
0#M%3&/0#!$'!Glycolyse!8!+90(%9(!$#!Fructose!:3'!GLUT5$$ATP!

UE1$/$Biochimie$ Métabolisme$Musculaire$ Le$Métabolisme$Organe$par$Organe$
!
Tutorat$2012>2013$:$Alistair!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"#$%&%'()%$#*%$+()%&,%-$%'&%#$(#.('/&0%,'1$'&$2#1%#$#*%$,1%#(/,%#!!
3"
c)$Métabolisme$Lipidique$
!
Effets$de$l’Insuline
Mécanisme!
$Synthèse$de$MalonylCoA$
• A,(3:'(3%&!/#!$'!Citrate$Lyase!
• A,(3:'(3%&!/#!$)AcétylCoA$
Carboxylase$(ACC)!
$Dégradation$des$TAG$des$
Chylomicrons$et$VLDL$
F&/9,(3%&!62&3B9#!/#!$'!
Lipoprotéine$Lipase$(LPL)!
!
Inhibition$du$catabolisme$lipidique$
1.!*'!Glycolyse!'$31#&(#!$#!Cycle$du$Citrate!!Haut$potentiel$
énergétique$des$cellules$musculaires$$Inhibition$de$l’Iso>Citrate$DH$
2.!H&#!-'0(3#!/9!Citrate$Mitochondrial!1360#!:#0+!$#!Cytosol!!
3.!Citrate$$AcétylCoA$$MalonylCoA!<N*!J!ANN=!!
4.$Inhibition$de$CAT1$par$le$MalonylCoA!!
!Inhibition$de$la$β>Oxydation$musculaire$
!
!
Dans$le$muscle$squelettique$en$phase$PP!8!
!
$
*#+!TAG!/#+!chylomicrons!5.,'%,#/#$1FGH$"4,BI)"#9!#(!/#+!VLDL!
5.,'%,#/#$1FGH$")1,BI)"#$#2&(,2(9!-#9:#&(!O(0#!?7/0%$7+2+!#&!AG!
J!GlycérolP!-'0!$#+!Lipoprotéines$Lipases$(LPL)!+3(92#+!'9!&3:#'9!/#+!
,'-3$$'30#+!19+,9$'30#+Q!
$
1)$Hyperglycémie!!Insulinémie$$:!Inhibition$de$la$β>Oxydation!!
!faible$dégradation$des$AG!%&,0")+)($1"$*+$/;+()/)%,'1$/#*$
>(,+4?0;(,/#*$-##2#$1"#$J3=*,'-.&,)#$"($1"#$K!L!$
$
2)$Retour$à$la$Normoglycémie$!Insulinémie$$8$Levée$de$
l’inhibition$de$la$β>oxydation$!dégradation$des$AG!-##2#$1"#$
J3=*,'-.&,)#$"($1"#$K!L!$
$
$Décalage$entre$l’utilisation$du$Glucose$et$des$AG$en$phase$PP$
$
$
G2(&"#$2(-*-#+(-,)#$1"#$GH$M$7-,#=)(3I#"$1"$NGH$"($1"$*-%-1"#$.,'%*"4"#6$
-)("&+.(-,)#$+0".$1"#$%&,(/-)"#68$
2)$Phase$Post$Absorptive$(PA)$/$Repos$
!
Risque$d’Hypoglycémie!!Sécrétion$de$Glucagon!5E+).&/+#9!
Substrat$$Préférentiel!!Acides$Gras$
!
$/!\$*#+!cellules$musculaires$squelettiques!&#!-%++K/#&(!
-'+!/#!récepteurs$au$Glucagon!!Le$Glucagon$n’agit$pas$
sur$les$cellules$musculaires!/!\!
!
$
$

UE1$/$Biochimie$ Métabolisme$Musculaire$ Le$Métabolisme$Organe$par$Organe$
!
Tutorat$2012>2013$:$Alistair!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"#$%&%'()%$#*%$+()%&,%-$%'&%#$(#.('/&0%,'1$'&$2#1%#$#*%$,1%#(/,%#!!
4"
a)$Métabolisme$Glucidique$
!
G0K+!5'3.$#!-2&2(0'(3%&!/9!Glucose$sanguin!/'&+!$#+!17%,7(#+!<:3'!
$#+!transporteurs$GLUT1$ubiquistes)!#(!(0K+!5'3.$#!/260'/'(3%&!
!
Inhibition$du$catabolisme$glucidique$
1.$$glycémie$et$insulinémie$8!1%3&+!/#!C$9,%+#!/3+-%&3.$#!
2.$Haut$niveau$énergétique$des$cellules$musculaires!60L,#!4!
$'!/260'/'(3%&!/#+!AC!#&!B9'&(3(2+!31-%0('&(#+!8!
 A,,919$'(3%&!/)A,2(7$N%A!<13(%,?%&/03#=!!Inhibition$PDH$
 A,,919$'(3%&!/#!N3(0'(#!<,7(%+%$=!!Inhibition$PFK1$
!
!
b)$Métabolisme$Lipidique$
!
Dans$le$muscle$squelettique$en$phase$PA!8!
1. Entrée$d’AG!/'&+!$#+!,#$$9$#+!19+,9$'30#+!60L,#!4!RAG@N>SD!
%9!-'0!/3559+3%&!+31-$#!
2. Activation$en$AcylCoA!-'0!$#+!AcylCoA$Synthases$/'&+!$#!
,7(%+%$$5GH$O$.3+P)"$*,)B2"9$%9!$#+!13(%,?%&/03#+$5GH$O$.3+P)"$
.,2&(">',="))"9!
3. Entrée$des$AcylCoA$dans$la$mitochondrie!60L,#!'9!+7+(K1#!
CAT1/CAT2/Carnitine>Acylcarnitine$Translocase!5GH$O$
.3+P)"$*,)B2"9$
4. β>Oxydation!8!/260'/'(3%&!/#+!A,7$,%A!#&!A,2(7$N%A!
5. Catabolisme$terminal$de$l’AcétylCoA$$ATP!8!Cycle$du$
Citrate$$CRM$$ATP$Synthase$
!
c)$Métabolisme$Protidique$
!
Protéosynthèse/Protéolyse!8!TB93$3.02#$
Catabolisme$des$AA!8$Q+-7*"8$
3)$Phase$de$Jeûne$/$Repos$
$
Hypoglycémie$=$Danger!!Sécrétion$de$Glucagon$+++!5E+).&/+#9!!
Substrat$Préférentiel$$Acides$Gras$+$Corps$Cétoniques!
!
!
!
!
!
a)$Métabolisme$Glucidique!
!
*#!catabolisme$glucidique$#+(!/':'&('6#!inhibée!8!
• -'0!$#+!12,'&3+1#+!2:%B92+!-%90!$'!-?'+#!EA!
• -'0!!/#!$'!+7&(?K+#!/#!$)AUV1!/#!$'!PDH!

UE1$/$Biochimie$ Métabolisme$Musculaire$ Le$Métabolisme$Organe$par$Organe$
!
Tutorat$2012>2013$:$Alistair!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"#$%&%'()%$#*%$+()%&,%-$%'&%#$(#.('/&0%,'1$'&$2#1%#$#*%$,1%#(/,%#!!
5"
b)$Métabolisme$Lipidique!
!
*)utilisation/dégradation$des$AG!#+(!/':'&('6#!stimulée!-'0!
$de$la$Lipolyse$Adipocytaire!<!ACVT!-$'+1'(3B9#+=!
!
*#+!,#$$9$#+!19+,9$'30#+!,'-(#&(!$#+!Corps$Cétoniques!/9!+'&6!#(!$#+!
/260'/#!par$la$Cétolyse!-%90!-0%/930#!/#!$)ATP!(Cycle$du$Citrate$/$
CRM$/$ATP$Synthase)!
!
c)$Métabolisme$Protidique$
$
Protéolyse$$:$*#+!muscles!squelettiques!2('&(!$'!-03&,3-'$#!+%90,#!
/)AA!/'&+!$)%06'&3+1#P!$'!Protéolyse!+)3&(#&+353#!8!Dégradation$des$
Protéines$en$AA!
$
Devenir$des$AA$provenant$de$la$Protéolyse!8!
1. Dégradation$dans$le$muscle!des$AA$(surtout$V,$I$et$L)$#&!
squelettes$hydrocarbonnés!60L,#!'9;!transaminases$!
2. *#+!squelettes$hydrocarbonés!+%&(!12('.%$3+2+!#&!
E709:'(#P!A,2(7$N%AP!A,2(%W',2(7$N%A!#(!3&(#012/3'30#+!/9!
N7,$#!/9!N3(0'(#!!ATP!
3. *#+!groupements$NH3!/#+!AA!+%&(!(0'&+5202+!4!$)alpha>
cétogluratate$!Glutamate!60L,#!'9;!transaminases!
4. *#!Glutamate!#+(!9(3$3+2!+90(%9(!-%90!$'!5%01'(3%&!/)Alanine!
(ALAT)!%9!/#!Glutamine$(Glutamine$Synthétase)!
5. Libération$dans$le$sang!/)AlanineP!/#!Glutamine!%9!
/)autres$AA$3++9+!/#!$'!protéolyse$57"+2.,2%$%*2#$
<+-7*"'")(9!
6. Néoglucogénèse!#(!Cétogénèse$!/'&+!$#!5%3#!
!
*#!muscle$squelettique!#;-%0(#!$#+!groupements!NH3!/'&+!$#!+'&6!8!
W!+%9+!5%01#!/#!Glutamine!'9!0#-%+!$consommation$d’ATP!
W!+%9+!5%01#!/)Alanine!4!$)#55%0(!$pas$de$consommation$d’ATP!
@XY!La$Protéolyse$musculaire$entraîne$une$fonte$musculaire$
et$peut$entraîner$des$dégâts$irréversibles$si$exagérée!@XY!
!
!
T$$#!#+(!-0%60#++3:#1#&(!$313(2#!'9!,%90+!/9!M#Z&#!-'0!8!
• La$Cétogénèse$Hépatique!8!*#+$CC!-#9:#&(!+#!+9.+(3(9#0!'9!
Glucose!</'&+!$#!,#0:#'9!JJJ=!![#+%3&+!#&!Glucose!!$
[#+%3&+!?2-'(3B9#+!#&!AA$Glucoformateurs!!!!Protéolyse$
• L’Inhibition$de$la$PDH!8!*#!Pyruvate!#+(!%03#&(2!:#0+!$'!5%01'(3%&!
/)Alanine!%9!/#!Lactate$$$quantité$de$précurseurs$de$la!
Néoglucogénèse$$Protéolyse$
$
4)$Effort$Musculaire$
!
L2&+)($2)$"<<,&($'2#.2*+-&"6$-*$<+2($<,2&)-&$+24$."**2*"#$'2#.2*+-&"#$1"#$
*&@*%()%*$.+%+7*"#$1"$<,2&)-&$1"$*F;1#(+,#:$
!+$)+(2&"$1"$."#$#27#(&+(#$0+&-"$")$<,).(-,)$1"$*+$/&(;#$"($1"$*F,1%#1*,%;$1"$
*F"<<,&(:!
!
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!
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!
!
!
N?0%&%$%63#!/#!$'!production$d’ATP!/'&+!$#!muscle$à$l’effort!8!
!
$
a)$Utilisation$de$l’ATP$disponible$dans$le$Cytosol$
$
AB>CD$/)1*$4#*$0#44&4#*!\$RAST$O$RAS@$',*>!$
!Consommation$très$rapide!5D2"*D2"#$#".,)1"#9!