III - Le catabolisme

Par Krys3000 (Groupe « The Trust » - http://www.cours-en-ligne.tk/) Page 1
ASPECT BIOCHIMIQUES DU MÉTABOLISME
CHAPITRE III : LE CATABOLISME
I – GÉNÉRALITÉS
Les petites unités issues de la dégradation des nutriments sont transformées en métabolites (pyruvate, puis Acétyl-coA) phares
qui s’intègrent dans les cycles producteurs d’énergie.
Cette dégradation se fait essentiellement par Hydrolases.
 Les protéines commencent à être clivées et dénaturées par des enzymes des sucs gastriques / pancréatiques donnant
des polypeptides par l’action d’endopeptidases coupants en bouts, et d’exopeptidases qui « grignotent ». Dans
l’intestin ces polypeptides sont digérés encore en simple peptides et passent à travers l’épithélium intestinal.
 Les polysaccharides sont transformés en oligosaccharides par l’action de la glycosydase, une enzyme du pancréas. Dans
l’épithélium intestinal, ces oligosaccharides deviennent monosaccharides et sont absorbés. Le glucose pourra ensuite
passer par diffusion facilitée ou via un transporteur sodium/glucose couplé à une Na
+
/K
+
ATPase.
 Les graisses sont solubilisées par des sels et des phospholipides biliaires amphiphiles, puis attaquées par la lipase
pancréatique, donnant des acides gras, du glycérol, et du phosphate. Les Acides gras diffusent à travers l’épithélium
intestinal.
II – GLYCOLYSE ET NÉOGLUCOGENÈSE
La glycolyse est la transformation du glucose en pyruvate. Pas besoin d’oxygène. Ca se fait en 10 étapes (comme pour le végétal)
ACTIVATION (si inhibée, augmentation de la glycémie)
1. Phosphorylation (Glucose  Glucose-6-Phosphate grâce à l’hexokinase)  consomme 1 ATP
2. Isomérisation (G6P  Fructose-6-Phosphate grâce à une phosphohexose isomérase)
3. Phosphorylation (F6P  Fuctose-1,6-Bisphosphate grâce à une phosphofructokinase)  consomme 1 ATP
CLIVAGE
4. Clivage en deux Dihydroxyacétonephosphate (DHAP) ou glycéraldéhyde phosphate (GAP) grâce à l’aldolase
5. Isomérisation réversible DHAP ↔ GAP grâce à la triose-phosphateisomérase
RECUPERATION
6. Oxydoréduction (GAP  1,3-Bisphosphoglycérate grâce à une D-glycéraldéhyde-3-phosphate déshydrogénase) 
produit 1 NADH (x2 car deux molécules)
7. Déphosphorylation (1,3BisPG  3-Phosphoglycérate grâce à une phosphoglycératekinase)  produit 1 ATP (x2 car
deux molécules)
8. Isomérisation (3PG  2-Phosphoglycérate grâce à une phosphoglycératemutase)
9. Transfert de groupe (2PG  phosphoénolpyruvate à l’aide d’une énolase)
10. Déphosphorylation (PEP  Pyruvate à l’aide d’une pyruvate kinase)  produit 1 ATP (x2 car deux molécules)
TOTAL : Glucose + 2 P
i
+ 2 ADP + 2 NAD
+
 2 Pyruvate + 2 ATP + 2 NADH + 2 H
+
+ 2 H
2
O
A l’issue de ce processus, on obtient donc 2 ATP, du NADH régénéré, et du Pyruvate qui va pouvoir servir à plusieurs voies :
- Fabrication de molécules complexes à l’issue de la glycolyse
- Fabrication de glycogène
Les sucres utilisés pour cette glycolyse sont le galactose, le fructose (et donc le saccharose), mais aussi les stocks de glycogène.
On peut également procéder par néoglucogenèse, du glucose fabriqué à partir de matériaux non-glucidiques.
Cette voie consiste globalement à remonter la glycolyse, car en cas de périodes de jeûne, il faut que le glucose soit formé par
des sources non-glucidiques :
- Lactate  Pyruvate

Par Krys3000 (Groupe « The Trust » - http://www.cours-en-ligne.tk/) Page 2
- Acides aminés obtenus par dégradation des muscles (Alanine, Aspartate) donnant du pyruvate ou de l’Oxaloacétate
(OAA) qui va pouvoir redonner du PEP.
- Hydrolyse des triglycérides des adipocytes pour obtenir du glycérol qui devient DHAP.
Pour mener à bien cette remontée, il faut court-circuiter les 3 seules réactions de la glycolyse qui sont irréversibles.
 Le passage Pyruvate   PEP est assuré par la transformation, dans la mitochondrie, du pyruvate en OAA, consommant
du CO
2
et de l’ATP. Cet OAA deviendra ensuite du PEP en libérant le CO
2
et en consommant du GTP (Guanine
Triphosphate). Les deux enzymes employées sont la PEPCK et la PEPCase
 Consommés : 1 ATP + 1 GTP (x2)
 Le passage F-1,6-BisP  F6P se fait par hydrolyse via la Fructose 1,6-BisPhosphatase nécessitant un ATP.
 Consommés : 1 ATP
 Le passage G6P   Glucose se fait par hydrolyse via la Glucose 6-Phosphatase, avec un ATP, dans le foie, les reins, ou
l’intestin, au niveau du réticulum endoplasmique.
 Consommés : 1 ATP
TOTAL : 2 Pyruvate + 4 ATP + 6 H
2
O  Glucose + 4 ADP + 2 GDP + 6 P
i
+ NAD
+
+ 2 H
+
Le glucose sous forme libre est essentiellement produit dans le foie et les reins et transporté (avec déphosphorylation si besoin
est).
Ces processus peuvent être régulés par la présence d’enzymes, l’activité de celle-ci, ou la disponibilité de leur substrat :
 Régulation de l’Hexokinase : Rétrocontrôle négatif par le G6P lui-même. Dans le foie, il existe une isozyme nommée
glucokinase, qui n’est pas inhibée, mais à une plus faible affinité. Elle forme le glycogène si la concentration en sucre est
trop élevée.
 Régulation de la phosphofructokinase : elle intervient au moment de la phosphorylation du F6P, puisque cette enzyme
est un carrefour métabolique entre la glycogénogenèse et la voie des pentoses phosphates. L’inhibition de cette
enzyme se fait par l’augmentation de l’ATP, du pyruvate, et du citrate.
 Régulation de la phosphate kinase : Régulée par phosphorylation de l’insuline ou du glucagon qui déclenche des voies
de signalisation.
On peut donc utiliser le glucose ingéré, en fabriquer par néoglucogenèse, ou entamer les molécules stocks :
 Amidon chez les plantes
 Cellulose (paroi des végétaux)
 Glycogène présent dans le foie et les muscles. Celui-ci peut être dégradé par phosphorolyse :
Glycogène
(n+1)
+ P
i
 Glycogène
(n)
+ Glucose-1-P
Ce procédé donne directement du G1P et supprime ainsi les fuites de glucose. Le glycogène est synthétisé à partir de la réaction
suivante :
G1P + UTP (Uracile triphosphate) + H
2
O  UDP-Glucose
UDP-Glucose
(n)
 UDP
(n)
+ Glycogène
III – LE DEVENIR DU PYRUVATE
Il peut server à la fermentation (alcoolique ou lactique) ou a la formation, en aérobie, d’Acétyl-CoA
Pyruvate + CoA  Acétyl-CoA + CO
2
+ NADH
Cette réaction est catalysée par le complexe multienzymatique nommé pyruvate déshydrogénase.
Ce complexe est composé de 3 enzymes E
1
, E
2
et E
3
et 5 coenzymes (TPP, Acide lipoïque, FAD, CoA, et NAD
+
)
Le pyruvate arrive sur E
1
, enzyme relié au TPP (thiamine pyrophosphate). Ils décarboxylent le pyruvate (utilisation de NAD
+
).
Ensuite, la molécule est transférée sur l’E
2
(relié au l’acide lipoïque) qui transfère l’Acétyl sur le CoA. Enfin, l’E
3
/FAD va se charger
de régénérer le l’acide lipoïque pour le prochain transfert.
L’Acétyl-CoA peut aussi être formé à partir d’Acides Gras.
IV – LES LIPIDES
• Solubles dans les solvants organiques, pas trop dans l’eau
• 4 classes :
 Acides Gras

Par Krys3000 (Groupe « The Trust » - http://www.cours-en-ligne.tk/) Page 3
 Lipides à Acides Gras : glycérolipides basés sur le glycérol (mono, di, triglycérides) et sphingolipides
 Stérols : précurseurs des hormones et des vitamines (Eucaryotes uniquement)
 Lipides isopréniques : dérivés de l’isoprène, comme les pigments, résines, etc…
Ils servent de membrane physiologique (phospholipides, sphingolipides et stérols), de réserve énergétique (gouttelettes
lipidiques, adipocytes), ou possèdent des rôles particuliers (émulsifiants, sels, précurseurs, signaux)
La mise en réserve des Acides Gras est induite par la lipoprotéine lipase, stimulée par l’insuline, alors que leur libération est due
à la LPS inhibée par l’insuline, stimulée par l’hormone de croissance et par une cascade de phosphorylation.
Afin de circuler dans le sang, les Acides Gras forment des lipoprotéines (LDL, HDL et VLDL) en associant des apoprotéines et des
gouttelettes lipidiques. Cela fonctionne à partir de la formation par l’intestin des chylomicrons (lipoprotéine) qui passent dans le
sang, subissent des remaniements au cours du transport vers le foie donnant des chylomicrons remnants.
Pour ce qui est du stockage dans les tissus adipeux, il est dû au glycérol formé par le stock de glucose (induit par l’insuline
lorsque l’on mange).
Les lipides peuvent également produire l’Acétyl-CoA par β-Oxydation aidée par la carnitine, car l’Acétyl-CoA est un acide gras
activé.
V – CORPS CÉTONIQUES
Substances stocks de l’Acétyl-CoA. C’est le foie qui les fabrique, dans deux cas :
- Jeune Prolongé : le glucose est manquant. On va alors détourner l’utilisation d’Acide Oxaloacétique pour la
néoglucogenèse, c’est donc la graisse qui sera utilisée pour former de l’Acétyl-CoA. Mais sans OAA, pas de cycle de
Krebs, donc en attendant la synthèse d’assez de sucre, l’Acétyl-CoA est stocké en corps cétoniques, assurant 75 % des
besoins du cerveau.
- Excès d’Acétyl-CoA : Arrêt du Cycle de Krebs car il n’y en aurait pas assez pour le retraiter.
Les corps en question sont l’Acétoacétyl-CoA, l’Acétone, et la β-hydroxybutirate.
VI – LE CYCLE DE KREBS
Ce cycle se déroule en aérobie, dans la mitochondrie. Il produit du NADH (3), du FADH
2
(1) et du GTP (1) plus 2 CO
2
, en partant
de l’Acétyl-CoA obtenu précédemment, qui va se combiner à l’OAA dans une série de réaction finissant par conduire de nouveau
à de l’OAA.
L’image suivante traduit le cycle :