1/32 BiochAA. cours Métabolisme des acides aminés – LEMAIRE

BiochAA. cours
Métabolisme des acides aminés – LEMAIRE.
1/32
Biochimie – Métabolisme particulier
des acides aminés.
Métabolisme de la Sérine et de la glycine.
Acides aminés non-indispensables, glucoformateurs et interconvertibles.
1) Métabolisme de la sérine :
1.1) Biosynthèse1 :
NAD+
COOH

H–C–OH

CH2OP
Glucose.
Glycolyse.
Glutamate. α-cétoglutarate.
COOH
COOH
PPL


C=O
H–C–NH2
Transaminase.


CH2OP
CH2OP
NADH, H+
3-phospho glycérate
déshydrogénase.
Acide 3-phospho
glycérique.
Acide 3-phospho
hydroxy-pyruvique..
H2.
Pi
Phosphatase.
3-phospho-sérine
COOH

H–C–NH2

CH2OH
Sérine.
1.2) Catabolisme :
1.2.a) En pyruvate :
COOH

H–C–NH2

CH2OH
COOH

C–NH2

CH2
H2O
PPL
Sérine déshydratase.
Tautomérisation.
Déshydro
-sérine.
Sérine.
CH2OH

CH–COOH

N

CH
O

CH
HO
CH2OP
NH3.
FH4.
N5-N10-méthylène FH4
pont méthylène.
CH2OP
HO
CH2O
H2O
CH2–COOH

N

CH
Sérine hydroxyméthyl-transférase.
N
N
CH3.
PPL
Base de Schiff.
CH2OP
HO
Glycine.
1
COOH

H–C–NH2
PPL
N
PPL : pyridoxal phosphate dérivé de la vitamine B6.
COOH

C=O

CH3
Pyruvate.
H2O
CH3.
Sérine.
H2O
Iminopyruvate.
1.2.b) Inter-conversion :
COOH

H–C–NH2

CH2OH
COOH

C=NH

CH3
CH3.
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1.2.c) Ethanolamine :
R–CH2OP
Acide phosphatidique.
CH2OH–CH2–NH2.
Ethanolamine.
CO2.
PPL
R–CH2OPOCH2–CH2–NH2.
Phosphatidyl-éthanolamine.
R–CH2OPOCH2–CH2–NH–CH3.
CH3.
COOH

H–C–NH2

CH2OH
Phosphatidyl-méthyl-éthanolamine.
Sérine.
S-adénosylméthionine
= SAM.
COOH

CH–NH2

CH2

CH2

S+––ADO

CH3
CH3.
CH3

R–CH2OPOCH2–CH2–N–CH3.
Phosphatidyl-diméthyl-éthanolamine.
CH3.
CoA-SH.
Acétyl-CoA.
O
CH3
CH3
Acétate. Acétylcholine



+
estérase. CH3–C–OCH2–CH2–N+–CH3.
HOCH2–CH2–N+–CH3.
CAT.
Choline.


(Choline Acétyl Transférase).
CH3
CH3
Acétylcholine.
RCH2OP
CH3

R–CH2OPOCH2–CH2–N+–CH3.

CH3
Phosphatidyl-choline.
Choline.
Lorsqu’il existe un défaut de fermeture du tube neural (22 à 29 ème jours) lors de la vie
embryonnaire, on est en présence d’un spina bifida.
On peut dépister cette anomalie par échographie ou par chromatographie : on prélève du
liquide amniotique, si la fermeture est effectuée correctement, il n’y aura pas présence
d’acétylcholine, en revanche, en cas de défaut de fermeture, on retrouvera de l’acétylcholine dans le
liquide amniotique.
Le test de dépistage de la présence d’acétylcholine est qualitatif. On effectue trois tests, un
test témoin (LCR contenant à coup sur de l’acétylcholine), une bandelette avec le prélèvement
amniotique et une 3ème avec ce même prélèvement auquel on ajoute un inhibiteur de l’acétylcholine.
On ajoute le substrat de l’acétylcholine avec lequel elle va réagir, qui prouve donc sa présence
et on obtient :
Prélèvement amniotique
+ inhibiteur.
Prélèvement
amniotique
Sujet atteint.
L.C.R.
Prélèvement amniotique
+ inhibiteur.
Prélèvement
amniotique.
L.C.R.
Sujet sain.
1.3) Participation à la formation de produits spécialisés : par exemple des sphingolipides.
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2) Métabolisme de la glycine :
2.1) Biosynthèse :
2.1.a) A partir de la sérine : même schéma que tout à l’heure.
2.1.b) A partir de CO2 et NH3 :
N5N10méthylèneFH4
FH4
PPL
COOH

Glycine synthase CH2–NH2.
mitochondriale.
Glycine.
CO2 + NH3 + NADH + H+
Cette réaction est parfaitement réversible, mais
+ NAD+
elle fonctionne surtout dans le sens du catabolisme.
2.1.c) A partir de l’acide glyoxylique :
NAD+
NADH, H+
O

HC–COOH
HOCH2–COOH
Xylulose 5P.
Acide glycolique
H2O.
Acide glyoxylique
FADH2.
Transamination.
Calculs.
O

HO–C–COOH
NAD+
NH4+
.
PPL
COOH

CH2–NH2.
NADH, H+
Acide oxalique.
FAD ou FMN
Glycine.
2.2) Le catabolisme de la glycine :
1ère voie : Catabolisme de la glycine avec formation de pyruvate (acide aminé
glucoformateur).
2ème voie : catabolisme de la glycine  CO2 + NH3 + NADH, H+ (cf. synthèse glycine).
Pathologie : hyperglycinémie sans cétose : accumulation dans le plasma de glycine. C’est une
maladie très grave qui provoque la mort de l’enfant très jeune. La cause est une défaillance de la
glycine synthase (qui ne détruit plus la glycine).
Hyperglycinémie avec cétose :???
2.3) Participation à la formation de produits spécialisés :
Elle participe aux réactions de détoxification (dans le foie) en se fixant à de grosses molécules très
hydrophobes, pour permettre leur élimination par la bile.
2.3.a) Formation de l’hippurate (découvert dans l’urine de cheval) ?
Dans les excès en glycine, on
COOH
CO~S-CoA.
CoA-SH.
COOH

CO–NH–CH2.
ATP. AMP + PPi.
essaye d’augmenter les apports en
benzoate
pour
former
plus
CoA-SH.
d’hippurate élimination urinaire.
Benzoate
.
Glycine.
Benzoyl-CoA.
Acide
hippurique.
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2.3.b) γ-glutamyl-cystéine-glycine : glutathion.
2.3.c) Synthèse de la créatine :
Chaque jour une petite
partie de la créatine se cyclise en
créatinine.
Cette
proportionnelle
musculaire.
à
Une
quantité
la
est
masse
quantité
de
créatinine trop élevée traduit un
taux de créatine anormalement
COO–

H–C–NH3+

CH2

CH2

CH2

NH

HN=C–NH3+.
REIN.
Arginine-glycine
transamidinase.
NH2
H2N+=C
–
COO

H–C–NH3+

CH2

CH2

CH2

NH2
COOH

CH2–NH2.
Glycine.
Arginine.
supérieur.  Dopage ???.
NH–CH2–COOH.
Acide guanidoacétique.
= glycocyamine.
SAM
Foie.
Guanidoacétate méthyl
transférase.
SAH
Ornthine.
O

NH–C
H2N+=C

N––CH2.

CH3.
ADP
Pi + H2O.
ATP.
NH~P
NH2
+
H2N =C
N–CH2–COOH.

CH3.
Cyclisation
spontanée.
Créatinine.
(éliminée dans les urines).
H2N+=C
Créatine kinase.
Muscle.
Créatine
phosphate.
NH–CH2–COOH.

CH3.
Créatine.
2.3.d) Synthèse de l’hème (par l’ALA synthase1) :
COOH

CH2

CH2

C=O

S~CoA
.
Succinyl-CoA.
CoA-SH.
COOH

CH2–NH2.
PPL.
ALA synthase mitochondriale.
(Etape limitante, régulée par l’hème).
Glycine.
COOH

CH2
CO2.

CH2

ALA synthase
C=O

CH–NH2

COOH
Acide α-amino-βcétoadipique
COOH

CH2

CH2

C=O

CH2

NH2
2 molécules de δamino-lévulinate.
1
COOH

CH2

CH2

C=O

CH2

NH2
COOH CH2


CH2
CH2


C–––––C


C
CH
2H2O.
Mn2+.
ALA déshydratase
Cytoplasmique.
CH2

NH2
N

H
COOH

CH2

CH2

C=O

CH2

NH2
Acide δ-aminolévulinique (ALA).
L’ALA déshydratase cytoplasmique, est
constitué de zinc. La présence de plomb
l’inhibe et la réaction ne peut être catalysée. La
pathologie associée à cette intoxication au
plomb est appelée saturnisme.
Porphobilinogène
(premier précurseur).
ALA synthase : Acide δ-amino-lévulinique synthase.
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COOH
NAD+
NADH, H+

CH2

Déshydrogénase.
CH2
H2O.

CHO
N5–N10–CH2–FH4.
COOH

CH2

CH2

COOH
Semi-aldéhyde
succinique.
Oxaloacétate.
Fumarate.
Citrate.
Cycle
de
Krebs.
Succinate.
α-cétoglutarate.
Succinyl-CoA.
Formyltransférase.
PPL
Glycine. α-cétoglutarate.
FH4.
CO2.
COOH

CH2

CH2

C=O

COOH
Glycine.
COOH
δ-aminoSuccinyl-CoA.
ALA synthase.
lévulinate.

CoA-SH.
CH2

CH2

δ-semialdéhyde-lévulinate.
C=O
= α-cétoglutaraldéhyde.

NAD+
CHO
NADH, H+
Voie mineure.
Ceci est une dérivation du cycle de Krebs.
2.3.e) Les purines :
Glycine.
NH2

C
N
Glycine.
O

C
N
C
HN
HC
C
N
C
Guanine.
CH
Adénine.
C
N
N
H2N
CH
C
N
N
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6/32
Métabolisme des acides aminés soufrés.
Cystéine et méthionine (acide aminé indispensable).
Ce sont 2 acides aminés glucoformateurs.
1) Métabolisme de la cystéine :
1.1) Glucoformateur : il peut se cataboliser en pyruvate.
-par voie oxydative directe :
COOH
NADPH, H+. NADP+.

H–C–NH2

CH2
O2.
H2O.

Cystéine dioxygénase.
SH
Cystéine.
COOH

H–C–NH2

CH2

SOH
COOH
α-cétoglutarate.
Glutamate.

PPL
H–C–NH2

Transaminase.
CH2
O2.
H2O.

Cystéine dioxygénase. SO –
2
NADPH, H+.
Cystéine sulfénate.
NADP+.
COOH

C=O

CH2

SO2–
COOH

SO3–
C=O

Désulfinase. CH3
β-sulfinyl-pyruvate.
Cystéine sulfinate.
-par transamination :
COOH

H–C–NH2

CH2

SH
α-cétoglutarate.
Glutamate.
PPL
Transaminase.
Cystéine.
COOH
NADH, H+.
NAD+.

C=O

CH2
Lactate déshydrogénase.

SH
3-mercapto-pyruvate.
2.2) Décarboxylation de la cystéine :
COOH

H–C–NH2

CH2

SH
Cystéine.
2H.
SulfurTransférase.
PPL
Décarboxylase.
H–C–NH2

CH2

SH
Thiol-éthylamine.
Composant du CoA-SH.
H2S.
COOH

C=O

CH3
Pyruvate.
COOH

C–OH

CH2

SH
3-mercapto-lactate.
Eliminée dans les
urines.
Pyruvate.
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2) métabolisme de la méthionine :
On peut passer de la méthionine à la cystéine attention à l’utilisation du TPP 1 dans la dernière
–
COO–

H–C–NH3+

CH2
P P P

CH2
CH2
O
Adénine. H2O.
Pi + PPi. . 
S+
CH2

CH3.
Méthionine adénosyl
HO
OH
transférase.
COO–

H–C–NH3+

CH2

CH2
.

S
CH2
réaction.
COO

H–C–NH3+

CH2

CH2
.

S

CH3.
+
Méthionine.
O
Adénine.
O
Adénine.
ATP.
HO
OH
A
A-CH3
S-adénosyl-méthionine.
= SAM.
HO
OH
S Adénosyl Homocystéine.
= SAH.
A : accepteur de groupement méthyl.
Phosphatidyléthanolamine par exemple.
H2O.
Adénosylhomocystéinase.
COO–

H–C–NH3+

CH2

CH2

OH
Cystéine.
H2O.
Cystathioninase.
Homosérine.
COO–
COO–


H–C–NH3+
H2O.
H–C–NH3+


CH2
PPL
CH2

Cystathionine
CH2
β-synthase.
.
OH

S–CH2–CH–COOH

NH2.
Cystathionine.
Sérine.
Adénosine.
+
COO–

H–C–NH3+

CH2

CH2
.

SH
Homocystéine.
Déshydratase.
H2O.
H2O.
CH2=CH–CH–COOH

NH2.
CH3–CH=C–COOH

NH2.
NH4+.
NAD+.
CH3–CH2–C–COOH

O.
α-cétobutyrate.
= 2oxobutyrate.
CoA-SH
Néoglucogenèse.
1
TPP : Thiamine PyroPhosphate (dérivée de B1).
NADH, H+.
CH3–CH2–C–S~CoA.

TPP
O.
CO2.
Propionyl-CoA.
Succinyl-CoA.
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8/32
3) participation des acides aminés soufrés à la formation de produits spécialisés :
3.1) Biosynthèse de la taurine :
COOH
COOH


Oxydation.
H–C–NH2
H–C–NH2


CH2
CH2
Cystéine dioxygénase.


SH
SO2H
Cystéine.
Acide-cystéine
sulfinique.
CO2.
H2–C–NH2

CH2

SO2H
COOH

H–C–NH2

CH2

SO3H
Hypotaurine.
Acide cystéique.
= acide cystéine sulfonique.
CO2.
H2–C–NH2

CH2

SO3H
La taurine a un rôle dans la détoxification de certains
produits… Avec ça on est bien avancé…
Taurine.
3.2) Formation de la cystine :
NAD+
2 molécules
de cystéine.
NADH, H+
Cystine réductase.
COOH
COOH


H–C–NH2
H–C–NH2


CH2
CH2
 Cystine.

S
S
Avec le même principe, on peut créer à
partir de deux molécules d’homocystéine, un
homocystine.
O

–
P –O–S–O

O
CH2
O
Adénine.
3.3) PAPS :
P P P
Cystéine.
Pyruvate.
SO3–
Sulfite.
CH2
O
Adénine.
[O–]
PPi
ATP.
SO42–
Sulfate.
+
HO
OH
ATP.
O

–
P –O–S–O

O
CH2
O
Adénine.
Sulfate adénylyl
transférase.
HO
OH
ADP.
Sulfo-adénylylkinase.
APS.
AMP-phospho-5’-sulfate.
PO
OH
PAPS.
3-phospho-AMP-phospho-5’-sulfate.
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9/32
La PAPS1 peut donner du sulfate à différents composés :
-pour former les GAG (les glycosaminoglycanes composants la matrice extracellulaire. La
chondroïtine sulfate par exemple).
-la synthèse de l’héparine.
-processus de détoxification : il peut donner le sulfate à un composé très hydrophobe pour le
rendre très soluble et permettre son élimination.
3.4) La méthionine peut donner des chaînons carbonés :
A
Méthionine
A-CH3.
SAM.
Adénosine
SAH.
Homocystéine.
Adénosine
Méthionine
SAM.
FH4.
CH2–FH4.
(Méthylène).
Cycle des
folates.
Reméthylation
.
Diméthyl-glycine.
B12MS
BHMT
CH3–FH4.
Bétaïne.
MTHFR
Homocystéine.
Cystathionineβ-synthase.
SAH.
PPL
BHMT : Bétaïne Homocystéine Méthyl-Transférase.
Cystathionine.
B12MS : Méthionine Synthase B12 dépendante.
MTHFR : Méthyl-Tetra-Hydro-Folate Réductase.
Transulfuration.
Cystathionase.
Cystéine.
CH3

HOCH2–CH2–N+–CH3.

CH3
Choline.
Sulfate (SO42–).
CH3

HOOC–CH2–N+–CH3.

CH3
Bétaïne.
4) Pathologies :
4.1) Homocystinurie : à l’aide d’une chromatographie des urines on détermine la présence ou
non d’homocystéine dans les urines.
Signes :
-troubles oculaires (luxation du cristallin).
-trouble du système nerveux central (retard mental).
-ostéoporose, athérosclérose.
Causes : déficit en cystathionine-β-synthase, qui est retrouvé à la chromatographie par
une forte quantité de méthionine qui provient de l’excès d’homocystéine reméthylé en méthionine.
1
: 3-Phopsho-AMP-Phospho-5’-Sulfate, la PAPS quoi !
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10/32
2 types de patient :
-traitement à la vitamine B6 (PPL) accompagné d’un régime pauvre en méthionine. Il n’est
utilisé que chez les patients qui le tolère.
-régime plus stricte avec traitement à la bétaïne, lorsque le premier traitement est inefficace.
Autres causes :
 déficit en MTHFR.
Lors de l’homocystinurie :
Si on trouve beaucoup de méthionine  voie de transulfuration bloquée.
 Si on ne trouve que peu de méthionine  voie de reméthylation bloquée.
 déficit en cystathioninase :
En effectuant une chromatographie des acides aminés dans les urines, on trouve beaucoup
de cystathionine.
Les patients n’ont AUCUN signe clinique. Quand on leur donne de la B6, le taux de
cystathionine diminue.
4.3) Cystinurie :
Dans cette pathologie, on retrouve 30 fois plus de cystine dans l’urine que la normale (étudié à
l’aide de la chromatographie). Elle est associé à des taux de lysine, d’arginine et d’ornithine élevée.
Ceci est du à un défaut de réabsorption de ces acides aminés au niveau du tubule rénal. Cette
maladie est très douloureuse dans la mesure où il y a apparition de cristaux de cystine dans les
tubules rénaux.
Traitement : agents qui vont éliminer les cristaux (pénicillamine) et réduire la production de
cystine.
4.4) Cystinose :
C’est un maladie de stockage de la cystine (nettement plus grave). Il y existe un problème de
transport de la cystine à travers la membrane des lysosomes (où se situe la cystine réductase qui
libère 2 cystéine).
Les cristaux se forment alors dans les tissus et non pas dans les tubules rénaux, ce qui
provoque la destruction de ces tissus. Les enfants atteints de cette maladie meurent très jeunes
d’insuffisance rénale aiguë.
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Métabolisme du glutamate, aspartate et de leurs amides
glutamine et asparagine.
Ce sont des acides aminés indispensables et glucoformateurs.
1) Biosynthèse :
α-cétoglutarate.
Glutamate.
α-cétoglutarate.
Glutamate.
PPL
PPL
Oxaloacétate.
Aspartate.
Pyruvate.
GOT : glutamate oxaloacétate transaminase.
= ASAT : aspartate Aminotransférase
Alanine.
GPT : glutamate pyruvate transaminase.
= ALAT : alanine Aminotransférase
Urée.
COOH

H–C–NH2

CH2

CH2

COOH
NAD+
NADH, H+
Glutamate
déshydrogénase.
COOH

C=NH

CH2

CH2

COOH
H2O
NH3
Acide α-iminoglutarique
Glutamate
COOH

C=O

CH2

CH2

COOH
Acide α-cétoglutarique
Synthèse des amides :
COOH

H–C–NH2

CH2

CH2

COOH
+
O

–
O–P–O–ADP

O–
NH4+
ADP.
Mg2+
Glutamine synthase.
ATP
Glutamate
COOH

H–C–NH2

CH2

CH2

CO–P 1

O
Pi
COOH

H–C–NH2

CH2

CH2

H2N–C=O
Glutamine.
γ-glutamyl
phosphate lié
à l’enzyme.
Aspartate.
Asparagine.
Glutamine.
Mg–ATP.
On ne fait pas de l’asparagine à partir de
Glutamate.
Asparagine
synthase.
Mg–AMP + PPi.
l’aspartate et de l’ion ammonium, car dans le règne
animal, l’asparagine synthase est incapable de fixer
l’ion ammonium. On est donc obligé de faire relais
avec la glutamine.
1
P : c’est un groupement phosphate et pas un atome de phosphore…
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2) Catabolisme.
Asparagine.
Aspartate.
Asparaginase
Oxaloacétate.
Transamination.
Glutamine.
α-cétoglutarate.
Glutamate.
Glutaminase.
Transamination.
3) Production de produits spécialisés :
3.1) Inter-relation entre glutamate, proline et ornithine :
COOH

H–C–NH2

CH2

CH2

COOH
ATP.
ADP.
Glutamate kinase.
Glutamate
COOH

H–C–NH2

CH2

CH2

CHO
Glutamate.
COOH
COOH
NAD(P)H + H+ NAD(P)+ + Pi


H–C–NH2
H–C–NH2


CH2
CH2
Glutamate semi-aldéhyde


déshydrogénase.
CH2
CH2


CO–P
CHO

γ-semi-aldéhyde
O
glutamate.
γ-glutamyl
phosphate.
α-cétoglutarate
PPL
Transaminase.
CH2–NH3+

CH2

CH2

CH–NH3+

COO–.
Ornithine.
γ-semi-aldéhyde
glutamate.
H2O
Cyclisation
spontanée.
COOH

N–––CH NADH, H+.


CH CH2.
COOH

NAD+. HN–––CH


CH2 CH2.
Proline déshydrogénase.
CH2.
CH2.
Acide Δ-1pyrolidine-5carboxylique.
3.2) GABA1 :
COOH

H–C–NH2

CH2

CH2

COOH
Glutamate
1
GABA : γ-amino-butyrique acid.
Proline.
CO2.
PPL
Glutamate
décarboxylase.
CH2–NH3+

CH2

CH2

COOH
γ-aminobutyrate.
(GABA).
Cycle de
l’urée.
12/32
BiochAA. cours
Métabolisme des acides aminés – LEMAIRE.
3.3) Constituant de l’acide folique :
Le reste

C=O

NH

COOH–CH2–CH2–CH–COOH
Acide folique (folate)
constitué de glutamate.
3.4) GSH : glutathion.
Cystéine + glutamate.
COOH
COOH


H–C–NH2
H–C–NH2


CH2
CH2
ATP.
ADP + Pi.


Glycine.
CH2
CH2


γ-glutamyl-cystéine
CO–NH–CH–COOH
CO–NH–CH–CO–NH–CH2–COOH
synthase.


ATP.
ADP + Pi.
CH2
CH
2
Glutathion
Glutathion.


synthase.
SH
SH
γ-glutamyl-cystéine.
COOH

HC–CH2–CH2–CO–NH–CH–COOH


NH2
R
γ-glutamyl-cyclotransférase.
γ-glutamyl-acide aminé.
NH2–CH–COOH

R Acide aminé
interne libre.
γ-GT
NH2–CH–COOH

R
H2C––––CH


O=C
CH–COOH.
NH
5 Oxo-proline. ATP + H2O
Cys–Gly.
Acide aminé
externe.
Oxo-prolinase.
γ-Glu–Cys–Gly.
Peptidase.
Gly.
Cys.
Glu.
ADP + Pi.
ADP + Pi.
ATP.
γ-Glu–Cys.
ADP + Pi.
ATP.
Cycle du glutathion.
13/32
BiochAA. cours
Métabolisme des acides aminés – LEMAIRE.
14/32
3.5) γ Carboxy-glutamyl.
COO–
CO2
COO– COO–

CH
CH2


Carboxylase.
CH2
CH2
Vit. K dépendante.


–CO–CH–NH–
–CO–CH–NH–
γ Carboxy-Glutamyl.
Glutamyl.
Cette molécule est très importante dans les réactions de coagulation, elle permet les
interactions avec la membrane plasmique plaquettaire :
Cette
Chaîne
polypeptidique.

CH2

CH
C
O
–
O

CH2

CH
Ca2+.
C
O
O–
C
O
–
O
P
P
P
Ca2+.

CH2

CH
C
O
O–
C
O
–
O
P
P
Ca2+.
réaction
est
Prothrombine.
nécessaire pour le passage
de la prothrombine à la
C
O
O–
Résidus de carboxyglutamyl (action de pince).
thrombine
est
un
facteur coagulant.
Ions calcium.
Phosphates des
phospholipides.
P
qui
L’inhibition de la vit.
K empêchera cette fixation
Membrane
plasmique
plaquettaire.
et le passage en molécule
active.
3.6) Pyro-glutamate :
ATP.
ADP + Pi.
Glutamate.
CH2––CH2


O=C
CH–COOH.
Cette configuration du glutamate permet
la protection du glutamate lorsqu’il est en acide
H2O.
NH
aminé terminal, contre la protéolyse (des
Pyroglutamate
(ou oxo-proline ???)
aminopeptidases).
3.7) Purines et Pyrimidines :
NH2

C
O

C
HN
Glutamine.
Aspartate
N
C
Glutamine.
C
N
Cytidine.
Uridine.
C
C
C
N
O
Glutamine.
Aspartate
3.8) β-alanine :
COOH

CH–CH2–COOH

NH2.
Aspartate
CH
C
N
N
C
Noyau
purique
Aspartate
O
N
C
CO2
PPL
Aspartate décarboxylase.
NH2–CH2–CH2–COOH.
β-alanine.
N

H
BiochAA. cours
Métabolisme des acides aminés – LEMAIRE.
15/32
Métabolisme des acides aminés branchés : valine, leucine,
isoleucine.
Ce sont 3 acides aminés indispensables.
-valine : acide aminé glucoformateur  succinyl-CoA.
-leucine : acide aminé cétogène  acétoacétate + acétyl-CoA.
-isoleucine : acide aminé glucoformateur  propionyl-CoA  succinyl-CoA.
Acide aminé cétogène  acétyl-CoA.
Leucine.
Valine.
COOH

H–C–NH2

CH2

H–C–CH3.

CH3
D-α-cétoglutarate.
Aminotransférase.
COOH

H–C–NH2

H–C–CH3

CH3.
COOH

H–C–NH2

H–C–CH3

CH2.

CH3
D-α-cétoglutarate.
D-α-cétoglutarate.
Aminotransférase.
PPL
Isoleucine.
Glutamate
Aminotransférase.
PPL
Glutamate
PPL
Glutamate
COOH

C=O

CH2

H–C–CH3.

CH3
COOH

C=O

H–C–CH3

CH3.
COOH

C=O

H–C–CH3

CH2.

CH3
α-cétoisocaproate.
α-cétoisovalérate.
α-céto-βméthylvalérate.
NAD+
CoA-SH
NAD+
CoA-SH
Déshydrogénase des
acides α-cétoniques.
NADH, H+
CO2.
S~CoA

C=O

CH2

H–C–CH3.

CH3
Isovaléryl-CoA.
NAD+
CoA-SH
Déshydrogénase des
acides α-cétoniques.
NADH, H+
CO2.
S~CoA

C=O

H–C–CH3

CH3.
Isobutyryl-CoA.
NADH, H+
CO2.
S~CoA

C=O

H–C–CH3

CH2.

CH3
α-méthylbutyryl-CoA.
A cet endroit il manque la réaction qui permet le passage du pyruvate en acétyl-CoA…
elle est dans le poly de NEEL…
BiochAA. cours
Métabolisme des acides aminés – LEMAIRE.
16/32
La leucinose ou la maladie des urines à odeur de sirop d’érable : c’est une maladie héréditaire
autosomique récessive due à un déficit en déshydrogénase qui empêche la décarboxylation des
acides α-cétoniques.
On retrouve chez ces patients, d’importants taux de leucine, valine,
isoleucine et des
différents acides α-cétoniques.
Cette pathologie se manifeste dès la première semaine de vie ; l’enfant est dans un état
léthargique, il vomit (Gerberon !!!), ne peut pas se nourrir, tombe rapidement dans un coma et subit
des lésions cérébrales irréversibles. En l’absence de traitement, la mort est assurée…
Ce traitement consiste en un régime strict : on remplace les protéines alimentaires par un
mélange d’acides aminés contenant des quantités strictes de ces 3 acides aminés correspondants
aux apports minimums vitaux (acides aminés indispensables tout de même !).
La suivie de ce régime doit être extrêmement vigoureuse, car le moindre écart peut faire
tomber dans le coma et créer des troubles cérébraux irréversibles.
Dernière voie commune à ces 3 acides aminés :
S~CoA

C=O

CH2

H–C–CH3.

CH3
Isovaléryl-CoA.
S~CoA

C=O

H–C–CH3

CH3.
Isobutyryl-CoA.
FAD
FAD
Acyl-CoA
déshydrogénase.
Acyl-CoA
déshydrogénase.
FADH2.
FADH2.
S~CoA

C=O

H–C–CH3

CH2.

CH3
α-méthylbutyryl-CoA.
FAD
Acyl-CoA
déshydrogénase.
FADH2.
S~CoA

C=O

CH

C–CH3.

CH3
S~CoA

C=O

C–CH3

CH2.
S~CoA

C=O

C–CH3

CH

CH3
β-méthylcrotonyl-CoA.
Méthacrylyl-CoA.
Tiglyl-CoA.
Dans cette dernière étape, les 3 déshydrogénase sont différentes et spécifiques. C’est pour
cela que l’on retrouve une acidose isovalérique, un déficit de l’isovaléryl-CoA déshydrogénase dont
les symptômes sont similaires à ceux de la leucinose et sont accompagnés d’une acidose très
prononcée, mais sont réversibles.
Le traitement est un régime hypoprotéique…
BiochAA. cours
Métabolisme des acides aminés – LEMAIRE.
17/32
Métabolisme de la phénylalanine et de la tyrosine
La phénylalanine est un acide aminé indispensable.
1) Biosynthèse de la tyrosine à partir de la phénylalanine :
notre organisme sait synthétiser la tyrosine à partir de la phénylalanine. Ces 2 acides aminés
sont glucoformateurs et cétogènes :
COOH

H–C–NH2

CH2

COOH

H–C–NH2

CH2

O2. Phénylalanine H2O
hydroxylase.
la phénylcétonurie : c’est la maladie du
métabolisme des acides aminés (déficit en
phénylalanine hydroxylase) la plus répandue et
la plus grave. Le dépistage de cette pathologie
THB
est donc systématique à 3 jours de vie.
DHB
En cas d’absence de traitement : il

OH.
Tyrosine.
Phénylalanine.
NADP +.
NADPH + H+.
Dihydrobioptérine
réductase.
apparaît un retard mental, atteinte du SNC
(oligophrénie).
L’autre nom de la phénylcétonurie est
l’oligophrénie-phénylpyruvique.
La chromatographie de l’échantillon de plasma révèle :
-une
concentration
élevée
en
phénylalanine : hyperphénylalaninémie.
-un concentration très faible en tyrosine :
hypotyrosinémie.
Il existe aussi dans cette pathologie, un déficit en dihydrobioptérine1 réductase. Cette forme de
la maladie est mineure (dans le nombre de cas), mais tout aussi grave que la forme classique.
COOH

H–C–NH2
α-cétoglutarate.

CH2
PPL

Glutamate.
COOH

C=O

CH2

Transaminase.
Phénylalanine.
La
transformation
en
phényl-pyruvate
NADH + H+.
NAD +.
Déshydrogénase.
Phényl-pyruvate.
de
COOH

CHOH

CH2

Phényl-lactate.
la
phénylalanine est retrouvée dans les urines lors de la
phénylcétonurie, ainsi que ces dérivés : phényl-lactate ou
NADH + H+.
NAD +.
TPP
S~CoA.

C=O

CH2

phényl-acétyl-CoA.
CoA-SH.
CO2
Déshydrogénase.
1
THB et DHB : tetrahydrobioptérine et dihydrobioptérine…
Phényl-acétyl-CoA.
BiochAA. cours
Métabolisme des acides aminés – LEMAIRE.
COOH

CH2

CoA-SH.
18/32
La phényl-acétyl-glutamine est également retrouvée
dans les urines lors de phénylcétonurie.
En fait la phénylalanine n’est pas toxique en elle-
H2O
même, mais ses dérivés peuvent l’être (le phényl-pyruvate).
Le
S~CoA.

C=O

CH2

Phénylacétate.
dépistage
de
la
maladie
est
Glutamine.
systématique, car un régime adapté (pauvre en
phénylalanine)
H2O
Phényl-acétyl-CoA.
Le
CoA-SH.
aux
patient
un
pas
dépourvu
en
développement normal.
O

CH2–C–NH–CH–(CH2)2–CONH2


COOH
H2O
permet
régime
n’est
phénylalanine car c’est tout de même un acide
Glutamine.
aminé indispensable.
Transférase.
Phényl-acétyl-glutamine.
La grande particularité de ce traitement, est qu’il devient superflue vers 12/14 ans, et peut être
stoppé, car chez l’adulte, l’hyperphénylalaninémie est beaucoup moins problématique.
Méthode de dépistage de la phénylcétonurie : la méthode de Guthrie.
Elle consiste à l’utilisation de bactéries qui ont besoin de phénylalanine pour se développer.
Dans une boite de Pétri qui contient de la gélose avec ces bactéries, ont introduit un inhibiteur
(analogue de la phénylalanine) que les bactéries fixent sans pouvoir les métaboliser.
En ajoutant dans ces boites des pastilles contenant le sang à analyser du nouveau-né, on
distingue plusieurs cas :
aucune bactérie ne se développe près de la pastille : sang dépourvue de
phénylalanine ?
une quantité normale de bactérie se développe : taux en phénylalanine normal.
une très grande quantité de bactéries s’agglutinent et se développent à proximité de la
pastille : soupçon d’hyperphénylalaninémie  phénylcétonurie.
Méthode de fluorescence :
La méthode précédente, n’est plus du tout utilisée. Actuellement on se sert de la fluorescence
spécifique de la phénylalanine sous un rayon ultraviolet. La longueur d’onde ensuite mesurer avec un
spectroscope est proportionnelle à la quantité de phénylalanine.
Chez les prématurés ce dépistage est effectué plutôt une semaine à 15 jours après leur
naissance.
BiochAA. cours
Métabolisme des acides aminés – LEMAIRE.
19/32
Remarque : en principe le régime donné aux patients atteints de phénylcétonurie prend fin vers l’age
de 14 ans. Il existe cependant une exception chez l’adulte : la femme enceinte.
Bien que le taux élevé de phénylalanine chez la femme enceinte ne présente que peu
d’inconvénient, ce taux peut être dangereux pour le fœtus, car la phénylalanine peut se retrouver
dans le sang placentaire et créer les même anomalies qu’une personne atteinte de phénylcétonurie
sans déficit enzymatique quelconque.
Il est donc nécessaire et très important pour un développement normal de l’enfant que la
future mère reprenne le régime avant le début de la conception jusqu’à l’accouchement.
2) Catabolisme de la tyrosine :
COOH

H–C–NH2

CH2

α-cétoglutarate.
Glutamate.
COOH

C=O

CH2

HO
COOH

C=O

CH2
Ascorbate
(vit. C)
Cu2+
p-hydroxy-phénylpyruvate hydroxylase.
O
OH

COOH

CH2
½ O2.
PPL
Transaminase.

OH.
Tyrosine.

OH.
Para-hydroxyphényl-pyruvate.
CO2
O
Transposition
quinolique.

O.
Quinone
(instable)

OH.
Homogentisate.
O2.
Homogentisate
oxydase (Fe2+).
HOOC–CH=CH–COOH.
Fumarate.
(glucoformateurs).
O

Fumarylacétoacétate
hydratase.
O

HC
CH2.
H2O.
Acétoacétate
(cétogène).
Tyrosinémie :
HC
CH2.
Cis-Trans
isomérase.
+
O
O


CH3–C–CH2–C–OH
HO

CH
O=C
HC
O=C
CH2–COOH
HOOC.
CH2–COOH
COOH.
Fumarylacétoacétate.
=
O.
O

C–CH2–COOH
Maléylacétoacétate.

O.
Maléylacétoacétate.
Type 1 : déficit en fumaryl-acétoacétate hydratase.
aiguë : les nourrissons ont des vomissements, des diarrhées, un défaut
de croissance et décède au bout de 6 à 8 mois en l’absence de traitement (–et en plus ils sentent le
choux… mmh miam miam– Christian DAL BORGO).
chronique : symptôme identiques mais l’espérance de vie se prolonge
jusqu’à 8/10 ans.
Le traitement est un régime pauvre en tyrosine et phénylalanine.
BiochAA. cours
Métabolisme des acides aminés – LEMAIRE.
20/32
Type 2 : déficit de la transaminase qui catalyse la passage de la tyrosine au
p-hydroxy-phényl-pyruvate. Cette forme est aussi appelée oculo-cutanée car elle provoque des
troubles oculaires et cutanés.
Le traitement est un régime identique au type 1, pauvre en tyrosine et phénylalanine.
L’alcaptonurie :
O

C’est un déficit en homogentisate oxydase (cf. schéma) qui provoque une
accumulation en homogentisate. Cet excès va s’éliminer dans les urines.
COOH

CH2
Le fait est que cette molécule s’oxyde spontanément à l’air (dans les
urines) en alcaptone. Les conséquences sont des urines noires chez les sujet et

O.
parfois les cartilages noircissent aussi, mais ce sont les seules incidences pour
L’alcaptone.
le sujet.
3) Transformation en produits spécialisés :
3.1) Synthèse des catécholamines :
HO
les catécholamines sont constituées d’un noyau catéchol et d’une fonction
amine. Ce sont la dopamine, la noradrénaline et l’adrénaline. Ce sont des
hormones de la médullosurrénale et des neurotransmetteurs. Elles sont
HO
Noyau catéchol.
COOH

H–C–NH2

CH2

synthétisées par la glande médullosurrénale et les neurones sympathiques.
O2.
Tyrosine
hydroxylase.
COOH

H–C–NH2

CH2

H2O
CH2–NH2

CH2

CO2.
PPL
DOPA décarboxylase.
THB
DHB
HO

OH
Tyrosine.

OH
Dihydroxy-phénylalanine.
= DOPA.
HO

OH
Dopamine.
NADP +.
NADPH + H+.
Dihydrobioptérine
réductase.
Etape limitante.
La dopamine va être stockée dans des granules de la médullosurrénale et dans les
terminaisons nerveuses sympathiques.
BiochAA. cours
Métabolisme des acides aminés – LEMAIRE.
CH2–NH2

CH2

O2.
H2O
Vit. C, Cu
HO
On retrouvera la noradrénaline stockée
2+
dans les granules des terminaisons nerveuses
Dopamine-βmonooxygénase.
= dopamine ß
hydroxylase.

OH
CH2–NH2

HO–CH

21/32
sympathiques.
HO
Dopamine.

OH
Noradrénaline.
Dans la médullosurrénale :
CH2–NH2

HO–CH

SAM
CH2–NH–CH3

HO–CH

SAH
Pour subir cette dernière transformation,
la noradrénaline devra sortir des granules de
stockage de la médullosurrénale afin de
HO

OH
rencontrer dans le cytoplasme la méthyl-
Méthyl-transférase
(cytoplasmique) HO

OH
Noradrénaline.
transférase.
Adrénaline.
Les catécholamines augmentent le rythme cardiaque et la pression artérielle, l’adrénaline a un
effet hyperglycémiant en provoquant une augmentation de la dégradation du glycogène et une
augmentation de la néoglucogenèse à partir d’acides aminés (dans le foie) ; Au niveau du tissu
adipeux, elle favorisera la dégradation des triglycérides et le mobilisation des acides gras. Enfin, en
ce qui concerne le muscle, elle augmentera la glycolyse.
Néanmoins, ces molécules ont une demi-vie très courte.
Action de la MAO1 :
O2.
FAD
H2O2
FADH2.
Cu
2+
O
NADH, H+

R–C–H + NH3.
R–CH2–NH2.
MAO
H2O
H2O
Déshydrogénase.
Réductase.
NAD+
NAD+
O

R–C–OH.
R–CH2–OH
NADH, H+
Voie plus rare.
1
MAO : MonoAmine Oxydase.
BiochAA. cours
Métabolisme des acides aminés – LEMAIRE.
22/32
Action de la COMT1 :
R

R

SAM
SAH
COMT
HO
H3C–O

OH

OH
Ces deux enzymes agissent de façon dissociée l’une de l’autre. C'est à dire qu’une molécule
d’adrénaline peut très bien être inactivée par les deux enzymes (MAO et COMT).
Produits du catabolisme par la COMT et la MAO :
Noradrénaline et
adrénaline.
Dopamine.
COOH

CHOH

H3C–O
COOH

CH2

H3C–O

OH
Acide vanillyl-mandélique.
= acide méthoxyl-hydroxyphényl hydroxyacétique.

OH
Acide homovanillique.
= acide méthoxyl-hydroxyphényl acétique.
3.2) Mélanines :
COOH

H–C–NH2

CH2

O2. Tyrosinase.
COOH

H–C–NH2

CH2

H2O
COOH

H–C–NH2

CH2

Oxydase.
THB
DHB
HO

OH
Tyrosine.
O

OH
Dihydroxy-phénylalanine.
= DOPA.
DOPA quinone.
NADP +.
NADPH + H+.
Dihydrobioptérine
réductase.
O
Cyclisation.
HO
HO
CH2
Eumélanines.
CH2
Oxydation.
CH2
Décarboxylase.
CH2
Polymérisation.

O
CH2
CH–COOH
CO2
O
NH
Indole-quinone.
1
COMT : Catéchol O Méthyl Transférase.
HO
NH
Dihydro-indole.
HO
NH
Carbo-dihydro-indole.
BiochAA. cours
Métabolisme des acides aminés – LEMAIRE.
COOH

H–C–NH2

CH2

GSH
(glutathion)
COOH

H–C–NH2

CH2

Glu–gly.
23/32
COOH

H–C–NH2

CH2

CO2.
Polymérisation.
Oxydation +
cyclisation.
O
HO

O

OH
S–CH2–CH–COOH

NH2
Phéomélanine.
S
HO
NH
CH2
CH2
DOPA quinone.
5-S-cystéinyl-DOPA
Intermédiaire benzothiazine.
Remarque : la première réaction passage de la tyrosine en DOPA, est catalysé par une enzyme
spécifique présente uniquement dans les mélanocytes, bien que la réaction et le produit soient
identiques à ceux catalysés par la tyrosine hydroxylase.
Albinisme : déficit en tyrosinase. Il y a tout de même production de mélanosomes dépourvus de
pigment. Comme l’enzyme est différent de celle qui permet la fabrication des catécholamines, une
impossibilité de produire de la mélanine ne signifie par une impossibilité de synthétiser des
neurotransmetteurs de type catécholamine (hypothèse toute personnelle donc loin d’être juste… A
ne pas retenir).
3.3) Hormones thyroïdiennes cf. schéma Maack pages suivantes :
thyroglobuline : c’est une protéine dimérique précurseur des hormones thyroïdiennes. Elle
contient de nombreux résidus de tyrosine (acide aminé potentielle pour l’iodation).
1ère étape :
la concentration des iodures se fait à l’aide d’une pompe ATPase qui fait entrer les iodures.
Son activité est régulée par la TSH.
2ème étape :
C’est l’oxydation de ces iodures avec H2O2 par la thyroperoxydase.
3ème étape :
C’est l’iodation des résidus de tyrosine de la thyroglobuline grâce à la thyroperoxydase. Elle
conduit à la formation de 2 composés : c’est la réaction d’organification de l’iode.
I
COOH–CH–CH2

NH2
3-monoiodotyrosine = MIT
I
OH
OH
COOH–CH–CH2

NH2
3-5-diiodotyrosine = DIT
I
BiochAA. cours
Métabolisme des acides aminés – LEMAIRE.
24/32
4ème étape : l’étape de couplage.
Elle se fait au sein de la molécule de thyroglobuline. Il y a encore intervention de la
thyroperoxydase.
I
I
O
COOH–CH–CH2

NH2
I
2 DIT  3, 5, 3’, 5’-tetraiodothyronine
= thyroxine = T4.
I
OH
O
COOH–CH–CH2

NH2
I
I
OH
I
1 DIT + 1 MIT  3, 5, 3’-triodothyronine = T3.
Les deux molécules font encore partie intégrante de la thyroglobuline.
5ème et dernière étape : libération des hormones de leur précurseur.
En présence de TSH, le nombre de villosités des cellules, augmente. cela favorise le
processus de pinocytose dans la cellule folliculaire. Il y a ensuite fusion avec des lysosomes qui
contiennent des hydrolases, protéases et peptidases qui permettent la libération de T3 et T4.
30% de l’iode capter dans les cellules va dans les hormones et 70% sont précurseurs des MIT
et DIT.
L’hormone active est la T3. la T4 ne devient active qu’en se fixant au récepteur pour subir une
transformation qui lui retire un iodure.
Hypothyroïdie : on effectue un dépistage systématique à j+3 (sur le même buvard que le dépistage
de la phénylcétonurie) par dosage du sang. En cas de traitement on donne un traitement substitutif
en hormones thyroïdiennes.
Une absence de soin entraîne un retard de croissance et mental.
BiochAA. cours
Métabolisme des acides aminés – LEMAIRE.
25/32
Métabolisme du tryptophane.
C’est un acide aminé indispensable. Il est glucoformateur et cétoformateur.
1) Catabolisme :
COOH

H–C–NH2

CH2

C

C–H.
O

C–CH2–CH–NH2

COOH
O2.
Fe2+.
Tryptophane 2,3-dioxygénase
= tryptophane pyrrolase.
Tryptophane.
Cynurénine
formylase.
NH–CH=O
N

H
N-formyl-cynurénine.
O

C–CH2–CH–NH2 O2. Cynurénine
hydroxylase.

COOH
O

C–CH2–CH–NH2

COOH
NH2
FH4
N5-formyl FH4
O

C–CH2–CH–NH2
H2O

COOH
H2O
Cynurénine.
CH3–CH–NH2

COOH
Alanine
 glucoformateur.
PPL
+
Cynuréninase.
NH2
THB
NH2

OH
3-hydroxy-cynurénine.
DHB
Cynurénine.
COOH
3-hydroxyanthranilate.
NH2

OH
NADP +.
NADPH + H+.
Dihydrobioptérine
réductase.
Acétyl-CoA
 cétoformateur.
2) Transformation en produits spécialisés :
2.1) Conversion du tryptophane en NAD :
CH
CH
COOH
O2
O

O OH
3-hydroxyanthranilate.
CH
CH

C
Fe2+
3-hydroxy-anthranilate
NH2
oxydase.
H
C–COOH

C–NH2
O
COOH
2-amino-3-carboxylmuconate 6-semialdéhyde
CH

C
Isomérisation.
H
C–COOH

C–COOH
O
NH2
H2O
CH

HC
Cyclisation
non-enzymatique
C–COOH

C–COOH
N
Quinolate.
BiochAA. cours
Métabolisme des acides aminés – LEMAIRE.
26/32
Désamino-NAD
COOH
Leucine.
COOH
PRPP
1
–
ATP
PPi
Adénylyl
transférase.
PPi
N+
N+
Quinolate.
Quinolate-Phosphate
ribosyl-transférase.
Nicotinate
mononucléotide.
P–O–ribose
CO2
P–O–ribose

O

P–O–ribose–adénine
ATP
Glutamine.
Alimentation.
NAD synthase.
AMP + PPi
CO–NH2
Glutamate
COOH
CO–NH2.
NH3
Désamidase.
N
N
Nicotinamide
= vitamine PP.
Acide
nicotinique.
N+
NAD.
PRPP
P–O–ribose

O

P–O–ribose–adénine
PPi
NAD+
glycohydrolase.
Nicotinate
mononucléotide.
Quinolate.
Tryptophane
NAD+
Alimentation.
Manque en tryptophane et vitamine PP : la pellagre. C’est une maladie (rare dans les pays
développés) que l’on retrouve surtout en Afrique. Elle peut causer des diarrhée et des troubles
neurologiques.
Il n’y a pas de synthèse de NAD car l’alimentation est constituée essentiellement de Sorgho
(graminé alimentaire riche en leucine) qui inhibe la quinolate-phosphate rybosyl-transférase, ce qui
provoque un défaut de synthèse de NAD.
Une alimentation trop riche en maïs est pauvre en tryptophane. Ces personnes peuvent avoir
les signes de la pellagre.
1
PRPP : phosphoribosyl-1-pyrophosphate.
BiochAA. cours
Métabolisme des acides aminés – LEMAIRE.
27/32
2.2) Biosynthèse de la sérotonine :
C’est un neurotransmetteur des cellules de l’intestin, des mastocytes (allergies) et dans les
plaquettes sanguines. Elle stimule la contraction des muscles lisses et le processus inflammatoire
COOH
après une blessure.

H–C–NH2

CH2

C

C–H.
Tryptophane.
N

H
O2.Tryptophane 5hydroxylase.
THB
COOH

H–C–NH2

CH2
HO

C
CO2

PPL
C–H.
5-hydroxy-tryptophane
décarboxylase.
H2O HO
DHB
5-hydroxyTryptophane.
N

H
5-hydroxy-tryptamine.
= Sérotonine.
NADP +.
NADPH + H+.
Dihydrobioptérine
réductase.
2.3) Synthèse de mélatonine :
NH2

CH2

CH2
Acétyl-CoA
CoA-SH.

C

C–H.
N-acétyl
transférase.
HO
Sérotonine.
N

H
HO
N-acétyl-sérotonine.
N

H
C–CH2–CH2


C–H.
NH

C=O

CH3
SAM
La mélatonine joue un rôle très important
Acétyl-sérotonine
méthyl-transférase.
dans les cycles jour/nuit du biorythme.
SAH
H3CO
Mélatonine.
N

H
C–CH2–CH2


C–H.
NH

C=O

CH3
NH2

CH2

CH2

C

C–H.
N

H
BiochAA. cours
Métabolisme des acides aminés – LEMAIRE.
28/32
Métabolisme de l’histidine.
C’est un acide aminé semi-indispensable dans la mesure où notre organisme le synthétise,
mais pas en quantité suffisante pour combler les besoins en histidine de la croissance.
CH3–O–P
O
1) Biosynthèse :
Cycle des pentoses
phosphates.
O–P–P
HO
NH2

C
5-P-ribosyl-1pyrophosphate
.
N
N
OH
C
CH
HC
COOH

HC=C–CH2–CH


N
HN
NH2
C
N
N
Glutamate.
CH
PPP–O–CH3
O
Glutamine.
Histidine.
O–P–P
HO
OH
ATP.
2) Catabolisme :
Oxydation.
NH3
Histidine.
Histidase.
Hydratase.
HC===C–CH=CH–COOH

N
HN
O=C––HC–CH2–CH2–COOH


N HN
H2O
Urocanase.
CH
H2O
HOOC–CH–CH2–CH2–COOH

HN HN
4-imidazolone 5-propionate
hydrolase.
4-imidazolone
5-propionate.
H
H.
FH4. 

N5
N10.
CH
Acide urocanique.
CH
N-formimino-glutamate.
= Figlu.
Glutamate formimino
transférase.
CH2

N5
NH3
H.

N10.
HN=CH

N5
H.

N10.
Pyruvate.
PPL
Glutamate
Alanine.
α-cétoglutarate.
Cyclo-désaminase.
N5-méthylène-FH4.
N5-formimino-FH4.
3) Synthèse de l’histamine :
HC===C–CH2–CH–COOH


N
HN
NH2
CO2.
PPL
Histidine
décarboxylase.
CH
Histidine
HC===C–CH2–CH


N
HN
NH2
CH
Histamine
Transaminase.
BiochAA. cours
Métabolisme des acides aminés – LEMAIRE.
29/32
Métabolisme de la lysine.
C’est un acide aminé indispensable, glucoformateur et cétogène.
1) Catabolisme :
COOH

H–C–NH2

CH2

CH2

CH2

CH2–NH2.
+
COOH

O=C

(CH2)2

COOH.
COOH
COOH


NADPH + H+.
NADP +. HN––––––CH
N======C
H2O




(CH2)4
(CH2)2
(CH2)4
(CH2)2




HC–NH2. COOH
HC–NH2. COOH
Lysine α-cétoglutarate
Lysine α-cétoglutarate


déshydrogénase.
déshydrogénase.
COOH
COOH
α-cétoglutarate.
Saccharopine.
NAD +.
Lysine.
H2O
Saccharopine
déshydrogénase.
NADH + H+.
COOH
NADH + H+. NAD +. 
COOH
(CH2)3


(CH2)3
C=O


CO–S~CoA.
COOH
CO2
Glutaryl-CoA.
COOH
Glutamate. α-cétoglutarate. 
(CH2)3
PPL

HC–NH2.

Transaminase.
COOH
2-oxo-adipate.
Acide α-cétonique.
Déshydrogénase. Ou α-cétoadipate.
NADH + H+.
NAD +.
Déshydrogénase.
H2O
HC=O

(CH2)3

HC–NH2.

COOH
+
Glutamate.
CoA-SH.
Acétoacétyl-CoA.
α-aminoadipate
δ-semialdéhyde.
α-aminoadipate.
Cétogène.
2) Production de produits spécialisés :
2.1) Formation du collagène :
On trouve 3 acides aminés par tour d’hélice. Le collagène est un assemblage de 3 hélices
gauches pour former une super-hélice droite. Il y a dans le collagène de nombreux résidus de lysine.
α-cétoglutarate.
Cela prend toute son importance dans la
formation de ponts inter et intra-chaîne afin de
stabiliser la super-hélice.
H O
 
~HN–C–C~

(CH2)4

NH3+.
Résidu de lysine.
CO2 + succinate.
O2
Ascorbate
Fe2+
Lysyl hydroxylase.
H O
 
~HN–C–C~

(CH2)2

H–C–OH

CH2

NH3+.
Résidu de
5-hydroxyproline.
BiochAA. cours
Métabolisme des acides aminés – LEMAIRE.
1ère étape : désamination
oxydative :
O=C

HC–(CH2)4–NH2

NH
Résidu de lysine.
HO
C=O

C=CH–(CH2)2–C–H

H
NH
O2
Résidu de lysine.
O=C

HC–(CH2)4–NH2

NH
NH4+ + H2O O=C
O
Cu2+

PPL
HC–(CH2)3–C

NH
H
Lysyl oxydase.
Résidu d'allysine.
(forme aldéhydique)
30/32
+
Résidu de allysine.
(forme énol)
O
+
C=O

C–CH–(CH2)2–C–H


H
OH
NH
Condensation
aldolique.
Hydroxy-allysine.
O
H2O
O=C
H
C=O



H–C–(CH2)4–N=C–CH–(CH2)2–C–H



HN
OH
NH
Transformation
d’Amadori.
O=C
H
C=O



H–C–(CH2)4–N–C–C–(CH2)2–C–H

  

HN
H H O
NH
H
O=C
HO C
C=O

 

H–C–(CH2)3–C–CH–(CH2)2–C–H



HN
H
NH
H2O
O
H
O=C
C
C=O



H–C–(CH2)3–C=C–(CH2)2–C–H



HN
H
NH
Les étapes de la synthèse du collagène :
Synthèse de préprocollagène avec une séquence signal. La séquence peptide signal se
détache et reste à l’intérieur du réticulum endoplasmique. Le peptide est clivé par une peptidase et il
y a clivage de la séquence inutile.
modifications post-traductionnelles. La proline en hydroxyproline et glycosylation sur
hydroxylysine. Le procollagène est transformé en collagène dans l’appareil de Golgi par des
vésicules puis excrété par les fibroblastes.
Les télopeptides (ou peptides d’exclusion) ne sont pas
enroulés en hélice. Ils se trouvent aux extrémités et contiennent de nombreux résidus cystéines 
formation de cystine (pont disulfure) intra-chaîne du coté N-terminal et inter-chaîne du coté Cterminal. Ces télopeptides vont être éliminés par l’action de la collagène-aminopeptidase (N-terminal)
et la collagène-carboxypeptidase (C-terminal). On obtient alors de tropocollagène.
Ces tropocollagènes vont s’assembler en décalage pour former l’aspect fibrillaire rencontré
dans les tissus conjonctifs et osseux.
Il y a enfin formations de liaisons entre les différentes molécules pour stabiliser la structure (cf.
Harper p. 728).
Il existe de multitudes pathologie associées à un défaut de formation du collagène. Il réside
dans des problèmes d’élasticité et de fragilité tissulaire anormale (déficit en lysine hydroxylase). On
dose la pyridoline (A + B + C) qui est excrété dans l’urine en cas de problème de résorption osseuse
(ostéoporose).
BiochAA. cours
Métabolisme des acides aminés – LEMAIRE.
31/32
Métabolisme de l’arginine.
C’est
un
acide
aminé
semi-indispensable
comme
l’histidine.
L’arginine
est
aussi
glucoformateur.
1) Biosynthèse : à partir du glutamate via l’ornithine (cf. avant).
2) Catabolisme : arginine  ornithine  glutamate (par l’arginase).
3) Participation à la formation de produits spécialisés :
3.1) Créatine : voir le métabolisme de la glycine…
3.2) Biosynthèse du NO :
COOH

H–C–NH2

CH2

CH2

CH2

NH

HN=C–NH2.
NADPH + H+
+ O2
Arginine.
NADP +
+ H2O
NO synthase.
COOH

H–C–NH2

CH2

CH2

CH2

NH

HO–N=C–NH2.
N-hydroxy-arginine.
NADPH + H+
+ O2
NADP +
+ H2O
NO synthase.
COOH

H–C–NH2

CH2

CH2

CH2

NH

O=C–NH2.
+

N=O
Monoxyde d’azote.
(Radical libre).
Citrulline.
On distingue plusieurs monoxyde d’azote synthase (NOS) dans l’organisme :
-NO synthase endothéliale : eNOS  NOS3. On la retrouve dans les cellules épithéliales. Elle
est constitutive et dépend du calcium.
-NO synthase neuronale : nNOS  NOS1. On la retrouve dans les tissus nerveux (Ca2+
constitutive.
-NO synthase : iNOS  NOS2 : on la retrouve dans les macrophages. Elle est inductible :
induite dans la réponse inflammatoire.
Elles ont besoins de NADPH, FAD, FMN, (THB ?) et elles possèdent un hème. Elles
ressemblent au cytochrome P450.
BiochAA. cours
Métabolisme des acides aminés – LEMAIRE.
32/32
Les effets du NO :
1) En tant que neurotransmetteur, il est produit par nNOS et eNOS. Il agit sur les cellules
musculaires lisses et striées, car il induit une vasorelaxation des fibres musculaires.
Le NO agit sur la guanidine cyclase qui transforme le GTP en GMPc.
2) Le NO est impliqué dans la réaction immunitaire. Il est alors produit par la iNOS. Sous l’effet
d’un stimuli, l’induction de la iNOS amène à la formation de NO et va agir sur les bactéries et induire
leur lyse.
Autant le NO semble avoir des effets positifs, autant il provoque des destructions tout aussi
terrible de ce pourquoi il nous protège :
Ce sont les très ugly effects…
O–2
Anion
superoxyde
+
NO–
ONOO–
Monoxyde
d’azote.
Peroxynitrite.
Le peroxynitrite s’attaque aux membranes cellulaires et est capable de détruire l’ARN et
l’ADN.