Place des hydrates de carbone dans le métabolisme
publicité
PLACE DES HYDRATES DE CARBONE DANS LE METABOLISME ENERGETIQUE Remerciements à X Leverve pour ses diapos Carole Ichai, MD, PhD Grenoble, octobre 2008 PLACE DES HYDRATES DE CARBONE 1. En physiologie 2. Chez le sujet agressé (en réanimation) Utilisation des substrats dans le métabolisme énergétique 1. Substrats endogènes • mobilisation des substrats des réserves de l'organisme : protéines, acides gras • échanges inter-organes de substrats : glucose, lactate, glutamine, glycérol, acides aminés 2. Substrats exogènes • hydrates de carbone, lipides, protéines METABOLISME DU GLUCOSE glucose glycolyse fructose 6P PFK fructose 1,6P ADP NAD NADH ATP n = 2 alanine Oxalo acetate pyruvate PDH AcetylCoA Krebs lactate oxydation phosphorylante CO2 + H2O NADH + O2 ADP NAD + H2O ATP n = 36 REGULATION DE LA GLYCOLYSE Acidosis Alkalosis + ATP/ADP - acylcarnitine insuline glucagon NAD NADH lactate pyruvate + glucose acylCoA AcetylCoA NADH CoA NAD CO2 Krebs’ acetylCoA pyruvatepyruvate cycle dehydrogenase CO2 cytosol mitochondrion- REGULATION DE LA GLYCOLYSE Glucose ATP G-6P Glucose HK HK G-6P ADP pH ATP ADP ATP H+ ADP pyruvate lactate pyruvate Pedersen, Brdiczka, Wallimann Fatty acids Leucine Ketone bodies CO2 2C 3C CO2 3C 4C 4C 6C CO2 5C 4C CO2 4C 4C Essential and non-essential fuels for energy production. Note that glucose, lactate and pyruvate provide both substrates for the citrate synthase reaction : acetyl-CoA and oxaloacetate. UTILISATION DU GLUCOSE . L'utilisation du glucose dans les tissus varie selon les conditions physiologiques et pathologiques . L'utilisation du glucose est régulée spécifiquement selon les tissus grâce à des transporteurs spécifiques (SGLT et GLUT1-7) . cotransporteurs glucose-Na = SGLT . transporteurs facilitateurs = GLUT GLUT 1-3 : tissus insulino-indpdts (hépatocytes, ¢ endoth, épith, SNC, ¢ immunes) GLUT 4 : récepteurs à l'insuline : tissus insulino-dpdts (muscle squelettique, cœur) UTILISATION DU GLUCOSE ≠ selon les différents tissus 1) du degré de dépendance au glucose - complètement (erythrocytes, cornée, cristallin, leucocytes, médullaire) - fortement (cerveau) - faiblement (tous les autres tissus lorsque l ’oxygen est présent) 2) du degré de sensibilité à l’insuline (vis à vis du métabolisme du glucose) - très grand (muscle, tissu adipeux) - faible ou nul (tous les autres tissus) 3) de la cinétique du transport et de la phosphorylation du glucose - forte affinité (cerveau) : toujours saturé (Km pour l’héxokinase : 0,1 mM). - faible affinité (foie et cellules-ß) : jamais saturés (Km glucokinase = 10 mM) - affinité variable (translocation, synthèse, etc.). LACTATE : NAVETTE INTERORGANE Cycle de Cori Foie (70%) ß-oxydation O2 Glucose glucose GR glucose 6 ADP ADP 6 ATP ATP lactate lactate H2O Lactate METABOLISME DU GLUCOSE à l'état basal glycogène (muscle, foie) Insuline + glycogénolyse GLUCOSE glycolyse pyruvate néoglucogénèse ( foie +++) (lactate, glycérol, AA glucoformateurs) oxydation (cerveau 70%, phosphorylante muscle 20%) (max = 4 mg/kg/min) PEG 2 mg/kg/min Insuline EFFETS DE L'INSULINE tissu adipeux Charge en glucose foie (PEG) muscle Normoglycémie METABOLISME DU GLUCOSE en cas d'apport exogène de glucose Wolfe R et al, Metabolism 1979; 28: 210-20 "Glucose metabolism in man: responses to IV glucose infusion" PEG basale = 2,53±0,058 mg/kg/min 4 mg/kg/min 2 mg/kg/min 1 mg/kg/min METABOLISME DU GLUCOSE en cas d'apport exogène de glucose Wolfe R et al, Metabolism 1979; 28: 210-20 A: G 0,1 mg/kg/min B: G 0,2 mg/kg/min C: G 0,4 mg/kg/min D: G 0,4 mg/kg/min + insuline après glucose IV avant glucose IV p < 0,05 5 p < 0,01 2 1 0 4 (ml/kg/min) Clairance du glucose PEG (mg/kg/min) 3 3 2 1 0 A B C D A Effet préférentiel sur la PEG B C D METAB. ENERGETIQUE DU GLUCOSE glucose lipides protéïnes Réserves (Kcal) 680 100 000 25 000 Consommation 700 (175g) (Kcal/j) 860 (100g) 240 (50g) 0.747 2.013 1.045 3.87 9.69 4.71 5.19 4.81 4.50 (80%cerveau) O2 consommé (l/g) Energie potentielle (kcal/g) Eq. énergétique d'O2 (kcal/l) lipides = stockage le plus efficace glucose = substrat énergétique le plus "rentable" PLACE DES HYDRATES DE CARBONE 1. En physiologie 2. Chez le sujet agressé (en réanimation) L'INSULINORESISTANCE utilisation périph de glucose, de glycolyse et glycogénèse synthèse hépatique de glucose (PEG) glycogène (muscle, foie) glycogénolyse - GLUCOSE glycolyse pyruvate néoglucogénèse ( foie +++) (lactate, glycérol, AA glucoformateurs) oxydation (cerveau 70%, phosphorylante muscle 20%) (max = 4 mg/kg/min) PEG 2 mg/kg/min + Insuline RESISTANCE A L'INSULINE TNIS (NIGMU) Wound Inflammatory cells Immune cells Hyperglycemia Adaptations métaboliques à l’agression Lymphocytes G.Blancs intestin foie érythrocyte s lactate alanine glutamine cerveau Tissus agressés glycéroll Insulino-résistance Insulino indépendance glucose Insulino-résistance muscles acides gras adipocytes Rate of basal glucose production and endogenous production during glucose infusion in various conditions Wolfe RR, Eur J Clin Nutr 1999 Glucose flow is increased after injury Glycerol 40 g Lactate 200 g Métabolisme myocardique en normoxie et en hypoxie 150 autre 100 hydrates de carbone acides gras 50 0 Normoxie Hypoxie Hochachka et al, PNAS 2001 LE GLUCOSE : SUBSTRAT Korvald, Am J Physiol, 2000 COMPARTIMENTATION INTRA¢ (James JH et al, Lancet 1999) Compartiment "glycolytique" adrénaline Compartiment "oxydatif" glycogène + AMPc glucose 6-P + 2K 3Na pompe Na/K lactate glycogénolyse O2 ADP glycolyse ATP lactate pyruvate mitochondrie COMPARTIMENTATION INTRA¢ O2 CO 2 Pyruvate ADP + Pi FFA Ca2+ Ca 2+ G-6-P ATP SR Ca2+ G-6-P Pyruvate Ca2+ 3 Na+ 2 K+ GLUCOSE LDH Lactate Glycogen Relation between muscle Na+, K+-ATPase activity and raised lactate concentrations in septic shock: a prospective study Levy et al Lancet, 2005 LACTATE ET HYPOGLYCEMIE lactate de sodium sérum salé isotonique 7 volontaires sains, clamp hyperinsulinique lactate de sodium vs sérum salé isotonique LACTATE ET ACTIVATION NEURONALE navette lactate neurone-astrocyte Tsacopoulos M, Magistretti P, J Neuroscience 1996; 16: 877-85 "Metabolic coupling between glia and neurons"
