Digestion - Détoxification - CHUPS – Jussieu

Université Pierre et Marie Curie
Digestion - Détoxification
Niveau DCEM1
2003 - 2004
Pr. A. Raisonnier ([email protected])
Mise à jour : 21 janvier 2004
2/163
Digestion - Détoxification - Pr A. Raisonnier
2003 - 2004
Plan du cours
Plan du cours
3
Plan du cours
9
Objectifs
11
Partie I :
Aliments indispensables
13
Chapitre 1 :
Définitions
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
1.6
1.7
1.8
14
15
16
17
18
19
20
21
23
Chapitre 2 :
2.1
2.2
2.3
2.4
2.5
2.6
24
25
26
27
28
29
31
Aliment
Nutriment
Essentiel
Indispensable
Oligoélément
Oligoéléments (besoins)
Glucides indispensables
Acide ascorbique = vitamine C
Acides aminés indispensables : définition
Acide aminé limitant : exemple des haricots verts
Acide aminé limitant : exemple du maïs
Acide aminé limitant : exemple des cacahuètes
Acide aminé limitant : exemple du poisson
Acide aminé limitant : exemple du lait de vache
Chapitre 3 :
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
2003 - 2004
3.1
3.2
3.3
3.4
3.5
3.6
3.7
3.8
3.9
3.10
3.11
Acides aminés indispensables
Acides gras indispensables
Lipides indispensables
Acide linoléique
Arachidonate
Linolénate
Δ-9 désaturase
Δ-12 désaturase
Δ-15 désaturase
Δ-6 désaturase
Δ-5 désaturase
Δ-4 désaturase
Famille n-9
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3/163
Plan du cours
43
44
45
47
48
3.12
3.13
3.14
Famille n-7
Famille n-6
Famille n-3
Chapitre 4 :
4.1
Vitamines et coenzymes
Vitamines
51
Partie II :
Digestion
53
Chapitre 5 :
Définitions
54
55
57
58
59
60
61
63
64
65
66
67
68
69
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
4/163
5.1
5.2
Digestion
Digestion (schéma général)
Chapitre 6 :
6.1
6.2
6.3
6.4
Salive : composition
α-Amylase
Lactoperoxydase
Rhodanèse
Chapitre 7 :
7.1
7.2
7.3
7.4
7.5
7.6
Le suc gastrique
Suc gastrique : composition
Mucine
Gradient d’acide
Pepsine
ATPase H+/K+
Chymosine (rennine)
Chapitre 8 :
8.1
8.2
8.3
8.4
8.5
8.6
8.7
8.8
8.9
8.10
La salive
La bile
Bile hépatique : composition
Acide cholique
Acide glycocholique
Acide taurocholique
Choloyl-CoA Gly transférase
Acide chénodésoxycholique
Acide glycochénodésoxycholique
Acide taurochénodésoxycholique
Acide désoxycholique
Acide glycodésoxycholique
Digestion - Détoxification - Pr A. Raisonnier
2003 - 2004
Plan du cours
8.11
8.12
8.13
8.14
8.15
8.16
8.17
8.18
8.19
82
83
84
85
86
87
88
89
90
93
Chapitre 9 :
9.1
9.2
9.3
9.4
9.5
9.6
9.7
9.8
9.9
9.10
9.11
9.12
9.13
9.14
9.15
9.16
9.17
9.18
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
113
Acide taurodésoxycholique
Acide lithocholique
Acide ursodésoxycholique
Acide sulfolithocholique
Sulfotransférase (sels biliaires)
Triangle de SMALL et DERVICHIAN
Structure spatiale d’un acide biliaire
Micelles
Cycle entérohépatique des sels biliaires
Le suc pancréatique
Suc pancréatique : composition
α-Amylase
Lipase pancréatique
Absorption des lipides
Monoglycéride acyltransférase
Interface lipase:colipase
Phospholipases
Cholestérol estérase
Trypsine
Activation du trypsinogène
α-Chymotrypsine
Activation du chymotrypsinogène
Carboxypeptidase A
Carboxypeptidase B
Peptidase A
Peptidase E
Ribonucléase A
Désoxyribonucléase I
Chapitre 10 : Enzymes intestinales
114
115
116
117
118
119
120
121
122
2003 - 2004
10.1
10.2
10.3
10.4
10.5
10.6
10.7
10.8
10.9
Maltase
Lactase
Saccharase
Leucine aminopeptidase
Prolinase
Prolidase
Phosphatase alcaline
Récepteurs d’absorption
Selles
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5/163
Plan du cours
123
124
125
126
127
128
129
130
131
Chapitre 11 : Hormones digestives
11.1
11.2
11.3
11.4
11.5
11.6
11.7
11.8
Hormones digestives : définition
Récepteurs des voies endocrines
Gastrines
Sécrétine
Cholécystokinine-Pancréozymine (CCK-PZ)
Glucagon
Insuline
Autres hormones digestives
133
Partie III :
135
Chapitre 12 : Définitions
136
137
138
139
140
141
142
143
144
145
146
147
148
149
151
152
153
154
155
156
157
158
159
160
6/163
12.1
12.2
12.3
Détoxification
Détoxification
Métabolisme de l’Aspirine®
Inducteur
Chapitre 13 : Réactions de phase I
13.1
13.2
13.3
13.4
13.5
13.6
13.7
13.8
13.9
13.10
Détoxification : Phase I
Hydroxylation
Epoxydation
ω-oxydation
Desmolyse
Désamination
Désalkylation
Réduction
Déshalogénation
Hydrolyse
Chapitre 14 : Réactions de phase II
14.1
14.2
14.3
14.4
14.5
14.6
14.7
14.8
14.9
Détoxification : phase II
Glucuronoconjugaison
Sulfoconjugaison
Méthylation
Acétylation
Glycoconjugaison
Esters de la carnitine
Glutamoconjugaison
Conjugaison au glutathion
Digestion - Détoxification - Pr A. Raisonnier
2003 - 2004
Plan du cours
161
Chapitre 15 : Métabolisme de l’alcool
162
163
164
165
2003 - 2004
15.1
15.2
15.3
15.4
Métabolisme de l’alcool (schéma général)
Alcool déshydrogénase
Aldéhyde déshydrogénase
Stéatose et cirrhose hépatiques
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Plan du cours
8/163
Digestion - Détoxification - Pr A. Raisonnier
2003 - 2004
Objectifs
Objectifs
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Définir1 les termes suivants : aliment et nutriment, essentiel et indispensable, oligoélément,
vitamine.
Définir les différentes classes d’aliments ou nutriments indispensables. Définir les notions
d’acide aminé limitant et de famille d’acides gras. Enumérer les nutriments indispensables de
chaque classe et les métabolites essentiels dont ils sont les précurseurs.
Etablir un schéma d’ensemble des voies de digestion des principales classes d’aliments : glucides, lipides, protéines, acides nucléiques.
Donner la composition hydroélectrolytique et enzymatique de chaque suc digestif et des
selles, en se limitant aux composants abondants ou caractéristiques. Connaître2 la réaction catalysée par chacune des enzymes de ces sucs.
Donner un exemple3 d’activation d’un zymogène (ou proenzyme) dans le tube digestif.
Etablir un schéma d’ensemble du cycle entérohépatique des acides biliaires.
Expliquer par un exemple le mécanisme4 de régulation de la production d’un suc digestif :
gastrique, biliaire ou pancréatique.
Définir les termes : détoxification, induction enzymatique.
Donner un exemple de réactions de détoxification de phase I et de phase II. Décrire les étapes
du métabolisme d’un médicament de votre choix. Décrire les étapes du métabolisme de l’alcool éthylique.
1. Définir : préciser dans une phrase concise l’essence d’un objet ou les limites d’un concept en excluant
toute notion étrangère et en comprenant toutes les variations possibles de l’objet ou du concept cerné.
2. Connaître
corps chimique : écrire sa formule développée, énumérer les molécules simples dans une structure complexe, expliquer une expérience mettant en évidence une propriété physique ou chimique
image : dessiner un objet ou une structure
réaction : écrire l’équation chimique
voie métabolique : établir son bilan chimique à partir des réactions de chaque enzyme.
3. Donner un exemple : choisir, décrire et expliquer une situation où un concept ou un corps défini joue le
rôle principal et met en évidence ses propriétés essentielles.
4. Montrer le mécanisme (d’une réaction) ou
Décrire les étapes (d’une voie métabolique) : définir les corps chimiques en présence, écrire et équilibrer
la (les) réaction(s) ; faire le bilan chimique et énergétique.
2003 - 2004
Digestion - Détoxification - Pr A. Raisonnier
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Objectifs
10/163
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2003 - 2004
Aliments indispensables
Partie I
Aliments indispensables
Rappel des objectifs
•
•
Définir1 les termes suivants : aliment et nutriment, essentiel et indispensable, oligoélément,
vitamine.
Définir les différentes classes d’aliments ou nutriments indispensables. Définir les notions
d’acide aminé limitant et de famille d’acides gras. Enumérer les nutriments indispensables de
chaque classe et les métabolites essentiels dont ils sont les précurseurs.
1. Définir : préciser dans une phrase concise l’essence d’un objet ou les limites d’un concept en excluant
toute notion étrangère et en comprenant toutes les variations possibles de l’objet ou du concept cerné.
2003 - 2004
Digestion - Détoxification - Pr A. Raisonnier
11/163
Aliments indispensables
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2003 - 2004
Définitions
Chapitre 1
Définitions
2003 - 2004
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Définitions
1.1 Aliment
DG 01
•
•
•
•
•
•
•
Il existe des aliments appartenant à toutes les espèces chimiques :
→ purement minéraux chez les autotrophes (Végétaux, microorganismes). Certains éléments
sont apportés sous forme minérale principalement : Sodium, Chlore, Fer, Iode, oligoéléments
en général...
→ glucides (hydrates de Carbone) simples ou complexes : amidons, glycogène, oligosides
(lactose, saccharose), oses simples
→ lipides (huiles et graisses) triglycérides, phospholipides et stérols, contenant des acides
gras saturés, monoinsaturés ou polyinsaturés
→ protéines, dont la composition en acides aminés dépend de leur origine, animale ou végétale
→ diverses autres classes de molécules biologiques plus rares, mais utiles à notre
métabolisme : acides nucléiques, porphyrines, vitamines, alcool
→ de nombreux corps chimiques qui ne sont pas métabolisés utilement pour l’organisme : les
xénobiotiques. Ceux-ci lorsqu’ils sont digérés et absorbés, doivent être éliminés par les réactions de détoxification.
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2003 - 2004
Définitions
1.2 Nutriment
DG 02
•
•
•
•
Les produits de la digestion constituent les nutriments des cellules que celles-ci puisent dans
le milieu extra-cellulaire par des récepteurs spécifiques.
Certains de ces nutriments servent de substrats au métabolisme énergétique de la cellule (glucose, acides gras) ou aux synthèses qui s’y déroulent.
D’autres nutriments sont particulièrement indispensables à ces synthèses parce que la cellule
qui les capte n’en fait pas la synthèse elle-même. Ces nutriments indispensables peuvent être
synthétisés dans un autre tissu de l’organisme (souvent le foie).
Certains nutriments indispensables ne sont pas synthétisés par d’autres organes, ni par les bactéries intestinales. Ils doivent être apportés dans la ration en quantité suffisante pour couvrir
les besoins de l’organisme pour chacun d’eux : oligoéléments, acides gras polyinsaturés,
acides aminés indispensables, vitamines.
2003 - 2004
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Définitions
1.3 Essentiel
DG 03
•
•
Les aliments essentiels appartiennent à deux catégories : éléments ou molécules biologiques.
Les éléments essentiels sont bien sûr les éléments courants de notre matière vivante : C, H, O,
N, S, Na, K, Ca, Mg, ... mais on qualifie plus souvent d’essentiels les éléments dont les besoins quotidiens sont minimes mais qui sont irremplaçables dans une fonction de notre
organisme : les oligoéléments.
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2003 - 2004
Définitions
1.4 Indispensable
DG 04
•
•
Les molécules biologiques indispensables sont celles dont notre patrimoine génétique ne permet plus la synthèse dans nos cellules en quantité suffisante pour couvrir les besoins de l’organisme en produits essentiels.
Ces molécules sont apportées par l’alimentation (acides gras, vitamines, acides aminés) ou
par la synthèse qu’effectuent les bactéries intestinales (vitamines pour lesquels il n’y a pas de
besoin alimentaire). Certains nutriments essentiels sont synthétisés dans l’organisme mais
cette synthèse est quantitativement insuffisante (leucine, vitamine PP, vitamine D3, ...).
2003 - 2004
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Définitions
1.5 Oligoélément
DG 05
•
•
•
•
Les oligoéléments sont tous les éléments essentiels dont le besoin ou l’abondance dans l’organisme sont plus faibles que pour le Fer.
Certains sont véritablement essentiels, lorsqu’on a pu lier leur carence à une pathologie spécifique qu’elle engendre (scorbut, Keshan,...).
D’autres sont présents dans certains organes ou dans certaines molécules biologiques synthétisées dans l’organisme, ce qui permet de penser que leur présence est indispensable au moment de cette synthèse : Mo, Ru, Cs, B
Certains enfin sont exceptionnels ce qui signifie qu’on peut les trouver dans l’analyse d’un
organe mais rien ne prouve que leur présence y soit indispensable : beaucoup de métaux
lourds sont plus toxiques qu’utiles : Pb, Cd,...
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Définitions
1.6 Oligoéléments (besoins)
DG 06
•
•
•
Les besoins en éléments essentiels dépendent de leur origine, de l’absorption digestive, de
leur métabolisme et des mécanismes d’excrétion.
Pour les quatre principaux ces besoins sont bien codifiés chez l’adulte, avec des variations en
fonctions de l’âge (croissance) ou du sexe (menstruations).
Les métaux et métalloïdes dont le besoin est trop faible pour être déterminé sont plus nombreux. Certains comme le Cobalt font partie de la structure de molécules essentielles plus
complexes (vitamine B12). Certains deviennent toxiques quand l’apport alimentaire excède de
beaucoup le besoin : Molybdène, Fluor, Sélénium,...
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Définitions
1.7 Glucides indispensables
DG 07
•
•
Le besoin en acide ascorbique est de l’ordre de 1 mg/24 h, très en dessous des doses utilisées
comme médicament. Le besoin en acide ascorbique n’existe que chez les anthropoïdes et le
cobaye par suite d’un déficit enzymatique dans la voie du glucuronate (voir RE 54).
Le myo-inositol n’est pas indispensable chez l’homme, car il peut être synthétisé à partir du
glucuronate.
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2003 - 2004
Définitions
1.8 Acide ascorbique = vitamine C
DG 08
•
•
•
•
L’acide ascorbique est un dérivé des oses qui présente sur ses carbones 2 et 3 une fonction
éne-diol qui peut être oxydée en dicétone ce qui donne l’acide déhydroascorbique.
Ascorbate et déhydroascorbate forment un couple d’oxydoréduction dont le potentiel standard est de + 200 mv. L’ascorbate est un coenzyme transporteur d’hydrogène.
L’acide ascorbique est un cofacteur indispensable de plusieurs oxydoréductases du métabolisme des acides aminés.
Chez l’Homme et plusieurs espèces animales (anthropoïdes, cobaye, criquet), un des gènes de
la voie métabolique qui permet la synthèse de l’acide ascorbique à partir du glucose n’est pas
exprimé par le patrimoine génétique : il s’en suit que la synthèse de ce coenzyme est devenue
impossible. L’acide ascorbique est donc pour nous un aliment indispensable : la vitamine C.
2003 - 2004
Digestion - Détoxification - Pr A. Raisonnier
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Définitions
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2003 - 2004
Acides aminés indispensables
Chapitre 2
Acides aminés indispensables
2003 - 2004
Digestion - Détoxification - Pr A. Raisonnier
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Acides aminés indispensables
2.1 Acides aminés indispensables : définition
DG 10
•
•
•
Il existe neuf acides aminés qui sont toujours indispensables. Tous les acides aminés hydrophobes et aromatiques sont indispensables. Il existe des biosynthèses de tyrosine et de leucine,
mais insuffisantes en quantité et qui se font à partir de la phénylalanine et de la valine qui sont
aussi des acides aminés indispensables.
Chez le nourrisson, la diète lactée et la croissance rapide, créent un besoin d’arginine et d’histidine parce que la synthèse endogène de ces acides aminés est inférieure aux besoins. Les
nourrissons ont aussi besoin de Soufre qui leur est apporté par la cystéine.
Tous les autres acides aminés sont synthétisables à partir du glucose en partant du pyruvate
(Ser, Gly et Ala), de l’oxaloacétate (Asp et Asn) ou de l’α-cétoglutarate (Glu, Gln, Pro et ornithine). Aucun acide aminé ne peut-être synthétisé à partir des acides gras ou de l’alcool.
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2003 - 2004
Acides aminés indispensables
2.2 Acide aminé limitant : exemple des
haricots verts
DG 11
•
•
•
La ration alimentaire doit apporter assez de chacun des acides aminés indispensables pour
couvrir les besoins de l’organisme.
Lorsque la composition d’un aliment en acides aminés (en grammes pour 100 g) ne suffit pas
à couvrir les besoins de synthèse des protéines, la ration doit être augmentée assez pour atteindre l’apport minimum de protéine permettant de couvrir le besoin de tous les acides aminés essentiels.
Une alimentation entièrement végétale (ici des haricots verts) n’apporte pas les acides aminés
en quantités adéquates : les quantités de tous les acides aminés essentiels sont insuffisantes à
l’exception de l’isoleucine. La ration protéique doit être multipliée par 5 environ pour couvrir
le besoin en méthionine qui est le plus rare parmi les acides aminés essentiels des protéines
des haricots verts (acide aminé limitant). L’apport d’acide glutamique n’a pas besoin d’être
suffisant car cet acide aminé peut être synthétisé par nos cellules à partir du glucose.
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Acides aminés indispensables
2.3 Acide aminé limitant : exemple du maïs
DG 11/1
•
•
•
La ration alimentaire doit apporter assez de chacun des acides aminés indispensables pour
couvrir les besoins de l’organisme.
Lorsque la composition d’un aliment en acides aminés (en grammes pour 100 g) ne suffit pas
à couvrir les besoins de synthèse des protéines, la ration doit être augmentée assez pour atteindre l’apport minimum de protéine permettant de couvrir le besoin de tous les acides aminés essentiels.
Une alimentation entièrement végétale (ici du maïs) n’apporte pas les acides aminés en quantités adéquates : les quantités de tous les acides aminés essentiels sont insuffisantes à l’exception de la leucine, de la phénylalanine et de la tyrosine. La ration protéique doit être multipliée
par 3 environ pour couvrir le besoin en lysine qui est le plus rare parmi les acides aminés essentiels des protéines du maïs (acide aminé limitant).
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2003 - 2004
Acides aminés indispensables
2.4 Acide aminé limitant : exemple des
cacahuètes
DG 11/2
•
•
•
La ration alimentaire doit apporter assez de chacun des acides aminés indispensables pour
couvrir les besoins de l’organisme.
Lorsque la composition d’un aliment en acides aminés (en grammes pour 100 g) ne suffit pas
à couvrir les besoins de synthèse des protéines, la ration doit être augmentée assez pour atteindre l’apport minimum de protéine permettant de couvrir le besoin de tous les acides aminés essentiels.
Une alimentation entièrement végétale (ici des cacahuètes) n’apporte pas les acides aminés en
quantité adéquates : les quantités de tous les acides aminés essentiels sont insuffisantes à l’exception de la phénylalanine. La ration protéique doit être multipliée par 2,5 environ pour couvrir le besoin en méthionine qui est le plus rare parmi les acides aminés essentiels des
protéines des arachides (acide aminé limitant). L’apport d’acide glutamique n’a pas besoin
d’être suffisant car cet acide aminé peut être synthétisé par nos cellules à partir du glucose.
2003 - 2004
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Acides aminés indispensables
2.5 Acide aminé limitant : exemple du poisson
DG 12
•
•
•
La ration alimentaire doit apporter assez de chacun des acides aminés indispensables pour
couvrir les besoins de l’organisme.
Lorsque la composition d’un aliment en acides aminés (en grammes pour 100 g) ne suffit pas
à couvrir les besoins de synthèse des protéines, la ration doit être augmentée assez pour atteindre l’apport minimum de protéine permettant de couvrir le besoin de tous les acides aminés essentiels.
Une alimentation à base de poisson n’apporte pas les acides aminés en quantité parfaitement
adéquates : les quantités de certains acides aminés essentiels sont insuffisantes : leucine, phénylalanine, tryptophane, tyrosine. La ration protéique doit être multipliée par 1,5 environ pour
couvrir les besoins en histidine et tryptophane qui sont les plus rares parmi les acides aminés
essentiels des protéines des poissons (acides aminés limitant). l’apport d’acide glutamique n’a
pas besoin d’être suffisant car cet acide aminé peut être synthétisé par nos cellules à partir du
glucose.
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2003 - 2004
Acides aminés indispensables
2.6 Acide aminé limitant : exemple du lait de
vache
DG 13
•
•
•
•
La ration alimentaire doit apporter assez de chacun des acides aminés indispensables pour
couvrir les besoins de l’organisme.
Lorsque la composition d’un aliment en acides aminés (en grammes pour 100 g) ne suffit pas
à couvrir les besoins de synthèse des protéines, la ration doit être augmentée assez pour atteindre l’apport minimum de protéine permettant de couvrir le besoin de tous les acides aminés essentiels.
Une alimentation entièrement lactée (ici, lait de vache) n’apporte pas les acides aminés en
quantité parfaitement adéquates : les quantités de tous les acides aminés essentiels sont suffisantes à l’exception de l’histidine et de l’arginine, qui deviennent donc essentiels dans ces
conditions (nourrissons). La ration protéique doit être augmentée un peu pour couvrir le besoin en histidine et en arginine (acides aminés limitants). L’apport de méthionine et de cystéine doit aussi pouvoir couvrir les besoins en Soufre de l’organisme en croissance.
Le lait maternel est plus riche en Soufre que le lait de vache mais les acides aminés limitants :
arginine et histidine restent essentiels chez l’enfant nourri au sein.
2003 - 2004
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Acides aminés indispensables
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2003 - 2004
Acides gras indispensables
Chapitre 3
Acides gras indispensables
2003 - 2004
Digestion - Détoxification - Pr A. Raisonnier
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Acides gras indispensables
3.1 Lipides indispensables
DG 15
•
•
•
•
Les huiles végétales sont une source indispensable d’acides gras insaturés en n-6 (acide linoléique) et n-3 (acide α-linolénique).
L’acide linoléique est essentiel pour la kératinisation de l’épiderme. Il est aussi le précurseur
de la famille des acides gras n-6 qui comprend l’acide arachidonique précurseur des
eicosanoïdes : prostaglandines, thromboxanes et leucotriènes.
L’acide linolénique n’est pas essentiel et son caractère indispensable est controversé. Il est le
précurseur de la famille des acides gras n-3 qui comprend l’acide eicosapentaénoïque (EPE)
précurseur des eicosanoïdes de la série 3. Ces derniers ont souvent un effet antagoniste de
ceux dérivés de l’acide arachidonique (série 2).
Les vitamines A, E et K ont une chaîne polyisoprènique dans leur structure et sont donc lipophiles. La vitamine D est un strérol, partiellement synthétisable dans la peau, mais en général
en quantité insuffisante. Ces vitamines sont présentes dans la partie insaponifiable des
graisses alimentaires végétales ou des huiles de poissons.
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2003 - 2004
Acides gras indispensables
3.2 Acide linoléique
DG 16
•
•
•
•
Le linoléate est un acide gras insaturé des huiles végétales qui est un aliment essentiel pour
l’être humain.
Il est le produit d’une Δ-12 désaturase, qui n’existe que chez les Végétaux.
Le linoléate est un substrat indispensable à la constitution de la barrière hydrique cutanée.
La carence en acides gras dérivés du linoléate (famille n-6) n’entraîne pas de modifications
du taux de l’arachidonate dans le plasma car la synthèse de cet acide gras essentiel est plus
rapide que celle de la barrière hydrique. Elle entraîne par contre une compensation avec une
synthèse d’acides gras polyinsaturés des familles n-7 et n-9.
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Acides gras indispensables
3.3 Arachidonate
DG 16/1
•
•
Les acides gras de la famille n-6 sont les produits du métabolisme d’un acide gras essentiel :
l’acide linoléique. Ils ont en commun d’être des acides gras polyinsaturés ayant leur dernière
liaison éthylènique au sixième Carbone avant la fin de la chaîne. Ainsi l’acide arachidonique,
dont le chaîne est de 20 Carbones, a la dernière de ses 4 doubles liaisosns entre les Carbones
n° 14 (20-6 = 14) et n° 15.
Les eicosanoïdes (du grec εικοσα- qui veut dire vingt, comme dans icosaèdre) sont une famille de macromolécules informationnelles dérivées du métabolisme de l’acide arachidonique.
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Acides gras indispensables
3.4 Linolénate
DG 17
•
•
Le linolénate (acide α-linolénique) est un acide gras insaturé des huiles végétales et des huiles
de poissons. Il n’est pas établi qu’il soit indispensable pour l’être humain, bien que nous ne
puissions pas en faire la synthèse.
Il est le produit d’une Δ-15 désaturase, agissant sur l’acide linoléique, qui n’existe que chez
les Végétaux. Les poissons accumulent les acides gras issus de la famille linolénique (famille
n-3).
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Acides gras indispensables
3.5 Δ-9 désaturase
DG 18
•
•
La Δ-9 désaturase appartient à une chaîne respiratoire microsomiale qui oxyde le stéaryl-CoA
en créant une double liaison entre les Carbones 9 et 10 de l’acide gras. Le produit est l’oléylCoA, forme active de l’acide oléïque, l’acide gras le plus abondant dans la structure de nos
lipides.
Les enzymes de la chaîne portent les Hydrogènes de l’acide gras et ceux du NADH sur une
molécule d’Oxygène pour produire deux molécules d’eau. On distingue :
— la NADH-cyt b5 oxydoréductase (masse 43000)
— le cytochrome b5 (masse 16700)
— la désaturase proprement dite (masse 53000)
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2003 - 2004
Acides gras indispensables
3.6 Δ-12 désaturase
DG 18/1
•
•
•
La Δ-12 désaturase est une enzyme qui n’existe que dans le règne végétal.
Elle catalyse la désaturation d’un acide gras Δ-9 entre les carbones 12 et 13 pour créer une
liaison éthylénique Δ-12.
Lorsqu’elle a pour substrat l’acide oléique (18:1 n-9) elle produit l’acide linoléique : 18:2 n6,n-9. Cet acide linoléique nutriment indispensable et essentiel pour les animaux conserve
toujours cette insaturation en n-6 au cours du métabolisme : c’est à ce titre qu’il est le précurseur de tous les acides gras dits de la série n-6, parmi lesquels se trouve l’acide arachidonique
(20:4 n-6,n-9,n-12,n-15).
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Acides gras indispensables
3.7 Δ-15 désaturase
DG 18/2
•
•
•
La Δ-15 désaturase est une enzyme qui n’existe que dans le règne végétal.
Elle catalyse la désaturation d’un acide gras polyinsaturé Δ-9, Δ-12 entre les carbones 15 et
16 pour créer une liaison éthylénique Δ-15.
Lorsqu’elle a pour substrat l’acide linoléique (18:2 n-6,n-9) elle produit l’acide linolénique :
18:3 n-3,n-6,n-9. Cet acide linolénique conserve toujours cette insaturation en n-3 au cours du
métabolisme : c’est à ce titre qu’il est le précurseur de tous les acides gras dits de la série n-3.
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2003 - 2004
Acides gras indispensables
3.8 Δ-6 désaturase
DG 19
•
•
•
L’acide linoléïque est un acide gras indispensable que nous recevons de notre alimentation
(huiles végétales). Comme tous les acides gras il est activé par l’acyl thiokinase en linoléylCoA.
La Δ-6 désaturase appartient à une chaîne respiratoire microsomiale qui oxyde le linoléylCoA en créant une double liaison entre les carbones 6 et 7 de l’acide gras. Le produit est le γlinolényl-CoA, forme active de l’acide γ-linolénique, précurseur des autres acides gras polyinsaturés de la famille n-6.
Les enzymes de la chaîne portent les hydrogènes de l’acide gras et ceux du NADH sur une
molécule d’oxygène pour produire deux molécules d’eau. On distingue :
— la NADH-cyt b5 oxydoréductase (masse 43000)
— le cytochrome b5 (masse 16700)
— la désaturase proprement dite (masse 53000)
•
La Δ-6 désaturase peut auusi désaturer des acides gras des autres familles : n-3, n-7 ou n-9.
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Acides gras indispensables
3.9 Δ-5 désaturase
DG 19/1
•
•
La Δ-5 désaturase appartient à une chaîne respiratoire microsomiale qui oxyde le dihomo-γlinolényl-CoA en créant une double liaison entre les carbones 5 et 6 de l’acide gras. Le produit
est l’arachidonyl-CoA, forme active de l’acide arachidonique, précurseur des eicosanoïdes.
Les enzymes de la chaîne portent les hydrogènes de l’acide gras et ceux du NADH sur une
molécule d’oxygène pour produire deux molécules d’eau. On distingue :
— la NADH-cyt b5 oxydoréductase (masse 43000)
— le cytochrome b5 (masse 16700)
— la désaturase proprement dite (masse 53000)
•
La Δ-5 désaturase peut aussi désaturer des acides gras des autres familles : n-3, n-7 ou n-9.
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Acides gras indispensables
3.10 Famille n-9
DG 20
•
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•
•
Tous les acides gras qui résultent du métabolisme de l’acide oléique et dont la liaison éthylénique en n-9 n’a pas été oxydée appartiennent à la famille des acides gras n-9 parce qu’ils ont
tous en commun d’avoir cette dernière liaison éthylénique entre leurs carbones n-9 et n-8.
Le métabolisme à partir de l’acide oléique est catalysé par les enzymes d’élongation et par les
désaturases Δ6 et Δ5.
L’acide oléique (18:1) dans notre métabolisme résulte de la désaturation par la Δ9 désaturase
de l’acide palmitique (16:0) et de l’élongation. Aucun des acides gras de la famille n-9 n’est
donc indispensable.
L’acide oléique est le plus abondant de tous les acides gras de nos lipides membranaires, de
réserve, etc...
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Acides gras indispensables
3.11 Famille n-7
DG 20/1
•
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•
Tous les acides gras qui résultent du métabolisme de l’acide palmitoléique et dont la liaison
éthylénique en n-7 n’a pas été oxydée appartiennent à la famille des acides gras n-7 parce
qu’ils ont tous en commun d’avoir cette dernière liaison éthylénique entre leurs carbones n-7
et n-6.
Le métabolisme à partir de l’acide palmitoléique est catalysé par les enzymes d’élongation et
par les désaturases Δ6 et Δ5.
L’acide palmitoléique (16:1) dans notre métabolisme résulte de la désaturation par la Δ9 désaturase de l’acide palmitique (16:0). Aucun des acides gras de la famille n-7 n’est donc indispensable.
L’acide palmitoléique est présent dans tous nos lipides membranaires, de réserve, etc...
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2003 - 2004
Acides gras indispensables
3.12 Famille n-6
DG 21
•
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•
•
Tous les acides gras qui résultent du métabolisme de l’acide linoléique et dont la liaison éthylénique en n-6 n’a pas été oxydée appartiennent à la famille des acides gras n-6 parce qu’ils
ont tous en commun d’avoir cette dernière liaison éthylénique entre leurs carbones n-6 et n-5.
Le métabolisme à partir de l’acide linoléique est catalysé par les enzymes d’élongation et par
les désaturases Δ6 et Δ5.
L’acide linoléique (18:2 n-6) n’est pas un produit de notre métabolisme par suite de l’absence
de la Δ12 désaturase. Plusieurs des acides gras de la famille n-6 sont essentiels. Ils peuvent
être produits à partir de l’acide linoléique qui est donc le seul indispensable. Il est présent dans
les huiles végétales.
L’acide linoléique est essentiel pour l’épiderme dont il assure l’imperméabilité. L’acide arachidonique est le précurseur de nombreuses molécules informationnelles.
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Acides gras indispensables
3.13 Famille n-3
DG 22
•
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•
Tous les acides gras qui résultent du métabolisme de l’acide linolénique et dont la liaison
éthylénique en n-3 n’a pas été oxydée appartiennent à la famille des acides gras n-3 parce
qu’ils ont tous en commun d’avoir cette dernière liaison éthylénique entre leurs carbones n-3
et n-2.
Le métabolisme à partir de l’acide linolénique est catalysé par les enzymes d’élongation et par
les désaturases Δ6 et Δ5.
L’acide linolénique (18:2 n-3) n’est pas un produit de notre métabolisme par suite de l’absence des Δ12 désaturase et Δ15 désaturase. Il n’est pas démontré que les acides gras de la
famille n-3 soient indispensables. Ils peuvent être produits à partir de l’acide linolénique qui
est donc le seul indispensable. Il est présent dans les huiles de poisson.
L’acide eicosapentaénoïque est le précurseur de nombreuses molécules informationnelles
dont les effets sont souvent antagonistes de celles dérivant de l’acide arachidonique.
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2003 - 2004
Vitamines et coenzymes
Chapitre 4
Vitamines et coenzymes
2003 - 2004
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Vitamines et coenzymes
4.1 Vitamines
DG 25
•
•
Les vitamines sont des composants obligatoires de la ration alimentaire humaine. Leur répartition dans les aliments est diverse mais le plus souvent d’origine végétale.
Les vitamines sont des précurseurs de molécules essentielles : les coenzymes.
—
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—
•
Vitamine B1 → pyrophosphate de thiamine (TPP),
vitamine B2 → nucléotides à flavine (FMN, FAD),
vitamine B6 → phosphate de pyridoxal (PPal),
vitamine B12 → coenzymes cobamides,
acide folique (vitamine Bc) → tétrahydrofolate (THF),
vitamine C (acide ascorbique),
vitamine PP → nucléotides à nicotinamide (NAD, NADP),
vitamine A → rétinal, acide rétinoïque,
vitamine D → calcitriol,
vitamine E (tocophérol),
vitamine K (phylloquinone).
Certaines de ces vitamines ne sont pas indispensables pour l’espèce humaine : vitamine B5 →
coenzyme A (CoA), vitamine B15 → acide pangamique, vitamine BT → carnitine, vitamine
H (biotine). Pour ces vitamines la voie métabolique conduisant à la molécule essentielle ne
semble pas exister chez l’Homme, mais une biosynthèse suffisante est due aux bactéries in-
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2003 - 2004
Vitamines et coenzymes
•
testinales.
D’autres « vitamines » correspondent à des mélanges de nutriments indispensables : vitamine
F (acides gras indispensables), vitamine M (ptérines), vitamine P (bioflavonoïdes).
2003 - 2004
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Vitamines et coenzymes
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2003 - 2004
Digestion
Partie II
Digestion
Rappel des objectifs
•
•
•
•
•
Etablir un schéma d’ensemble des voies de digestion des principales classes d’aliments : glucides, lipides, protéines, acides nucléiques.
Donner la composition hydroélectrolytique et enzymatique de chaque suc digestif et des
selles, en se limitant aux composants abondants ou caractéristiques. Connaître1 la réaction catalysée par chacune des enzymes de ces sucs.
Donner un exemple2 d’activation d’un zymogène (ou proenzyme) dans le tube digestif.
Etablir un schéma d’ensemble du cycle entérohépatique des acides biliaires.
Expliquer par un exemple le mécanisme3 de régulation de la production d’un suc digestif :
gastrique, biliaire ou pancréatique.
1. Connaître
corps chimique : écrire sa formule développée, énumérer les molécules simples dans une structure complexe, expliquer une expérience mettant en évidence une propriété physique ou chimique
image : dessiner un objet ou une structure
réaction : écrire l’équation chimique
voie métabolique : établir son bilan chimique à partir des réactions de chaque enzyme.
2. Donner un exemple : choisir, décrire et expliquer une situation où un concept ou un corps défini joue le
rôle principal et met en évidence ses propriétés essentielles.
3. Montrer le mécanisme (d’une réaction) ou
Décrire les étapes (d’une voie métabolique) : définir les corps chimiques en présence, écrire et équilibrer
la (les) réaction(s) ; faire le bilan chimique et énergétique.
2003 - 2004
Digestion - Détoxification - Pr A. Raisonnier
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Digestion
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Définitions
Chapitre 5
Définitions
2003 - 2004
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Définitions
5.1 Digestion
DG 30
•
•
•
•
Les aliments sont les corps chimiques ingérés par un être vivant. Les cellules utilisent des
corps chimiques de structure plus simple : les nutriments, dérivés des précédents.
Les réactions chimiques successives (hydrolyses principalement) qui permettent la transformation d’un aliment en nutriments constituent une voie métabolique. Elles sont catalysées par
les enzymes des sucs digestifs dans le tube digestif des Animaux mais également par des enzymes sécrétées dans les vésicules digestives des organismes unicellulaires.
Les aliments complexes (polyosides, graisses, protéines, acides nucléiques) sont hydrolysés
en nutriments simples (oses, acides gras, acides aminés, nucléosides). Certains nutriments
sont complexés à des molécules permettant leur absorption (sels biliaires, facteur intrinsèque).
Beaucoup de nutriments sont absorbés après avoir été reconnus spécifiquement par des récepteurs des entérocytes (bordure en brosse de l’intestin).
Les bactéries intestinales, vivant en symbiose avec les animaux, participent par leur métabolisme propre à la digestion des aliments de l’hôte : déconjuguaison puis réduction des sels biliaires, synthèse de vitamines (biotine, coenzyme A, cobalamine).
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Digestion - Détoxification - Pr A. Raisonnier
2003 - 2004
Définitions
5.2 Digestion (schéma général)
DG 31
•
•
•
•
•
Les réactions métaboliques qui permettent la transformation d’un aliment en nutriment constituent une voie métabolique.
La digestion des glucides est une voie métabolique d’hydrolyse des polyosides en oligosides,
puis en oses simples, qui se déroule principalement dans l’intestin.
La digestion des protéines résulte de l’action des protéases de l’estomac et de l’intestin. Les
acides aminés, mais aussi des peptides sont absorbés par l’intestin.
La digestion des acides nucléiques ne se fait que dans l’intestin et aboutit à l’absorption de
nucléosides ;
La digestion des graisses enfin après une phase d’émulsion gastrique et duodénale est le résultat de multiples estérases, qui libèrent des acides gras, des monoglycérides et du cholestérol
qui sont absorbés à partir des micelles de sels biliaires. Elle est aussitôt suivie d’une resynthèse de triglycérides parce que les acides gras et le cholestérol sont des nutriments insolubles
qui sont transportés dans les chylomicrons.
2003 - 2004
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Définitions
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2003 - 2004
La salive
Chapitre 6
La salive
2003 - 2004
Digestion - Détoxification - Pr A. Raisonnier
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La salive
6.1 Salive : composition
DG 32
•
•
•
•
•
La salive est le suc sécrété par les glandes salivaires sous maxillaires, sublinguales et parotidiennes.
Le débit est variable : nul au cours du sommeil et très abondant au cours des repas.
La composition ionique montre une sécrétion de thiocyanate qui avec la lactoperoxydase participe à un système antimicrobien. Ce thiocyanate est réabsorbé par l’intestin (cycle entérosalivaire).
Les enzymes salivaires ont peu d’activité : les plus efficaces sont l’amylase salivaire ou la lipase qui demandent que les aliments séjournent suffisamment dans la bouche.
La mucine salivaire renferme des substances hapténiques des groupes sanguins ABO chez
75 % des sujets. Cette sécrétion dépend d’un couple d’allèles (Se/se) transmis indépendamment du système ABO.
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2003 - 2004
La salive
6.2 α-Amylase
DG 33
•
•
•
•
L’α-amylase est une endoglycosidase qui hydrolyse les liaisons osidiques de l’amidon.
L’α-amylase produit des α-dextrines branchées, des oligosaccharides (maltotriose, maltose)
et de l’α-D-glucose.
L’α-amylase est sécrétée sous une forme directement active, par les glandes salivaires et par
le pancréas. Lorsqu’un obstacle à l’écoulement des canaux empêche le passage de l’amylase
dans le tube digestif, elle se répand dans le plasma sanguin et passe même dans les urines sans
perdre son activité enzymatique.
Il n’y a pas chez les Animaux de β- ni de γ-amylases qui sont des exoglycosidases végétales.
2003 - 2004
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La salive
6.3 Lactoperoxydase
DG 34
•
•
•
La lactoperoxydase est une peroxydase présente dans la salive, mais également dans les
larmes et dans le lait.
Elle contribue à rendre ces milieux antiseptiques en utilisant le thiocyanate comme substrat.
Le thiocyanate est oxydé par l’enzyme en utilisant le peroxyde d’hydrogène (H2O2), produisant des ions qui dénaturent les protéines bactériennes.
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2003 - 2004
La salive
6.4 Rhodanèse
DG 34/1
•
•
•
•
La rhodanèse est l’enzyme responsable de la détoxification des cyanures, présente dans le foie
et la plupart des autres tissus.
Le cyanure (xénobiotique provenant de l’alimentation et aussi de la fumée du tabac), est transsulfuré à partir d’un ion thiosulfate, provenat de l’oxydation des cystéines, et transformé en
thiocyanate beaucoup moins toxique.
Les thiocyanates sont activement sécrétés par les glandes salivaires, puis réabsorbés par l’intestin, parcourant un « cycle entéro-salivaire ».
La présence des thiocyanates dans le plasma ou dans la salive, est un marqueur biologique du
tabagisme à l’instar des dérivés de la nicotine (cotinine).
2003 - 2004
Digestion - Détoxification - Pr A. Raisonnier
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La salive
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2003 - 2004
Le suc gastrique
Chapitre 7
Le suc gastrique
2003 - 2004
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Le suc gastrique
7.1 Suc gastrique : composition
DG 35
•
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•
•
•
Le suc gastrique est sécrété par les glandes de la paroi gastrique. Sa sécrétion et sa composition sont variables dans les 24 heures : faible débit et faible acidité libre (H+) loin des repas,
fort débit et pH 1,0 lors de la digestion.
L’acide chlorhydrique libre est sécrété par les cellules bordantes grâce à une ATPase H+/K+
dépendante qui permet l’échange des cations et la sécrétion des protons vers la lumière gastrique.
La pepsine est sécrétée sous forme de pepsinogène par les cellules principales des glandes de
l’antre et du fundus. Elle est activée par hydrolyse d’un propeptide par l’HCl et par autocatalyse.
La rennine et la lipokinase sont des enzymes permettant la digestion du lait chez le nourrisson.
Sous le nom de présure (extraite de la caillette du veau) la rennine est utilisée pour fabriquer
les fromages.
Le facteur intrinsèque est un polypeptide sécrété par les cellules principales qui complexe les
vitamines B12 au cours de la digestion et leur permet d’être reconnues et absorbées par un récepteur spécifique de l’iléon.
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2003 - 2004
Le suc gastrique
7.2 Mucine
DG 36
•
•
•
La mucine est la protéine du mucus. Celui-ci maintient un pH > 4 en adhérant aux cellules et
s’oppose à la diffusion des électrolytes.
La mucine gastrine est constituée de quatre chaînes d’acides aminés d’un poids moléculaire
de 75000 daltons, associées par des ponts disulfures. A chaque chaîne sont fixés environ 160
oligosaccharides avec des résidus de N-acétylglucosamine, N-acétylgalactosamine, galactose, fucose et acide sialique. Les chaînons glucidiques sont liés sur la fonction alcool d’une
sérine ou d’une thréonine. La partie distale de certains oligosaccharides peut être identique à
la structure des antigènes ABO des globules rouges.
La mucine est hydrolysée par la pepsine. Les sujets du groupe O ont des molécules de mucine
différentes, plus sensibles à la pepsine.
2003 - 2004
Digestion - Détoxification - Pr A. Raisonnier
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Le suc gastrique
7.3 Gradient d’acide
DG 37
•
•
•
La barrière muqueuse gastrique est constituée d’une couche continue de mucus recouvrant la
muqueuse sur une épaisseur de 180 microns. Le mucus est sécrété par les cellules de la muqueuse sous-jacente.
Dans cette barrière s’effectue une double diffusion de l’acide chlorhydrique de la lumière de
l’estomac vers la muqueuse et de bicarbonate de Sodium de la muqueuse vers la lumière. Il
s’établit grâce à ces diffusions opposées un gradient de pH entre le pH très acide de la poche
gastrique et le pH où baignent les cellules de la muqueuse.
La sécrétion de bicarbonates, environ vingt fois plus faible que celle de l’acide chlorhydrique
est activée par l’acétyl-choline, la CCK-PZ et certaines prostaglandines. Elle est inhibée au
contraire par les acides biliaires ou par l’acétazolamide (inhibiteur de l’anhydrase carbonique).
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2003 - 2004
Le suc gastrique
7.4 Pepsine
DG 38
•
•
La pepsine est une endoprotéase qui hydrolyse les liaisons peptidiques dans lesquelles un
acide aminé aromatique (Tyr, Trp, Phe) engage sa fonction amine.
La pepsine est une enzyme du suc gastrique. Elle est synthétisée sous forme de pepsinogène
(proenzyme inactive) puis stockée dans les vésicules enzymatiques des cellules principales,
d’où elle est excrétée au moment de la digestion. L’activation du pepsinogène en pepsine est
le résultat d’une hydrolyse acide dans le milieu acide de l’estomac. Le pepsinogène (poids
mol. 43000) perd alors plusieurs fragments dont un de 29 acides aminés (inhibiteur de la pepsine) dont l’hydrolyse provoque l’activation de la pepsine. Le pH optimum d’action de la pepsine se situe entre 1,8 et 4,4 et elle est inactivée par les bicarbonates alcalins du suc
pancréatique.
2003 - 2004
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Le suc gastrique
7.5 ATPase H+/K+
DG 39
•
•
•
L’adénosine-triphosphate phosphohydrolase (ATPase H+/K+) est appelée pompe à protons.
C’est une enzyme caractéristique de la muqueuse gastrique.
Elle catalyse l’introduction d’un ion potassium (K+) dans le cytoplasme en échange d’un proton qu’elle excrète hors de la membrane.
La pompe à protons de la muqueuse gastrique est activée par la gastrine et par l’histamine.
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2003 - 2004
Le suc gastrique
7.6 Chymosine (rennine)
DG 40
•
•
•
La chymosine est une endopeptidase du suc gastrique des nouveaux-nés, permettant la digestion spécifique de la caséine en respectant d’autres protéines du lait maternel comme les immunoglobulines IgA. On l’appelle aussi rennine, mais le terme chymosine est préféré pour
éviter la confusion avec la rénine, enzyme plasmatique spécifique qui hydrolyse l’angiotensinogène.
La chymosine catalyse la coupure de la caséine en un site spécifique entre une phénylalanine
et une méthionine.
La chymosine de veau ou présure est utilisée industriellement pour la fabrication des fromages.
2003 - 2004
Digestion - Détoxification - Pr A. Raisonnier
67/163
Le suc gastrique
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2003 - 2004
La bile
Chapitre 8
La bile
2003 - 2004
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La bile
8.1 Bile hépatique : composition
DG 41
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La bile est un suc digestif mais en même temps une voie d’excrétion pour le foie.
La bile hépatique est celle qui est produite constamment par le foie. La bile hépatique est stockée dans la vésicule biliaire, concentrée environ dix fois, puis excrétée rapidement par le canal
cholédoque lorsque la vésicule se contracte sous l’effet de la cholécystokinine.
La bile est la voie d’excrétion de nombreux peptides et protéines hépatiques, du cholestérol
et des stéroïdes inactivés et oxydés, des pigments biliaires (bilirubine conjuguée, coproporphyrines I et III) et de xénobiotiques divers.
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La bile
8.2 Acide cholique
DG 42
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L’acide cholique est le plus abondant des acides biliaires. C’est un acide biliaire primaire, directement issu du catabolisme du cholestérol dans le foie.
L’acide cholique est conjugué dans le foie avec le glycocolle principalement pour donner le
glycocholate et avec la taurine qui donne le taurocholate, moins abondant.
Le glycocholate et le taurocholate sont déconjugués par les bactéries intestinales. L’acide cholique libéré est réabsorbé ou transformé par les mêmes bactéries en désoxycholate par réduction de la fonction alcool en 7α.
Le cholate et le désoxycholate réabsorbés dans le sang portal sont recaptés par le foie.
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La bile
8.3 Acide glycocholique
DG 42/1
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L’acide glycocholique est le plus abondant des acides biliaires conjugués. C’est un acide biliaire primaire, produit de la glycoconjugaison du cholate dans le foie.
Le glycocholate est déconjugué par les bactéries intestinales. L’acide cholique libéré est réabsorbé ou transformé par les mêmes bactéries en désoxycholate par réduction de la fonction
alcool en 7α.
Le cholate et le désoxycholate réabsorbés dans le sang portal sont recaptés par le foie.
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8.4 Acide taurocholique
DG 42/2
•
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•
L’acide taurocholique est moins abondant que l’acide glycocholique. C’est aussi un acide biliaire primaire, produit de la tauroconjugaison du cholate dans le foie.
Le taurocholate est déconjugué par les bactéries intestinales. L’acide cholique libéré est réabsorbé ou transformé par les mêmes bactéries en désoxycholate par réduction de la fonction
alcool en 7α.
Le cholate et le désoxycholate réabsorbés dans le sang portal sont recaptés par le foie.
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8.5 Choloyl-CoA Gly transférase
DG 42/3
•
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•
L’acide biliaire résultant de l’action de la cétothiolase est activé par une liaison riche en énergie qui le lie au coenzyme A.
Cette énergie permet à une choloyl-CoA glycine choloyl transférase de transfèrer le radical
acide sur le glycocolle en créant une liaison amide.
L’acide biliaire ainsi conjugué est excrété au pôle biliaire de l’hépatocyte sous forme neutre :
sel biliaire conjugué (glycocholate).
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La bile
8.6 Acide chénodésoxycholique
DG 43
•
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•
L’acide chénodésoxycholique est un acide biliaire primaire, directement issu du catabolisme
du cholestérol dans le foie, lorsque la 12α-hydroxylase n’intervient pas. Les acides biliaires
produits par le foie sont à 70 % l’acide cholique et à 30 % l’acide chénodésoxycholique.
L’acide chénodésoxycholique est conjugué dans le foie avec le glycocolle principalement
pour donner le glycochénodésoxycholate et avec la taurine qui donne le taurochénodésoxycholate, encore moins abondant.
Le glycochénodésoxycholate et le taurochénodésoxycholate sont déconjugués par les bactéries intestinales. L’acide chénodésoxycholique libéré est réabsorbé ou transformé par les
mêmes bactéries en lithocholate par réduction de la fonction alcool en 7α.
Le chénodésoxycholate et le lithocholate réabsorbés dans le sang portal sont recaptés par le
foie.
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8.7 Acide glycochénodésoxycholique
DG 43/1
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L’acide glycochénodésoxycholique est un des acides biliaires conjugués. C’est un acide biliaire primaire, produit de la glycoconjugaison du chénodésoxycholate dans le foie.
Le glycochénodésoxycholate est déconjugué par les bactéries intestinales. L’acide chénodésoxycholique libéré est réabsorbé ou transformé par les mêmes bactéries en lithocholate par
réduction de la fonction alcool en 7α.
Le chénodésoxycholate et le lithocholate réabsorbés dans le sang portal sont recaptés par le
foie.
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8.8 Acide taurochénodésoxycholique
DG 43/2
•
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L’acide taurochénodésoxycholique est encore moins abondant que l’acide glycochénodésoxycholique. C’est aussi un acide biliaire primaire, produit de la tauroconjugaison du chénodésoxycholate dans le foie.
Le taurochénodésoxycholate est déconjugué par les bactéries intestinales. L’acide chénodésoxycholique libéré est réabsorbé ou transformé par les mêmes bactéries en lithocholate par
réduction de la fonction alcool en 7α.
Le chénodésoxycholate et le lithocholate réabsorbés dans le sang portal sont recaptés par le
foie.
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8.9 Acide désoxycholique
DG 44
•
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L’acide désoxycholique est acide biliaire secondaire, issu du métabolisme du cholate par les
bactéries intestinales : déconjuguaison et réduction de la fonction alcool en 7α.
L’acide désoxycholique réabsorbé est reconjugué dans le foie avec le glycocolle principalement pour donner le glycodésoxycholate et avec la taurine qui donne le taurodésoxycholate,
moins abondant.
Le glycodésoxycholate et le taurodésoxycholate sont à nouveau déconjugués par les bactéries
intestinales. L’acide désoxycholique libéré est réabsorbé.
Le désoxycholate réabsorbé dans le sang portal sont recaptés par le foie.
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8.10 Acide glycodésoxycholique
DG 44/1
•
•
•
L’acide glycodésoxycholique est un des acides biliaires conjugués. C’est un acide biliaire secondaire, produit de la glycoconjugaison du désoxycholate dans le foie.
Le glycodésoxycholate est déconjugué par les bactéries intestinales. L’acide désoxycholique
libéré est réabsorbé.
Le désoxycholate réabsorbé dans le sang portal est recapté par le foie.
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8.11 Acide taurodésoxycholique
DG 44/2
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L’acide taurodésoxycholique est un des acides biliaires conjugués. C’est un acide biliaire secondaire, produit de la tauroconjugaison du désoxycholate dans le foie.
Le taurodésoxycholate est déconjugué par les bactéries intestinales. L’acide désoxycholique
libéré est réabsorbé.
Le désoxycholate réabsorbé dans le sang portal est recapté par le foie.
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8.12 Acide lithocholique
DG 45
•
•
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L’acide lithocholique est acide biliaire secondaire, issu du métabolisme du chénodésoxycholate par les bactéries intestinales : déconjuguaison et réduction de la fonction alcool en 7α.
L’acide lithocholique réabsorbé est reconjugué dans le foie avec un ion sulfate (coenzyme
PAPS) pour donner le sulfolithocholate.
Le sulfolithocholate n’est pas déconjugué par les bactéries intestinales. L’acide sulfolithocholique n’est pas réabsorbé.
Les acides biliaires non réabsorbés sont excrétés dans les matières fécales.
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8.13 Acide ursodésoxycholique
DG 45/1
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L’acide ursodésoxycholique est un acide biliaire de certaines espèces (ours, oie,...), rare chez
l’Homme, utilisé comme traitement des lithiases biliaires.
Chez l’homme, l’acide ursodésoxycholique résulte d’une réoxydation de l’acide lithocholique
(acide biliaire secondaire), c’est pourquoi on le qualifie d’acide biliaire tertiaire.
L’acide ursodésoxycholique est un isomère de l’acide chénodésoxycholique, dont la fonction
alcool secondaire du carbone 7 est orientée vers l’espace β.
L’acide ursodésoxycholique inhibe la biosynthèse du cholestérol, facilite la solubilisation du
cholestérol dans la bile vésiculaire et permet la dissolution des calculs biliaires.
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8.14 Acide sulfolithocholique
DG 45/2
•
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•
•
L’acide sulfolithocholique est un acide biliaire conjugué. C’est un acide biliaire secondaire,
produit de la sulfoconjugaison du lithocholate dans le foie.
La sulfotransférase hépatique qui produit le sulfolithocholate ainsi que les dérivés sulfatés des
hormones stéroïdes, utilise comme coenzyme donneur d’ion sulfate activé le phosphoadénosine phosphosulfate ou PAPS.
Le sulfolithocholate n’est pas déconjugué par les bactéries intestinales. L’acide sulfolithocholique n’est pas réabsorbé.
Les acides biliaires non réabsorbés sont excrétés dans les matières fécales.
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La bile
8.15 Sulfotransférase (sels biliaires)
DG 45/3
•
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L’acide lithocholique est un acide biliaire secondaire résultant de la réduction du chénodésoxycholate par les bactéries intestinales.
Le lithocholate est réabsorbé au niveau de l’intestin et recapté par les hépatocytes dans le sang
portal.
L’acide lithocholique n’est pas conjugué à un acide aminé comme les autres acides biliaires,
mais il est le substrat d’une sulfotransférase à PAPS (phosphoadénosine phosphosulfate), qui
estérifie la fonction alcool du carbone n°3 par un ion sulfate.
Le sulfolithocholate est réexcrété dans la bile avec les autres sels biliaires conjugués, mais il
ne sera pas réabsorbé par le cycle entéro-hépatique au niveau de l’iléon et sera définitivement
excrété dans les matières fécales.
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La bile
8.16 Triangle de SMALL et DERVICHIAN
DG 46
•
•
•
La bile contient environ 90 % d’eau. Le reste comprend des lipides en solution sursaturée en
particulier au niveau de la vésicule biliaire où se concentre la bile hépatique.
Les lipides biliaires constituent un mélange ternaire de sels biliaires, de lécithines et de cholestérol. Si on reporte sur un diagramme en coordonnées triangulaires dont chacun des axes
représente une proportion allant de 0 à 100 % de sels biliaires (en bas de droite à gauche), de
lécithines (à droite de haut en bas) et de cholestérol (à gauche de bas en haut) on peut représenter tous les mélanges possibles de ces trois composants des lipides de la bile.
Seuls les mélanges dont la composition se situe dans la zone inférieure gauche du triangle sont
homogènes et maintiennent le cholestérol en solution. Le mélange indiqué à titre d’exemple
(64 % des sels biliaires, 29 % de lécithines et 8 % de cholestérol) correspond à une phase homogène où le cholestérol ne précipite pas. Il n’y a pas de risque de calcul vésiculaire. Une augmentation de la sécrétion de cholestérol ou une diminution de la concentration de sels biliaires
dans la bile fait sortir de la zone de mélange homogène et la bile devient lithogène.
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La bile
8.17 Structure spatiale d’un acide biliaire
DG 47
•
•
La structure spatiale des sels biliaires (ici le glycocholate) est particulièrement favorable à
leur fonction d’émulsifiants. C’est une structure polaire/apolaire, à la fois hydrophile et hydrophobe, qui leur permet de former des solutions micellaires, indispensables à la digestion
des lipides.
Le glycocholate présente à la fois :
—
—
—
—
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une extrémité polaire : la fonction acide ionisée du glycocolle ;
une extrémité apolaire : le noyau cyclopentanophénanthrène du cholestérol dont le cycle
B a été saturé ;
une face polaire : les trois fonctions alcool secondaires des Carbones 3, 7 et 12 ;
une face apolaire enfin : les trois radicaux méthyl (Carbones 18, 19 et 21).
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La bile
8.18 Micelles
DG 48
•
•
Les triglycérides du chyme, mélangés à la bile sont émulsifiés par une couche de sels biliaires
qui se placent à l’interface entre le milieu apolaire des gouttelettes lipidiques et le milieu polaire des sucs digestifs. Cette interposition de molécules diminue la tension superficielle à
l’interface et permet d’augmenter considérablement la surface de l’émulsion donc le nombre
de gouttelettes de plus en plus petites... La lipase pancréatique, en présence de la colipase, ne
peut agir que dans ces conditions.
Les produits de la digestion des lipides : acides gras, monoglycérides et cholestérol encore
trop hydrophobes pour être en solution dans l’intestin, forment avec les sels biliaires une solution micellaire qui permet l’absorption par la bordure en brosse des entérocytes. Chacune
de ces micelles est formée d’un faisceau de molécules de sels biliaires dont les faces apolaires
sont tournées vers l’intérieur de la micelle et les faces polaires vers l’extérieur. De même les
sels biliaires sont orientés sur les parois de sorte que les bords du cylindre soient occupés par
les fonctions les plus polaires, c’est à dire les fonctions acides. L’ensemble est suffisamment
hydrophile pour être transporté dans la lumière jéjunale et permettre l’absorption des lipides
apolaires et la réabsorption finale des sels biliaires eux-mêmes.
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La bile
8.19 Cycle entérohépatique des sels biliaires
DG 49
•
•
•
•
•
Les acides biliaires primaires (cholique et chénodésoxycholique) issus de la voie de formation
des acides biliaires, sont conjugués dans le foie avec le glycocolle ou la taurine pour faire les
sels biliaires primaires : glycocholate, glycochénate, taurocholate et taurochénate.
Ces sels sont excrétés dans la bile vers l’intestin. Ils sont des cofacteurs indispensables à l’action de la lipase pancréatique au cours de la digestion des lipides, dans le duodénum et le jéjunum. Dans l’iléon, sous l’action des bactéries intestinales les sels biliaires sont déconjugués.
L’acide cholique est partiellement transformé en acide désoxycholique (3α, 12α dihydroxy)
et l’acide chénique en acide lithocholique (3α hydroxy). Le désoxycholique et le lithocholique sont les acides biliaires secondaires.
Les acides biliaires primaires et secondaires sont réabsorbés dans l’iléon et transportés par la
veine porte vers le foie. Une petite partie de ces acides biliaires traversent le foie et sont excrétés dans les urines. Tous les acides biliaires recaptés par le foie sont reconjugués comme
les acides biliaires primaires, sauf le lithocholique qui est sulfoconjugué ou réoxydé en ursodésoxycholate, acide biliaire tertiaire. Les sels biliaires primaires et secondaires qui en sont
issus sont excrétés à nouveau dans la bile : cette voie métabolique est le cycle entéro-hépatique des sels biliaires.
Dans l’intestin enfin, les acides biliaires primaires et secondaires déconjugués sont également
excrétés dans les fèces. Le sulfolithocholate n’est ni déconjugué, ni réabsorbé, donc obligatoirement excrété.
Les acides biliaires sont les produits du catabolisme du cholestérol. Le cholestérol lui-même
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2003 - 2004
La bile
et les acides biliaires sont excrétés dans la bile vers l’intestin ; tous sont fortement réabsorbés
mais une petite partie est éliminée dans les fèces, en quantité aussi importante que l’apport de
cholestérol alimentaire et endogène (synthèse).
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La bile
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Le suc pancréatique
Chapitre 9
Le suc pancréatique
2003 - 2004
Digestion - Détoxification - Pr A. Raisonnier
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Le suc pancréatique
9.1 Suc pancréatique : composition
DG 50
•
•
•
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Le pancréas exocrine excréte le suc pancréatique dans le duodénum par les canaux de Wirsung et de Santorini. Le canal de Wirsung se jette dans le deuxième duodénum avec le canal
cholédoque (bile) par l’ampoule de Vater.
Le suc pancréatique contient une sécrétion hydroélectrolytique faite de 99 % d’eau et d’ions.
Les anions sont le Chlore dans les périodes de repos et les bicarbonates dans les périodes digestives. La sécrétion hydroélectrolytique est activée par la sécrétine.
Le suc pancréatique contient une sécrétion d’enzymes digestives sous forme de proenzymes
(zymogènes) inactives qui sont activées dans l’intestin par l’entérokinase ou la trypsine. Cette
sécrétion enzymatique est sous la dépendance de la pancréozymine.
Le suc pancréatique est très riche en Calcium. Ce Calcium est maintenu en solution grâce à
une protéine spécifique : la stathérine. La stase ou l’infection dans le canal de Wirsung est à
l’origine de calcifications pancréatiques.
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Digestion - Détoxification - Pr A. Raisonnier
2003 - 2004
Le suc pancréatique
9.2 α-Amylase
DG 51
•
•
•
•
L’α-amylase est une endoglycosidase qui hydrolyse les liaisons osidiques de l’amidon.
L’α-amylase produit des α-dextrines branchées, des oligosaccharides (maltotriose, maltose)
et de l’α-D-glucose.
L’α-amylase est sécrétée sous une forme directement active, par les glandes salivaires et par
le pancréas. Lorsqu’un obstacle à l’écoulement des canaux empêche le passage de l’amylase
dans le tube digestif, elle se répand dans le plasma sanguin et passe même dans les urines sans
perdre son activité enzymatique.
Il n’y a pas chez les Animaux de β- ni de γ-amylases qui sont des exoglycosidases végétales.
2003 - 2004
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Le suc pancréatique
9.3 Lipase pancréatique
DG 52
•
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•
•
La lipase pancréatique (ou stéapsine) est une enzyme du suc pancréatique qui hydrolyse les
triglycérides émulsionnés du duodénum en présence de sels biliaires et de colipase, et libère
dans le chyme des acides gras « libres », transportés par les micelles de sels biliaires, et absorbés par la bordeure en brosse des entérocytes.
La lipase agit progressivement sur les gouttelettes de l’émusion lipidique, d’autant plus rapidement que la surface de l’interface lipides/phase aqueuse est agrandie par les sels biliaires.
La lipase produit des diglycérides puis des monoglycérides et des acides gras qui sont absorbés par les entérocytes. La lipase pancréatique est accompagnée de phospholipases A1 et A2
(phospholipase B).
La colipase est un cofacteur protéique de la lipase pancréatique, issu d’une procolipase activée
par la trypsine.
La lipase pancréatique est différente de celle sécrétée par les glandes salivaires et par l’estomac. Lorsqu’un obstacle à l’écoulement des canaux pancréatique empêche le passage de la
lipase dans le tube digestif, elle se répand dans le plasma sanguin et passe même dans les
urines sans perdre son activité enzymatique.
La cholecystokinine-pancréozymine active la sécrétion des enzymes (donc de la lipase) dans
le suc pancréatique.
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2003 - 2004
Le suc pancréatique
9.4 Absorption des lipides
DG 52/1
•
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•
•
Les produits de la lipase pancréatique sont des acides gras et des monoglycérides qui sont absorbés à partir des micelles de sels biliaires qui les transportent dans le chyme.
Les acides gras dans l’entérocyte sont aussitôt activés en acyl-CoA pour servir de substrats
aux synthèses de lipides. Ces synthèses sont faites par plusieurs voies métaboliques.
Les phospholipides des membranes des entérocytes (cellules qui se renouvellent très rapidement) sont synthétisés à partir du glycérophosphate (provenant du glucose) par les enzymes
de la voie de KENNEDY.
Les triglycérides des chylomicrons sont synthétisés à partir des monoglycérides par une monoglycéride acyl-transférase propre aux entérocytes et la diglycéride acyl-transférase. Cette
voie plus économique en énergie (voie de CLARK et HUBSCHER) s’accompagne de synthèse de phospholipides à partir des lysophospholipides absorbés et d’esters de cholestérol.
Ces lipides sont excrétés sous forme de chylomicrons dont la couche périphérique plus hydrophile est constituée de lipides polaires et d’apolipoprotéines spécifiques (apoB48, apoA-IV).
2003 - 2004
Digestion - Détoxification - Pr A. Raisonnier
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Le suc pancréatique
9.5 Monoglycéride acyltransférase
DG 52/2
•
•
La monoglycéride acyltransférase est une enzymes du reticulum endoplasmique des entérocytes qui catalyse l’étape d’engagement de la voie de resynthèse des triglycérides dite voie
des monoglycérides (voie de CLARK et HUBSCHER).
La digestion des lipides par la lipase pancréatique aboutit aux 2-acyl monoglycérides et aux
acides gras libres qui sont absorbés par les cellules intestinales. Les acides gras sont réactivés
par une acyl-CoA synthétase en acyl-CoA, et sont les substrats de la monoglycéride acyl
transférase pour réestérifier les 2-acyl monoglycérides en diglycérides. ces derniers seront encore estérifiés par une deuxième acyl transférase pour achever les triglycérides des chylomicrons.
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2003 - 2004
Le suc pancréatique
9.6 Interface lipase:colipase
DG 52/3
•
•
•
•
Les graisses alimentaires sont brassées dans l’estomac pour produire une émulsion qui est
poussée par petits jets dans le duodénum. Là les sels biliaires, qui ont des propriétés tensioactives, vont former un interface (couche de sels biliaires) à la périphérie des goutelettes de
graisses. Cette couche de sels biliaires en abaissant la tension superficielle à l’interface permet
de rendre les gouttelettes de plus en plus petites : on dit que l’émulsion devient plus fine.
Sur cet interface vient se fixer une première protéine pancréatique, la colipase, qui va servir
d’ancrage à la lipase pancréatique dont la fixation s’accompagne d’une pénétration du site catalytique dans la gouttelette lipidique pour permettre l’hydrolyse des triglycérides.
Les acides gras produits sont captés par la colipase et maintenus dans des particules qui se
transforment en micelles d’acides gras. En l’absence de colipase, la lipase pancréatique serait
inhibée par les acides gras qu’elle produit et par les sels biliaires de l’émulsion.
La colipase et la lipase sont des enzymes du suc pancréatique, synthétisées par les acini pancréatiques. La colipase est sécrétée sous forme de procolipase qui est activée dans l’intestin
par la trypsine.
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Digestion - Détoxification - Pr A. Raisonnier
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Le suc pancréatique
9.7 Phospholipases
DG 53
•
•
Les phospholipases sont des enzymes qui hydrolysent les liaisons esters des phospholipides.
Il existe quatre liaisons esters dans un phospholipide :
—
—
—
•
•
•
•
•
entre chacun des acides gras et le glycérol
entre le glycérol et le phosphate
entre le phosphate et l’alcool (choline, éthanolamine, sérine, glycérol, inositol...)
Les phospholipases A1 hydrolysent l’acide gras de la fonction alcool primaire en C1, libérant
un acide gras et un lysophospholipide ;
les phospholipases A2 hydrolysent l’acide gras de la fonction alcool secondaire en C2, libérant un acide gras et un lysophospholipide ;
les phospholipases B (E.C. 3.1.1.5)hydrolysent les deux liaisons ester en C1 et en C2, libérant
deux acides gras et un glycérophosphoryl-alcool ;
les phospholipases C hydrolysent la liaison entre le phosphate et la fonction alcool primaire
en C3, libérant un diglycéride et un phospho-alcool ;
les phospholipases D hydrolysent la liaison entre l’alcool et la fonction acide du phosphate,
libérant un acide phosphatidique et un alcool.
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Digestion - Détoxification - Pr A. Raisonnier
2003 - 2004
Le suc pancréatique
9.8 Cholestérol estérase
DG 54
•
•
La cholestérol estérase est une enzyme du suc pancréatique qui effectue la digestion des esters
de cholestérol alimentaires.
Elle catalyse l’hydrolyse de ces stérides en cholestérol libre et acides gras libres, qui seront
absorbés dans les micelles lipidiques avec les produits de digestion de la lipase pancréatique.
2003 - 2004
Digestion - Détoxification - Pr A. Raisonnier
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Le suc pancréatique
9.9 Trypsine
DG 55
•
•
•
•
La trypsine est une endoprotéase qui hydrolyse les liaisons peptidiques dans lesquelles un
acide aminé basique (Lys, Arg) engage sa fonction acide.
La trypsine est une enzyme du suc pancréatique. Elle est synthétisée sous forme de trypsinogène (proenzyme inactive) puis stockée dans les vésicules enzymatiques des cellules acineuses, d’où elle est excrétée au moment de la digestion. L’activation du trypsinogène en
trypsine est le résultat de l’hydrolyse d’un propeptide sous l’action de l’entérokinase ou par
un effet d’autoactivation de la trypsine elle-même.
La trypsine, stable à pH acide, est inactivée et digérée en quelques heures à pH neutre dans
l’intestin.
La cholecystokinine-pancréozymine active la sécrétion des enzymes (donc de la trypsine)
dans le suc pancréatique.
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Digestion - Détoxification - Pr A. Raisonnier
2003 - 2004
Le suc pancréatique
9.10 Activation du trypsinogène
DG 55/1
•
•
•
•
Le trypsinogène, sécrété dans le suc pancréatique, parvient dans le duodénum. Là, il est activé
en trypsine par l’entérokinase intestinale et la réaction se continue par autoactivation de la
trypsine elle-même.
Le trypsinogène est inactif parce que l’accés de son site actif est barré par son propeptide (les
six premiers acides aminés) maintenu en place par des liaisons électrostatiques entre les aspartates du propeptide et les charges cationiques d’une α-hélice du domaine COOH terminal.
L’entérokinase qui se fixe spécifiquement sur le propeptide, ou la trypsine elle-même hydrolysent préférentiellement la liaison peptidique entre la Lys6 et l’Ile7, ce qui permet l’ouverture
du site actif de l’enzyme.
La trypsine participe aussi à l’activation des autres zymogènes du suc pancréatique : chymotrypsine, procarboxypeptidases, procolipase, ...
2003 - 2004
Digestion - Détoxification - Pr A. Raisonnier
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Le suc pancréatique
9.11 α-Chymotrypsine
DG 56
•
•
•
L’α-chymotrypsine est une endoprotéase qui hydrolyse les liaisons peptidiques dans lesquelles un acide aminé aromatique (Tyr, Trp, Phe ainsi que Met) engage sa fonction acide.
L’α-chymotrypsine est une enzyme du suc pancréatique. Elle est synthétisée sous forme de
chymotrypsinogène (proenzyme inactive) puis stockée dans les vésicules enzymatiques des
cellules acineuses, d’où elle est excrétée au moment de la digestion. L’activation du chymotrypsinogène en chymotrypsine est le résultat de plusieurs hydrolyses détachant des petits
fragments de 2 acides aminés sous l’action de la trypsine, et de la chymotrypsine elle-même.
La cholecystokinine-pancréozymine active la sécrétion des enzymes (donc de la chymotrypsine) dans le suc pancréatique.
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2003 - 2004
Le suc pancréatique
9.12 Activation du chymotrypsinogène
DG 56/1
•
•
•
•
Le chymotrypsinogène A est une protéine de 245 acides aminés, sécrétée dans le suc pancréatique. Là, il subit différentes hydrolyses qui sont catalysées initialement par la trypsine.
L’hydrolyse entre les acides aminés 15 et 16 conduit à la π-chymotrypsine, précurseur des
formes actives. Plusieurs autres hydrolyses catalysées encore par la trypsine ou par la chymotrypsine elle-même, détachent des fragments de deux acides aminés et produisent l’α-chymotrypsine, qui est la plus active.
L’α-chymotrypsine est formée de trois chaînes polypeptidiques : la chaîne A de 13 acides
aminés, la chaîne B de 131 acides aminés et la chaîne C de 97 acides aminés, liées entre elles
par des ponts disulfures.
Les hydrolyses intestinales produisent encore plusieurs formes inactives, vouées au
catabolisme : chymotrypsinogène B, β-chymotrypsine, γ-chymotrypsine et δ-chymotrypsine.
2003 - 2004
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Le suc pancréatique
9.13 Carboxypeptidase A
DG 57
•
•
•
Les carboxypeptidases participent à la digestion des peptides intermédiaires issus de la digestion des protéines par les endoprotéinases (pepsine, trypsine, chymotrypsine).
La carboxypeptidase A est plus spécifique des peptides ayant un acide aminé COOH terminal
aromatique (Phe, Tyr, Trp). Mais elle capable aussi de nombreuses autres réactions non spécifiques d’hydrolyse et de transestérification.
Les carboxypeptidases sont sécrétées dans le suc pancréatique sous forme de zymogènes, les
procarboxypeptidases. Elles sont activées dans l’intestin par la trypsine.
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2003 - 2004
Le suc pancréatique
9.14 Carboxypeptidase B
DG 57/1
•
•
•
Les carboxypeptidases participent à la digestion des peptides intermédiaires issus de la digestion des protéines par les endoprotéinases (pepsine, trypsine, chymotrypsine).
La carboxypeptidase B est plus spécifique des peptides ayant un acide aminé COOH terminal
basique (Arg, Lys). Mais elle capable aussi de nombreuses autres réactions non spécifiques
d’hydrolyse et de transestérification.
Les carboxypeptidases sont sécrétées dans le suc pancréatique sous forme de zymogènes, les
procarboxypeptidases. Elles sont activées dans l’intestin par la trypsine.
2003 - 2004
Digestion - Détoxification - Pr A. Raisonnier
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Le suc pancréatique
9.15 Peptidase A
DG 58
•
•
La peptidase A est une dipeptidase, largement répandue dans tous les tissus des animaux.
C’est une métalloprotéine à Zinc.
La peptidase A hydrolyse l’acide aminé NH2 terminal d’un dipeptide, préférablement si cet
acide aminé est un glycocolle et si l’autre acide aminé est hydrophobe.
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2003 - 2004
Le suc pancréatique
9.16 Peptidase E
DG 58/1
•
•
La peptidase E est une aminopeptidase, largement répandue dans tous les tissus des animaux.
C’est une métalloprotéine à Zinc.
La peptidase E hydrolyse l’acide aminé NH2 terminal d’un peptide, préférablement si cet
acide aminé est une alanine.
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Le suc pancréatique
9.17 Ribonucléase A
DG 59
•
•
•
•
La ribonucléase (RNase) pancréatique est une endoribonucléase qui hydrolyse les liaisons
phosphodiesters des acides ribonucléiques où sont engagés les fonctions alcool en 3’ des nucléotides pyrimidiques.
La ribonucléase est la plus petite des enzymes connues (124 acides aminés). Elle produit des
oligoribonucléotides terminés par un nucléotide-phosphate 2’,3’-cyclique dont la base azotée
est une pyrimidine.
La cholecystokinine-pancréozymine active la sécrétion des enzymes (donc de la ribonucléase) dans le suc pancréatique.
Le suc pancréatique contient aussi une désoxyribonucléase (DNase) digérant l’ADN en désoxyribonucléotides.
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2003 - 2004
Le suc pancréatique
9.18 Désoxyribonucléase I
DG 59/1
•
•
La désoxyribonucléase I est l’enzyme de la digestion des ADN chez les animaux.
Elle hydrolyse les ADN double ou simple brin jusqu’à un mélange de nucléotides et d’oligonucléotides. Elle agit comme une endonucléase, préférentiellement sur les liaisons adjacentes
aux nucléosides pyrimidiques. En présence de Mg++ elle hydrolyse les liaisons au hasard indépendamment de la séquence ; en présence de Mn++ elle devient plus dépendante de le séquence.
2003 - 2004
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Le suc pancréatique
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2003 - 2004
Enzymes intestinales
Chapitre 10
Enzymes intestinales
2003 - 2004
Digestion - Détoxification - Pr A. Raisonnier
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Enzymes intestinales
10.1 Maltase
DG 60
•
•
•
Les entérocytes sécrètent des enzymes qui achèvent la digestion des glucides (osidases) et des
protéines (peptidases).
Le maltose est un dissacharide issu de la digestion de l’amidon, qui est hydrolysé par la maltase qui est une α-glucosidase, en α-D-glucose.
L’α-D-glucose est le produit final de la digestion de l’amidon, absorbé par les entérocytes
grâce à un récepteur spécifique de la bordure en brosse.
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2003 - 2004
Enzymes intestinales
10.2 Lactase
DG 61
•
•
•
•
Les entérocytes sécrètent des enzymes qui achèvent la digestion des glucides (osidases) et des
protéines (peptidases).
Le lactose est un dissacharide du lait frais, qui est hydrolysé par la lactase qui est une β-galactosidase, en β-D-galactose et α-D-glucose.
Le β-D-galactose et l’α-D-glucose sont les produits de la digestion du lactose, absorbés par
les entérocytes grâce à un récepteur spécifique de la bordure en brosse.
La lactase est une enzyme inductible pour les microorganismes, dont la synthèse et la sécrétion par les bactéries intestinales dépendent de la présence de lactose dans la ration. Elle est
souvent absente chez les adultes, sauf dans certaines ethnies (Nord de l’Europe).
2003 - 2004
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Enzymes intestinales
10.3 Saccharase
DG 62
•
•
•
Les entérocytes sécrètent des enzymes qui achèvent la digestion des glucides (osidases) et des
protéines (peptidases).
Le saccharose est un dissacharide de réserve de certains Végétaux (canne à sucre, betterave)
qui est raffiné et ajouté à notre alimentation comme un condiment. Il est hydrolysé par la saccharase (sucrase en anglais) qui est une α-glucosidase, en α-D-glucose et β-D-fructose.
L’α-D-glucose et le β-D-fructose sont les produits de la digestion du sucre, absorbés par les
entérocytes grâce à un récepteur spécifique de la bordure en brosse.
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2003 - 2004
Enzymes intestinales
10.4 Leucine aminopeptidase
DG 63
•
•
La leucine aminopeptidase (peptidase S) est une aminopeptidase cytoplasmique, largement
répandue dans tous les tissus des animaux (foie, rein, pancréas, intestin,...). C’est une métalloprotéine à Zinc, activée par les métaux lourds.
La leucine aminopeptidase hydrolyse l’acide aminé NH2 terminal d’un peptide, préférablement si cet acide aminé n’est pas basique. Elle n’est pas particulièrement spécifique de la leucine.
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Enzymes intestinales
10.5 Prolinase
DG 63/1
•
La prolinase est une iminopeptidase qui hydrolyse les dipeptides dans lesquels la proline occupe la position NH2 terminale. L’hydroxyproline est aussi hydrolysée.
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2003 - 2004
Enzymes intestinales
10.6 Prolidase
DG 63/2
•
•
La prolidase (peptidase D) est une imidopeptidase qui hydrolyse les dipeptides dans lesquels
la proline occupe la position COOH terminale, à l’exception du dipeptide Pro-Pro. L’hydroxyproline est aussi hydrolysée.
C’est une protéine à manganèse
2003 - 2004
Digestion - Détoxification - Pr A. Raisonnier
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Enzymes intestinales
10.7 Phosphatase alcaline
DG 64
•
•
•
Les phosphatases sont des enzymes à très large spécificité, hydrolysant le radical phosphoryle
porté par une liaison ester ou anhydride... Certaines phosphatases ont une spécificité de substrat plus étroite : 5’ nucléotidase. La réaction catalysée par les phosphatases est irréversible,
mais certaines sont capables d’échanger le radical phosphate à partir de molécules plus riches
en énergie comme le pyrophosphate.
Il existe plusieurs isoenzymes de phosphatases, certaines ayant un pH optimum d’activité
basique : phosphatases alcalines, et d’autres un pH optimum acide : phosphatases acides.
Les isoenzymes des phosphatases alcalines sont exprimées dans des tissus différents : foie, os,
placenta et intestin. cette dernière hydrolyse les esters phosphoriques en fin de digestion. Par
exemple, les nucléotides produits par les nucléases pancréatiques sont transformés en nucléosides par la phosphatase alcaline avant leur absorption.
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Digestion - Détoxification - Pr A. Raisonnier
2003 - 2004
Enzymes intestinales
10.8 Récepteurs d’absorption
DG 65
•
•
L’absorption des nutriments par les entérocytes est médiée par des récepteurs membranaires
spécifiques très variés.
Certains ont été individualisés :
—
—
—
—
—
2003 - 2004
récepteurs des oses tels que GLUT-1 ou GLUT-5, identiques aux récepteurs des tissus
périphériques, non-insulino-dépendants ;
récepteurs des micelles d’acides gras et de monoglycérides, de la même famille que les
récepteurs des macrophages pour les lipoprotéines (scavenger receptors ou récepteurséboueurs) ;
récepteurs actifs des acides aminés : basiques, acides, hydrophobes ;
récepteurs de nucléosides ;
récepteurs situés dans l’iléon : facteur intrinsèque et vitamine B12, sels biliaires déconjugués.
Digestion - Détoxification - Pr A. Raisonnier
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Enzymes intestinales
10.9 Selles
DG 66
•
•
•
•
Les selles sont le résidu de la digestion et une voie d’excrétion par le tube digestif.
La composition des selles varie avec le régime alimentaire.
Les électrolytes fécaux sont mesurés en rapportant leur concentration à 1 litre d’« eau
fécale ». les selles normales ne contiennent que 20 à 25 % d’eau. Le Potassium est l’ion principal des selles : toute diarrhée s’accompagne d’une perte de Potassium.
L’intestin sécrète de l’albumine mais celle-ci est digérée et ne se retrouve pas dans les selles.
On trouve quelques enzymes encore actives dans les selles, comme la chymotrypsine et de
nombreuses Bactéries de la flore intestinale. Lorsque les graisses fécales dépassent 5 g/24h
on parle de stéatorrhée. Lorsque l’Azote fécal dépasse 1,5 g/24h on parle de créatorrhée. Stéatorrhée et créatorrhée sont les signes d’une digestion insuffisante.
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2003 - 2004
Hormones digestives
Chapitre 11
Hormones digestives
2003 - 2004
Digestion - Détoxification - Pr A. Raisonnier
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Hormones digestives
11.1 Hormones digestives : définition
DG 70
•
•
•
Au cours de la digestion, la présence du bol alimentaire dans le tube digestif est perçue par
des récepteurs sensibles à l’osmolarité, aux acides gras, etc...) qui transmettent le signal à des
cellules endocrines du tube digestif (antre gastrique, duodénum) qui produisent des hormones
digestives.
Les hormones digestives sont des hormones peptidiques.
Les hormones digestives sont sécrétées dans la circulation générale et reconnues par des récepteurs spécifiques qui régulent la motricité des différents organes de l’appareil digestif (iléon, vésicule biliaire) ou la sécrétion des sucs digestifs (gastrique, pancréatique).
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Digestion - Détoxification - Pr A. Raisonnier
2003 - 2004
Hormones digestives
11.2 Récepteurs des voies endocrines
DG 71
•
•
•
•
Le passage du chyme dans le duodénum, à chaque ouverture du pylore, se traduit par des signaux chimiques reconnus par des récepteurs des entérocytes du duodénum ou des cellules
endocrines sous-jacentes (entérochromaffines par exemple).
Ces cellules endocrines produisent des hormones comme la sécrétine ou la sérotonine et les
terminaisons nerveuses des signaux qui sont destinés au système nerveux central.
La réponse nerveuse par l’acétylcholine (neurotransmetteur) aboutit au pancréas exocrine
dont les cellules acineuses sécrètent le suc pancréatique.
Cette sécrétion comporte deux parties :
—
—
2003 - 2004
une sécrétion hydroélectrolytique qui est activée par ce mécanisme et
une sécrétion enzymatique qui est spécifiquement activée par la cholécystokinine-pancréozymine.
Digestion - Détoxification - Pr A. Raisonnier
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Hormones digestives
11.3 Gastrines
DG 72
•
•
•
Hormone peptidique de 17 acides aminés (ou 47 acides aminés = big gastrin) dont la partie
active est à l’extrémité COOH-terminale.
Sécrétées par l’estomac (cellules G de l’antre), lors des repas, dès que les protéines s’accumulent dans la poche gastrique ou même avant sous l’action du nerf pneumogastrique (acétylcholine).
Activent (par l’intermédiaire de l’AMPc et de l’inositol triphosphate) :
—
—
—
•
la sécrétion d’acide chlorhydrique,
la sécrétion de pepsine,
la sécrétion du facteur intrinsèque (cofacteur protéique de l’absorption de la vitamine
B12).
La gastrine II stimule en plus la sécrétion des enzymes digestives par le pancréas.
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Digestion - Détoxification - Pr A. Raisonnier
2003 - 2004
Hormones digestives
11.4 Sécrétine
DG 73
•
•
•
Hormone peptidique de 27 acides aminés
Sécrétée par la paroi du duodénum, lors de la digestion, en présence de chyme acide et hypertonique.
Active la sécrétion hydroélectrolytique du suc pancréatique (eau et bicarbonates), par l’intermédiaire d’une élévation du taux de l’AMPc dans les cellules des acini.
2003 - 2004
Digestion - Détoxification - Pr A. Raisonnier
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Hormones digestives
11.5 Cholécystokinine-Pancréozymine (CCKPZ)
DG 74
•
•
•
•
Hormone peptidique de 33 acides aminés dont la séquence est partiellement homologue de
celle de la gastrine.
Sécrétée par la paroi du duodénum, lors de la digestion en présence de lipides, surtout insaturés.
Active la sécrétion des enzymes pancréatiques : Trypsine, Chymotrypsine, Amylase, Lipase,
Ribonucléase, etc... La CCK-PZ agit dans les cellules des acini pancréatiques par l’intermédiaire du Ca++-calmoduline (second messager).
La CCK-PZ provoque la contraction de la vésicule biliaire, au début de la digestion.
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Digestion - Détoxification - Pr A. Raisonnier
2003 - 2004
Hormones digestives
11.6 Glucagon
DG 75
•
•
•
•
Hormone peptidique de 29 acides aminés.
Sécrété par le pancréas (cellules A des îlots de Langerhans), dès que le taux de glucose dans
le sang (glycémie) est inférieur à 4.10-3 M. Cette sécrétion est stimulée par les acides aminés
libres du plasma.
Hormone hyperglycémiante : elle favorise le retour de la glycémie à la valeur basale de 5.103 M.
Le glucagon augmente le taux de l’AMPc, surtout dans le foie, ce qui entraîne les effets suivants (par l’intermédiaire d’une activation des protéine-kinases A, AMPc dépendantes) :
—
—
—
—
—
2003 - 2004
activation de la gluconéogénèse (action antagoniste de celle de l’insuline)
activation de la glycogénolyse
inhibition de la glycogénogénèse
inhibition de la lipogénèse et de la synthèse du cholestérol
activation de la lipolyse
Digestion - Détoxification - Pr A. Raisonnier
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Hormones digestives
11.7 Insuline
DG 76
•
•
•
•
•
Hormone peptidique à deux chaînes d’acides aminés : une chaîne A de 21 acides aminés et
une chaîne B de 30 acides aminés.
Sécrétée par le pancréas (cellules β des îlots de Langerhans) au cours de la digestion, dès que
le taux de glucose dans le sang (glycémie) dépasse 6.10-3 M.
Hormone hypoglycémiante : elle favorise le retour de la glycémie à la valeur basale de 5.103 M.
L’insuline active le mouvement des transporteurs de glucose dans les membranes plasmiques,
ce qui favorise le transport actif du glucose vers le cytoplasme.
L’insuline diminue les taux des messagers secondaires : AMPc et Ca++, ce qui entraîne les effets suivants :
—
—
—
—
—
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inhibition de la gluconéogénèse (action antagoniste de celle du glucagon et du cortisol)
activation de la glycogénogénèse
inhibition de la glycogénolyse
activation de la lipogénèse
inhibition de la lipolyse
Digestion - Détoxification - Pr A. Raisonnier
2003 - 2004
Hormones digestives
11.8 Autres hormones digestives
DG 77
•
•
•
•
•
•
D’autres peptides, sécrétés par les cellules endocrines du tube digestif participent aussi à la
régulation des mouvements intestinaux ou de l’excrétion des sucs.
Le peptide libérant la gastrine (GRP Gastrin Releasing Peptide) est sécrété par des cellules
intestinales et participe à la stimulation des cellules G, productrices de gastrine.
La somatostatine est synthétisée dans de nombreux tissus dont le pancréas et l’intestin. Elle
comprend 14 acides aminés dont deux cystéines liées par un pont disulfure. Elle inhibe la sécrétion des autres hormones peptidiques, en particulier de l’insuline et du glucagon.
Le peptide YY, riche en tyrosine (Y), d’une structure proche du glucagon, est sécrété par des
cellules intestinales. Il induit une diminution d’AMPc dans les entérocytes, dont l’effet est une
activation de l’absorption d’eau et d’électrolytes.
Le VIP (Vasoactive Intestinal Peptide) est une neurohormone sécrétée par les terminaisons
nerveuses, en particulier dans l’intestin, où il agit en dilatant les vaisseaux et en augmentant
la synthèse d’AMPc dans les entérocytes ce qui active l’excrétion d’eau et d’électrolytes en
direction du tube.
Enfin, la motiline est un peptide de la muqueuse intestinale qui active les mouvements péristaltiques du tube.
2003 - 2004
Digestion - Détoxification - Pr A. Raisonnier
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Hormones digestives
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Digestion - Détoxification - Pr A. Raisonnier
2003 - 2004
Détoxification
Partie III
Détoxification
Rappel des objectifs
•
•
Définir1 les termes : détoxification, induction enzymatique.
Donner un exemple2 de réactions de détoxification de phase I et de phase II. Décrire les
étapes3 du métabolisme d’un médicament de votre choix. Décrire les étapes du métabolisme
de l’alcool éthylique.
1. Définir : préciser dans une phrase concise l’essence d’un objet ou les limites d’un concept en excluant
toute notion étrangère et en comprenant toutes les variations possibles de l’objet ou du concept cerné.
2. Donner un exemple : choisir, décrire et expliquer une situation où un concept ou un corps défini joue le
rôle principal et met en évidence ses propriétés essentielles.
3. Montrer le mécanisme (d’une réaction) ou
Décrire les étapes (d’une voie métabolique) : définir les corps chimiques en présence, écrire et équilibrer
la (les) réaction(s) ; faire le bilan chimique et énergétique.
2003 - 2004
Digestion - Détoxification - Pr A. Raisonnier
131/163
Détoxification
132/163
Digestion - Détoxification - Pr A. Raisonnier
2003 - 2004
Définitions
Chapitre 12
Définitions
2003 - 2004
Digestion - Détoxification - Pr A. Raisonnier
133/163
Définitions
12.1 Détoxification
DG 80
•
•
Les réactions de détoxification ont pour substrats des molécules biologiques dont l’activité
doit cesser par leur catabolisme, ou des molécules étrangères au métabolisme (xénobiotiques)
qui sont entrées accidentellement dans l’organisme. Ces molécules peuvent éventuellement
être dotées d’une activité nuisible à l’organisme (toxicité).
Les réactions de détoxification se déroulent le plus souvent dans le foie et en deux temps : les
réactions de phase I permettent l’inactivation des substrats ; les réactions de phase II rendent
le composé plus hydrosoluble, plus polaire pour être mieux excrété (bile, urines).
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Digestion - Détoxification - Pr A. Raisonnier
2003 - 2004
Définitions
12.2 Métabolisme de l’Aspirine®
DG 80/1
•
•
•
•
L’Aspirine® est la dénomination commerciale de l’acide acétylsalicylique, médicament le
plus utilisé en pharmacie depuis des décennies.
Le métabolisme de l’acétylsalicylate est un exemple complet de détoxification hépatique.
La phase I est une hydrolyse de la liaison ester qui libère l’acide acétique et l’acide salicylique.
La phase II ne concerne que l’acide salicylique qui est glycoconjugué dans le foie, puis éliminé dans les urines.
2003 - 2004
Digestion - Détoxification - Pr A. Raisonnier
135/163
Définitions
12.3 Inducteur
DG 81
•
•
•
•
L’accélération d’une réaction métabolique peut être le résultat d’une activation de l’enzyme
(effet de substrat, allostérie, phosphorylation, etc...) ou bien d’une induction de l’enzyme
(augmentation de sa synthèse).
Inversement le ralentissement de cette réaction peut être le résultat d’une inhibition de la réaction ou d’une répression de l’enzyme (ralentissement de sa synthèse).
Les effets opposés d’induction ou de répression ont lieu essentiellement par l’effet de facteurs
trans-régulateurs sur la transcription du gène de l’enzyme considéré : par exemple, l’accélération de la gluconéogénèse par le cortisol est due à l’augmentation de la transcription des
gènes des enzymes propres de cette voie métabolique.
De nombreux xénobiotiques exercent un effet inducteur sur les enzymes de détoxification hépatique en augmentant globalement la synthèse des membranes du reticulum endoplasmique
et des enzymes qu’elles contiennent (phénobarbital, rifampicine,...).
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Digestion - Détoxification - Pr A. Raisonnier
2003 - 2004
Réactions de phase I
Chapitre 13
Réactions de phase I
2003 - 2004
Digestion - Détoxification - Pr A. Raisonnier
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Réactions de phase I
13.1 Détoxification : Phase I
DG 82
•
•
•
•
Au cours de la détoxification des xénobiotiques, des modifications chimiques permettent de
modifier (en général diminuer) l’activité de ces molécules, donc leur toxicité.
Ces réactions sont les réactions de phase I.
Ce sont en général des oxydations : hydroxylations par les cytochromes p450, époxydations,
déshydrogénations. Mais certains xénobiotiques sont hydrolysés, réduits, désaminés ou subissent des réactions de soustraction : désalkylations, déshalogénations...
Il arrive que ces réactions conduisent à des produits plus toxiques qu’au départ, mais ces réactions dangereuses sont rares : benzopyrène, fluoroacétate, glucosides cyanogénétiques...
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Digestion - Détoxification - Pr A. Raisonnier
2003 - 2004
Réactions de phase I
13.2 Hydroxylation
DG 83
•
•
•
•
•
Les réactions d’hydroxylation sont les plus fréquentes des réactions de phase I
Elles sont catalysées par les cytochromes p450, chromoprotéines à noyau hème, qui forment
avec une oxydoréductase à NADPH et une redoxine, une petite chaîne respiratoire microsomiale.
Les hydrogènes du NADPH et d’un proton, servent à décomposer une molécule d’oxygène
dont un atome est réduit en H2O et l’autre est ajouté au substrat. Ce sont donc des monooxygénases.
Les hydroxylases participent à de nombreux métabolismes en particulier des hormones stéroïdes.
Leurs substrats de détoxification sont extrèmement variés, souvent aromatiques, comme le
benzène qui est transformé en phénol par les cytochromes p450.
2003 - 2004
Digestion - Détoxification - Pr A. Raisonnier
139/163
Réactions de phase I
13.3 Epoxydation
DG 83/1
•
•
•
D’autres cytochromes p450, par une réaction identique à celle d’hydroxylation, catalysent
l’addition d’un des atomes d’oxygène sur une liaison éthylénique en créant un pont époxyde.
Les époxydases agissent sur des substrats du métabolisme : squalène pour la synthèse du cholestérol, arachidonate pour la formation des eicosanoïdes.
La fumée du tabac permet l’inhalation de carbures polycycliques comme le benzopyrène. Le
benzopyrène subit une époxydation dans le foie, qui aboutit à un produit plus cancérigène que
le substrat : dans ce cas la phase I conduit à une augmentation de la toxicité.
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2003 - 2004
Réactions de phase I
13.4 ω-oxydation
DG 83/2
•
•
•
Le cytochrome p450 4A1 permet l’oxygénation spécifique du carbone terminal des chaînes
aliphatiques (ω-hydroxylation), en transférant un des atomes d’oxygène sur le méthyl terminal conduisant à une fonction alcool.
Cette réaction permet le métabolisme des carbures aliphatiques naturels qui sont transformés
en alcools gras puis oxydés et conjugués en acyl-CoA, avant d’être soumis à la β-oxydation.
Beaucoup de détergents ménagers sont à base de laurylsulfate (= dodécylsulfate), alcool gras
à 12 carbones sulfaté. La fonction sulfate ne permettant pas la β-oxydation de ces composés,
le foie fait une oxydation à l’autre extrémité de la chaîne afin de pouvoir oxyder la chaîne
grasse. Le dernier composé sulfoglycolate est éliminé dans les urines.
2003 - 2004
Digestion - Détoxification - Pr A. Raisonnier
141/163
Réactions de phase I
13.5 Desmolyse
DG 83/3
•
•
•
L’oxydation de deux carbones voisins par les hydroxylases à cyt p450 se poursuit jusqu’à la
séparation des ces deux carbones oxydés en aldéhydes ou en cétones.
Dans le métabolisme des stéroïdes l’oxydation des carbones 20 et 22 aboutit au détachement
de la chaîne latérale (iso), celle du carbone 17 au détachement d’un acétaldéhyde. De même
la tryptophane pyrrolase oxyde les carbones et du noyau indol pour l’ouvrir.
Certains carbures ou acides gras insaturés peuvent être oxydés au niveau des liaisons éthyléniques pour produire des acides gras à chaînes courtes.
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2003 - 2004
Réactions de phase I
13.6 Désamination
DG 84
•
•
Les amines de l’alimentation ou celles produites par les décarboxylases des bactéries intestinales sont absorbées au niveau de l’intestin. Celui-ci possède une monoamine oxydase (MAO
B) qui procède à une désamination oxydative de ces amines.
Les amines exogènes sont abondantes dans certains fromages. Chez les sujets traités par des
inhibiteurs irréversibles de la MAO, la tyramine n’est pas oxydée au niveau intestinal et passe
dans la circulation où elle se manifeste par une hypertension artérielle. Les crises hypertensives qui accompagnent ces traitements sont appelées « effet fromage ».
2003 - 2004
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143/163
Réactions de phase I
13.7 Désalkylation
DG 84/1
•
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•
D’autres réactions de phase I sont des soustractions de radicaux alkyl, en particulier des déméthylations. Celles ci peuvent porter sur un radical lié à une fonction amine (N-désalkylation) ou à une fonction alcool (O-désalkylation).
Cette sous traction est catalysée par une oxydase à cyt p450 qui fixe un atome d’oxygène sur
le premier carbone du radical et détache ensuite celui-là sous forme d’aldéhyde.
Ces désalkylations oxydatives se rencontrent dans plusieurs métabolismes : lysine, choline, ...
Le cyt P450 (CYP 1A2) métabolise 80 % de la cafféine en paraxanthine urinaire. Le radical
méthyl est soustrait et oxydé en formaldéhyde.
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2003 - 2004
Réactions de phase I
13.8 Réduction
DG 85
•
•
•
Bien que beaucoup plus rares que les réactions d’oxydation, il existe dans les réactions de
phase I des réactions de réduction. Elles sont souvent catalysées par des réductases à NADPH
ou à glutathion.
Ainsi l’acide picrique est réduit en acide picramique par une réductase à NADPH.
La trinitrine est réduite par une glutathion réductase en dérivés nitriques et nitrite
2003 - 2004
Digestion - Détoxification - Pr A. Raisonnier
145/163
Réactions de phase I
13.9 Déshalogénation
DG 85/1
•
•
Les hormones thyroïdiennes ou les acides aminés iodés résultant du catabolisme de la thyréoglobuline sont désiodés au cours de leur catabolisme. Cette déshalogénation est catalysée par
une enzyme qui peut aussi désioder des substrats exogènes.
Le DDT (DichloroDiphénylTrichloroéthane) est un pesticide qui fut longtemps employé
contre les mouches. Les insectes se sont adaptés à ce xénobiotique en induisant l’expression
d’une déchlorinase qui soustrait un ion chlore du DDT, ce qui en permet l’inactivation et le
catabolisme.
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2003 - 2004
Réactions de phase I
13.10 Hydrolyse
DG 86
•
•
•
Les hydrolases sont très nombreuses dans toutes les voies métaboliques : lipases, peptidases,
nucléases...
De nombreux médicaments ou xénobiotiques sont des esters ou des amides dont l’hydrolyse
aboutit à la perte de l’activité ou de la toxicité.
La procaïne est hydrolysée par la pseudocholinestérase en acide paraaminobezoïque (PAB).
Le produit de cette réaction est incompatible avec les sulfamides, qui sont des analogues
structuraux du PAB. Ainsi apparaît un effet secondaire (antagonisme vis-à-vis des sulfamides) qui est la conséquence du métabolisme du médicament.
2003 - 2004
Digestion - Détoxification - Pr A. Raisonnier
147/163
Réactions de phase I
148/163
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2003 - 2004
Réactions de phase II
Chapitre 14
Réactions de phase II
2003 - 2004
Digestion - Détoxification - Pr A. Raisonnier
149/163
Réactions de phase II
14.1 Détoxification : phase II
DG 90
•
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•
•
Au cours de la détoxification des xénobiotiques, des modifications chimiques ou des condensations de molécules permettent de modifier (en général augmenter) la solubilité de ces molécules, donc leur excrétion.
Ces réactions sont les réactions de phase II.
Ce sont en général des conjugaisons avec des substrats hydrophiles : acide glucuronique le
plus souvent, mais aussi sulfurique ou acétique ; ou bien avec des acides aminés : glycocolle,
glutamine, ou bien encore d’autres substrats : glutathion, carnitine,...
Il arrive que ces réactions conduisent à des composés moins solubles qu’au départ, mais ces
réactions dangereuses sont rares : esters de la carnitine, composés méthylés,...
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2003 - 2004
Réactions de phase II
14.2 Glucuronoconjugaison
DG 91
•
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La conjugaison des xénobiotiques avec l’acide β-glucuronique est la plus fréquente des réactions de la phase II. L’acide β-glucuronique est un dérivé du glucose (voie du glucuronate,
dans le tome Réserves énergétiques).
La glucuronoconjugaison intervient dans le métabolisme de la bilirubine (UDP-glucuronosyl
transférases). La bilirubine libre, insoluble, doit être transportée dans le plasma par la sérumalbumine. Une fois conjuguée par le glucuronate elle devient soluble et peut être éliminée
par les reins.
Le paracétamol est éliminé en majorité sous la forme d’un glucuronoconjugué.
La morphine est partiellement glucuronoconjuguée en 6. Cette conjuguaison ne la rend pas
inactive, mais facilite son élimination urinaire et empêche son passage à travers la barrière hématoméningée.
2003 - 2004
Digestion - Détoxification - Pr A. Raisonnier
151/163
Réactions de phase II
14.3 Sulfoconjugaison
DG 91/1
•
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•
La sulfatation est une réaction de conjugaison que nous avons rencontrée dans le métabolisme
des acides biliaires (sulfolithocholate) et dans celui des androgènes surrénaliens (sulfate de
DHEA).
Le coenzyme qui permet le transfert de l’ion sulfate et le PAPS ou phophoadénosine phosphosulfate, dont nous avons vu la formation dans le métabolisme des acides aminés soufrés.
Le paracétamol est sulfaté sur la fonction phénol, comme les stéroïdes. Ce sulfate peut être
ensuite substitué par un glutathion comme nous allons le voir.
La méthyl-DOPA, analogue structural de la dihydroxyphénylalanine et ses dérivés sont sulfatés sur le noyau catéchol.
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2003 - 2004
Réactions de phase II
14.4 Méthylation
DG 92
•
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Les réactions de méthylation sont des réactions de détoxification qu’on rencontre dans certaines voies métaboliques comme le catabolisme des catécholamines, catalysée alors par la
catechol-O-méthyl transférase (COMT).
Le coenzyme qui permet le transfert du radical méthyl est la S-adénosylméthionine, dont nous
avons vu la formation dans le métabolisme des radicaux monocarbonés.
La méthylation de la nicotine est une des voies de détxification de cet alcaloïde du tabac.
2003 - 2004
Digestion - Détoxification - Pr A. Raisonnier
153/163
Réactions de phase II
14.5 Acétylation
DG 92/1
•
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Des réactions d’acétylation se rencontrent dans le métabolisme : synthèse de la N-acétylglutamine pour la régulation du cycle de l’urée.
L’isoniazide est acétylée par une acétyl-transférase hépatique dont l’activité est génétiquement déterminée. L’acétyl se substitue à un des hydrogènes d’une fonction amine.
Les sulfamides sont aussi éliminés par acétylation.
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2003 - 2004
Réactions de phase II
14.6 Glycoconjugaison
DG 93
•
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•
La conjugaison avec le glycocolle est une des réactions principales du métabolisme des acides
biliaires.
De nombreuses substances aromatiques xénobiotiques sont conjuguées avec le glycocolle au
cours des réactions de détoxification de phase II.
L’acide benzoïque est un produit résultant du métabolisme de nombreux xénobiotiques.
Après conjugaison avec le glycocolle, il donne l’acide hippurique. Ce dernier est fréquemment retrouvé dans les urines des chevaux d’où il tire son nom.
2003 - 2004
Digestion - Détoxification - Pr A. Raisonnier
155/163
Réactions de phase II
14.7 Esters de la carnitine
DG 93/1
•
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Les acyls-coenzymes A issus du métabolisme des acides gras ou des acides aminés sont transférés sur la carnitine par des acyl-CoA carnitine transférase pour entrer dans les mitochondries
et poursuivre leur oxydation.
Certains acyl-coenzymes A issus du métabolisme de xénobiotiques se lient avec la carnitine
de manière irréversible, entraînant le blocage de ce coenzyme et celui de la β-oxydation qui
en dépend.
Les hypoglycines sont des acides aminés (graînes de plantes exotiques) comprenant un cycle
propanique dans leur radical. Ils commençent leur dégradation comme les acides aminés branchés jusqu’à la décarboxylation oxydative qui produit un acyl-CoA. Le passage de ce radical
vers la mitochondrie aboutit à une acyl-CoA intramitochondrial qui ne peut pas être oxydé.
L’acyl-carnitine intermédiaire ne pouvant plus être transféré, l’entrée des acides gras dans la
β-oxydation est rapidement inhibée et le métabolisme énergétique ne peut plus se faire que
par la glycolyse. L’hypoglycémie qui en résulte peut être mortelle. C’est cette hypoglycémie
qui a fait nommer ces acides aminés les hypoglycines.
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2003 - 2004
Réactions de phase II
14.8 Glutamoconjugaison
DG 93/2
•
Certains métabolites comme le phénylacétate, produit final du métabolisme de la phénylalanine lorsqu’elle n’est pas hydroxylée en tyrosine, sont conjugués avec la glutamine au cours
des réactions de phase II.
2003 - 2004
Digestion - Détoxification - Pr A. Raisonnier
157/163
Réactions de phase II
14.9 Conjugaison au glutathion
DG 94
•
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•
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La glutathion transférase est une enzyme inductible du cytoplasme du foie qui catalyse la liaison de certaines molécules avec un peptide, le glutathion, afin de favoriser leur diffusion dans
le plasma.
Parmi les substrats physiologiques de la glutathion transférase on peut citer le leucotriène A4
qui est conjugué en leucotriène C4, intervenant dans le processus d’anaphylaxie.
Certains xénobiotiques peuvent être transférés sur le glutathion au cours de la phase II de leur
détoxification. C’est le cas du paracétamol à fortes doses.
Dans l’alcoolisme chronique le taux de glutathion étant profondément diminué, ces réactions
sont beaucoup plus difficiles.
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Digestion - Détoxification - Pr A. Raisonnier
2003 - 2004
Métabolisme de l’alcool
Chapitre 15
Métabolisme de l’alcool
2003 - 2004
Digestion - Détoxification - Pr A. Raisonnier
159/163
Métabolisme de l’alcool
15.1 Métabolisme de l’alcool (schéma général)
DG 95
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•
L’alcool éthylique, produit de la distillation des végétaux fermentés, est le xénobiotique le
plus courant.
Le bilan de son oxydation montre que la molécule d’alcool (46 d.) produit 18 liaisons riches
en énergie, ce qui en fait un excellent aliment énergétique.
Mais ce métabolisme, principalement hépatique, ne possède pas de régulation spécifique, et
il se traduit par une élévation du rapport NADH/NAD+ qui perturbe toutes les autres voies
métaboliques en équilibre avec ce coenzyme. De sorte que l’ingestion massive aigüe ou chronique, d’alcool se manifeste par une toxicité élevée.
Les voies métaboliques concernées par les effets métaboliques de l’alcool sont nombreuses :
—
—
—
—
•
ralentissement de la β-oxydation et du cycle de Krebs ;
activation de la lipogénèse ;
activation de la synthèse du cholestérol ;
ralentissement de la gluconéogénèse ;
L’alcool perturbe également le métabolisme des molécules informationnelles (neurotransmetteurs, endorphines) conduisant à l’accoutumance et à l’assuétude.
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Digestion - Détoxification - Pr A. Raisonnier
2003 - 2004
Métabolisme de l’alcool
15.2 Alcool déshydrogénase
DG 96
•
•
•
L’alcool déshydrogénase (ADH) est une enzyme du cytoplasme des hépatocytes, métalloprotéine à Zinc, constituée de deux sous-unités. ces sous-unités sont codées par des gènes à plusieurs allèles ce qui donne des isoenzymes (ADHα, β et γ). Il existe des variants rares plus
actifs que les normaux. L’enzyme est aussi présente dans le rein et le tube digestif.
L’ADH catalyse l’oxydation d’un alcool en aldéhyde en transportant les hydrogènes sur le
coenzyme NAD+. L’enzyme est spécifique des alcools primaires de préférence et parmi ceuxci montre une spécificté particulière pour l’alcool ethylique.
Le foie peut aussi oxyder partiellement l’alcool par des hydroxylases à cyt p450 (CYP 2E1)
inductibles (MEOS = Microsomal Ethanol Oxidizing System). Il existe aussi une très faible
oxydation par des catalases. Le rein réabsorbe l’alcool, si bien que l’élimination urinaire directe de l’alcool ne dépasse pas 2 % de la dose ingérée.
2003 - 2004
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161/163
Métabolisme de l’alcool
15.3 Aldéhyde déshydrogénase
DG 97
•
•
•
Les aldéhyde déshydrogénases sont des flavoprotéines hépatiques qui captent les aldéhydes
et les oxydent en acides. Il existe plusieurs isoenzymes catalysant ces réactions, dans le cytoplasme ou les mitochondries de nombreuses cellules : foie, rein, cerveau, globules rouges...
Au cours de l’oxydation de l’acétaldéhyde, un coenzyme NAD+ est encore réduit, et l’acide
acétique produit est lié au coenzyme A par une liaison riche en énergie. l’acétyl-CoA issu de
ce métabolisme pénètre dans la mitochondrie devient un substrat du cycle de Krebs.
Couplées à le chaîne respiratoire mitochondriale, la réoxydation des deux NADH produits par
l’oxydation de l’alcool en acétate et la réoxydation des coenzymes issus du cycle de Krebs,
produisent ensemble 18 liaisons riches en énertgie sous forme d’ATP.
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2003 - 2004
Métabolisme de l’alcool
15.4 Stéatose et cirrhose hépatiques
DG 98
•
•
L’alcool éthylique serait donc un excellent nutriment s’il n’était pas toxique.
Cette toxicité résulte de trois propriétés :
1.
2.
3.
•
Il n’existe pas de régulation de la voie de captation et d’oxydation de l’alcool éthylique
par les cellules, hépatiques en particulier. En conséquence, le rapport [NADH]/[NAD+]
s’élevera au cours de cette oxydation, tant qu’il y aura une concentration de NAD+ suffisante.
L’acétyl-CoA produit s’il n’est pas brulé par le cycle de Krebs, conduira à la lipogénèse
et inhibera l’oxydation des acides gras, à moins qu’il ne soit cétogène (voir section 15.1
page 160).
L’inhibition de la captation des acides gras, de la β-oxydation, l’augmentation du rapport
insuline/glucagon + cortisol et la diminution de la synthèse des VLDL vont aboutir à
l’activation de la voie de synthèse des triglycérides (voie de Kennedy, enzyme-clé =
phosphatidate phosphatase) et à l’accumulation de graisse dans le foie : foie gras (stéatose hépatique).
Cette stéatose hépatique précède la cirrhose induite par l’apoptose et la régénération des hépatocytes.
2003 - 2004
Digestion - Détoxification - Pr A. Raisonnier
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