UE 7 : Sciences biologiques 2015-2016

2015-2016 Métabolisme
Biochimie
UE 7 : Sciences biologiques
Métabolisme des glucides
Annexe sur Moodle (incomplet)
Semaine : n°1 (du 07/09/15 au
11/09/15)
Date : 08/09/2015
Heure : de 10h30 à
12h30 Professeur : Pr. Tailleux
Binôme : n°7 Correcteur : n°9
Remarques du professeur
•Ce cours s'inscrit dans le cadre général des biomolécules, il sera axé sur le métabolisme énergétique
•On va rester cette année dans la physiologie
•Problématique : comment l'organisme puise t'il son énergie à partir des biomolécules : glucide, AA,
lipides ?
•10h de cours ; 8 premières heures : réactions détaillées, 2 dernières : intégration du métabolisme
PLAN DU COURS
I) Introduction
A) Les glucides : rappel
1) Structure
2) Rôles
B) Les principales voies métaboliques des glucides
C) La digestion des glucides
D) L'absorption intestinale des glucides
E) Le contrôle de la glycémie
F) Les différents tissus
1) Les tissus insulino-indépendants
2) Les tissus insulino-dépendants
G) Les transporteurs membranaires du glucose : les GLUT
II) La glycolyse
A) Les différentes étapes
1) Etape 1
2) Etape 2
3) Etape 3 : l'extraction de l'énergie
B) Voie de détour de la glycolyse : 2, 3 BPG
C) Bilan énergétique de la glycolyse
III) Principes généraux d'une voie métabolique
A) Régulation d'une réaction enzymatique
B) Régulation d'une voie métabolique
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I) Introduction
A) Les glucides : rappel
1) Structure
–Monosaccharides : unité de base que sont les aldoses et cétoses
–Oligosaccharides : plusieurs oses associés
–Polysaccharides
➢Soit de structure: la cellulose, la chitine et les glycosaminoglycanes
➢Soit de réserve : le glucose comme l' amidon chez les végétaux et le glycogène dans le monde animal
2) Rôles
–Rôle structural : constituants des oses, de cofacteurs
–Rôle de reconnaissance : récepteurs cellulaires
–Rôle dans le métabolisme énergétique : l'oxydation du glucose conduit à la formation d'énergie sous forme
d'ATP, et de stockage d’énergie sous forme de glycogène.
B) Les principales voies métaboliques des glucides
Les glucides viennent principalement de l'alimentation mais aussi de l'organisme lui-même.
Le sang circulant aura essentiellement du glucose qui va rentrer dans les cellules et aura plusieurs devenirs
possibles :
–La voie de la glycolyse jusqu'au stade de pyruvate, qui peut devenir de l'Acétylcoenzyme A, puis entrer
dans le cycle de Krebs. Cela conduit à l'oxydation complète du glucose et à la formation d'ATP.
–Il peut aussi être stocké en tant que glycogène. La voie qui conduit à la synthèse du glycogène est la voie
de la glycogénogénèse. Dans certain contexte métabolique le glycogène peut être dégradé pour redonner
des unités de glucose : c'est la glycogénolyse.
–Il peut s'engager dans la voie des pentoses-phosphates qui n'est pas directement lié à la production
d’énergie
–Le glucose peut aussi être produit sans apport alimentaire, à partir d'éléments non glucidiques c'est la
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néoglucogénèse.
Toutes ces voies ne sont pas présentes simultanément ni possibles dans tous les types cellulaires. Certaines seront
présentes dans le foie et muscle comme la glycogénogénèse et la glycogénolyse.
La néoglucogénèse ne se produit que dans le foie +++.
La glycolyse jusqu'au pyruvate, est une voie ubiquitaire aux cellules, alors que la glycolyse jusqu'au cycle de
Krebs non.
En fonction du type cellulaire, les réactions sont possibles et présentes ou pas.
Les enzymes nécessaires à ces voies métaboliques se mettent en place en fonction du contexte métabolique: en
période post prandiale, lors de jeûne court ou jeûn long..
Cette régulation sera en grande partie assurée par 2 hormones majeures :
–Insuline : sécrétée par les cellules béta du pancréas
–Glucagon : sécrété par les cellules alpha du pancréas
C) La digestion des glucides
L'alimentation comprend essentiellement de l'amidon (glucoses aux liaisons alpha 1-4), du saccharose (fructose-
glucose aux liaisons alpha 1-2), et du lactose (galactose lié à un glucose).
La digestion de ces glucides va commencer par l'action d'enzymes dans les glandes salivaires :
•L'action de l' amidon commence par l'action de l'alpha amylase produite par le pancréas exocrine. Cette
dégradation de l'amidon se poursuit dans la lumière intestinale, car à la surface des entérocytes on a des
enzymes : notamment la glucosydase et la maltase qui permettent la poursuite de la dégradation du polymère de
glucose. Ceci donne deux unités de glucose : le maltotriose, et des dextrines, pour finalement donner du glucose
•Pour le saccharose : la saccharase à la surface des entérocytes l'hydrolyse en un glucose et un fructose
•Enfin pour le lactose, on aura un glucose et un galactose
Finalement on aura dans la lumière intestinale du glucose, du fructose et du galactose.
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D) L'absorption intestinale des glucides
Les glucides vont devoir être absorbés au niveau intestinal ; puis passer de la lumière intestinale vers le
compartiment sanguin.
Ils ne vont pas traverser la membrane spontanément. On aura l'intervention de transporteurs :
–Pour le glucose et galactose : SGLT1 est un transporteur symport apical (il transporte un glucose et un
ion sodium). On a un couplage entre l'entrée de l'ose et celle du sodium. L'entrée du sodium va être
couplée avec la sortie du sodium de la cellule par le transporteur NA+/K+ ATPase. Ce couplage va
permettre de faire un gradient de sodium qui va déplacer le flux de sodium vers l'intérieur de la cellule, et
va permettre le flux de glucose à l'intérieur de la cellule. Ils vont ensuite ressortir au niveau basal par un
autre transporteur : GLUT2, c'est un transport uniport (une molécule à la fois), ce qui permett la sortie
des oses dans le sang.
–Pour le fructose: il est transporté par GLUT5 et ressort coté basale par GLUT2 également.
Le sang circulant va revenir au foie par la veine porte. Dans le foie, fructose et galactose vont être en majorité
transformés en glucose.
E) Le contrôle de la glycémie
Le foie joue un rôle fondamental dans le contrôle de la glycémie.
Le matin à jeun, la glycémie (concentration de glucose dans le sang) est de l’ordre de 0.7 à 0.95 g/L soit 3.9-
5.3mmol/L.
En post prandial : jusqu'à 6mmol/L.
Lors d'un repas la glycémie s'élève mais rapidement l'organisme met en place un système pour la la maintenir :
c'est l’homéostasie du glucose.
Au cours de la journée on a une fluctuation de la glycémie.
On a des pathologies liées à la glycémie :
–Le diabète de type 2 qui est une hyperglycémie délétère pour l'organisme
–L'hypoglycémie : conséquences délétères notamment pour le cerveau qui n'utilise QUE le glucose.
Le glucose rentre dans le foie par l'intermédiaire de GLUT 2.
Une fois dans l'hépatocyte il est phosphorylé par l'enzyme glucokinase et il est transformé en glucose-6-
phosphate qui va être stocké sous forme de glycogène.
•Quand la glycémie est élevée le foie fait rentrer le glucose et il est stocké sous forme de glycogène.
•Au contraire si elle est faible, ce stock sera mobilisé. Le glycogène va redonner du glucose-6-phosphate qui va
redonner du glucose grâce à la glucose-6-phosphatase. Il sortira par GLUT2 également dans le sang circulant
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et sera redistribué aux organes/cellules qui en ont besoin.
Qd le glycogène est totalement utilisé, on en resynthétise par la néoglucogénèse.
F) Les différents tissus
1) Les tissus insulino-indépendants
–GR : il n'a pas de mitochondrie, il utilise que le glucose comme substrat énergétique, il a un besoin très
important
–Tissu nerveux : les neurones, ils utilisent que du glucose.
2) Les tissus insulino-dépendants
–Muscle squelettique
–Tissus adipeux
–Foie
G) Les transporteurs membranaires du glucose : les GLUT
Ce sont des glycoprotéines, ils ont tous une chaîne polypeptidiques unique d'environ 500AA, on connait
actuellement 14 GLUT différents. On s’intéressera au 5 plus importants.
–Ils ont une structure commune : 12 segments transmembranaires avec un pore central hydrophile.
–Ce sont des uniports qui permettent un transport facilité
Structure générale des transporteurs de glucose de type GLUT :
Les différents GLUT ont des localisations tissulaires différentes, ils ont des affinités différentes pour l'ose qu'ils
transportent défini par le Km, et enfin ils ont des spécificités différentes pour l'ose transporté (un seul type d'ose ou
plusieurs transportés) :
–GLUT 1 : ubiquitaire, mais particulièrement abondant à la surface du GR, il a un Km faible de 1mmol
donc une forte affinité, et il transporte le glucose et le galactose.
–GLUT 3 : exclusivement dans le cerveau à la surface des neurones, mais il a des propriétés similaires
comme le Km de 1mmol et transporte les mêmes oses que GLUT 1
–GLUT 2 : il est présent dans 2 types cellulaires clés: l'hépatocyte et dans le pancréas, plus
particulièrement dans la cellule béta pancréatique, et aussi dans l'intestin et le rein. Il a un Km élevé 20
mmol donc faible affinité. Il transporte du glucose, galactose et fructose.
Représentations graphiques :
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