METABOLISME TISSULAIRE CHEZ LES MAMMIFERES

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Chapitre 17
Pr C.ZINSOU
METABOLISME TISSULAIRE CHEZ LES MAMMIFERES
OBJECTIFS
De l’enseignant
Replacer les grandes voies métaboliques dans le contexte tissulaire au niveau du foie, du
tissu adipeux, du muscle squelttique et du cerveau.
Insister sur les variations métaboliques induites par la disponibilités des substrats, les
niveaux des concentrations enzymatiques et les différentes régulations des activités des
enzymes.
Montrer comment les princepaus tissus peuvent être spécialisés dans l’élaboration, dans la
distribution ou le stockages des substrats énergétiques.
Expliquer comment les différentes hormones, sécrétées pendant la séquence des
différentes périodes suivant le repas, interviennent dans les fonctions anaboliques et/ou
cataboliques des principaux tissus.
Evoquer l’importance des échanges entre les tissus et le rôle fondamental du sang
Résumer sur schéma les principaux échanges inter-tissulaires entre le foie, le tissu
adipeux, le muscle squelttique et le cerveau.
De l’étudiant
L’étudiant est supposé connapitre les grandes voies métaboliques qui ont servi de base à
au cours général du métaboliqme. Dans ce chapitre son objectif sera d’élagir ses
connaissances en les situant au niveau des tissus. Pour cela il doit :
Connapitre la séquence des périodes suivant la prise d’un repas : état absortif ou post
prrandial, etat post absorptifet état de jeûne.
Bien les acteurs de modifications du métabolisme et les temps de réponse, que ce soit au
niveau de la disponibilité des substrats ou des différents types de régulation enzymatiques.
Pouvoir retrouver le fonctionnement d’un tissu suivant la concentration sanguine des
hormones :insuline, gulucagon et adrénaline.
Savoir décrire les types et les niveaux d’échanges entre les différents tissus pris deux à
deux, sans oublier le rôle prépondérant du foie en fonction des états de nutrition de
l’organisme.

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PLAN
OBJECTIFS
1 - INTRODUCTION
2 - SEQUENCE DES DIFFFERENTES PERIODES A L’ISSUE D’UN REPAS.
2.1 - PERIODE ABSORPTIVE OU POST PRANDIALE
2.2 - PERIODE POST ABSORPTIVE
2.3 - PERIODE DE JEUNE
3 - CHANGEMENTS ENZYMATIQUES
4 - LE FOIE
4.1 - METABOLISME HEPATIQUE A L’ETAT ABSORPTIF
4.1.1 – METABOLISME GLUCIDIQUE
4.1.2 – METABOLISME HEPATIQUE DES ACIDES GRAS
4.1.3 – METABOLISME HEPATIQUE DES ACIDES AMINES
4.2 - METABOLISME HEPATIQUE A L’ETAT POST ABSORPTIF
4.2.1 – METABOLISME GLUCIDIQUE
4.2.2 – METABOLISME DES ACIDES GRAS
5 – LE TISSU ADIPEUX
5.1 - METABOLISME A L’ETAT ABSORPTIF
5.1.1 – METABOLISME GLUCIDIQUE
5.1.2 – METABOLISME LIPIDIQUE
5.2 - METABOLISME A L’ETAT POST ABSORPTIF ET DE JEUNE
5.2.1 – METABOLISME GLUCIDIQUE
5.2.2 – METABOLISME LIPIDIQUE
6 - MUSCLE SQUELETTIQUE (OU STRIE)
6.1 – METABOLISME A L’ETAT ABSORPTIF
6.1.1 – METABOLISME GLUCIDIQUE
6.1.2 – METABOLISME LIPIDIQUE
6.1.3 – METABOLISME DES ACIDES AMINES
6.2 – METABOLISME A L’ETAT POST ABSORPTIF ET DE JEUNE
6.2.1 – METABOLISME GLUCIDIQUE
6.2.2 – METABOLISME LIPIDIQUE
6.2.3 – METABOLISME DES ACIDES AMINES
6.3 – METABOLISME A L’ETAT DE REPOS ET AU COURS D’UN EXERCICE PHYSIQUE
7 - LE MUSCLE CARDIAQUE
8 - LE CERVEAU
8.1 - METABOLISME GLUCIDIQUE
8.1.1 – PERIODE ABSORPTIVE ET POST PRANDIALE
8.1.2 – PERIODE POST ABSOPTIVE ET DE JEUNE
8.2 - METABOLISME LIPIDIQUE DU CERVEAU
9 - INTERACTIONS ENTRE LES DIFFERENTS METABOLISMES
9.1 - ENVIRONNEMENT DES ECHANGES : LE SANG DES ANIMAUX
9.2 – ECHANGES INTER-TISSULAIRES
9.2.1 – ECHANGES INTER-TISSULAIRE A L’ETAT ABSORPTIF
9.2.2 – ECHANGES INTER-TISSULAIRE A L’ETAT POST ABSORPTIF ET DE JEUNE

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1 - INTRODUCTION
Une comparaison des métabolismes chez les végétaux et chez les animaux révèle
que celui observé chez les animaux est plus complexe.
Chez les végétaux :
- la production de l’énergie est assurée par le processus de la photosynthèse dans
laquelle l’énergie lumineuse est transformée en ATP.
- le métabolisme est orienté essentiellement vers la biosynthèse dont le niveau
excède de loin les besoins des plantes. Ceci explique l’accumulation de produits : glucides,
lipides, protéines et autres composés très utiles qui sont mis à la disposition des animaux et
de l’homme sous forme d’aliments, de médicaments, bois d’oeuvre, etc.
Chez les animaux :
La production de l’énergie se fait à partir des glucides, des lipides et des protéines
qui leur sont fournis sous forme d’aliments. Ils subissent une séquence de dégradations :
dégradation préliminaire (glycolyse pour les glucides, β-oxydation pour les acides gras et
désamination pour les acides aminés issus de l’hydrolyse des protéines), production
d’acétyl-CoA, oxydation des acétyl-CoA dans le cycle de Krebs pour la production des
cofacteurs réduits riches en énergie, et enfin oxydation de ces cofacteurs couplée à la
production de l’ATP dans la phosphorylation oxydative.
L’utilisation des aliments est possible grâce à leur transformation séquentielle dans
le tractus digestif qui les hydrolysent enzymatiquement en leurs sous-unités monomériques.
Ces dernieres, seules, sont capables d’être absorbées au niveau de l’estomac et de
l’intestin. Après absorption, les oses, les acides aminés et quelques triglycérides passent
dans le sang et sont transportés jusqu’au foie. Le reste des triglycérides gagnent par une
voie différente les cellules adipeuses. Le système de vascularisation de l’estomac, de
l’intestin grêle et du pancréas fait jeter les vaisseaux qui en sortent dans la veine porte du
foie avant de se jeter dans la circulation générale. De ce fait le foie se trouve baigné par
les nutriments venant de l’estomac, de l’intestin et l’insuline sécrétée par le pancréas. Cette
position stratégique du foie va lui conférer un rôle majeur dans le métabolisme des
animaux. Il va prélever, stocker, transformer les nutiments en substrats énergétiques et en
précurseurs de biosynthèse et enfin les distribuer aux tissus périphériques.
Le foie a la possibilité d’adapter son fonctionnement à la nature des aliments. Il est
aussi à l’écoute des besoins des différents tisssus. La qualité, la quantité, la vitesse de
distribution des produits aux autres tissus dépend de l’intervalle entre les repas et du
métabolisme de ces tissus.
Après un repas les hépatocytes baignent donc dans un environnement sanguin
riche en glucose, acide gras, acides aminés et insuline. La présence de cette hormone va
orienter donc tout le métabolismedes tissus à partir du foie.
Pour mieux comprendre les échanges intercellulaires, il nous sera utile de distinguer
et de caractériser les différentes périodes suivant un repas
.

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2 - SEQUENCE DES DIFFFERENTES PERIODES A L’ISSUE D’UN REPAS.
On peut distinguer trois périodes : période post prandiale ou absorptive, période
post absorptive et enfin période de jeûne.
2.1 - PERIODE ABSORPTIVE OU POST PRANDIALE
La période post prandiale ou absorptive est celle pendant laquelle l’organisme se
trouve à l’état post prandial ou absorptif. Elle couvre les quatre premières heures après un
repas. On assiste à un accroissement transtoire du glucose, acides aminés et des lipides
(sous forme de chiylomicrons) dans le plasma sanguin. Les nutriments affluent au niveau
des tissus. L’organisme y répond au niveau du pancréas par une sécrétion importante de
l’insuline alors que celle du glucagon est inhibée. Le métabolisme est orienté vers des
synthèses en vue de stockage notamment des glucides et des lipides. Compte tenu de la
disponibilité du glucose tous les tissus peuvent l’utiliser comme source d’énergie.
2.2 - PERIODE POST ABSORPTIVE
La période post absorptive (état post absorptif) se situe entre 4 et 12 heures après
un repas. Le rapport Insuline/Glucagon décroît et s’inverse. Elle est considérée comme une
période catabolique caractérisée par la phosphorolyse du glycogène, la dégradation des
lipides de réserves et la dégradation des protéines. Des mobilisations des substrats
énergétiques ont lieu dans le foie, les adipocytes et les muscles. Le foie traite, élabore et
distribue glucose, acides gras aux autres tissus.
Chez les organismes bien nourris on ne rencontre pratiquement que ces deux
périodes compte tenu de la prise des repas à intervalles réguliers.
2.3 - PERIODE DE JEUNE
De 12 à 24 heures et au-delà après un repas, s’installe la période de jeûne. Les
causes peuvent être nombreuses : pénurie alimentaire, cure d’amaigrissement, maladie,
etc. A la 25e heure, les ressources énergétiques disponibles chez un adulte de 70 kg sont :
0.2 kg de glycogène hépatique, 15 kg de triacylglycérols, 6 kg de protéines. L’action du
glucagon sera renforcée par celle de l’adrénaline et de la noradrénaline pour résoudre les
deux problèmes vitaux suivants : assurer le maintien de la glycémie et la fourniture du
glucose au cerveau d’une part, fournir les substrats énergétiques alternatifs aux autres
tissus.
3 - CHANGEMENTS ENZYMATIQUES
Des traits enzymatiques caractérisent l’organisme à l’état bien nourri et l’organisme
à l’état de jeûne. Des modifications importantes surviennent lors du passage d’un état à
l’autre. La circulation des métabolites intermédiaires entre les différentes voies
métaboliques, qui vont conditionner les échanges de substrats entre les différents tissus,
est contrôlée par les mécanismes suivants : disponibilité des substrats, activation ou
inhibition allostérique des enzymes, modification covalente des enzymes, induction et
répression des enzymes. La mise en œuvre du contrôle par la disponibilité des substrats
est de quelques minutes, celle occasionnée par les modifications covalentes est de
quelques heures et la régulation enzymatique par induction ou répression se met en place
seulement au bout de quelques jours.

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§ Activation ou inhibition allostérique des enzymes
Que ce soit à l’état bien nourri ou non, les activités de certaines enzymes peuvent
être affectées par des effets allostériques. L’un des exemples qu’on peut donner est la
régulation allostérique réciproque de la glycolyse et de la néoglucogenèse hépatiques.
Grâce au fructose 2,6-bisphosphate élaboré dans le foie, la phosphofructokinase 1 (PFK
1) est activée (stimulation de la glycolyse), alors que la fructose 1,6-bisphosphatase 1
(FBP 1) est inactivée (inhibition de la néoglucogenèse, voir le chapitre de la
néoglucogenèse).
§ Activation ou inhibition des enzymes par modification covalente
Les modifications les mieux connues se traduisent par la phosphorylation de la
sérine, thréonine ou tyrosine au niveau de certains sites spécifiques des enzymes cibles. A
l’état bien nourri les enzymes régulées par ce mécanisme sont actives sous forme
déphosphorylée (glycogène synthase, pyruvate déshydrogénase, etc.) sauf dans trois
cas : glycogène phosphorylase, triglycéride lipase hormonosensible, fructose 2,6
bisphosphatase (FBP 2).
§ Induction ou répression des enzymes
Ce mécanisme ne porte pas sur l’activité des enzymes présentes mais sur
l’augmentation (induction) ou sur la réduction (répression)
de leur quantité, modifiant ainsi la quantité des protéines totales. Ces modifications se
mettent en place dans des conditions physiologiques données. A l’état bien nourri qui
entraîne l’hyperglycémie et sécrétion de l’insuline, les enzymes hépatiques sont sujettes à
ces types de modifications. C’est ainsi que nous avons l’induction des enzymes impliquées
dans le métabolisme du glucose, à savoir glucokinase, pyruvate kinase, acétyl-CoA
carboxylase, glucose 6-phosphate déshydrogénase, etc. Le passage à l’état absorptif
prolongé et de jeûne favorise l’induction de la glucose 6-phosphatase, fructose 1,6-
bisphosphatase, phosphoénolpyruvate carboxykinase, etc.
4 - LE FOIE
4.1 - METABOLISME HEPATIQUE A L’ETAT ABSORPTIF
Le foie occupe une position unique dans le métabolisme. Le système de drainage
sanguin de l’estomac, de l’intestin grêle et du pancréas est conçu de telle sorte qu’il se jette
dans la veine porte qui arrive au foie. Par ce processus, le foie se trouve inondé par les
nutriments issus de la digestion d’un repas. En même temps il reçoit, en réponse à la
présence des glucides et des acides aminés, l’insuline sécrétée par le pancréas. Cette
situation lui permet de prélever le surplus des substrats, de les traiter, de les stocker et de
les distribuer aux autres tissus.
4.1.1 – METABOLISME GLUCIDIQUE
Le métabolisme du foie est plutôt orienté vers la production du glucose que vers sa
consommation. Cependant chez les organismes bien nourris et en phase absorptive (post
prandiale), son rôle de traiteur des nutriments, arrivant en abondance, le fait fonctionner
comme un consommateur.
Le glucose, présenté au foie par la veine porte, rentre rapidement dans les
hépatocytes. Ce transport n’est pas contrôlé par l’insuline. On estime que sur l00 g de
glucose arrivant au foie, approximativement 60 g y sont piégés et retenus. Le métabolisme
du foie dans ces conditions revêt différents aspects essentiellement favorisés par niveau
élevé de l’insuline.