La Gluconéogenèse (ou Néoglucogénèse)

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1 Turot Stéphanie Biochimie Gombault Louis-Nicolas 31/01/10 La Gluconéogenèse (ou Néoglucogénèse) 4. COOPERATON ENTRE LE MUSCLE STRIE ET LE FOIE (CYCLE DE CORI) Le muscle squelettique, en contraction rapide, fonctionne presque exclusivement avec l'atp issu de la glycolyse (anaérobie), soit 2 ATP par molécule de glucose avec formation de deux lactates. Ceci suppose la dégradation d une énorme quantité de glucose pour satisfaire les besoins du muscle. Le stock du glycogène musculaire étant limité (cf chapitre spécifique du glycogène), un approvisionnement en glucose extérieur s avère indispensable. Il fait intervenir le processus connu sous le nom de cycle des CORI (p24 Chap 5). Le glucose dans le sang va dans le muscle, il est alors transformé en lactate : il y a acidification du muscle. Le lactate, formé à l issue de la glycolyse dans la cellule musculaire, est repris par le sang et conduit jusqu'au foie où il est transformé en pyruvate (lactate deshydrogénase), puis en glucose. Ce glucose est rapporté au muscle par le sang pour y être utilisé. Le sprint comme exemple d integration des voies métaboliques : (p24 bas Chap 5). 1) Glycolyse 1) Lactate déshydrogénase 2) Et 5) site de l acide citrique et phospho-oxydative Pas de flèche entre lactate et pyruvate. Pas de néoglycogenese dans les muscles cardiaques. Le glucose dans le sang est majoritairement envoyé vers les cellules musculaires (peu vers le foie, car dans ce cas, il est stocké. Quand on a besoin de glucose, il est donc envoyé de préféré vers le muscle). Une fois dans le muscle, le glucose, en cas de sprint, va surtout être transformé en lactate(étape 3). Le lactate va alors dans le sang. Il sera alors majoritairement envoyé vers le foie (=organe détoxificateur) et très peu vers les cellules musculaires cardiaques (qui en cas de sprint utiliseront plutôt l ATP que CO2+H2O issus du lactate). Dans le foie, les acides aminés et le glycérol alimentent la néoglucogenèse.

2 Chapitre 6 LE CYCLE DE L ACIDE CITRIQUE (CYCLE DU CITRATE, ACIDES TRICARBOXYLIQUES, TCA, CYCLE DE KREBS) Plaque tournante du métabolisme de la cellule Voie commune terminale d oxydation des molécules sources d énergie (glucides, lipides, AAs) avec l acétyl coenzyme A comme molécule d entrée dans le cycle (DG = kj/mol). 1 INTRODUCTION & VUE D ENSEMBLE schéma P2 : transformation du pyruvate en acétyl coa, permet de faire tourner le cycle de l acide cytrique. Cette transformation se déroule dans la mitochondrie. Il y a oxydation totale de l acétyl CoA : il est oxydé en 2 CO2. Le passage du pyruvate à l acétyl CoA libère 2 électrons. Le cycle de l acide citrique permet la libération de 8 électrons, qui sont utilisés dans la réaction phospho-oxydative pour produire de l ATP. Au total il y a donc libération de 10 électrons. Par pyruvate 1 GTP est produit ce qui est inférieur à la glycolyse (donc faible production d énergie). Le cycle produit des intermédiaires métaboliques : système qui permet de réalimenter les autres voies métaboliques. Coenzyme A ; Sur le groupement SH- va se fixer un groupe acétyl CH3CO, qui va ensuite être réduit. (p2 ) Schéma bas p2 : Les 2 C du CH3CO vont être éliminés dans 2 CO2. Le cycle tourne sur un C4 (oxaloacétate) et permet à l acétyl CoA de rentrer par captage. C4 (oxaloacétate) et C2 (acétyl CoA) se condensent pour donner un C6. Le C6 va être généré en C4 (=oxaloacétate) en libérant 2CO2. Au total, en plus des CO2, le cycle libère 3 NADH,H+ et 1 FADH2. Ces 4 coenzymes produisent chacune 2 électrons, ce qui fait un total de 8 électrons libérés.

3 Mais cette association oxaloacétate C4 + C2 est thermodynamiquement défavorable, elle répond seulement à la loi de l offre et la demande. Des 2 phases (phase pyruvate en acétyl CoA et phase de cycle), la conversion du pyruvate en acétyl coa est la + complexe. 2 ENTREE DU PYRUVATE DANS LE CYCLE DE L ACIDE CITRIQUE. On est dans un tissus qui peut respirer donc approvisionné en O2. Il y a différentes coenzymes. La PDH est constituée de E1, E2 et E3. Complexe E1 : 24 polypeptides différents, quand le pyruvate est capté par l enzyme il est pris en charge par le CoEA pour ne pas qu il s échappe. Complexe E2 : 24 polypeptides. Complexe E3 : 12 polypeptides. Etape 1 : Le groupement réactif du TPP est le C2 du groupement imidazole. C est dessus que se fixent les groupements cétoniques avant de subir la décarboxylation. Etape 3 : Sur l acétyllipoamide, la liaison S-C est très forte donc aucune chance que l acétyl s échappe. Etape 4 : On ne sait pas pourquoi, mais une fois le FADH2, au lieu de s arrêter, la réaction continue et les 2 électrons de FADH2 réduisent NAD+. L étape de régénération de l oxaloacétate est thermodynamiquement défavorable. Elle se réalise seulement pour que le cycle ne s arrête pas. 3 - ETAPES ENZYMATIQUES DU CYCLE FORMATION DU CITRATE P5 Il y a hydrolyse de la liaison thioesther et relargage de l HSCOA. 3.2 ISOMERISATION DU CITRATE EN ISOCITRATE P5 et P6 Dans la molécule de l oxaloacétate, le OH et le H d un des CH2COO- participent à l isomérisation. Dans la protéine Fer-Souffre, 3 liaisons Fe-S se forment avec les S des cystéines de l acconitase. Un des rôles principaux des complexes Fe-S c est le transport d électrons (mais pas dans ce cas), dans la respiration oxydative.

4 3.3 - DESHYDROGENATION DECARBOXYLANTE DE L ISOCITRATE Le NADH est le 1 er Coenzyme produit. Un CO2 est produit. L a-cétoglutarate est une molécule qui permet les différentes étapes de synthèse des aa. Chaque étape du cycle produit des intermédiaires qui ne font pas que véhiculer des Electrons, mais qui sont importants en tant que tel DESHYDROGENATION DE L α-cetoglutarate P6 2eme CO2 et 2eme NADH, H+ relargués. La molécule est alors rechargée avec une coenzyme A FORMATION D'UNE LIAISON RICHE A PARTIR DU SUCCINYL-COA seule étape de production d énergie pure. Le GTP va capter l énergie formée par la liaison thioesther DESHYDROGENATION DE SUCCINATE EN FUMARATE P7 En général, les enzymes qui font une double liaison font intervenir le FADH2 et non le NADH,H HYDRATATION DU FUMARATE ET FORMATION DU MALATE P7 3.8 DESHYDROGENATION DU MALATE EN OXALOACETATE («REGENERATION») P7 Il faut partir de l oxaloacétate. la figure P7 bas est la récapitulation de tout ce qu il y a a savoir. L acétyl coa se condense avec l oxaloacétate pour donner du citrate. Puis isomérisation du citrate en isocitrate (OH), décarboxylation (fonction CO) et production du 1 er NADH,H+. Apres une 2 ème décarboxylation sur COO- et le branchement du coenzyme A, il y a formation du succinate. LA liaison thioester S-C du succinylcoa est très chargée. Vient ensuite le relargage du coenzyme A, l attaque et l hydrolyse du fumarate(2 ème H et OH), une déshydrogénation et la production du dernier NADH,H+. 4 BILAN ENERGETIQUE DE L OXYDATION DE L ACETYL-CoA P8 Pour le bilan, on oublie l oxaloacétate, car il entre dans la réaction mais il en ressort. A partir du moment où on a les coenzymes réduites, on passe d un niveau chimique à un niveau électrochimique. Le but est de produire des ATP. Remarque : des mesures montrent que l oxydation de NADH,H+ correspond environ à 2,5 ATP

5 et celle de FADH2 à 1,5 ATP au cours des phosphorylations mitochondriales. Le bilan énergétique du cycle serait donc : - on rajoute aux 3 NADH,H+ du cycle de Krebs le NADH,H+ provenant du pyruvate soit 4*2,5=10 ATP provenant des NADH,H+ - 1,5 ATP provenant du FADH2 Donc au total on devrait avoir 11,5 ATP produits. En réalité, il y en a 13. Ceci est dû à l'entrainement d'électrons, ça fait comme si on avait un FADH2 en plus. 5 - CYCLE DE L'ACIDE CITRIQUE : AUTRES FONCTIONS P8 ET P9 Schéma P9 : Le citrate est en prise directe pour la synthèse des acides gras (hormones, neuromédiateurs). Si on est dans un organe qui n'a pas besoin de coenzymes réduites dont pas d'atp, le citrate va alors être redirigé vers une autre fonction : la synthèse d'acides gras et de stérols. La flèche verte représente une réaction qui normalement ne se produit pas. Si ces intermédiaires peuvent être utilisés pour le métabolisme, il faut savoir que s'il y a une déficience, les autres métabolites peuvent fournir ces intermédiaires. Donc si le cycle ne peut pas synthétiser l'α-cétoglutarate, on peut l'obtenir à partir des acides-aminés. Pyruvate oxaloacétate favorisé par une pyruvate carboxylase, qui est inactive dans une cellule qui fonctionne normalement. C-a-d que l acétyle CoA inhibe la pyruvate carboxylase.