Polycopié de Biochimie UE 1 : Atomes, biomolécules, génome, bioénergétique, métabolisme

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1 Stage de Pré-Rentrée du Tutorat 26 août septembre 2013 Polycopié de Biochimie UE 1 : Atomes, biomolécules, génome, bioénergétique, métabolisme Fiches de cours Enoncés des exercices Ne peut être vendu ou utilisé dans un but commercial sous peine de poursuite. Ce fascicule de cours et d exercices a été entièrement réalisé par le Tutorat Ni les professeurs, ni la faculté ne pourront être tenus responsables de la validité des informations qu'il contient, même en cas d'une éventuelle relecture par un professeur. 1

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3 Sommaire Chapitre 1 : Structure et fonction des protéines - Cours Page 4 - Exercices Page 9 Chapitre 2 : Glucides Lipides - Cours Page 12 - Exercices Page 24 Chapitre 3 : Biologie moléculaire - Cours Page 26 - Exercices Page 32 Chapitre 4 : Métabolisme - Cours Page 34 - Exercices Page 44 Remerciements Page 46 3

4 Chapitre n 1 : Structure et fonctions des protéines Cours I- PROTEINES Les protéines sont les acteurs principaux du monde vivant. Elles occupent tout plein de rôles, tous les rôles à occuper en fait (ou presque). C'est-à-dire : gérer et maintenir une structure, reconnaitre et se défendre, transporter, transformer, informer, signaler etc, etc 1) Acides Aminés Vous en avez forcément déjà entendu parler dans votre vie, maintenant il est temps de les rencontrer : les Acides Aminées! (AA pour les intimes) Les AA sont les constituants des protéines, il y en a en tout 20 qui ont toutes la même structure : - Un carbone asymétrique central - Une fonction acide carboxylique - Une fonction amine (d où le «acide aminé) - Une chaîne variable R (une chaîne différente par AA) Le carbone asymétrique fait qu il y a deux stéréo-isomères possibles : L-AA ou D-AA. La forme L étant la seule présente dans les protéines naturelles (allez savoir pourquoi). 4

5 Liste des 20 acides aminés : AA apolaires (hydrophobes, à l intérieur des protéines AA neutres AA polaires chargés (hydrophiles) Nom Caractéristiques Nom Caractéristiques Nom Caractéristiques Glycine (Gly) Pas de carbone asymétrique Sérine (Ser) Alanine (Ala) Aliphatique Thréonine (Thr) Valine (Val) Aliphatique Tyrosine (Tyr) Leucine (Leu) Aliphatique Cystéine (Cys) Isoleucine (Iso) Aliphatique Méthionine S dans la chaîne, (Met) donneur de méthyl, aliphatique Proline (Pro) Chaîne latérale liée à la fonction amine du Cα Phénylalanine Aromatique, (Phé) Tryptophane (Trp) cycle phényl Aromatique, cycle indol Glutamine (Glu) Asparagine (Asp) Fonction alcool phosphorylable Fonction alcool phosphorylable Fonction alcool phosphorylable, aromatique Fonction thiol : pont disulfures possibles (S-S) Acide glutamique Acide aspartique Lysine (Lys) Arginine (Arg) Acide, négatif à ph 7 Acide, négatif à ph 7 Basique, positif à ph 7 Fonction guanidium basique, positif à ph 7 Fonction amide Histidine(His) Aromatique, faiblement basique Fonction amide, N-glycosylation 2) Liaison peptidiques Au sein des protéines, les AA sont liés entre elles par des liaisons dites peptidiques. La liaison peptidique est une liaison covalente PLANE, POLAIRE et RIGIDE! L angle que forme les groupe CO et NH est appelé l angle Ω. Iil ne peut prendre que deux valeurs, soit 0 (configuration Cis) et 180 (configuration Trans). Pour des raisons de stabilité il prend presque toujours la valeur de 180, donc la configuration Trans. 5

6 3) Extrémités N et C-terminale Une protéine est une succession d acides aminés et de liaisons peptidiques. Il y a donc un côté avec une fonction amine libre, appelée extrémité N-terminale, et un côté avec une fonction acide, appelée extrémité C-terminale. Par convention, une chaîne polypeptidique commence par le côté N-term et termine par le côté C-term. 4) Clivage Les chaines polypeptidiques peuvent être clivées de façon spécifique par clivage enzymatique (trypsine, chymotrypsine) ou chimique (bromure de cyanogène). Ces agents coupent la liaison peptidique après des résidus propres à chacun (à retenir!) Trypsine : coupe après (côté carboxylique) un résidu lysine ou arginine. Chymotrypsine : coupe après un résidu phénylalanine, tyrosine, tryptophane, leucine ou méthionine. Bromure de cyanogène : coupe après un résidu de méthionine. 5) Structure Il y a quatre niveaux de structures des protéines : o La structure primaire correspond à l enchainement des acides aminés, autrement appelée séquence. o Les structures secondaires sont des motifs simples comme des coudes ou des hélices donnant sa forme à la protéine. o La structure tertiaire correspond à l agencement d un monomère dans l espace (un monomère = une seule séquence d AA). o La structure quaternaire correspond à l agencement des protéines polymériques, c'est-à-dire des protéines composé de plusieurs monomères lié entre eux par des liaisons non peptidiques. 6

7 6) Point isoélectrique (PI) Parmi les chaines latérales des acides aminés il peut y avoir des acides ou des bases. Ainsi, les AA présentent une charge (+ ou -) ou non en fonction du ph. Le PI est la valeur de ph où la protéine est «globalement neutre» c'est-à-dire qu elle présente autant de charges négatives que de charges positives. II- EXEMPLE : HEMOGLOBINE ET MYOGLOBINE En cours, vous verrez 3 exemples de protéines. Ici, nous n aborderons que celui de l hémoglobine et de la myoglobine. 1) Myoglobine La myoglobine est une protéine monomérique possédant une structure compacte riche en hélices α et possédant un groupement prosthétique (groupement non-peptidique appartenant à une protéine) nommé hème. L hème permet de lier une molécule d O2 grâce à son atome de Fer au milieu. Cette protéine sert à stocker l O2 dans les muscles avec une très forte affinité. 2) Hémoglobine Figure 1 Hème L hémoglobine comme la myoglobine sert à lier l O2, mais elle est présente dans le sang, et plus que son stockage, elle sert surtout à son transport. Elle est constitué de 4 monomères, c est donc un tétramère. Les monomères qui la constituent ressemblent fortement à la myoglobine. Elle est constituée de deux sous-unités α et deux sous-unités β liées par des liaisons faibles (non covalentes). Chacune de ses sous-unités peut lier une molécule d O 2 : au total l hémoglobine peut donc en lier 4. Mais l affinité de l hémoglobine est variable, en effet chaque fois qu une des sous-unités lie un O 2, l affinité des autres sous unité s en trouve augmenté! On appelle ça le phénomène de coopérativité, et on dit que l Hémoglobine est une protéine allostérique. 7

8 3) Saturation Sur le schéma ci-dessous est représentée la saturation de la myoglobine et de l hémoglobine en % en fonction de la pression partielle en O 2 (PO 2 ) dans le sang. Une saturation de 50% veut dire que 50% des sites capables de lier l O 2 sont occupés par une molécule d O 2. On voit que l affinité de la myoglobine pour l O 2 est très forte grâce à l allure hyperbolique de la courbe de saturation. Dans le cas de l hémoglobine la courbe est sigmoïde, ce qui veut dire que l affinité augmente avec la saturation. Cela permet d avoir une affinité très élevée dans les poumons où la PO 2 est élevée, et donc d attraper plein d O 2, et au contraire d être faible dans les muscles où la PO 2 est faible, et donc de relâcher tout l oxygène nécessaire. Et prendre plein de truc quand y faut, et les relâcher quand y faut, on appelle ça un bon transporteur. La myoglobine quant à elle reste dans le muscle, et relâche son O 2 pour de très faibles variations de PO 2 en cas de grosse dèche d oxygène dans le muscle (autrement appelé hypoxie). 8

9 Chapitre n 1 : Structure et fonctions des protéines Exercices Bonjour à toi, Maintenant que tu as tout plein de connaissances nouvelles, tu vas pouvoir les utiliser!! Il est fortement recommandé de faire ces QCM avant la séance de correction, ça te permettra de suivre (rappelle-toi ces heures chiantes de lycée à écouter les corrections des exos que t as pas faits, tu veux pas revivre ça?). Les QCM suivant ne sont pas tous très ressemblant à ce que tu auras au concours, mais ils te permettront de voir comment tu seras interrogé sur les connaissances que tu vas acquérir, ce qui t orientera sur la façon de les apprendre. De plus, essaye de les faire après avoir relu le cours, mais SANS regarder le cours. Sinon c est pas drôle. Bon courage! Et comme le disait Dante (le héros de DMC, pas le poète). «LET S ROCK». Question 1 : Parmi les propositions suivantes, laquelle (lesquelles) est (sont) exacte(s)? A. Les Acides Aminés sont les acteurs principaux du monde du vivant. B. Ils possèdent une fonction amine, une fonction acide carboxylique et une chaine variable. C. Il existe 15 chaines variables différentes. D. Les Acides aminés naturels sont tous sous la forme L. E. Les Acides aminés naturels sont tous sous la forme D. Question 2 : Soit la séquence d AA suivante : Gly-Ile-Val-Glu-Lys-Gln-Cys-Cys-Thr-Ser-Tyr Parmi les propositions suivantes, laquelle (lesquelles) est (sont) exacte(s)? A. A ph 7 ce fragment n est pas chargé. B. A ph7 ce fragment est chargé positivement. C. Par convention l extrémité N-ter est la glycine (Gly). D. Le clivage de ce fragment par la trypsine donnerait deux fragments. E. Le clivage de ce fragment par le chymotripsine donnerait deux fragments. Question 3 : Parmi les propositions suivantes concernant l Arginine, laquelle (lesquelles) est (sont) exacte(s)? A. C'est un acide aminé apolaire à fonction basique. B. À ph 12,5, il n'est pas ionisé. C. À ph 10,5, il n'est pas ionisé. D. Il peut être une cible d un agent endogène de clivage : la chymotrypsine. 9

10 Question 4 : La liaison peptidique est : A. Polaire B. Déformable C. Polaire D. Plane E. Rigide Question 5 : Parmi les propositions suivantes, laquelle (lesquelles) est (sont) exacte(s)? A. L angle entre les groupements amine de l un et carboxylique de l autre s appelle l angle Ω. B. Cet angle ne peut prendre qu une seule valeur, 180. C. Cet angle ne peut prendre qu une seule valeur 0. D. La configuration habituellement prise par cet angle est appelée Cis. Question 6 : Parmi les propositions suivantes, laquelle (lesquelles) est (sont) exacte(s)? A. Les structures primaires des protéines sont les motifs de bases comme les hélices alpha ou les coudes. B. L hémoglobine possède une structure tertiaire. C. Toutes les protéines possèdent des structures tertiaires ou quaternaires. D. La structure tertiaire correspond à l agencement dans l espace de la protéine, tandis que la secondaire est l enchainement des acides aminés. E. La myoglobine possède beaucoup d hélices alpha. Question 7 : Parmi les propositions suivantes, laquelle (lesquelles) est (sont) exacte(s)? A. La myoglobine et l hémoglobine servent à lier l oxygène, mais leur rôle est différent. B. La myoglobine est une protéine présente dans les globules rouges. C. L hémoglobine est un très bon transporteur d O2 de par sa très forte affinité avec l oxygène. D. L hème est un petit peptide (enchainement d acides aminés) permettant de fixer l oxygène. E. Il y a quatre hèmes sur l hémoglobine, ce qui lui permet de lier quatre molécules d oxygène. 10

11 Question 8 : Parmi les propositions suivantes concernant le schéma ci-dessous, laquelle (lesquelles) est (sont) exacte(s)? A. La courbe de droite se rapporte à l hémoglobine, et celle de gauche à la myoglobine. B. La forme de la courbe est dite sigmoïde. C. La courbe hyperbolique de gauche témoigne du fait que l affinité augmente en même temps que la PO2, c est ce qu on appelle l allostérie. D. L affinité de l hémoglobine pour l O 2 est plus forte dans les poumons que dans les tissus. 11

12 Chapitre n 2 : Lipides et glucides Cours Cette fiche a pour vocation de te mettre sur les rails pour l année qui arrive, elle n a pas pour but d être exhaustive et elle ne suffit sûrement pas à traiter tous les exercices de ce chapitre. Néanmoins si tu connais parfaitement les informations de cette fiche, tu partiras avec un avantage non négligeable sur tes camarades. I- GLUCIDES 1) Définitions La première chose qui te vient à l esprit quand tu entends le mot glucide c est bien évidemment sucre, et effectivement on va parler de «sucre». Pour toi qu est ce que le sucre? Une poudre blanche (l excuse de la confusion entre cocaïne et sucre fonctionne pas avec la police true story-), composée de cristaux, qui se dissout très facilement dans l eau et qui a un goût «sucré»... Jusque-là rien de neuf, mais ici on va s intéresser très précisément à la structure, aux fonctions et rôles des sucres, pas seulement le sucre, dont on vient de donner la définition, que l on utilise au quotidien, mais à toute la famille des sucres. On comprend donc bien ici qu il faut bien être clair dans les définitions si on ne veut pas se perdre : Qu est-ce que le sucre? C est l aliment. Qu est-ce que les glucides? Ce sont des biomolécules (molécules biologiques). On s intéresse donc à ces biomolécules que sont les glucides : N APPREND EN AUCUN CAS CE TABLEAU!! Tu peux voir sur le tableau ci-dessus un petit échantillon de différents glucides. Tu auras surement remarqué si tu as fait attention au nom de ces différents éléments qu ils finissent tous par ose, tout simplement parce qu ils appartiennent à une famille de molécule appelée les oses. 12

13 2) Oses Un ose est une molécule possédant une chaine carbonée (3, 4, 5, 6 carbones ), chaque carbone portant un groupe hydroxyle et possédant une fonction carbonylée (cétone ou aldéhyde). Ici par exemple on a un triose La dénomination d un ose dépend : - Du nombre de carbones de la chaine carbonée (3 = triose, 4 = tétrose, 5 = pentose, 6 = hexose ) - Du groupe carbonylé qu il porte (aldose ou cétose) - De la position de l avant dernière fonction alcool par rapport à la chaine carbonnée : si le groupe -OH est à gauche, il s agit d un ose de la série L, et si le groupe -OH est à droite alors c est un carbone de la série D. Dans le monde du vivant, les oses sont de la série D. Voici les quelques formules d oses que tu auras à connaitre : - Le glucose : 6 carbones (hexose) et une fonction aldéhyde le glucose est donc un ALDOHEXOSE. - Le fructose : 6 carbones aussi, mais une fonction cétone le fructose est donc un CETOHEXOSE. PS : il y a en annexe la liste complète des oses et glucides à connaitre. 13

14 On peut d ores et déjà imaginer pourquoi le sucre est très soluble dans l eau : en effet de par ses nombreux groupement hydroxyles un ose est très hydrophile et va contracter de nombreuses liaisons hydrogènes avec les molécules d eau. Quand on met un ose en solution un autre événement important a lieu : la cyclisation de l ose. En effet, on a pour l instant vu des oses sous formes linéaires, correspondant à leur forme en milieu dépourvu d eau. En présence d eau, l ose se cyclise par la réaction suivante : Source : Remarque : Cette réaction n est pas à connaitre dans les détails, en tout cas pas en biochimie, mais il faut savoir retrouver la forme cyclisée d un ose en connaissant sa forme linéaire et la taille du cycle une fois que la réaction a eu lieu. 14

15 Pour un hexose, deux cyclisations sont possibles : sous la forme furane (cycle à 5 carbones) ou pyrane (cycle à 6 carbones). Par exemple sur la réaction précédente, le glucose forme un cycle à 6 carbones c est donc un GLUCOPYRANOSE (mais le glucose peut aussi former un cycle à 5 carbones). Remarque : On numérote les atomes de carbone, c est important pour les liaisons entre oses, comme on le verra plus tard. Autre détail important lors de cette réaction de cyclisation : un «nouveau centre chiral» se forme. Qu est-ce qu un centre chiral? Tu étudieras ça en détail en chimie organique, mais sache au moins qu un centre chiral dépend d un atome chiral, ici le un carbone. Un carbone chiral est un carbone portant quatre substituants (atomes) différents. Ici le nouveau centre chiral porte un oxygène, un carbone, une fonction alcool=oh et un hydrogène. Ce qui nous intéresse vraiment ici à propos de ce centre chiral, c est la position de la fonction alcool : vers le haut (béta=β) ou vers le bas (alpha=α). Nous allons maintenant nous intéresser aux liaisons entre les oses. De façon assez logique, une liaison entre deux oses et une liaison OSIDIQUE... Ce qui permet de former des glucides! Ces glucides portent des noms assez connu, saccharose, lactose etc, etc Voici un exemple : Ici, on a donc une molécule de saccharose composé d un glucose, et un fructose. Le glucose est lié au fructose par son carbone numéroté 1 et le fructose est lié par son carbone 2. Le glucose est l anomère alpha du glucose et le fructose est l anomère béta du fructose. On récapitule le tout dans une formulation plus concise : le saccharose est un glucose α1-β2 fructose. (Tu trouveras d autres exemples à connaitre en annexe). 15

16 3) Différents types de glucides Il existe différents types de glucose, jouant des rôles différents : - La cellulose est un glucide structural. Elle est composée de molécules de glucose formant de longues chaines. Les glucoses sont reliés entre eux par des liaisons glucose β1-4 glucose. D où le rôle structural de la cellulose (formant des feuillets). - Les glycosaminoglycanes sont composés d un enchainement de diholosides (deux oses), un acide uronique, et un osamine. (L acide uronique est un glucose avec oxydation de la fonction alcool du carbone six, l osamine est un ose avec une fonction amine en C2). L exemple le plus connu étant l acide hyaluronique. - Le glycogène et l amidon sont des molécules de stockage. Quel est l intérêt d un stockage de glucose? C est simple : le glucose est le carburant essentiel des organismes vivants, et étant donné qu on ne passe pas son temps à manger, il faut stocker de l énergie. On stocke donc le glucose sous la forme la plus efficace : l amidon chez les plantes, le glycogène chez les animaux. Ce rôle de stockage est permis par la structure de ces glucides : une succession de molécules de glucose reliées par des liaisons α1-4, formant des spirales, ainsi que des branchements en α1-6, ce qui augmente d autant plus le stockage! Le problème se posant ensuite est la réutilisation de ces stocks. Pour cela il faut que redécouper le glycogène ou l amidon. Car en effet, quand on prend un sucre qui est fait de saccharose et qu on le mange, le saccharose n est pas directement utilisable, il faut couper la liaison osidique. Et pour cela une saccharase intestinale rentre en jeu. C est une enzyme coupant des liaisons osidiques spécifiques, les liaisons un glucose α1-β2 fructose. Il existe différente type d enzymes capables de rompre différentes liaisons : des amylases pour l amidon coupant en alpha 1-4 et des enzymes débranchantes coupant en alpha 1-6, ainsi après de multiples découpes on obtient du glucose qui sera utilisé par les cellules. Il existe également des hyaluronidases pour l acide hyaluronique etc. Les différents rôles des glucides sont donc : rôle structural (ex : cellulose), rôle de stockage, rôle physique (augmentation de la polarité et la solubilité des protéines, influence sur le reploiement des protéines, protection contre les protéases) et biologique (permettant la reconnaissance des cellules entres elles). 16

17 II- LIPIDES 1) Définitions Quand on dit lipide, évidement ça doit te parler, on pense immédiatement à gras, beurre, olive, que du bon. Mais les lipides, c est aussi les membranes cellulaires! Pour commencer qu est-ce qu un lipide? C est une molécule très hydrophobe, composée de chaines d acides gras. Et qu est-ce qu un acide gras? Un acide gras est un acide carboxylique à chaîne aliphatique (chaine carbonée simple). 2) Acides gras Il existe deux types d acides gras : les saturés et les insaturés. Un acide gras est dit insaturé s il possède dans sa chaine carbonée un ou des doubles liaisons carbone-carbone. La dénomination pour les acides gras dépend du nombre de carbones (cf annexe) et des insaturations. Un acide gras avec une seule insaturation sur son troisième carbone est un ω3, les fameux omégas trois! Et s il y a plusieurs insaturations sur un même acide gras, on indique le nombre d insaturations avant le oméga. Par exemple ici, on a un acide gras à 18 carbones et deux insaturations : une sur le sixième carbone en partant de la fin, et un sur le neuvième. C est un acide linoléique 2ω6. Plus la composition d une matière grasse est riche en acide gras insaturés, plus la matière est fluide. Par exemple dans l huile on trouve beaucoup plus d acides gras insaturés que dans le beurre. De même pour une membrane : elle sera plus rigide si elle est riche en acides gras saturés et plus fluide si elle est riche en acides gras insaturés. 17

18 3) Rôles des lipides Les lipides jouent deux grands rôles : o Un rôle de stockage : Les lipides permettent de stocker les acides gras, très riches en énergie. C est pour cela que le corps fait des réserves sous formes de triacylglycerol, et plus largement... sous forme de graisse! o Un rôle de constituant des membranes : On a dit précédemment que les lipides permettaient la séparation de compartiments, mais comment? Eh bien, le principe est de séparer deux compartiments liquidiens en empêchant le passage de liquide : pour cela on a besoin d une molécule ayant une partie en zone liquide (donc hydrophile) et une zone capable d empêcher les liquides de passer (donc hydrophobe). Dans le cas des lipides, la partie hydrophobe correspond aux acides gras, et pour ce qui de la partie hydrophile, les acides gras viennent se greffer sur des molécules permettant d augmenter leur potentiel hydrophile. Et en formant une bicouche de cette molécule, on obtient une membrane. 4) Différents types de lipides - Les glycérophospholipides : Sur le glycérol vont se fixer deux acides gras : un AG saturé sur le premier carbone du glycérol, un AG insaturé sur le deuxième carbone. Sur le troisième carbone va se fixer un phosphate, ainsi qu une «tête» variée (voir annexe). - Les sphingolipides : Pour les sphingolipides, un acide gras va se fixer par une liaison sur l azote de la sphingosine (attention, c est bien un seul acide gras, malgré la ressemblance c est bien une longue chaine carbonée faisant partie de la sphingosine). Une sphingosine liée à un acide gras est une céramide. - Les phospholipides : Les phospholipides membranaires (sphingolipides et glycérophospholipides) peuvent être hydrolysés afin d obtenir des «précurseurs», ces précurseurs sont susceptible de jouer le rôle de messager dans la cellule. 18

19 L hydrolyse de ces lipides se fait par des phospholipases. - Pour les glycérophospholipides, elles peuvent couper au niveau du premier carbone du glycérol dans le cas des phospholipases A, au niveau du second carbone pour les phospholipases A2, au niveau du troisième carbone pour les phospholipases C. Les phospholipases D quant à elles coupent entre le phosphate et le résidu variable. - Pour les sphingomyélines, une sphingomyélinase permet de séparer la céramide (sphingomyéline+acide gras+ phosphate) de la tête de la sphingomyéline. On trouve bien d autres types de lipides (voir annexe) Voilà un petit schéma (tiré du cours de J. Masliah) pour résumer quelque peu : 19

20 ANNEXE GLUCIDES Formule Commentaire Glucose Aldo héxose Cycle pyranr Fructose Céto héxose, Cycle furane Galactose Aldo héxose Cycle pyrane Saccharose Pouvoir sucrant plus important que celui du glucose. Glucoseα1-β2Fructose Lactose Glycogène et amidon L enzyme permettant la séparation du glucose et du fructose n est pas présente chez tous les individus, d où l intolérance au lactose. Galactose β1-4glucose Le glycogène est plus ramifié que l amidon. Glucose α1-4glucose la liaison est de type α1-6 pour les branchements 20

21 Cellulose Glucose β1-4glucose Glycosaminoglycane Voir ce qui a été dit avant. Acide glucuronique Obtenue après oxydation du glucose. Vitamine C La vitamine C dérive de l acide D glucuronique (Rôle dans la synthèse des stéroïdes). La carence en vitamine C entraine des anomalies de la synthèse du collagène, une fragilité des parois vasculaires, des tendons, utilisés comme agent réducteur 21

22 LIPIDES Formule Commentaire Acide stéarique C 18 Acide oléique C 18 ω9 Acide linoléique C 18 2ω6 C est un acide gras essentiel, le corps ne peut pas le synthétiser Acide linolénique C 18 3ω3 C est un acide gras essentiel, le corps ne peut pas le synthétiser Acide arachidonique C 20 4ω6 Acides Phosphatidiques Glycérol + 2 AG + phosphate Phosphatidylcholines ou lécithines Glycerol + 2AG+ phosphate +choline 22

23 Phospatidiléthanolamines Ethanolamine CH2 CH2 NH3+ HO Phosphatidylinositols Phosphatidylsérines Sérine HO-CH2-CHCOO-NH3 Cholestérol 23

24 Chapitre n 2 : Lipides et glucides Exercices Question 1 : Parmi les propositions suivantes concernant le glucose, choisir la (les) proposition(s) exacte(s) : A. C est un aldo-hexose. B. C est un aldo-pentose. C. Il est de nature très hydrophile. D. Il forme en solution un anomère de type alpha, et cela de manière exclusive. E. Un cycle furanique est formé en solution. Question 2 : Parmi les propositions suivantes concernant le fructose, choisir la (les) proposition(s) exacte(s) : A. Il possède un cycle de type furanne. B. C est un ose de type L C. C est un céto-pentose. D. Il peut former avec le glucose du sacharose. E. En solution il forme un cycle de 6 carbones Question 3 : Parmi les propositions suivantes concernant les différents oses, choisir la (les) proposition(s) exacte(s) : A. Les ramifications du glycogène sont attachées à la chaîne principale par des liaisons alpha 1-6. B. Le glycogène est l équivalent de l amidon, mais pour les animaux. C. Le lactose peut-être clivé par l alpha 1-4 galactosidase. D. Le saccharose n a pas de pouvoir réducteur. E. L amidon possède moins de ramification que le glycogène. Question 4 : Parmi les propositions suivantes concernant les glucides, choisir la (les) proposition(s) exacte(s) : A. Le lactose est composé d une molécule de glucose et d une molécule de galactose. B. Le lactose comporte une liaison D-galactose alpha 1-4 glucose. C. Le saccharose est dégradé par une alpha1 - glucosidase. D. Le saccharose est dégradé par une bêta2 - fructosidase. E. L amidon comporte les mêmes molécules que le glycogène et il comporte plus de ramifications que celui-ci. Question 5 : Parmi les propositions suivantes concernant les lipides, choisir la (les) proposition(s) exacte(s) : A. Les lipides servent uniquement de molécules de réserve énergétique. B. Ce sont des molécules entièrement hydrophobes, sauf les glycérophospholipides C. Un acide gras dénommé C 18 2ω6 possède 18 carbone. D. Ce même acide gras possède 6 insaturations, dont la première est située sur le carbone 2. E. Ce même acide gras est l acide linoléique. 24

25 Question 6 : Parmi les propositions suivantes concernant les triglycérides, choisir la (les) proposition(s) exacte(s) : A. Les triglycérides sont constitués de trois glycérols associés à un acide. B. Ce sont des molécules hydrophobes mais avec une petite partie hydrophile. C. Elles servent au stockage d énergie essentiellement. D. C est un composant des membranes. Question 7 : Soient les Acides gras suivants : - 1 Acide linoléique C18 2ω6-2 Acide stéarique C 18-3 Acide oléique C18 ω9-4 Acide linolénique C18 3ω3 Ordonnez-les par température de fusion croissante : A B C D E

26 Chapitre n 3 : Biologie moléculaire Cours I- STRUCTURE DES ACIDES NUCLEIQUES Les acides nucléiques (dans ce cours vous étudierez l ADN et les ARN) sont des molécules composées par différents constituants : - une base azotée - un ose (sucre) : ribose ou désoxyribose - un ou plusieurs phosphates Il existe 2 grands types de bases: purique ou pyrimidique. Astuce pour les différentier : les bases puriques sont constitués de 2 cycles tandis que les pyrimidiques n en possèdent qu un seul. Parmi les bases puriques on trouve l adénine et la guanine adénine guanine Parmi les bases pyrimidiques : la thymine, l uracile et la cytosine. Thymine Uracile Cytosine Les bases peuvent s hybrider entre elles, c est-à-dire se lier par des liaisons hydrogènes: la thymine ou l uracile avec l adénine et la cytosine avec la guanine. L hybridation thymine/uracile avec adénine est moins stable (2 liaisons hydrogènes) que l hybridation cytosine avec guanine (3 liaisons hydrogènes). 26

27 Au sein d un acide nucléique, les composants (ose, bases et phosphates) sont reliés entre eux par différentes liaisons : - liaison N osidique entre la base et l ose - liaison ester entre l ose et le phosphate - liaison anhydride d acide entre les phosphates. Une base reliée à un ose par une liaison osidique s appelle un nucléoside : (desoxy -) adénosine, (désoxy-) guanine, (désoxy-) cytidine, uridin, (désoxy-) thymidine. Un nucléoside relié à un ou plusieurs phosphates s appelle un nucléotide : (desoxy -) adenylate, (d-) guanylate, (d-) cytidylate, uridylate, (d-) thymidylate. Prenons l exemple de l ATP (adénosine triphosphate) : Les brins d ADN et d ARN sont constitués par un enchaînement de nucléotides, chaque nucléotide étant relié au suivant par une liaison phosphodiester. Le début d un brin commence à l extrémité 5 phosphate libre et se termine par l extrémité 3 OH libre. ATTENTION : Il faut savoir reconnaître le début, le sens et la fin d un brin. L ADN (acide désoxyribonucléique) se distingue de l ARN (acide ribonucléique) par plusieurs caractéristiques : Structure ADN ARN Longueur Plus long Moins long 27

28 Simple/double brin Sucre L ADN est double brin donc très stable. Double brin signifie qu il est composé de 2 brins identiques hybridés entre eux sur toute la longueur. Ces 2 brins sont antiparallèles, c est-à-dire que l extrémité 5 d un brin correspond à l extrémité 3 de l autre brin. Désoxyribose : possède en 2 un hydrogène L ARN est simple brin (donc moins stable) mais peut former des structures en épingle à cheveux. Ce sont des régions où les bases d un même brin s apparient entre elles. Ribose : contient sur le carbone 2 une fonction OH Bases azotées Thymine Uracile II- EXPRESSION D UN GENE Un gène est une séquence de nucléotides de l ADN (acide désoxyribonucléique) contenant l information nécessaire pour la synthèse d un ARN (acide ribonucléique) ou d une protéine. Un gène contient donc deux brins. L expression d un gène se déroule en plusieurs étapes : 1) Tout d abord survient la transcription qui consiste en la lecture d un gène par une ARN polymérase qui synthétise un acide ribonucléique dont la structure primaire reproduit celle du brin sens de ce gène lu. Cet acide ribonucléique s appelle ARNm (m pour messagers, il existe d autre type d ARN qu on ne verra pas ici). 2) La transcription est suivie par la traduction qui consiste en la lecture de l ARNm (synthétisé lors transcription) par des ribosomes qui synthétisent des protéines dont la structure primaire est déterminée par celle de l ARNm. La traduction d un ARNm donnera une protéine. Lors de la pré-rentrée, nous nous concentrerons sur la transcription des ARNm. L ARN polymérase est une enzyme permettant la transcription des gènes. Celle utilisée pour obtenir un ARNm est l ARN polymérase II. Elle utilise comme substrats des ribonucléotides triphosphates (ATP, CTP, GTP, UTP). (Il existe plusieurs types de ARN polymérase (I pour les ARNr par ex, II ou encore III).) 28

29 Il est nécessaire de distinguer au niveau de l ADN, le brin sens du brin antisens, les deux brins étant complémentaires. - Le brin sens est le brin possédant une structure identique à celle de l ARN fabriqué par l ARN polymérase, c est-à-dire que c est le brin codant pour la protéine dans le cas d un ARNm. - Le brin antisens est l autre brin, le complémentaire. C est le brin lu par l ARN polymérase lors de la transcription c est-à-dire le brin matrice. - ATTENTION! Le brin sens peut se situer indifféremment sur un des deux brins de l ADN selon le gène (le brin sens peut ne pas être le même pour deux gènes différents). Pour reconnaître brin sens de l antisens au niveau d un gène on peut s aider de certaines séquences spécifiques au niveau de l ADN reconnues par des protéines de la cellule. On obtient différents enchaînements selon le brin (sens ou antisens) : 5 boîte CAAT TATA 3 brin sens 5 boîte TATA CAAT 3 brin antisens = 3 CAAT TATA 5 - NB1 : plus de détails ci-dessous sur boîte TATA et CAAT. - NB2 : ARN est la nomenclature française, vous verrez aussi la désignation anglaise RNA ce qui veut dire la même chose. De même pour ADN et DNA. 1) La transcription La transcription se passe en 3 étapes : - l initiation - l élongation - la terminaison Un exon est une partie du gène qui code pour un domaine fonctionnel d une protéine. Le premier exon codant du gène est appelé exon 1. En amont (avant) de l exon 1 se trouvent des séquences non codantes de l ADN qui permettent la régulation de la transcription (ces séquences sont donc indispensables). On trouve entre autres dans ces séquences le promoteur du gène. On peut distinguer en particulier : - La boîte TATA située en de l extrémité 5 de l exon 1, constituée par une séquence TATATA Remarque : la boîte TATA est identique sur les 2 brins : brin sens : 5 T A T A.3 brin antisens : 3 A T A T.5 - La boîte CAAT située en 80 de l exon 1. Ces séquences d ADN spécifiques permettant de réguler cette première étape sont appelées facteurs cis-régulateurs. Des protéines viennent se fixer sur ces séquences pour activer ou inhiber la transcription ce sont les facteurs trans-régulateurs. Donc cis séquence de l ADN trans séquence protéique 29

30 Ainsi la protéine TFIID (facteurs trans régulateur) permet l initiation de la transcription en se fixant sur la boîte TATA. La fixation de ce facteur se fait en premier et sur les 2 brins du gène. Selon sa fixation il détermine le brin sens (où CAAT est en amont de TATA du brin) et le brin antisens (où TATA est en amont de CAAT). En plus de TFIID, lors de l initiation d autres facteurs seront nécessaires (entre autres TFIIA, TFIIB,.. jusqu'à TFIIJ ). Tout ceci forme le complexe d initiation de la transcription. (Vous verrez tout ça avec plus de détails au cours de l année avec le médiateur, la courbure de l ADN ) Pour résumer : pour initier la transcription il faut que des facteurs trans régulateurs activateurs se fixent sur les séquences cis régulatrices du gène. NB : La transcription commence au point d initiation qui se situe 25 nucléotides avant la boîte TATA sur le brin antisens ce qui correspond à 25 nucléotides après la boîte sur le brin sens. Après l initiation survient donc l élongation où l ARN polymérase II ajoute des nucléotides (complémentaires du brin matrice) les uns après les autres ce qui consomme de l énergie (deux liaisons riches en énergie venant du pyrophosphate libéré lors de l incorporation). L information contenue dans les gènes étant codée de 5 en 3, la synthèse de l ARN se fera dans le sens 5 vers 3. En effet l ARN Polymérase II lit le brin antisens dans le sens 3 5 ce qui signifie que l ARNm est synthétisé dans le sens 5 3. Pour la terminaison, la polymérase II se détache de l ADN, libère le transcrit primaire et la double hélice d ADN se referme. 2) La maturation À la fin de la transcription on obtient un transcrit primaire qui peut subir une maturation. La maturation ne survient pas pour tous les types d ARN (ou transcrits), mais pour la plupart des ARNm. La maturation permet de protéger le transcrit primaire en empêchant sa destruction et en le stabilisant. Elle lui permet aussi de se faire reconnaître par des ribosomes lors de la traduction. Cette maturation consiste en trois principales modifications - l ajout d une coiffe ME-G-PPP en 5 (début commun à tous les ARNm) - l ajout d une queue poly A par une poly-a-polymérase en 3 - finalement l excision épissage des exons et des introns. Un gène est constitué entre autre par le promoteur, des exons et des introns. - Les exons sont des séquences codantes qui seront traduites, c est-à-dire une partie de la séquence d un gène transcrite et conservée dans la structure de l ARNm jusqu à la traduction. - Les introns sont des régions non traduites du gène qui séparent les exons. 30

31 - Introns et exons se retrouvent tous deux dans le transcrit primaire mais pas le promoteur. - À la suite de la maturation, certains exons seront conservés dans le transcrit mature mais aucun introns, les introns seront tous éliminés. - Ensuite les exons restants seront raccordés les uns aux autres. Ces étapes de la maturation des ARN constituent l excision épissage. C est l étape de la maturation des ARNm où les introns sont coupés de la structure primaire et les exons liés les uns à la suite des autres, c est-à-dire que les parties non codantes du transcrit sont supprimées et les parties codantes sont réassemblées entre elles. L épissage fait intervenir un complexe de protéines et d ARNsn. Le truc pour retenir : introns = intrus donc éliminés du transcrits ATTENTION : certains exons peuvent être éliminés en même temps que les introns (voir l épissage alternatif au cours du semestre). À la suite de cette maturation on obtient un transcrit mature prêt pour la traduction. 31

32 Chapitre n 3 : Biologie moléculaire Exercices Question 1 : Parmi les séquences suivantes, laquelle s hybride parfaitement avec ce fragment? A. GTTC B. CAAG C. ACAG D. C est un brin d ARN E. C est un brin d ADN Question 2 : A. Un nucléotide est composé d une base azoté et d un ribose. B. Si on rajoute un ou plusieurs phosphates on obtient un nucléotide. C. La liaison entre le phosphate est le ribose est une liaison riche en énergie, de même que les liaisons entre les phosphates. D. Ce sont des liaisons ester. E. Dans un brin d ADN ou d ARN les nucléotides sont reliés entre eux par des liaisons diester. Question 3 : A. Un brin d acide nucléique (ARN ou ADN) se lit par convention depuis le côte carbone libre vers le côtes phosphate libre. B. La seule différence entre l ADN et l ARN est que ce dernier est mono-brin. C. L ARN est plus stable que l ADN. D. L ARN ne possède pas de thymines, mais de l uracile à la place. Question 4 : A. La transcription est le mécanisme qui permet d obtenir une protéine à partir d un gène. B. A partir du gène, on obtient un ARN qu on appelle ARN messager. C. Cet ARN est synthétisé à partir du brin sens dont il est complémentaire. D. Cet ARN est la copie exacte du brin sens. E. Cet ARN est le complémentaire du brin anti sens. Question 5 : A. La structure de l ADN est en double hélice, un des brins étant le brin sens, et l autre l anti sens. B. La transcription de l ADN se fait grâce à l ARN polymérase II. A partir d une matrice et de ribonucléotides triphosphates. 32

33 C. Cette matrice est le brin anti sens. D. Elle «lit» le brin d ADN dans le sen 3 =>5. E. La synthèse de l ARN commence par le premier intron. Question 6 : A. Les séquences en amont du gène permettant la régulation de la transcription sont appelés facteur cis régulateur. B. L initiation de la transcription se fait d abord grâce à la boite TATA. Elle se fait sur les deux brins en même temps. C. La différenciation brin sens et antisens se fait grâce à la boite CAAT. D. La boite CAAT est située en amont de la boité TATA sur le brin sens. E. La transcription est initiée grâce à la fixation de TFIID sur TATA. Question 7 : A. L élongation du transcrit coûte deux liaisons riches en énergie par base incorporée. B. A la fin de la transcription l ARNm est directement traduit en protéine. C. Le transcrits doit encore subir plusieurs étapes avant d être mature, c est la maturation. D. La maturation du transcrit permet entre autres d assurer sa survie dans le cytosol. E. L épissage alternatif permet d obtenir différentes protéines à partir d un même gène. 33

34 Chapitre n 4 : Métabolisme Cours Pour vivre, une cellule consomme de l énergie. Cette énergie provient des aliments que l on mange, mais encore faut-il l extraire, c est ce qu on appelle le catabolisme (ensemble des réactions de dégradations des aliments). Mais la consommation de l énergie est continue, alors que l apport, lui, ne l est pas. Il faut donc stocker l énergie, ou du moins les aliments qui serviront à produire l énergie, par exemple glucides et lipides : c est l anabolisme. L anabolisme et le catabolisme sont les deux constituants du Métabolisme! A. METABOLISME ENERGETIQUE Pour commencer, l unité de base de transport de l énergie dans les cellules est l ATP. I- ATP ET TRANSFERT D ENERGIE L adénosine tri phosphate (ATP pour les intimes) est une molécule un peu barbare mais très utile dans le monde du vivant. On peut distinguer trois groupements dans une molécule d ATP : - une base azotée (ici l adénine, mais on peut aussi avoir du GTP avec de la guanine, etc) - un sucre : le ribose - un groupement phosphate En ce qui concerne les transferts d énergie, c est le groupement phosphate qui nous intéresse. On trouve trois phosphates sur l ATP, α, β, γ. Sur l ADP (adénosine di phosphate), on ne trouve que deux phosphates. Et sur l AMP, on trouve un seul phosphate! 34

35 Les liaisons qui lient les trois phosphates de l ATP ne sont pas identiques : - Les phosphates β et γ, et les phosphates α et β sont reliés par des liaisons appelées anhydrides phosphoriques, riches en énergie ; - Le phosphate α est relié au Carbone 5 du ribose par une liaison phosphoester, pauvre en énergie C est hydrolyse (coupure par l eau) des liaisons riches en énergie qui fournit à la cellule l énergie dont elle a besoin. Qu est-ce qu une «liaison riche en énergie»? En fait elle se définit par l énergie libérée par sa coupure : quand on casse ce type de liaison, on obtient une énergie supérieure à 25kJ/mol. On dit que la réaction est exergonique (elle dégage de l énergie) et ΔG (la variation d énergie libre) doit être inférieure à -25kJ/mol (le «-» vient du fait que l on libère l énergie au cours de la réaction.) Quand on casse une liaison riche en énergie, la réaction est tellement exergonique qu elle est irréversible. Revenons-en à l ATP. Celui-ci possède deux liaisons riches en énergie : les deux liaisons anhydrides phosphoriques. Attention : la liaison phosphoester n est pas une liaison riche en énergie. L énergie libérée par son hydrolyse n est pas suffisante pour être utilisée par la cellule. Dans la vraie vie Dans une cellule, il y a à la fois de l ATP et de l ADP mais leurs concentrations peuvent varier. En fait [ATP]+[ADP] reste constante, mais les concentrations respectives d ATP et d ADP peuvent varier. L ATP est la principale molécule de stockage et de transport d énergie dans la cellule. ATP= adénine + ribose + 3 phosphates ; deux liaisons riches en énergie Liaison riche en énergie : ΔG < -25kJ/mol toutes les liaisons phosphates ne sont pas riches en énergie ATP => ADP + Pi avec ΔG = -30kJ/mol Dans une cellule : [ATP]+[ADP] = cste [ATP] et [ADP] varient en fonction de l état énergétique de la cellule 35

36 II- PRODUIRE DE L ATP La cellule dispose de plusieurs moyens pour produire de l énergie et pour la stocker. On va ici s intéresser à certains moyens de production de l ATP. 1) La glycolyse Le glucose est un des principaux substrats énergétiques de la cellule. La glycolyse est le mécanisme enzymatique par lequel la cellule dégrade le glucose pour obtenir différents produits dont l ATP. C est un processus qui se déroule uniquement dans le cytosol. Il ne nécessite pas d oxygène (on verra plus tard en quoi c est important). On peut distinguer dix étapes que l on va classer en deux phases : - une phase de préparation (où l on consomme de l ATP) - une phase de restitution (où l on produit de l ATP, plus que ce que l on a consommé sinon ça sert à rien!) De façon très (très) schématique, dans la glycolyse, on part du glucose (un hexose), on lui additionne des groupements phosphates, et on le coupe en deux pour obtenir deux triosesphosphate (sucres à 3 carbones avec un phosphate). Ces trioses vont nous permettre de générer des nucléotides-tri-phosphate et le produit final de la glycolyse est le pyruvate. Substrat : 1 glucose sucre à 6 C Produit : 2 pyruvates (3C) a) Phase de préparation Cette phase est constituée de 5 étapes dont deux irréversibles. Elle consomme 2 ATP par glucose et aboutit à la formation de deux glycéraldéhydes phosphate (et 2 ADP). Bilan de la phase de préparation: - 2 ATP b) Phase de restitution Glucose + 2 ATP 2 glycéraldéhyde-3p + 2 ADP On part de deux glycéraldéhyde-p et on va obtenir deux pyruvates, le tout en formant 2 ATP par glycéraldéhyde. Donc au final, à partir d une molécule de glucose, on forme durant la phase de restitution 4 ATP. Bilan de la phase de restitution : + 4 ATP 1 glycéraldéhyde P 1 pyruvate + 2 ATP 36

37 Le bilan global de la glycolyse est donc de + 2 ATP (4-2) formés par molécule de glucose. Voici un schéma bilan global de la glycolyse. En cours, vous allez voir chaque étape de façon détaillée. Comme il faudra connaître tout ça un jour (on s inquiète pas, ça finit par rentrer à la longue!). 37

38 Jusque-là, on n a pas parlé d oxygène. Pourtant celui-ci est primordial car on ne pourrait pas vivre avec seulement la glycolyse (10 étapes pour 2 ATP au final c est un peu ridicule!). En réalité, après la glycolyse il existe deux possibilités : - il y a de l oxygène utilisable : le pyruvate va être transformé puis renter dans la mitochondrie, centrale énergétique de la cellule qui fonctionne grâce à l oxygène et produit beaucoup plus d ATP que la glycolyse. C est le mécanisme aérobie. - il n y a pas ou peu d oxygène (muscle lors d un exercice violent) => le pyruvate est transformé en lactate et est éliminé. C est le mécanisme anaérobie, aussi présent dans les globules rouges qui ne peuvent pas utiliser l oxygène (ils n ont pas de mitochondries) 2) La chaine respiratoire mitochondriale La mitochondrie est un des principaux organites cellulaire. Elle est composée de deux membranes (une interne et une externe) qui délimitent deux compartiments : - l espace intermembranaire (la membrane interne étant perméable à de nombreux composants, l espace intermembranaire a la même composition que le cytosol) - la matrice : elle est située à l intérieur des replis de la membrane interne. La mitochondrie a plusieurs rôles. Ici on s intéresse uniquement à son rôle dans la «respiration cellulaire». Dans la membrane interne de la mitochondrie on trouve plusieurs complexes et des transporteurs d électrons, le tout formant un ensemble appelé chaine respiratoire mitochondriale (CRM). Dans la CRM, les ATP sont produits grâce à la réduction d O 2 en H 2 0. Les électrons permettant cette réduction sont amenés par des transporteurs d électrons. Exemples de transporteurs : NAD + /NADH, H + Libre, mobile Un pool cytosolique, un mitochondrial FAD/FADH 2 Lié à des flavoprotéines dans la mitochondrie Coenzyme Q Libre, mobile Très lipophile (se déplace dans (ubiquinone) membrane) Peut échanger des électrons avec coenzymes monovalents Cytochromes Monovalent, présence d un atome de Fer 38

39 Dans la CRM, il y a quatre complexes d oxydo-réduction, nommés complexe I, II, III, IV. Les transporteurs d électron apportent les électrons aux complexes en commençant par le NADH. L énergie libérée par les réactions permet à certains complexes (tous sauf le 2) d expulser des protons de la matrice vers l espace intermembranaire (cf schéma). On obtient ainsi un gradient de protons (H + ) : la concentration est plus élevée dans l espace intermembranaire et plus faible dans la matrice. Cette différence de concentration permet au complexe V, appelé ATP syntase, de fonctionner. Les protons passent à travers ce complexe vers la matrice entrainant la rotation d une tige (partie FO) ce qui permet de synthétiser de l ATP. Pour que la CRM fonctionne, il faut de l oxygène mais aussi des coenzymes, transporteurs d électrons réduits. Ces transporteurs proviennent de la dégradation des nutriments, par exemple le glucose. À la fin de la glycolyse, le pyruvate va encore subir des transformations (décarboxylation oxydative pour former de l acétyl-coa qui va lui-même être utilisé dans le cycle de Krebs). Ces transformations produisent des coenzymes réduits (du NADH, H + par exemple). 3) Le cycle de Krebs Le cycle de Krebs permet la dégradation totale du glucose. On oxyde en huit étapes l acétyl-coa formé entre autres à partir du pyruvate ce qui permet de produire des coenzymes réduits (3 NADH, H+ et 1 FADH 2 par acétyl-coa, soit le double pour une molécule de glucose). 39

40 Le cycle de Krebs a lieu dans la matrice mitochondriale, une des enzymes nécessaire est même le complexe 2 de la CRM (la succinate déshydrogénase). Un petit schéma (très schématique!) bilan : 40

41 B. METABOLISME GLUCIDIQUE Dans le premier chapitre, on a vu comment fabriquer de l énergie. Dans ce second chapitre, on va surtout s intéresser à comment stocker et utiliser l énergie en fonction de notre état nutritionnel (avant ou après un repas, en période de jeûne ) I- HORMONES ET SITUATIONS NUTRITIONNELLES La glycémie est une grandeur régulée. Tout est mis en place par l organisme pour qu elle varie le moins possible. En effet, certains organes, en particulier le cerveau, se nourrissent exclusivement de glucose et pour fonctionner correctement il leur faut un apport constant de glucose. Il faut donc à la fois être capable de réduire la glycémie quand elle augmente (après un repas) et de l augmenter quand longtemps après le repas les apports extérieurs en sucre sont limités. Pour réguler la glycémie, il nous faut des hormones. Voici les trois les plus importantes : - L insuline : c est la super hormone hypoglycémiante (elle fait baisser la glycémie). Comment? En faisant rentrer le glucose dans les cellules (par le biais de transporteurs) et en activant des voies de stockage, de mise en réserve (synthèse de glycogène ). C est donc une hormone anabolique. Elle est synthétisée par les cellules β du pancréas quand la glycémie est élevée. Elle agit principalement en déphosphorylant ses substrats. Le glucagon : c est une hormone hyperglycémiante. Elle permet d augmenter la glycémie à distance d un repas. Elle a une action essentiellement hépatique : elle va permettre la dégradation du glycogène hépatique (glycogénolyse) et la synthèse de glucose de novo par le foie (néoglucogenèse). C est donc une hormone catabolique. Elle est synthétisée par les cellules α du pancréas. - Les catécholamines (adrénaline et noradrénaline) : elles vont permettre d augmenter les apports de sucre au muscle pendant un exercice par exemple ou bien dans des situations de stress. Ce sont donc des hormones hyperglycémiantes. Elles sont sécrétées par la surrénale (adrénaline) ou par le système nerveux sympathique (noradrénaline). Elles stimulent la sécrétion de glucagon et inhibent celle d insuline. On peut schématiquement distinguer trois situations nutritionnelles : Post-prandial Post-absorbtif Jeûne Juste après un repas (=> 5h après) Insuline élevée Glucagon, basses catécholamines À distance du repas Au réveil avant petit dej Insuline baisse Glucagon et catécholamines augmentent 12 à 18 h après le dernier repas Insuline basse Glucagon et catécholamines élevées 41