les biomolécules du compartiment sanguin

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1 IFSI, cours de S1 : Biologie fondamentale Les Molécules du vivant les biomolécules du compartiment sanguin A- les protéines Dominique Rainteau B- L eau P. Ferré C- les ions D- les lipides E- les glucides F- l oxygène 1

2 Plan du cours : C- les lipides C.1- Molécules hydrophobes = apolaires (insoluble dans l eau), s associent par interaction hydrophobe. Tous contiennent des chaînes «grasses» C.2- Les lipoprotéines ou comment les lipides circulent dans l eau C.3- Apport alimentaire: Les triglycérides, les acides gras, la digestion, rôle énergétique C.4- Les lipides membranaires : Le cholestérol, les phospholipides, les glycolipides 2

3 RLE ET RIGINE DES LIPIDES DANS L RGANISME - Rôle énergétique Lipides contenus dans le tissu adipeux - Rôle de structure - rigine alimentaire : acides gras, cholestérol - rigine endogène : acides gras, cholestérol phospholipides CMMENT FAIRE CIRCULER DES LIPIDES DANS LE SANG?

4 C- Les lipides C.1- Molécules hydrophobes Problème posé par les molécules hydrophobes dans un milieu aqueux : Une expérience simple : ajouter de l huile dans l eau huile émulsifiant huile eau eau L émulsifiant permet de stabiliser la dispersion de l huile dans l eau 4

5 C- Les lipides C.1- Molécules hydrophobes PURQUI? Emulsifiant Emulsion Partie hydrophile Amphiphile Partie hydrophobe + Substance hydrophobe (huile) Eau 5

6 C- Les lipides C.2- Lipoprotéines Dans la circulation sanguine, les lipides sont transportés sous la forme de lipoprotéines, de gros édifices moléculaires composites : Cœur (Noyau) Surface Esters de Cholestérol Apolipoprotéines Phospholipides Triglycérides Cholestérol Libre Hydrophobe Emulsifiants 6 Amphiphiles

7 C- Les lipides C.2- Lipoprotéines Différents types de lipoprotéines circulantes Chylomicrons 100nm VLDL (Very Low Density Lipoprotein) 50nm LDL (Low Density Lipoprotein) 20nm HDL (High Density Lipoprotein) 10nm 7

8 C- Les lipides C.2- Lipoprotéines Lipoprotéines: l hétérogénéité de structure correspond à une hétérogénéité fonctionnelle Chylomicrons, VLDL LDL HDL Triglycérides cholestérol cholestérol Distribution des Lipides vers les tissus Elimination du cholestérol 8

9 C- Les lipides C.3- Apports alimentaires Les triglycérides, lipides énergétiques 1 glycérol + 3 acides gras graisses de réserve : -adipocytes des vertébrés. lipides neutres = très apolaires, très hydrophobes -Chez l'homme, réserve énergétique = quelques mois - Forment des gouttelettes lipidiques dans le cytoplasme - graines des plantes 9

10 C- Les lipides C.3- Apports alimentaires Absorption des lipides intestinaux 1- Hydrolyse par la lipase pancréatique Dispersés en présence d acides biliaires Triglycérides Acides gras libres Lumière intestinale 2- Absorption des Lipides Acides gras libres 3- Synthèse de Triglycérides et Assemblage en lipoprotéines Entérocyte entérocyte 4- Sécrétion des Chylomicrons Mb Basale 10

11 C- Les lipides C.3- Apports alimentaires Lipides alimentaires Lipoprotéine lipase Acides gras chylomicrons (Triglycérides) TG Adipocytes stockage Circulation sanguine Glucose Lipoprotéine lipase Acides gras Glucose Triglycérides VLDL 11

12 C- Les lipides C.3- Apports alimentaires Les acides gras - Chaîne hydrocarbonée + fonction acide carboxylique -Les Acides gras naturels ont pour la plupart un nombre pair de C (2nC) De C4 à C24 CH 3 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -C C Les acides gras naturels sont le plus souvent estérifiés à du glycérol, à du cholestérol (alcool+ acide) Deux caractéristiques importantes pour les acides gras : - leur longueur de chaîne - leur degré de saturation 12

13 C- Les lipides C.3- Apports alimentaires Les acides gras saturés Acide stéarique C18:0 Température de fusion 70 C Les acides gras mono insaturés CH 3 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -C CH 3 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -HC=CH-CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -C Acide léique C18 w9 Cis Température de fusion 13 C Double liaison cis L acide oléique est le plus abondant des acides gras dans les graisses végétales et animales 13

14 C- Les lipides C.3- Apports alimentaires Les acides gras polyinsaturés Famille w3 18 : 3 (w 3) acide linolénique Température de fusion: - 11 C Famille w6 20 : 4 (w 6) Acide arachidonique Température de fusion: - 49 C Acides gras indispensables : apportés par l alimentation car non synthétisés dans l organisme 14

15 Acides gras (% total) C- Les lipides C.3- Apports alimentaires Composition des principaux lipides alimentaires 100 Poly insaturés Mono Insaturés Saturés Huile d olive beurre Graisse animale Dans l'alimentation : huiles végétales, produits laitiers, graisses animales = triglycérides par leurs acides gras La consommation de graisses saturées augmente les risques cardiovasculaires 15

16 C- Les lipides C.3- Apports alimentaires Utilisation des acides gras pour fournir de l énergie aux tissus TG Lipolyse valeur énergétique = 2 X glucides Acides gras (liés à l albumine) Energie (Bêta oxydation) Energie (Bêta oxydation) glucose 16

17 C- Les lipides C.3- Apports alimentaires Rôle des lipoprotéines dans le transport du cholestérol CM Remaniements complexes LDL Cholestérol VLDL Membranes cellulaires En cas d excès 4/5 du cholestérol est synthétisé par le foie 1/5 provient de l alimentation athérome 17

18 C- Les lipides C.3- Apports alimentaires Rôle des lipoprotéines dans le transport du cholestérol Transport réverse et élimination du cholestérol HDL Cholestérol Elimination dans la bile 18

19 C- Les lipides C.4- Lipides membranaires Les membranes sont constituées de lipides amphiphiles. Les membranes biologiques sont constituées d une bicouche lipidique cellule Espace intercellulaire cellule 19

20 C- Les lipides C.4- Lipides membranaires Dans les cellules eucaryotes, les membranes recouvrent la cellule, mais aussi de nombreux compartiments intracellulaires 20

21 C- Les lipides C.4- Lipides membranaires Les phospholipides Queue hydrophobe = 2 chaînes hydrocarbonées apolaires Tête polaire (hydrophile) Phosphatidylcholines ou lécithines (PC) Acides gras à longues chaînes Tête hydrophile C = C = CH 2 CH H 2 C Glycérol Phosphate = P - H 2 C CH 3 N + C H 2 Choline CH 3 CH 3 Queue hydrophobe 21

22 C- Les lipides C.4- Lipides membranaires Les acides gras des phospholipides sont souvent insaturés, ce qui provoque une fluidité importante de la membrane Point de Fusion des acides gras Phase solide Phase fluide C18 : 0 stéarique +70 C18 : 1 oléique C18 : 2 linoléique - 9 C18 : 3 linolénique - 11 C20 : 0 arachidique C20 : 4 arachidonique

23 C- Les lipides C.4- Lipides membranaires Le cholestérol tête polaire corps apolaire le cholestérol réduit la fluidité de la membrane (point de fusion 148 C) Dans les lipoprotéines, on trouve surtout - Des esters de cholestérol : fixation d un acide gras sur l C- Le cholestérol est éliminé dans la bile 23

24 C- Les lipides C.4- Lipides membranaires Glycolipides Sphingolipide Sucres complexes, très diversifiés, associée à un lipide amphiphile particulier CH=CH- CH C- NH- CH CH2 - galactose N acétyl galactosamine glucose Groupe A L fucose N acétyl glucosamine Ex. : antigènes des groupes sanguins 24

25 C- Les lipides C.4- Lipides membranaires galactose N acétyl galactosamine glucose L fucose N acétyl glucosamine CH=CH- CH C- NH- CH CH2 - CH=CH- CH C- NH- CH CH2 - Groupe B groupe 25

26 C- Les lipides C.4- Lipides membranaires glycolipide protéine phospholipide cholestérol 26

27 C- Les lipides C.4- Lipides membranaires CNCLUSIN Les lipides sont des molécules hydrophobes qui jouent dans l organisme trois rôles principaux : - Source d énergie pour les tissus, les acides gras sont les constituants des triglycérides qui sont une réserve énergétique importante du monde vivant - Les lipides alimentaires ou endogènes sont transportés dans le plasma sous le forme de lipoprotéines : complexes moléculaires qui distribuent cholestérol et acides gras vers leur lieu d utilisation et de stockage -Les lipides sont aussi des constituants des membranes cellulaires à qui ils confèrent leurs propriétés particulières : - fluidité (phospholipides et cholestérol) - Reconnaissance (glycolipides) 27

28 IFSI, cours de S1 : Biologie fondamentale Les Molécules du vivant les biomolécules du compartiment sanguin A- les protéines Dominique Rainteau B- L eau P. Ferré C- les ions D- les lipides E- les glucides F- l oxygène 28

29 Introduction La glycémie (ou concentration plasmatique du glucose) est l un des paramètres couramment explorés dans le compartiment plasmatique. Cela tient au rôle particulier du glucose dans le métabolisme : le glucose doit être disponible en permanence, indépendamment des apports alimentaires, pour assurer les besoins énergétiques de certains tissus, en particulier le cerveau, les cellules sanguines, la médullaire rénale... qui ne savent utiliser que ce substrat. La glycémie est maintenue dans des valeurs précises (0,8-1,2 g/l) grâce à une régulation métabolique très fine. Il existe des situations où ce métabolisme est perturbé, ce qui entraîne des désordres graves. C est le cas par exemple du diabète avec des valeurs élevées de la glycémie ou de certaines anomalies génétiques conduisant à des hypoglycémies. Notre cerveau à lui tout seul consomme 120 g de glucose par jour. Si la glycémie devient inférieure à 0,5 g /l (hypoglycémie) ceci peut entraîner des troubles neurologiques graves voire la mort. utre cet aspect métabolique et énergétique, le glucose, avec d autres molécules de même type (oses), entre dans la composition de diverses grandes molécules qui jouent un rôle structural important dans l organisation des tissus. 29

30 Plan E I Structure des oses Structure du glucose Représentation Quelques oses simples Liaison osidique : disaccharides polysaccharides (réserve et structure) F II - Métabolisme énergétique du glucose Besoins énergétiques rigine du glucose Glycolyse Cycle de Krebs Chaîne respiratoire mitochondriale III - L oxygène dans le métabolisme énergétique Besoins en oxygène Transport de l oxygène : Myoglobine Hémoglobine Courbes expérimentales de saturation 30

31 Il n est pas nécessaire de retenir les formules chimiques des molécules 31

32 Structure du glucose Le glucose est un ose : Squelette carboné Fonction carbonyle (réactivité) Fonctions alcool (solubilité) - Nombre de C : 3C (triose) 5C (pentose) 6C (hexose) Le glucose est un hexose H C = H C H C H H C H C CH 2 D Glucose 32

33 Le glucose est cyclisé en solution : H C = C C C C CH 2 D glucose CH 2 5 CH 2 5 H *1 H H *1 forme a forme b H 33

34 Autres oses simples Glucose Galactose Fructose Ribose CH CH CH 2 C= CH H H H H CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 H H H H H CH 2 H hexose pentose 34

35 La liaison osidique: Les oses peuvent établir des liaisons entre eux ou avec d autres molécules H CH 2 Glucose + Fructose H H CH 2 L peut réagir sur un autre groupement ou NH 2 pour former une liaison osidique CH 2 H saccharose Végétaux CH 2 H HN H Disaccharides (deux oses) CH 2 sucre protéine lipide protéine base azotée 4 lactose Lait di et polysaccharides glycoprotéines glycolipides glycoprotéines acides nucléiques (ADN et ARN) CH 2 Galactose + Glucose H 35

36 Polysaccharides (polymère d oses) de réserve énergétique un polymère est une suite de molécules de même type reliées les unes aux autres Amidon Glycogène CH 2 CH 2 CH 2 branchements (carbones 1 et 6) enchaînements (carbones 1 et 4) CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 Amidon et glycogène sont des polymères du glucose de haut poids moléculaire, de structure très voisine. Les Représentation du glycogène molécules de glucose sont reliées entre les carbones 1 et 4 (forme alpha) et forment de longs enchaînements, avec des ramifications impliquant les carbones 1 et 6 : le glycogène (d origine animale) présente des branchements tous les 8-10 résidus alors que l amidon (d origine végétale) n est ramifié que tous les résidus. L amidon est la principale source de glucides alimentaires chez l homme (pomme de terre, farines). Les branchements confèrent à ces composés une structure arborescente. liaison 1-4 branchement 1-6 extrémités libres origine 36

37 Polysaccharides (polymère d oses) de structure Exemple : Cellulose dans les cellules végétales CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 longs enchaînements 1-4 différents de ceux du glycogène pas de branchement La cellulose présente des analogies avec l amidon dans la mesure où il s agit d un polymère du glucose engagé par liaisons entre les carbones 1 et 4. Mais la liaison osidique 1-4 s effectue avec la forme bêta du glucose et de plus il n y a aucun branchement. Ce type de liaison bêta 1-4 fait que, chez l homme, la cellulose ne peut pas libérer du glucose car l enzyme permettant de casser cette liaison n est pas présent dans l intestin, contrairement à l enzyme qui casse les liaisons alpha 1-4. ce n est pas un polymère de réserve mais elle peut former des fibres assurant la structure. La cellulose est le composé organique le plus abondant de la nature. Les polysaccharides de structure existent également dans les cellules animales : les glycosaminoglycanes comme l héparine, les glycoprotéines (association d oses avec une protéine). 37

38 Métabolisme énergétique du glucose Besoins énergétiques Pour se reproduire et se développer, l organisme a besoin d énergie : Biosynthèse des molécules indispensables à la vie : ADN, protéines, lipides, glucides, hormones, molécules signal. Contraction musculaire Transport actif d ions (Na +, K + ) Activité cérébrale Le plus souvent, cette énergie est apportée par l ATP, véritable monnaie énergétique des cellules : Adénosine triphosphate La rupture d une liaison ( ) libère de l énergie qui est utilisée par la cellule. La question est alors de savoir comment régénérer l ATP. Le glucose a un rôle central dans la régénération de l ATP. 38

39 I - Après un repas (post-prandial) rigine et devenir du glucose Intestin Amidon Saccharose Lactose osidases spécifiques Glucose (Fructose Galactose) Glucose Glycogène Lipides Glucose Triglycérides (VLDL) Triglycérides Cellulose Glycogène ATP - Utilisation prioritaire comme Glucose substrat énergétique dans tous les tissus - Stockage dans le glycogène hépatique et musculaire - Conversion en acides gras et mise en réserve dans le tissu adipeux ATP Hématies ATP Principal effecteur de régulation : L insuline 39

40 rigine et devenir du glucose II- A distance d un repas (post-absorptif) Acides aminés Intestin Glycogène Gluconéogénèse ATP Glucose Acides gras Glucose Acides gras ATP Mobilisation du glucose Libération du glucose à partir du glycogène hépatique ou synthèse de novo par la gluconéogénèse ATP Glucose ATP Substrats énergétiques : -glucose pour les tissus prioritaires (cerveau) -acides gras pour les autres (muscles) Hématies Principal effecteur de régulation : glucagon (foie) & catécholamines 40

41 Métabolisme énergétique Le métabolisme énergétique permet de récupérer l énergie contenue dans les liaisons chimiques au sein des nutriments sous la forme d ATP. Ce transfert d énergie, des nutriments (sucres, acides gras..) vers la production d ATP s effectue sous la forme de transferts d électrons

42 Quelques acteurs du métabolisme Mitochondrie : lieu de production de l énergie rganite intra cellulaire délimité par une membrane externe et une membrane interne. Celle-ci présente de nombreuses invaginations ou «crêtes», ce qui en augmente la surface. Cette membrane interne comporte de nombreuses protéines intrinsèques qui interviennent dans la respiration cellulaire. L espace interne délimité par cette membrane est la matrice mitochondriale. Coenzymes d oxydo réduction : transporteurs d électrons et donc d énergie Nicotinamide adénine dinucléotide Flavine adénine dinucléotide Flavine mononucléotide NAD +, NADH,H + FAD, FADH 2 FMN, FMNH 2 Molécules susceptibles de passer alternativement d une forme oxydée à une forme réduite Coenzyme d activation Coenzyme A CoA Fixation transitoire sur une fonction acide pour activer certains composés : ex : Acétyl CoA Composés de réserve d énergie Adénosine tri et diphosphate Guanosine tri et diphospahte ATP, ADP GTP, GDP L hydrolyse (rupture) d un groupement phosphate s accompagne d une libération importante d énergie. Inversement, la synthèse nécessite un apport d énergie. 42

43 Comment le glucose produit-il de l énergie sous la forme d ATP? Le glucose est dégradé dans deux «voies» (enchaînement de réactions) métaboliques: -La glycolyse qui transforme le glucose en pyruvate et fournit deux moles d ATP par mole de glucose. Toutes nos cellules sont capables d utiliser le glucose dans la glycolyse. -L oxydation mitochondriale. Le pyruvate produit par la glycolyse est transformé dans la mitochondrie en acétyl-coa qui entre dans le Cycle de Krebs et fournit des coenzymes réduits (ils ont fixé des électrons). Ces coenzymes réduits entrent à leur tour dans la chaîne respiratoire et transfèrent leur pouvoir réducteur (électrons) jusqu à l oxygène ce qui libère de l énergie. L oxydation totale du glucose fournit 38 ATP. -Seules les cellules qui possèdent des mitochondries et reçoivent une oxygénation suffisante peuvent utiliser le glucose dans la voie de l oxydation mitochondriale. 43

44 Les étapes principales du métabolisme énergétique Aliments complexes Composés simples Digestion Protéines Acides aminés Glycolyse Glucides Glucose 2 ATP Lipides Acides gras + glycérol Dégradation en acétyl-coa Pyruvate C 2 Acétyl-CoA Acétyl-CoA xydation de l acétyl-coa coenzymes réduits (NADH, H+ et FADH2) C 2 Cycle de Krebs coenzymes réduits (NADH, H+ et FADH2) -Seules les cellules qui possèdent des mitochondries et reçoivent une oxygénation suffisante peuvent utiliser le glucose dans le cycle de Krebs et la voie de l oxydation mitochondriale. xydation dans la chaîne respiratoire : phosphorylations oxydatives Transport d électrons ATP 2 H 2 38 ATP 44

45 Voie métabolique cytoplasmique GLYCLYSE H CH 2 H 1 Glucose 2 Pyruvate 2 ADP 2 ATP C - C= CH 3 Pyruvate La transformation d une molécule de glucose en deux molécules de pyruvate permet de récupérer de l énergie chimique et de la convertir en deux ATP 45

46 46

47 Devenir du pyruvate Cellules dépourvues de mitochondrie (globule rouge) ou en conditions d anaérobiose (sans oxygène) Pyruvate Lactate Cytoplasme production de lactate Lactate C - C= CH 3 NADH,H + NAD + LDH (lactate déshydrogénase) C - CH CH 3 Pyruvate Cellules riches en mitochondries avec apport d oxygène Mb interne NAD + NADH,H + Pyruvate + CoA Pyruvate déshydrogénase Acétyl CoA + CH 3 -C~SCoA C 2 Dioxyde de carbone Cycle de Krebs Matrice mitochondriale 47

48 L énergie chimique contenue dans l acétyl- CoA est transmise sous la forme d électrons à des coenzymes dans une suite de réactions appelée «Cycle de Krebs» Un tour de cycle produit par acétyl-coa: Voie métabolique de la matrice mitochondriale 2 C 2 3 NADH,H + 1 FADH 2 1 ATP 48

49 A leur tour, les coenzymes transmettent leur énergie dans une suite de réactions appelée «chaîne respiratoire» pour produire de l ATP. Cette énergie est transmise sous la forme d un transfert d électrons 49

50 Chaîne respiratoire mitochondriale Les coenzymes réduits transfèrent leur pouvoir réducteur (électrons) jusqu à l oxygène à travers plusieurs intermédiaires située dans la membrane interne de la mitochondrie (complexes d oxydoréductions) qui passent alternativement d une forme oxydée à une forme réduite. L oxygène se trouve finalement réduit en une molécule d eau. Ceci est illustré dans le schéma suivant, dans le cas du NADH,H +. NADH,H+ x yh 2 ½ 2 NAD + xh 2 y H 2 Ces oxydo-réductions permettent de fournir de l énergie à une enzyme insérée dans la membrane interne de la mitochondrie appelée «ATP synthase» qui fabrique de l ATP à partir d ADP et de Pi ATP synthase ADP + Pi ATP 50

51 L XYGÈNE DANS LE MÉTABLISME ÉNERGÉTIQUE Schéma global de l oxydation complète du glucose C 2 glucose x. Réd. Chaîne respiratoire ½ 2 H 2 Substrats consommés : glucose ADP et Pi oxygène ADP + Pi ATP Produits formés : C 2 ATP eau rigine des substrats : glucose : par l alimentation ADP et Pi : par hydrolyse de l ATP oxygène : par la respiration Problématique : Il faut apporter l oxygène depuis les poumons jusqu aux mitochondries des cellules pour assurer une production d énergie satisfaisante La solubilité de l oxygène dans le sang est insuffisante pour alimenter directement les tissus Nécessité d un transporteur qui se charge efficacement en oxygène dans les poumons et qui libère facilement cet oxygène dans les tissus périphériques. 51

52 TRANSPRT DE L XYGENE Deux protéines participent à l oxygénation des cellules I - Myoglobine Protéine constituée d une seule chaîne protéique (monomère) 8 hélices alpha (notées A à H) qui se replient structure globulaire Présence d un hème Vue perspective H F E G C B D Hème Structure plane 1 atome de fer lié à 4 atomes d azote Enchâssé au milieu des hélices alpha (formule simplifiée) N N Fe ++ N N Rotation de 90 F Fe 2 A Le fer constitue le site de liaison pour l oxygène. Il s agit d une liaison réversible non covalente Forte affinité de l oxygène pour la myoglobine, selon la réaction d équilibre Mb + 2 Mb: 2 n trouve la myoglobine dans les cellules musculaires. C est elle qui donne sa couleur rouge aux muscles oxydatifs 52

53 TRANSPRT DE L XYGENE II - Hémoglobine Protéine constituée de 4 sous-unités (tétramère) identiques 2 à 2 Chaque sous-unité est très similaire à la myoglobine : 8 hélices alpha structure globulaire présence d un hème Par rapport à la myoglobine, une différence fondamentale résulte d une composition différente en acides aminés qui permet aux sous-unités de s associer par des interaction non covalentes pour constituer un tétramère stable. Chaque sous-unité possède un hème qui peut lier une molécule d oxygène L hémoglobine peut donc fixer 4 molécules d oxygène, selon la réaction d équilibre globale : 2.. Hb : Hb :

54 Etude expérimentale des courbes de saturation - myoglobine Pour déterminer les caractéristiques de la liaison myoglobine-oxygène, on incube une concentration constante de myoglobine en présence de quantités croissantes d oxygène et on mesure la myoglobine oxygénée. n en déduit le pourcentage de saturation, défini par le rapport : % saturation = Myoglobine oxygénée Myoglobine totale x 100 n construit la courbe de saturation en portant sur un graphique ces pourcentages en fonction de la pression partielle en oxygène p 2, exprimée en torrs ou mm de mercure. (Sur ce graphique, on a indiqué en grisé 3 zones de p2 qui correspondent à 3 contextes physiologiques d intérêt) La myoglobine donne une courbe hyperbolique qui traduit une affinité forte et constante de l oxygène vis à vis de la myoglobine, quelle que soit la valeur de p 2 % Saturation intracellulaire Myoglobine capillaires périphériques alvéoles pulmonaires p2 54

55 % Saturation 100 Myoglobine intracellulaire capillaires périphériques alvéoles pulmonaires p2 Pour une p 2 de l ordre de 3 torrs, correspondant à celle rencontrée dans les cellules, la myoglobine est à 50% de saturation et peut donc libérer 50% de 2 Pour une p 2 de 30 torrs, correspondant à celle rencontrée au niveau des capillaires périphériques, la myoglobine fixe près de 95% de 2 et n en libère que 5% 55

56 Etude expérimentale des courbes de saturation - hémoglobine n construit de la même façon la courbe de saturation de l hémoglobine. (Sur le graphique, on a laissé en pointillés le tracé de la myoglobine pour comparaison) % Saturation 100 (Myoglobine) 75 Hémoglobine - pour une p 2 élevée, l affinité est élevée et l hémoglobine a tendance à se charger en oxygène. - inversement, à faible valeur de p 2, l affinité est diminuée et l hémoglobine peut plus facilement relâcher l oxygène intracellulaire capillaires périphériques alvéoles pulmonaires p2 56

57 % Saturation 100 (Myoglobine) Hémoglobine intracellulaire capillaires périphériques alvéoles pulmonaires p2 Pour une p 2 de 30 torrs, correspondant à celle rencontrée au niveau des capillaires périphériques, l hémoglobine a un taux de saturation de 50% et peut relâcher 50% de 2 Pour une p 2 correspondant à celle rencontrée au niveau des alvéoles pulmonaires, l hémoglobine est à 100% de saturation et fixe un maximum d oxygène. 57

58 saturation en oxygène Mb Hb 2 Hb myoglobine Hb Hb Mb hémoglobine pression partielle d oxygène

59 Interprétation L hémoglobine et la myoglobine possèdent une forte affinité pour l oxygène mais avec des propriétés de liaison différentes : Affinité constante et forte pour la myoglobine Pour l hémoglobine, affinité variable en fonction de la p 2 Cela leur permet de se compléter et d agir en synergie pour assurer avec efficacité l oxygénation des cellules. L hémoglobine, qui circule dans le sang, est bien adaptée pour capter l oxygène dans les poumons et, par la circulation sanguine, le libérer au niveau des tissus périphériques. La myoglobine, qui a une localisation intra-cellulaire, est bien adaptée pour récupérer l oxygène libéré par l hémoglobine au niveau des tissus et le faire pénétrer dans la cellule. 59

60 % Saturation Modulation de l affinité de l oxygène pour l hémoglobine Dans les conditions physiologiques, plusieurs effecteurs peuvent faire varier l affinité de l hémoglobine pour l oxygène, dont le C 2 (dioxyde de carbone). L hémoglobine fœtale possède une affinité différente de celle de l adulte. 100 Par rapport à la courbe de référence de l hémoglobine : 75 Courbe 1 pc Réf. Diminution de l affinité libération de 2 facilitée Courbe 2 Hb foetale 25 Augmentation de l affinté captage de 2 facilitée p 2 (Torr) Un poison de l hémoglobine Le monoxyde ce carbone (C) a une affinité beaucoup plus forte que l oxygène pour l hémoglobine : il empêche l oxygène de s y fixer défaut d oxygénation des cellules mort par asphyxie. C est ce qui se produit avec un poêle à combustion mal réglé. 60

61 L Hémoglobine glyquée : un biomarqueur utilisé en clinique - - Glycation: fixation non enzymatique d'oses et principalement de glucose sur les fonctions amines des protéines. - La glycation non enzymatique des protéines est un processus physiologique lent qui affecte toutes les protéines de l'organisme et dont l'intensité augmente avec la glycémie. - Puisque la durée de vie des hématies est d'environ 120 jours, la concentration d'hémoglobine glyquée renseigne sur l équilibre glycémique des 8 à 12 semaines qui précèdent le dosage. - n mesure en particulier l hémoglobine A1c (HbA1c, glyquée sur la valine N- terminale de la chaîne bêta). 61

62 L Hémoglobine glyquée n utilise ce marqueur dans la détection et dans la surveillance de routine du diabète sucré. La mesure de la glycémie donne une idée instantanée, la mesure de l HbA1c, une mesure intégrée. HbA1c (%) Glycémie plasmatique moyenne (g/l) 5 0,95 6 1,25 7 1,50 8 1,8 9 2, , , ,10 Complications rénales, cardiovasculaires et oculaires 62

63 CNCLUSIN Glucose Implication à plusieurs niveaux : Structure : participation à l organisation des tissus Réserve énergétique : dans l amidon et le glycogène Métabolisme énergétique : production d ATP et de coenzymes réduits Respiration cellulaire Rôle de la chaîne respiratoire dans la production d énergie sous forme d ATP, via la réoxydation des coenzymes xygène Indispensable à la réoxydation des coenzymes Rôles complémentaires de l hémoglobine et de la myoglobine dans l oxygénation des cellules 63

64 Exemples de questions QCS QCM