Métabolisme des acides aminés

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1 Métabolisme des acides aminés

2 Importance des acides aminés Sources d acides aminés Protéines alimentaires Dégradation des protéines Hydrolyse des protéines musculaires (jeûne) Synthèse endogène: acides aminés non-essentiels Fonctions des acides aminés Précurseurs des composés azotés: Protéines et peptides Hormones Neurotransmetteurs Hème, créatine Mélanine Bases azotées coenzymes nucléotidiques Carburants (jeûne prolongé ou diète riche en protéines) Précurseurs du glucose, des corps cétoniques et des acides gras.

3 Métabolisme des acides aminés Turnover: équilibre entre dégradation et resynthèse des biomolécules Demi-vie limitée des protéines: minutes / heures (protéines régulatrices) mois / années (protéines structurelles) Influence de l acide aminé N-terminal Met, Ser, Ala, Thr, Val ou Gly demi-vie > 20 heures Phe, Leu, Asp, Lys ou Arg demi-vie < 3 min Turnover accéléré: infections, cancer, réaction de phase aiguë... Métabolisme des acides aminés Anabolisme: rections de synthèse Catabolisme: élimination de l azote oxydation des chaînes hydrocarbonées acétyl-coa, pyruvate, intermédiaires du cycle de Krebs.

4 Ubiquitine et dégradation protéasomale Protéasomes: complexes protéiques cytoplasmiques Protéines cytoplasmiques: couplage à l ubiquitine dégradation protéasomale.

5 Classification des acides aminés Essentiels: LYS, LEU, ILE, THR, TRP, VAL, PHÉ, MÉT, HIS Acides aminés standard Non-essentiels: synthèse endogène Structure des protéines: hydroxy-lysine, hydroxy-proline, sélénocystéine, desmosine Acides aminés non-standard Intermédiaires métaboliques: ornithine, citrulline, taurine, homocystéine Messagers: GABA, iodo-tyrosine...

6 Alimentation équilibrée Acides aminés essentiels Acides aminés non-essentiels (périodes de croissance) Intermédiaires métaboliques

7 Classification des acides aminés Essentiels Non-essentiels mais importants Nonessentiels

8 Périodes alimentaires Action des peptidases des sucs digestifs Protéolyse ménagée: activation des zymogènes digestives Mélange d'acides aminés et peptides absorption hydrolyse des peptides circulation portale Cellules hépatiques Renouvellement des protéines et des composés azotés Synthèse des acides aminés non-essentiels Néoglucogenèse et lipogenèse (excès d acides aminés) Tissus périphériques Renouvellement des protéines et des composés azotés.

9 Périodes alimentaires

10 Absorption intestinale des acides aminés Transporteurs spécialisés, activés par l insuline: Acides aminés neutres Acides aminés basiques (LYS, ARG, ornithine) et CYS Acides aminés à caractère acide Cycle -glutamyl: GLN, MET, acides aminés neutres Gamma-glutamyl-transférase (GGT): enzyme membranaire Glutathion-synthétase (ATP): resynthèse du glutathion.

11 Périodes de jeûne Foie Captage des acides aminés Néoglucogenèse Cétogenèse Uréogenèse Rein Excrétion de l NH 4 + Élimination de l urée Réabsorption tubulaire (acides aminés, protéines) Muscle Dégradation des protéines acides aminés Oxydation locale (cycle de Krebs) ou export sanguin.

12 Périodes de jeûne

13 Synthèse des acides aminés non-essentiels Intermédiaires de la glycolyse et du cycle de Krebs: Gly, Ala, Asp, Asn, Glu, Gln, Pro, Arg, Sér PAH: Phé Tyr Mét donneur de S Cys Transamination Ala, Asp, Glu Glu, Asp amidation Gln, Asn (Gln/Asn synthétase) Importance: captage de l'ammoniac.

14 Synthèse des acides aminés non-essentiels Glutamine-synthétase

15 Catabolisme des acides aminés Première étape: élimination de l azote Transamination Désamination Désamidation Deuxième étape: conversion des chaînes hydrocarbonées Intermédiaires du cycle de Krebs énergie Pyruvate néoglucogenèse Acétyl-CoA cétogenèse, lipogenèse.

16 Réaction de transamination Transfert du groupement NH 2 : donneur (acide aminé) accepteur (acide - cétonique) Produits: -ceto-cétoglutarate GLU Transaminases Enzymes cytoplasmiques Cofacteur PLP Spécificité pour chaque acide aminé donneur Enzymes inductibles: intervention du cortisol Importance Synthèse des acides aminés non-essentiels Recueil de l azote (GLU) l uréogenèse ASAT: GLU ASP uréogenèse Catabolisme des acides aminés glucoformateurs et cétogènes.

17 Action des transaminases ALAT et ASAT Acide glutamique Acide pyruvique Alphacétoglutarate Alanine Acide glutamique Oxaloacétate Acide aspartique Alphacétoglutarate Enzymes intracellulaires reflux sanguin: syndrome de cytolyse.

18 Mécanisme d'action Liaison de l NH 2 au PLP l'acide -cétonique récupère l NH 2 régénération du coenzyme actif.

19 Réactions de désamination et désamidation Désamination oxydative du glutamate Glutamate-déshydrogénase (GDH): foie et rein, coenzyme NAD(P) + NAD(P)H Importance: initiation de l'uréogenèse, régénération de l'alpha-cétoglutarate transamination, cycle de Krebs Activateurs: ADP, GDP (déficit énergétique) Désamidation de la glutamine Glutaminase: foie et rein Importance: NH 4+ uréogenèse, équilibre acido-basique.

20 Importance de l acide glutamique Rôle métabolique central Recueil de l azote (transamination) libération dans le foie (GDH) uréogenèse Précurseur de l aspartate (ASAT) uréogenèse Donneur du NH 2 réactions de synthèse.

21 Importance de la glutamine Le plus abondant des acides aminés libres sanguins (> 50%) Synthèse: glutamine-synthétase cytoplasmique (ATP) Hydrolyse: glutaminase mitochondriale Importance Synthèse des protéines Recueil et transport de l NH 3 (glutamine-synthétase) Maintien de l équilibre acido-basique (glutaminase rénale) Donneur du groupement NH 2 ASN, coenzymes nicotiniques Donneur d acide glutamique glutathion, ornithine, ARG, PRO, GABA Précurseur du PRPP synthèse des nucléotides Immunomodulateur, activateur de la synthèse protéique Rôle énergétique.

22 Réaction de décarboxylation Décarboxylases des acide aminés amines biogènes Coenzyme: PLP Glutamate GABA (neurotransmetteur) Histidine histamine (médiateur pro-inflammatoire) Sérine éthanolamine, choline (synthèses) Tryptophane sérotonine (neurotransmetteur) Tyrosine catécholamines (hormones, neurotransmetteurs) Ornithine, lysine putrescine, cadavérine (division cellulaire) Cystéine cystéamine (HSCoA).

23 Décarboxylation des acides aminés aromatiques

24 Sources d ammoniac NH 4+ NH 3 + H + (pk b = 9,3) NH 4+ > NH 3 ( 100 fois) Sources: Désamination (GLU) Désamidation (ASN, GLN) Métabolisme des bases azotées Catabolisme des catécholamines Dégradation bactérienne (acides aminés, urée).

25 Métabolisme de l ammoniac Réactions de libération de l azote: NH 3 NH 3 : toxique, diffusible, liposoluble Passage à travers la barrière hémato-encéphalique anomalies du métabolisme neuronal encéphalopathie métabolique Hyperazotémie: NH 3, GLN sérique Elimination urinaire Conversion en urée.

26 Transport et élimination de l ammoniac [NH 3 ] sérique demeure faible: Captage hépatique (circulation portale) Action de la glutamine-synthétase (tissus) Foie et rein: glutaminase (GLN NH 3 ) Elimination de l NH 3 Glutaminase rénale: ammoniogenèse Glutaminase hépatique: uréogenèse excrétion de l urée Importance de l NH 3 Physiologique: alcalinisation urinaire équilibre acido-basique Pathologique: hyperazotémie primaire (anomalies de l uréogenèse) ou secondaire (insuffisance hépatique/rénale).

27 Transport et élimination de de l ammoniac