GLUCIDES Partie 2 Absorption des glucides, glycolyse et néoglucogenèse. A. Les différents types de transports membranaires du glucose

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1 GLUCIDES Partie 2 Absorption des glucides, glycolyse et néoglucogenèse I. Vue d'ensemble du métabolisme des glucides Dans la suite de ce cours, les différentes étapes de ce schéma bilan vont être détaillées et expliquées. Vous devrez toutes les connaître! Gardez bien en tête ce schéma introductif, il vous sera utile pour avoir une vue d'ensemble lors de la révision de votre cours. Vous détaillerez ensuite chaque voie. II. Absorption et transport du glucose A. Les différents types de transports membranaires du glucose 1) : Diffusion simple Elle se fait suivant le gradient de concentration. Elle est négligeable pour le glucose car il est hydrophile alors que la membrane plasmique est hydrophobe.

2 2) : Diffusion facilitée Elle suit également le gradient de concentration mais elle est facilitée par un canal transmembranaire glycosylé qui ne consomme pas d'atp : c'est donc un transfert passif du glucose. Exemple de canaux transmembranaires non ATP-dépendants : la famille des GLUT (GLUcose Transporter). 3) : Transporteur (actif) secondaire Il utilise un gradient créé par un autre transporteur actif (c'est-à-dire un transporteur qui consomme de l'atp). Exemple de transporteur actif secondaire : la famille des SGLT (Sodium GLucose Transporter) qui sont des co-transporteurs du glucose et du sodium. Ils utilisent le gradient de Na+ créé par la pompe Na + /K + ATPase. La Na + /K + ATPase ou «pompe à sodium» est un antiport sodium/potassium ubiquitaire (que l'on trouve sur toutes les cellules) qui maintient une concentration intracellulaire élevée de K + (entrée de K + dans la cellule) et faible de Na + (sortie de Na + de la cellule) relativement par rapport au milieu extracellulaire. B. Absorption intestinale de glucose SGLT = Sodium GLucose Transporter = co-transporteur ou symport du sodium et du glucose (couplé au gradient de sodium créé par la Na + /K + ATPase) GLUT = Glucose Transporter = transporteur de glucose par diffusion facilitée Il est important de savoir où se trouvent les transporteurs de glucose au niveau de la cellule intestinale, de quel type de transporteur s'agit-il, dans quel sens font-ils passer le glucose et quel est leur mode de fonctionnement!

3 C. La répartition tissulaire des transporteurs du glucose est adaptée aux besoins énergétiques Les flèches en gras représentent les sources principales de glucose, elles sont au nombre de 2 : la production hépatique de glucose et l'apport intestinal de glucose. GLUT1 est un transporteur ubiquitaire qu'on retrouve même à la surface des globules rouges. GLUT4 est un transporteur insulino-sensible : l'absorption de glucose dans les muscles, le cœur et le tissu adipeux est donc dépendante de la sécrétion d'insuline par le pancréas. GLUT4 permet de réguler la glycémie. La réabsorption tubulaire du glucose empêche le passage du glucose dans l'urine. Toutefois, cette réabsorption est limitée, si la concentration de glucose est trop importante dans le sang, tout le glucose n'est pas absorbé et une partie passe dans l'urine (c'est ce qu'on appelle la glycosurie, ce phénomène est observé dans le diabète). Pour chaque transporteur on peut définir des Km qui correspondent à la vmax/2 du transport de glucose pour la concentration de glucose. Plus la Km est basse, plus le transporteur a d'affinité pour ce qu'il transporte. III.Glycolyse GLUT1 et GLUT3 : Km = 1 mmol/l GLUT2 : Km = mmol/l GLUT4 : Km = 5 mmol/l Elle correspond à l'oxydation du glucose (6C) en 2 pyruvates (3C) conduisant à la production nette de 2 molécules d'atp. Il est indispensable de connaître en détails chaque étape de la glycolyse!

4 Dans la suite du cours nous utiliserons les abréviation suivantes : Glc = glucose P = phosphate Fru = fructose A. Séquestration du glucose et initiation de la glycolyse Il s'agit d'une étape à sens unique. Glc Glc-6-P Fru-6-P Fru-1,6-biP L'hexokinase (HK) est une enzyme ubiquitaire qui phosphoryle les hexoses. Dans le foie, elle porte le nom de glucokinase et elle phosphoryle uniquement le glucose. L'hexokinase est un modèle d'ajustement induit (ce modèle existe aussi pour les autres kinases). Elle s'adapte au substrat : les 2 lobes de l'enzyme se referment sur le substrat.

5 La phospho-fructo-kinase (PFK) est une enzyme allostérique tétramérique composée de 4 sousunités identiques. Les sites allostériques sont différents des sites catalytiques. Elle est activée par le Fru-2,6-bi-P et inhibée par l'atp. La quantité de fructose 2,6 biphosphate varie avec celle de glucose disponible. La PFK est une enzyme bifonctionnelle. Il y a un équilibre entre les 2 fonctions de l'enzyme suivant l'état de phosphorylation dans lequel elle se trouve. Lorsque le glucose diminue : la sécrétion de glucagon augmente. Le glucagon active la phosphorylation de la PFK par une PKA. Après phosphorylation, elle prend le nom de FBPase et permet la transformation du Fru-2,6-biP en Fru-6-P, elle est donc inhibitrice de la glycolyse.

6 Lorsque le glucose augmente : la sécrétion d'insuline augmente. L'insuline active une protéine phosphatase qui va déphosphoryler la PFK. La PFK permet alors la transformation du Fru-6-P en Fru-2,6-biP ce qui permet la glycolyse. Tout ce fonctionnement est logique : quand il y a trop de glucose dans le sang, l'organisme s'adapte pour l'éliminer (activation de la glycolyse); inversement quand il n'y a plus assez de glucose, l'organisme va freiner cette élimination (inhibition de la glycolyse)! B. Clivage du fructose 1,6-biphosphate en 2 trioses La triose phosphate isomérase présente une structure dite en tonneau αβ tout comme l'aldolase, l'énolase et la pyruvate kinase. Le site actif de l'enzyme est protégé par sa structure en tonneau αβ (structure tertiaire).

7 C. Oxydation des trioses en pyruvate et production d'atp La pyruvate kinase (PK) est une enzyme tétramérique régulée par modification covalente et par des effecteurs allostériques. Le fructose 1,6-biphosphate est un activateur. L'ATP est un inhibiteur.

8 D. Après le pyruvate 1) : En milieu anaérobie ou en l'absence de mitochondrie (dans les globules rouges) Le NAD + nécessaire à la poursuite de la glycolyse est régénéré lors de la formation du lactate. 2) : En milieu aérobie en présence de mitochondries

9 Bilan en ATP du catabolisme du glucose En anaérobie : 2 ATP En aérobie : 32 ou 30 ATP si l'oxydation est complète 1 NADH, H + 2,5 ATP 1 FADH 2 1,5 ATP IV. Néoglycogenèse C'est la synthèse du glucose à partir d'un substrat non glucidique. La dernière étape de la néoglycogenèse est la déphosphorylation du glucose dans le réticulum endoplasmique. Cette étape a lieu principalement dans le foie (+++) et un peu dans le rein. Le glycérol est un substrat de la néoglycogenèse. Notez bien : les acides gras (AG) ne sont PAS des substrats de la néoglycogenèse!

10 Le lactate et certains acides aminés (Glutamine, Glutamate, Aspartate et Alanine) sont des points d'entrées de la néoglycogenèse. La pyruvate carboxylase est la première enzyme de la néoglycogenèse.

11 La carboxylation du pyruvate s'effectue en 3 étapes : 1) Activation du CO 2 en solution - 2- HCO 3 + ATP HOCO 2 PO 3 + ADP 2) Transfert du CO 2 sur la biotine 3) Transfert du CO 2 sur le pyruvate La réaction de carboxylation est stimulée par l'atp. V. Régulation réciproque de la glycolyse et de la néoglycogenèse Il existe 2 types de régulations : régulation allostérique : rapide régulation hormonale : souvent plus lente, elle agit sur la transcription Mais la régulation est souvent mixte : les effecteurs allostériques sont aussi sous contrôle hormonal (ex du Fru-2,6-biP).

12 Conclusion Schématiquement : Quand l'énergie disponible augmente, la glycolyse diminue et la néoglycogenèse augmente. Inversement quand l'énergie disponible diminue, la glycolyse augmente et la néoglycogenèse diminue. Remarque : habituellement l'insuline favorise les synthèse mais dans le cas du glucose, elle favorise la glycolyse.