Biotech Glycolyse. BIOCHIMIE MÉTABOLIQUE Biotech 1. Chapitre 2 Absorption des glucides et glycolyse

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1 BICHIMIE MÉTABLIQUE Biotech 1 Chapitre 2 Absorption des glucides et glycolyse

2 SMMAIRE 1. Introduction 1.1. Rôles des glucides 1.1. Rappels des structures 2. Digestion et absorption des glucides 2.1. Transport membranaire des oses Diffusion facilitée Transport actif 2.2. Distributions tissulaires principales des transporteurs Les 10 étapes de la glycolyse Phase de préparation Phase de restitution 3.2. Bilan de la glycolyse 3.3. Devenir du pyruvate Le coenzyme A En aérobiose En anaérobiose ou en absence de mitochondries : fermentation 3.4. Régulation de la glycolyse Régulation de l entrée du glucose dans la cellule Régulations enzymatiques 2

3 SMMAIRE 1. Introduction 1.1. Rôles des glucides 1.1. Rappels des structures 2. Digestion et absorption des glucides 2.1. Transport membranaire des oses Diffusion facilitée Transport actif 2.2. Distributions tissulaires principales des transporteurs Les 10 étapes de la glycolyse Phase de préparation Phase de restitution 3.2. Bilan de la glycolyse 3.3. Devenir du pyruvate Le coenzyme A En aérobiose En anaérobiose ou en absence de mitochondries : fermentation 3.4. Régulation de la glycolyse Régulation de l entrée du glucose dans la cellule Régulations enzymatiques 3

4 1. INTRDUCTIN 1.1. Rôles des glucides Glucides = la plus grande partie de la matière organique : - réservoirs d énergie, de molécules énergétiques et d intermédiaires métaboliques - participent à la structure de l ARN (ribose) et de l ADN (désoxyribose) - éléments de structure de la paroi cellulaire des bactéries et des végétaux (cellulose) - liés aux protéines (glycoprotéines) et lipides (glycolipides) rôles clés dans les interactions cellulaires différents types de glucides monosaccharides disaccharides polysaccharides glucose galactose fructose saccharose : Glc + Fru lactose : Glc + Gal maltose : Glc + Glc amidon : réserve végétaux glycogène : réserve animaux cellulose : structure végétaux 4

5 1. INTRDUCTIN 1.1. Rôles des glucides - en aérobie (= présence d 2) 50 à 60% de la ration énergétique quotidienne = glucides - 80 à 90% de l énergie fournie par les glucides sont absorbés sous forme de glucose - le glucose est utilisé par toutes les cellules de l organisme comme source d énergie grâce à la glycolyse hyaloplasmique cytoplasme = hyaloplasme + organites + cytosquelette 1 CH 1 CH 2 H 2 HC H 2 C 1.2. Rappels des structures 3 CH 2 H 3 CH 2 H D-glycéraldéhyde dihydroxyacétone 1 CH CH 2 H H H H H 4 H 6 CH 2 H 5 H 3 2 H 1 H H 2 H H 6 5 CH 2 H 4 H H 3 1 CH 2 H 2 H 6 CH 2 H CH 2 H D-glucose D-fructose 5

6 SMMAIRE 1. Introduction 1.1. Rôles des glucides 1.1. Rappels des structures 2. Digestion et absorption des glucides 2.1. Transport membranaire des oses Diffusion facilitée Transport actif 2.2. Distributions tissulaires principales des transporteurs Les 10 étapes de la glycolyse Phase de préparation Phase de restitution 3.2. Bilan de la glycolyse 3.3. Devenir du pyruvate Le coenzyme A En aérobiose En anaérobiose ou en absence de mitochondries : fermentation 3.4. Régulation de la glycolyse Régulation de l entrée du glucose dans la cellule Régulations enzymatiques 6

7 2. DIGESTIN ET ABSRPTIN DES GLUCIDES Glucides alimentaires en France lactose, fructose (lait, fruits) 5 % amidon (pain, pâtes) 35 % 60 % saccharose (sucre de table) 7

8 2. DIGESTIN ET ABSRPTIN DES GLUCIDES - glucides alimentaires dégradés en oses élémentaires dans l intestin - monosaccharides absorbés au niveau de la bordure en brosse (pôle apical) des entérocytes! seuls les monosaccharides peuvent être absorbés par les entérocytes amidon saccharose lactose bouche α-amylase salivaire intestin α-amylase pancréatique dextrines, maltose isomaltose saccharose lactose bordure en brosse entérocytes maltase isomaltase saccharase lactase glucose fructose glucose galactose absorption 8

9 2. DIGESTIN ET ABSRPTIN DES GLUCIDES 2.1. Transport membranaire des oses monosaccharides = molécules très hydrophiles ne peuvent pas traverser seuls les phases lipidiques des membranes cellulaires doivent être pris en charge par des transporteurs Diffusion facilitée transport passif par diffusion facilitée : - l entrée ou la sortie se fait selon le gradient de concentration (du plus concentré vers le moins concentré) - pas de consommation d énergie! Le glucose n est pas chargé pas de gradient électrique, uniquement gradient de concentration transporteurs GLUT = famille de transporteurs (perméases) présents dans toutes les cellules de l organisme 9

10 2. DIGESTIN ET ABSRPTIN DES GLUCIDES 2.1. Transport membranaire des oses Diffusion facilitée Spécificité des transporteurs GLUT : transporteur GLUT 1 à 4 GLUT 2 GLUT 5 ose transporté glucose glucose, galactose, fructose fructose Remarque : GLUT 5 = analogie structurale avec les transporteurs de glucose, mais ne transporte pas de glucose Transport actif Cas particulier des entérocytes : - après le repas : glucose absorbé par les entérocytes [glucose] intracellulaire et > [glucose] lumière intestinale - le glucose doit continuer à entrer dans les entérocytes, contre son gradient de concentration (sinon serait éliminé dans les selles et les urines) 10

11 2. DIGESTIN ET ABSRPTIN DES GLUCIDES 2.1. Transport membranaire des oses Transport actif transport de glucose couplé à l entrée de Na + = co-transporteurs SGLT dépend du gradient de Na + [Na + ] extra > [Na + ] intra actif secondairement : consommation d ATP pour faire sortir le Na + pôle apical (bordure en brosse) : - entrée de glucose contre son gradient - entrée de Na + selon son gradient pôle basal : - sortie de glucose selon son gradient par GLUT - sortie de Na + contre son gradient par pompe Na + /K + -ATPase. = transport actif spécifique de glucose et de galactose 11

12 2. DIGESTIN ET ABSRPTIN DES GLUCIDES 2.2. Distributions tissulaires principales des transporteurs transporteur distribution tissulaire principale ose transporté GLUT 1 GLUT 2 globules rouges (faiblement exprimé par toutes les cellules) hépatocytes, cellules β- pancréatiques glucose glucose fructose galactose GLUT 3 neurones glucose GLUT 4 régulé par l insuline muscle strié squelettique coeur, tissu adipeux glucose GLUT 5 intestin grêle fructose SGLT 1 intestin grêle, rein glucose galactose SGLT 2 rein glucose Rappel : insuline = hormone hypoglycémiante sécrétée après un repas par les cellules β des îlots de Langerhans du pancréas. 12

13 2. DIGESTIN ET ABSRPTIN DES GLUCIDES 2.2. Distributions tissulaires principales des transporteurs insuline recrutement GLUT 4 à la membrane entrée glucose par GLUT 4 - glycogénogénèse dans musculaire - synthèse de triglycérides dans adipocyte GLUT 4 spécifique des cellules musculaires et adipeuses augmentation de la glycémie après un repas - entrées : glucose, galactose par SGLT fructose par GLUT 5 - sorties de glucose, galactose, fructose par GLUT 2 glycolyse glycogénogénèse - entrées : glucose, galactose et fructose par GLUT 2 entrée de glucose par GLUT 2 sécrétion d insuline proportionnelle à l hyperglycémie métabolismes spécifiques - à distance des repas : sortie de glucose par GLUT 2 glycémie = concentration de glucose circulante dans le sang 13

14 SMMAIRE 2. Digestion et absorption des glucides 2.1. Transport membranaire des oses Diffusion facilitée Transport actif 2.2. Distributions tissulaires principales des transporteurs Les 10 étapes de la glycolyse Phase de préparation Phase de restitution 3.2. Bilan de la glycolyse 3.3. Devenir du pyruvate Le coenzyme A En aérobiose En anaérobiose ou en absence de mitochondries : fermentation 3.4. Régulation de la glycolyse Régulation de l entrée du glucose dans la cellule Régulations enzymatiques Régulation de l hexokinase Régulation de la phosphofructokinase Régulation de la pyruvate kinase 14

15 3. GLYCLYSE - processus de dégradation du glucose en pyruvate : 1 glucose (C6) 2 pyruvates (C3) - séquence enzymatique de 10 étapes production modeste d énergie sous forme d ATP et de pouvoir réducteur (NADH, H + ) - voie cytosolique anaérobie (= ne nécessite pas d 2) - pyruvate formé devenir différent en conditions aérobies ou anaérobies 15

16 3. GLYCLYSE 3.1. Les 10 étapes de la glycolyse La glycolyse se décompose en 2 phases ATP$ ADP$ Glucose$ 6C$ 1$! ATP$ ADP$ Glucose$6.phosphate$ 6C$ 2$ Fructose$6.phosphate$ 6C$ 3$ Fructose$1,$6.diphosphate$ 6C$ phase de préparation (5 étapes) consommation de 2 ATP 1 glucose (C6) 2 trioses (C3) 4$ Dihydroxyacétone$phosphate$ 3C$ 2 3.phosphoglycéraldéhyde$ 3C$ 2 Pi 2 6$ 2 2 1,$3.diphosphoglycérate$ 3C$ 2 ADP$ 7$ $$ 2 ATP$ 2 3.phosphoglycérate$ 3C$ 2 8$ 9$ 5$ 2.phosphoglycérate$ 3C$ $ 2 Phosphoénolpyruvate$ 3C$ 2 ADP$ 10$ 2 ATP$ 2 Pyruvate$ 3C$ NAD + $ NADH$ +$H + $ phase de restitution (5 étapes) E 1. Hexokinase 2. Phosphohex 3. Phosphofru 4. Aldolase! 5. Triose?phos 6. Glycéraldéh 7. Phosphogly 8. Phosphogly 9. Énolase! 10. Pyruvate!kin X 2 production de : 4 ATP remboursement, bilan net +2 ATP 2 NADH, H + (oxydation des atomes de C) 2 trioses (C3) 2 pyruvates (C3) 16

17 3. GLYCLYSE 3.1. Les 10 étapes de la glycolyse Phase de préparation 1) phosphorylation du glucose : glucose glucose 6P H ATP ADP - P - 6 H H H H hexokinase H H H H glucose glucose-6-phosphate G6P - consommation d un ATP - catalysée par l hexokinase : enzyme ubiquitaire, de grande affinité, non spécifique - réaction irréversible, fortement exergonique - engagement dans le métabolisme : le G6P, fortement chargé, ne peut plus ressortir de la cellule! réaction irréversible et régulée 17

18 3. GLYCLYSE 3.1. Les 10 étapes de la glycolyse Phase de préparation 2) isomérisation d un aldose en cétose : glucose 6P fructose 6P - P - H 6 H H H phosphohexose isomérase - P - 6 H H CH 2 H H glucose-6-phosphate G6P fructose-6-phosphate F6P - réaction réversible - catalysée par la phosphohexose isomérase 18

19 3. GLYCLYSE 3.1. Les 10 étapes de la glycolyse Phase de préparation 3) phosphorylation du fructose 6P : fructose 6P fructose 1, 6 bis P - P - 6 H H CH 2 H H ATP ADP phosphofructokinase 1 - P - 6 H 1 CH 2 H H P - - fructose-6-phosphate F6P fructose 1, 6 bis phosphate F1, 6 bisp - réaction irréversible fortement exergonique - consommation d un ATP - PFK1 enzyme clé : vitesse lente, étape à fort pouvoir de contrôle de la voie métabolique - étroitement régulée - dépend du niveau énergétique de la cellule! réaction irréversible et régulée, enzyme clé 19

20 3. GLYCLYSE 3.1. Les 10 étapes de la glycolyse Phase de préparation 4) clivage du fructose 1, 6 bis P 2 trioses P - P - 6 H 1 CH 2 H H P - - aldolase H C H CH + H 2 C P - - H 2 C C H 2 C H P - - fructose 1, 6 bis phosphate F1, 6 bisp glycéraldéhyde 3 phosphate dihydroxyacétone phosphate étape 6 étape 5 - réaction réversible 20

21 3. GLYCLYSE 3.1. Les 10 étapes de la glycolyse Phase de préparation 5) interconversion (isomérisation) des trioses phosphates H 2 C C H 2 C H P - - triose phosphate isomérase H C H CH H 2 C P - - dihydroxyacétone phosphate glycéraldéhyde 3 phosphate - réaction réversible - seul le glycéraldéhyde 3P est utilisé dans la suite de la glycolyse : l équilibre est rapidement déplacé Bilan de la phase préparatoire : glucose + 2 ATP 2 glycéraldéhyde 3P + 2 ADP 1 hexose 2 trioses 21

22 3. GLYCLYSE 3.1. Les 10 étapes de la glycolyse Phase de restitution 6) oxydation du glycéraldéhyde 3P H C H CH NAD + NADH, H + - P - H 2 C P H P - - glycéraldéhyde 3P déshydrogénase H C CH H 2 C P - - glycéraldéhyde 3 phosphate Pi 1,3 bis phosphoglycérate - réaction réversible - réaction de déshydrogénation (oxydation) couplée à la réduction d un accepteur d hydrogène (NAD + NADH, H + ) - transformation d un aldéhyde en fonction acyl-phosphate (liaison anhydride d acide riche en énergie)! présence de NAD + oxydé indispensable au bon déroulement de la glycolyse 22

23 3. GLYCLYSE 3.1. Les 10 étapes de la glycolyse Phase de restitution 7) transfert d un phosphate vers un ADP - P - C H CH H 2 C P ADP H CH + ATP phospho glycérate H 2 C P kinase C - - 1,3 bis phosphoglycérate 3 phosphoglycérate - réaction réversible - phosphorylation d un ADP en ATP : transfert de phosphate d un acyl-p pour former une liaison anhydride phosphorique conservation de l énergie 23

24 3. GLYCLYSE 3.1. Les 10 étapes de la glycolyse Phase de restitution 8) isomérisation du 3P glycérate - C H CH H 2 C P - - phospho glycérate mutase H - C HC CH 2 P phosphoglycérate 2 phosphoglycérate - réaction réversible - déplacement d un phosphate 24

25 3. GLYCLYSE 3.1. Les 10 étapes de la glycolyse Phase de restitution 9) déshydratation du phosphoglycérate - C H 2 - C H HC CH 2 P - - énolase C CH 2 P phosphoglycérate phosphoénolpyruvate - réaction réversible - déshydratation : formation d une fonction énol par élimination d eau (énolase) - redistribution interne de l énergie : création d une liaison énol phosphate riche en énergie - les ions fluorures inhibent l enzyme (intérêt pour le dosage de la glycémie) 25

26 3. GLYCLYSE 3.1. Les 10 étapes de la glycolyse Phase de restitution 10) transfert d un phosphate vers un ADP - - C C CH 2 P ADP pyruvate kinase C C CH 3 + ATP phosphoénolpyruvate pyruvate - réaction irréversible (différence d énergie entre liaison énol-phosphate et liaison anhydride phosphorique) - formation d un ATP! réaction irréversible et régulée Bilan de la phase de restitution : 2 glycéraldéhyde 3P + 4 ADP + 2 NAD + 2 pyruvates + 4 ATP + 2 NADH, H + 26

27 3. GLYCLYSE 3.2. Bilan de la glycolyse ATP$ ADP$ Glucose$ 6C$ 1$! Glucose$6.phosphate$ 6C$ 2$ ATP$ ADP$ Fructose$6.phosphate$ 6C$ 3$ Fructose$1,$6.diphosphate$ 6C$ 4$ Dihydroxyacétone$phosphate$ 3C$ 2 2 $$ phosphoglycéraldéhyde$ 3C$ Pi 2 6$ 2 2 1,$3.diphosphoglycérate$ 3C$ ADP$ 7$ ATP$ 2 2 8$ 9$ 5$ 3.phosphoglycérate$ 3C$ 2.phosphoglycérate$ 3C$ $ 2 Phosphoénolpyruvate$ 3C$ 2 ADP$ 2 ATP$ 10$ 2 Pyruvate$ 3C$ NAD + $ NADH$ +$H + $ Enzymes$impliquées$ 1. Hexokinase! 2. Phosphohexose!isomérase! 3. Phosphofructokinase! 4. Aldolase! 5. Triose?phosphate!isomérase! 6. Glycéraldéhyde?3!phosphate!déshydrogénase! 7. Phosphoglycérate!kinase! 8. Phosphoglycérate!mutase! 9. Énolase! 10. Pyruvate!kinase! 27

28 3. GLYCLYSE 3.2. Bilan de la glycolyse transformation d un hexose en 2 trioses + oxydation partielle des atomes de C 1 glucose (C6H126) + 2 NAD ADP + 2 Pi 2 pyruvates (CH3-C-C - ) + 2 NADH, H H ATP + 2 H2 Bilan énergétique : - consommation de 2 ATP - formation de 4 ATP bilan net de 2 ATP - formation de 2 NADH, H + en anaérobiose, le bilan net est de 2 ATP (1 glucose 2 lactates) 28

29 3. GLYCLYSE 3.3. Devenir du pyruvate aliments complexes glucides intestin digestion composés simples dégradation en acétyl-coa glucose glycolyse ATP pyruvate cytoplasme mitochondrie acétyl-coa C2 acétyl-coa oxydation de l acétyl-coa < cycle de Krebs C2 GTP < coenzymes réduits (NADH, H + et FADH2) coenzymes réduits NADH, H +, FADH2 oxydation dans la chaîne respiratoire : phosphorylations oxydatives ATP ATP ATP ATP transport d électrons ATP chaîne respiratoire (2) 29

30 3. GLYCLYSE 3.3. Devenir du pyruvate en conditions aérobies (présence 2) cytoplasme - le pyruvate issu de la glycolyse entre dans la mitochondrie pour y poursuivre son oxydation pyruvate mitochondrie - transformation dans la mitochondrie en acétyl-coa puis oxydation dans le cycle de Krebs acétyl-coa < C2 C2 - énergie produite transférée sous forme d électrons à la chaîne respiratoire cycle de Krebs < GTP - accepteur final d électrons = 2 coenzymes réduits NADH, H +, FADH2 = métabolisme aérobiose ATP ATP ATP ATP transport d électrons chaîne respiratoire (2) en conditions anaérobies (absence 2 ou absence de mitochondries) - le pyruvate reste dans le cytosol pour y être transformé = métabolisme anaérobiose muscles en effort globules rouges 30

31 3. GLYCLYSE 3.3. Devenir du pyruvate Le coenzyme A CoA-SH : HS groupe réactif H N H N H H H 3 C CH 3 - P - P N N NH 2 N N 2-3 P H unité β-mercaptoéthylamine unité pantothénate - dérivé d une vitamine (pantothénate) - poignée, transporteur de groupes acyle liaison thioester riche en énergie CoA-SH + R H R S CoA acides gras groupe acyle acyl-coa CoA-SH + H 3 C H H 3 C S CoA groupe acétyle acétyl-coa 31

32 3. GLYCLYSE 3.3. Devenir du pyruvate En aérobiose LA MITCHNDRIE : RAPPELS - membrane externe : perméable aux ions et aux petites molécules - espace intermembranaire : proche de la composition du cytosol - membrane interne : imperméable aux ions, aux petites molécules et aux protons. Présence des protéines impliquées dans la chaîne respiratoire, et divers transporteurs. Dentelée pour augmenter sa surface - matrice : contient les enzymes indispensables au bon fonctionnement de la mitochondrie, et l ADN mitochondrial - les mitochondries sont présentes dans toutes les cellules, sauf le globule rouge Membrane externe Cristae (crêtes) Espace intermembranaire Membrane interne Matrice 32

33 3. GLYCLYSE 3.3. Devenir du pyruvate En aérobiose entrée du pyruvate dans la mitochondrie : - traversée de la membrane interne par transporteur spécialisé : pyruvate translocase - couplée avec entrée de protons H + (symport) cytoplasme membrane externe perméable membrane interne imperméable pyruvate translocase pyruvate H + CoA-SH C2 PDH pyruvate acétyl-coa NAD + NADH, H + matrice mitochondriale cycle de Krebs 33

34 3. GLYCLYSE 3.3. Devenir du pyruvate En aérobiose Dans la matrice mitochondriale transformation du pyruvate en acétyl-coa par décarboxylation oxydative - HSCoA NAD + NADH, H + CoA C S C CH 3 pyruvate déshydrogénase C CH 3 + C 2 pyruvate (3C) acétyl CoA (2C) Catalyse par le complexe multienzymatique de la pyruvate déshydrogénase (PDH) 3 activités : - décarboxyler libération d une molécule de C2 - oxyder production d un coenzyme réduit NADH, H + (pool mitochondrial) - greffer les 2C restants sur un coenzyme A pour former un acétyl-coa formation d une liaison thioester riche en énergie! réaction irréversible et régulée 34

35 3. GLYCLYSE 3.3. Devenir du pyruvate En aérobiose pyruvate déshydrogénase = complexe multienzymatique accroché à la face interne de la membrane mitochondriale interne chaînes protéiques, 96 sous-unités - 3 activités enzymatiques successives E1, E2, E3-5 cofacteurs Pour information 3 activités : - E1 : décarboxylation - E2 : transacétylation (transfert du groupement acétyl au CoA-SH) - E3 : déshydrogénation (ré-oxydation du lipoate, production NADH, H + ) 5 cofacteurs : - thiamine pyrophosphate TPP (coenzyme de E1) - lipoate L(SH)2 (coenzyme de E2) - flavine adénine dinucléotide FAD (coenzyme de E3) - coenzyme A CoA-SH - nicotinamide adénine dinucléotide NAD +. coenzymes liés n apparaissent pas dans l équation bilan coenzymes libres apparaissent dans l équation bilan 35

36 3. GLYCLYSE 3.3. Devenir du pyruvate En anaérobiose ou en absence de mitochondries : fermentation absence d 2 ou de mitochondries : le pyruvate n entre pas dans la mitochondrie fermentation (plusieurs types) globules rouges muscles en contraction intense ou pauvres en mitochondries fermentation lactique = étape finale de la glycolyse anaérobie - réduction du pyruvate en lactate dans le cytosol par la lactate déshydrogénase (LDH) - C NADH, H + NAD + - C C CH 3 pyruvate lactate déshydrogénase LDH HC H CH 3 lactate - consommation du NADH, H + cytosolique produit à l étape 6 de la glycolyse régénération du pool de NAD + oxydé cytosolique poursuite de la glycolyse possible! Le lactate produit diffuse hors de la cellule utilisé comme nutriment par d autres cellules (foie) qui le re-transforment en pyruvate 36

37 3. GLYCLYSE 3.4. Régulation de la glycolyse Régulation de l entrée du glucose dans la cellule dépend du transporteur GLUT utilisé transporteur tissu entrée de glucose déterminée par GLUT 2 GLUT 4 foie et cellules β-pancréatiques tissus insulinodépendants (muscle, tissu adipeux) - glycémie - indépendant de l insuline - besoins cellulaires - insuline GLUT 1 tissus insulinoindépendants (ex : cerveau, globules rouges) - besoins cellulaires uniquement 37

38 3. GLYCLYSE 3.4. Régulation de la glycolyse Régulations enzymatiques Régulation de l activité des enzymes qui catalysent les étapes irréversibles - étape 1 : hexokinase - étape 3 : phosphofructokinase 1 - étape 10 : pyruvate kinase Régulation de l hexokinase H ATP ADP - P - 6 H H H H hexokinase H H H H glucose glucose-6-phosphate G6P - étape n 1 : peu limitante - rétrocontrôle allostérique par le G6P (produit) - activation par augmentation de [Pi] intracellulaire. augmentation de [Pi] intracellulaire = augmentation de [ADP] = état énergétique faible 38

39 3. GLYCLYSE 3.4. Régulation de la glycolyse Régulations enzymatiques Régulation de l hexokinase Dans le foie : étape 1 catalysée par glucokinase - pas de régulation allostérique, pas de rétrocontrôle - activité proportionnelle à [glucose] intracellulaire (rappel : entrée glucose par GLUT 2) augmentation de l expression répartition tissulaire hexokinase autres cellules (que foie et cellules β-pancréatiques) glucokinase foie et cellules β-pancréatiques Km pour le glucose faible (0,1 mm) élevée (10 mm) affinité pour le glucose élevée faible 39

40 3. GLYCLYSE 3.4. Régulation de la glycolyse Régulations enzymatiques Régulation de la phosphofructokinase 1 (PFK1) - P - 6 H H CH 2 H H ATP ADP phosphofructokinase 1 - P - 6 H 1 CH 2 H H P - - fructose-6-phosphate F6P fructose 1, 6 bis phosphate F1, 6 bisp PFK1 = enzyme clé de la glycolyse (étape n 3), 3 mécanismes de régulation - induction de sa synthèse - régulation allostérique par des effecteurs changements de conformation 40

41 3. GLYCLYSE 3.4. Régulation de la glycolyse Régulations enzymatiques Régulation de la phosphofructokinase 1 (PFK1) Régulation allostérique déplétion énergétique besoins énergétiques satisfaits [ATP] élevée cycle de Krebs suralimenté [AMP] élevée [citrate] élevée glucose fructose 6-phosphate PFK1 fructose 1,6-bisphosphate pyruvate ATP ADP insuline + ATP PFK2 + ADP fructose 2,6-bisphosphate + - activation inhibition absence de signal hormonal d épargne glucidique 41

42 3. GLYCLYSE 3.4. Régulation de la glycolyse Régulations enzymatiques Régulation de la phosphofructokinase 1 (PFK1) besoins énergétiques satisfaits déplétion énergétique [ATP] élevée cycle de Krebs suralimenté [AMP] élevée [citrate] élevée glucose fructose 6-phosphate PFK1 fructose 1,6-bisphosphate pyruvate ATP ADP besoins énergétiques satisfaits [ATP] élevée, cycle de Krebs suralimenté énergie K, pas nécessaire d en produire inhibition glycolyse déplétion énergétique [AMP] élevée besoin d énergie activation glycolyse 42

43 3. GLYCLYSE 3.4. Régulation de la glycolyse Régulations enzymatiques Régulation de la phosphofructokinase 1 (PFK1) après un repas augmentation glycémie augmentation insuline en réponse à l hyperglycémie pour diminuer la concentration de glucose circulant et abaisser la glycémie activation de la glycolyse pour consommer du glucose glucose fructose 6-phosphate PFK1 fructose 1,6-bisphosphate pyruvate ATP ADP insuline + ATP PFK2 + ADP fructose 2,6-bisphosphate absence de signal hormonal d épargne glucidique - insuline = activateur de la PFK2 qui produit du F2,6bisP - F2,6bisP = activateur allostérique de la PFK1 43

44 3. GLYCLYSE 3.4. Régulation de la glycolyse Régulations enzymatiques Régulation de la pyruvate kinase - C C CH 2 P ADP pyruvate kinase - C C CH 3 + ATP phosphoénolpyruvate pyruvate provient du métabolisme des acides aminés - étape n 10 - régulation allostérique : - inhibée par ATP et alanine - activée par F1,6bisP (produit étape 3 glycolyse) phosphoénolpyruvate (substrat étape 10) - régulation covalente par phosphorylation / déphosphorylation en réponse aux hormones hyper- ou hypo-glycémiantes 44

45 3. GLYCLYSE 3.4. Régulation de la glycolyse Régulations enzymatiques À retenir enzyme activateurs inhibiteurs hexokinase Pi glucose-6-phosphate G6P phosphofructokinase 1 PFK1 AMP fructose-2,6-bisphosphate F2,6bisP ATP citrate pyruvate kinase PK fructose-1,6-bisphosphate F1,6bisP phosphoénolpyruvate PEP ATP alanine 45