Métabolisme glucidique

Transcription

1 Métabolisme glucidique Introduction générale A. Rappel de thermodynamique B. Energétique cellulaire Métabolisme du glucose A. Digestion/absorption B. Glycolyse C. Interconnexion des oses : Fructose/galactose D. Néoglucogenèse E. Voie des pentose-phosphates Métabolisme du glycogène A. Catabolisme : glycogénolyse B. Anabolisme : glycogénogenèse P. Dufourcq D. La néoglucogenèse I. Introduction II. Schéma général III. Réactions spécifiques 1 - Formation du phosphoénolpyruvate 2 - Passage du Fr-1,6-BP au Fr-6-P 3 - Passage du glucose-6-p au glucose IV. Bilan énergétique V. Lactate, Alanine, et Glycérol précurseurs de la néoglucogenèse VI. Régulation coordonnée de la glycolyse et de la néoglucogenèse 1 - La transformation Fr-6-P / Fr-1,6-BP est le point de contrôle majeur 2 - Régulation de la transformation pyruvate / PEP P. Dufourcq

2 I. Introduction D. La néoglucogenèse Néoglucogenèse : Formation de glucose à partir de composés non glucidique Le glucose est un substrat énergétique majeur pour de nombreuses cellules (nerveuses, GR, etc ). Le glucose source d énergie nécessaire à toutes les cellules Indispensable aux cellules gluco-dépendantes (GR, Cerveau) Indispensable aux cellules qui en anaérobie dépendent de la glycolyse (muscle) Son apport (aux cellules) dépend de sa concentration circulante : la glycémie. But de la néoglucogenèse: maintien de la glycémie pour satisfaire les exigences énergétiques de l organisme Lieux de la néoglucogenèse : Foie (90%), rein, intestin P. Dufourcq Quand? période de jeûne (entre les repas) Activité musculaire en anaérobiose La synthèse de glucose nécessite 3 éléments: 1 substrat glucoformateur, des équivalents réduits (NADH) de l énergie (/GTP) Principaux substrats (précurseurs) de la néoglucogenèse: Acides aminés glucoformateurs (essentiellement ALA) Lactate (et pyruvate) Glycérol P. Dufourcq

3 Les précurseurs de la néoglucogenèse : Glycérol (dégradation des TG), alanine (dégradation des protéines), lactate (glycolyse anaérobie) Tissu adipeux Triacyl-glycérol Glycérol Acides gras libres Cellules sanguines Néoglucogenèse Muscle Lactate Muscle Protéines Acides aminés Glucoformateurs (Alanine) P. Dufourcq Cellules sanguines Système nerveux central II. Schéma général de la néoglucogenèse : Réactions inverses de la glycolyse : réactions réversibles Pour les 3 réactions irréversibles de la glycolyse : contournement 4 réactions irréversibles de la néoglucogenèse P. Dufourcq

4 Glycolyse Glucokinase 1 Néoglucogenèse PFK1 2 PK 3 P. Dufourcq Néoglucogenèse -6-phosphate 4 Fructose-6-phosphate 3 Fructose-1,6-bisphosphate 3-Phospho Glycéraldéhyde >PEP : 2 réactions décarboxylase Phosphoenol pyruvate kinase : PEK 1,3-Bisphosphoglycérate 3-Phosphoglycérate 2-Phosphoglycérate 2 1 Phospho Dihydroxyacétone P. Dufourcq

5 III. Réactions spécifiques de la néoglucogenèse 1. Formation du phosphoénolpyruvate 2. Passage du Fr-1,6-BP au Fr-6-P 3. Passage du glucose-6-p au glucose P. Dufourcq Formation du phosphoénolpyruvate (PEP) 1 2 PEK a) Formation de l oxaloacétate (A) dans la mitochondrie Enzyme carboxylase est mitochondriale cytosolique, passage dans la mitochondrie transformé en oxaloacétate dans la mitochondrie Enzyme à Biotine + C H 2 A H + carboxylase () (E-biotine) P. Dufourcq

6 C (1) 2 PEK cytosolique P. Dufourcq b) Passage de l oxaloacétate dans le cytosol par l intermédiaire du malate ou de l aspartate : malate déshydrogénase (MDH), aspartate transaminase (ASAT) C MDH NADH + H + NAD + Malate Cytosol Transporteur Malate/ α-cétoglutarate P. Dufourcq 2014 Malate MDHc NAD + NADH + H

7 b) Passage de l oxaloacétate dans le cytosol par l intermédiaire du malate ou de l aspartate : malate déshydrogénase (MDH), aspartate transaminase (ASAT) C 2 + Cytosol + GLU ASAT a-cétoglu ASAT GLU a-cétoglu Aspartate Aspartate Transporteur glutamate/ aspartate P. Dufourcq c) Formation du PEP à partir de l A dans le cytosol C GTP GDP C C C ~ P 3 2- CH 2 C C 2 carboxykinase (PEK) CH 2 Réaction réversible (cf réactions P. Dufourcq anaplérotiques du cycle de Krebs) 7

8 (1) (2) GTP GDP Glc-6-phosphatase PEK -6-phospate Phospho hexose isomérase Enolase 2-phosphoglycérate Fructose-6-phosphate 3-phosphoglycérate 1,3-biphosphoglycérate Phosphoglycérate mutase Fr 1,6 BPase Fructose-1,6-Biphosphate Phosphoglycérate kinase Aldolase 3PGA PDHA Glycéraldéhyde-3P triose P P. Dufourcq 2014 déshydrogénase isomérase 15 (3) (4) III. Réactions spécifiques de la néoglucogenèse 1. Formation du phosphoénolpyruvate 2. Passage du Fr-1,6-BP au Fr-6-P 3. Passage du glucose-6-p au glucose P. Dufourcq

9 2 - Passage du Fr-1,6-BP au Fr-6-P Fr-1,6-BP + H 2 Fr-6-P + 4 glucose-6- phosphatase Fructose-1,6-bisphosphatase (F-1,6-BPase) 3 F-1,6-BPase 3 - Hydrolyse du Glc-6-P en glucose Glc-6-P + H 2 glucose + glucose-6-phosphatase Enzyme présente au niveau de la membrane du réticulum endoplasmique Exprimée dans le foie P. Dufourcq Hépatocyte Membrane plasmique Glc-6-P Glc-6-Pase Capillaire sanguin Lumière du RE Glc-6-P Glc Glc GLUT2 Réticulum endoplasmique Augmentation Concentration de glucose Le Glc est ensuite libéré dans la circulation sanguine via le transporteur GLUT2 P. Dufourcq

10 GTP GDP Glc-6-phosphatase PEK -6-phospate Phospho hexose isomérase Enolase 2-phosphoglycérate Fructose-6-phosphate 3-phosphoglycérate 1,3-biphosphoglycérate Phosphoglycérate mutase Fr 1,6 BPase Fructose-1,6-Biphosphate Phosphoglycérate kinase Aldolase 3PGA PDHA Glycéraldéhyde-3P triose P P. Dufourcq 2014 déshydrogénase isomérase 19 Intérêt de la transformation du lactate en pyruvate : Formation du NADH + H + de manière à ce que la néoglucogenèse puisse avoir lieu 2 NADH 2 NAD+ 2 2 Lactate LDH Etape de la 3-Phosphoglycéraldéhyde deshydrogénase dans le sens de la formation du 3-PGA P. Dufourcq

11 IV. Bilan énergétique de la Néoglucogenèse x2 GTP GDP PEK 2-phosphoglycérate 3-phosphoglycérate Enolase 1,3-biphosphoglycérate Phosphoglycérate mutase Phosphoglycérate kinase NADH, H + NAD + Glc-6-phosphatase -6-phospate Fructose-6-phosphate Phospho hexose isomérase Fr 1,6 BPase Fructose-1,6-Biphosphate 3PGA Aldolase PDHA triose P P. Dufourcq 2014 Glycéraldéhyde-3P 3C isomérase 3C 21 déshydrogénase 2 1 GTP x2 6C Bilan énergétique de la Néoglucogenèse NEGLUCGENESE (à partir du ) : GTP + 2 NADH + 6 H GDP NAD H + La néoglucogenèse est énergétiquement coûteuse. CMPARNS AVEC LA GLYCLYSE (jusqu au pyruvate) : NAD NADH + 2 H H 2 P. Dufourcq 2014 Coût énergétique est nécessaire pour assurer l'irréversibilité de la néoglucogenèse et sa régulation 22 11