BCM 1502 FONDEMENTS DU MÉTABOLISME

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1 BCM 1502 FONDEMENTS DU MÉTABOLISME (4 crédits) Plan de cours - session hiver 2016 RESPONSABLE DU COURS: Jurgen Sygusch PROFESSEURS Jurgen Sygusch Département de biochimie et médecine moléculaire, local B (514) jurgen.sygusch@umontreal.ca Pierre Allard CHU Sainte-Justine Service de génétique médicale (514) , poste 4095 pierre.allard.2@umontreal.ca Christian Baron Département de biochimie et médecine moléculaire, local D-360 (514) christian.baron@umontreal.ca Mathieu Ferron Institut de recherches clinique de Montréal IRCM (514) mathieu.ferron@ircm.qc.ca DISPONIBILITÉS Tutorat en ligne Pour des questions ou précisions concernant la matière abordée en cours, il est suggéré d utiliser dans un premier temps le module de tutorat en ligne du Département de biochimie de l Université de Montréal. Ceci ne vise pas à vous empêcher de contacter les professeurs, mais comme plusieurs étudiants ont souvent les mêmes questions, cela permet ensuite à tous d avoir accès à l ensemble des questions et réponses. Les tuteurs répondront le plus rapidement possible à vos questions. L adresse électronique du module de tutorat en ligne est : Professeurs En dehors des cours, les professeurs peuvent être contactés par téléphone ou par courrier électronique. Si vous utilisez un autre numéro de téléphone ou une autre adresse électronique que celles mentionnées ci-haut pour contacter les professeurs, vous n aurez pas de réponse (Ne posez pas de question aux professeurs sur StudiUM). Pour rencontrer les professeurs, il faut avoir préalablement pris rendez-vous. Étant donné que les professeurs peuvent à l occasion ne pas être disponibles le jour même ou le lendemain, il est fortement recommandé de ne pas attendre la veille d un examen pour les contacter. Page 1 de 5

2 NOTES DE COURS À moins d avis contraire, les notes de cours seront disponibles uniquement sur le portail électronique de l Université de Montréal (StudiUM). Il est donc de la responsabilité de chaque étudiant d accéder au portail pour télécharger les notes de cours. Dans la mesure du possible, les notes de cours seront mises en ligne au moins 2 jours avant la date du cours. Si vous n avez pas d ordinateur personnel, vous pouvez accéder au portail électronique de l Université de Montréal via les ordinateurs disponibles aux différentes bibliothèques de l Université de Montréal, ou demander à un collègue de classe de vous donner le fichier ou une copie imprimée. DÉROULEMENT DES COURS Les cours seront tous magistraux. Il n y a aucun travail à préparer. Il est fortement suggéré de faire les lectures recommandées par chaque professeur avant le début de chaque cours. Le déroulement des cours et l évaluation sont présentés à la fin de ce plan de cours. DESCRIPTION DU COURS Le cours BCM1502 présente les voies principales du métabolisme dans un contexte global en mettant l accent sur certains éléments plus spécifiques, car il serait impossible de voir en détail chacun des éléments. Les sujets suivants seront abordés : Enzymologie; glycolyse et gluconéogenèse; bioénergétique (phosphorylation oxydation et photosynthèse); glyconéogenèse et glycogénolyse; biosynthèse et -oxydation des acides gras; biosynthèse et dégradation des acides aminés, de l hème, des purines et des pyrimidines; métabolisme des eicosanoïdes; synthèse du cholestérol, sels biliaires et hormones stéroïdiennes. Les notions de métabolisme abordées dans ce cours constituent une base essentielle de la biochimie. En effet, tout organisme vivant doit synthétiser et dégrader une variété de composés chimiques afin de parvenir à se maintenir en vie. Les êtres unicellulaires et les organismes pluricellulaires obéissent aux lois de la physique et de la chimie (thermodynamique, bioénergétique), mais ils opèrent à température et pression constantes (conditions physiologiques). Une des particularités du monde vivant réside dans le fait que les réactions chimiques sont catalysées par des enzymes spécifiques qui augmentent la vitesse des réactions et forment des produits généralement utiles. Ces enzymes sont le plus souvent des protéines qui transforment leur substrat selon des mécanismes classiques de chimie organique. Certaines enzymes requièrent comme cofacteur des coenzymes souvent dérivées des vitamines du complexe B. C est dans ce contexte que les cours de Dr Sygusch abordent la thermodynamique, les mécanismes d action des enzymes et leur cinétique d un point de vue biochimique. Un organisme aussi simple que la bactérie E. coli nécessite plus de mille réactions chimiques pour se maintenir en vie et assurer sa descendance. La majorité de ces réactions chimiques sont catalysées par des enzymes. Bien qu il ne soit pas possible ni pertinent de connaître chacune de ces réactions chimiques, il est cependant essentiel de connaître les différentes voies métaboliques majeures, correspondant à l ensemble des réactions chimiques impliquées dans la synthèse ou la dégradation des composés principaux. Un grand nombre des réactions enzymatiques nécessaires au bon fonctionnement des diverses fonctions cellulaires nécessite une source énergétique. Dr Baron abordera dans la suite de ce cours les mécanismes nécessaires à la production d énergie et plus spécifiquement à la production d ATP (phosphorylation oxydative), la molécule énergétique par excellence de la cellule. Les principales voies métaboliques associées à la production d énergie seront également présentées, soit la phosphorylation oxydative, la dégradation (catabolisme) du glucose en condition anaérobie (glycolyse anaérobique) et aérobie (glycolyse aérobique et cycle de l acide citrique). Les mécanismes permettant de produire de l énergie par fermentation et à partir de lumière (photosynthèse), seront également abordés. Bien que le glucose et la phosphorylation oxydative soient au cœur de la production d énergie chez les organismes supérieurs, de nombreux autres composés chimiques sont nécessaires pour produire suffisamment d énergie. Dr Allard abordera dans la suite du cours une les voies de production du glucose (gluconéogenèse), les voies de synthèse et de dégradation du glycogène (glycogénolyse et glyconéogenèse), des acides gras (-oxydation) et des Page 2 de 5

3 acides aminés. Le catabolisme des acides aminés entraîne la production d ammoniac, un déchet hautement toxique pour l organisme. Nous verrons donc aussi les mécanismes d élimination de l azote excédentaire (désamination et cycle de l urée). Pour terminer cette section de cours, nous verrons les voies de synthèse et de dégradation de l hémoglobine. Bien que cette protéine ne soit pas directement impliquée dans le métabolisme énergétique, comme elle est le principal outil de transport de l oxygène aux mitochondries pour la phosphorylation oxydative, elle a un rôle essentiel à la vie chez les organismes supérieurs. La dernière portion du cours abordera quelques voies métaboliques qui n ont pas de lien avec le métabolisme énergétique, mais qui sont tout aussi importantes. Les nucléotides sont des précurseurs à la synthèse d ADN et d ARN, en plus d avoir plusieurs autres fonctions physiologiques. Dr Feron présentera donc les principales étapes de la synthèse et du catabolisme des purines et des pyrimidines, puis le métabolisme des eicosanoïdes qui ont des rôles physiologiques importants : réponse inflammatoire, régulation de la pression artérielle, induction de la coagulation sanguine, etc. Le cours portera ensuite sur la voie métabolique de synthèse du cholestérol qui a un rôle majeur au niveau de la membrane lipidique, et les voies de composés synthétisés à partir du cholestérol (sels biliaires et hormones stéroïdiennes). Finalement, les notions principales abordées dans ce cours par les quatre professeurs seront présentées dans un contexte intégré, pour mettre en évidence que les différentes voies métaboliques fonctionnent de façon unifiée. OBJECTIFS SPÉCIFIQUES: À la fin de ce cours, l étudiant(e) sera en mesure de: Comprendre les principes thermodynamiques qui s appliquent à l être vivant, notamment au niveau de la catalyse enzymatique et du métabolisme. Connaître les voies métaboliques principales qui permettent à l organisme de dégrader les biomolécules afin notamment de produire d'une part l'énergie nécessaire au maintien de la vie, et d'autre part, des molécules simples qui permettront la biosynthèse de molécules plus complexes. Comprendre les mécanismes qui contrôlent les différentes voies du catabolisme. Comprendre comment certains dérèglements innés ou acquis du fonctionnement de certaines voies métaboliques entraînent la maladie. Être capable d intégrer les principales notions de métabolisme vues en cours, en vue d avoir une compréhension globale du métabolisme énergétique chez l homme. OUVRAGES RECOMMANDÉS: Biochimie, D. Voet et J.G. Voet, 2 ième édition (traduction de la troisième édition américaine), 2005 (De Boeck Université) Page 3 de 5

4 DÉROULEMENT DU COURS BCM1502, session d hiver 2016 date heure salle sujet professeur avril mars février janvier Mardi10h30-12h30 Jeudi 12h30-14h30 12 X P-310 Présentation du cours & Introduction à l enzymologie Jurgen Sygusch 14 X G-415 Taux des réactions enzymatiques Jurgen Sygusch 19 X P-310 Catalyse enzymatique Jurgen Sygusch 21 X G-415 Catalyse enzymatique Jurgen Sygusch 26 X P-310 Thermodynamique appliquée au métabolisme Jurgen Sygusch 28 X E-310 Intra I Jurgen Sygusch 2 X P-310 Introduction au métabolisme Christian Baron 4 X G-415 Glycolyse aérobique et anaérobique Christian Baron 9 X P-310 Fermentation et régulation Christian Baron 11 X G-415 Cycle de l'acide citrique Christian Baron 16 X P-310 Transport d'électrons et phosphorylation oxydative Christian Baron 18 X G-415 Photosynthèse Christian Baron 23 X P-310 Intra II Christian Baron 25 X G-415 Glyconéogénèse et glycogénolyse (partie I) Pierre Allard 1 CONGÉ (période d activités libres) 3 CONGÉ (période d activités libres) 8 X P-310 Régulation de la glyconéogénèse et glycogénolyse (partie II) Pierre Allard 10 X E-310 Gluconéogenèse et cycle des pentoses. Pierre Allard 15 X P-310 -oxydation des acides gras Pierre Allard 17 X E-310 Biosynthèse des acides gras et des lipides membranaires Pierre Allard 22 X P-310 Biosynthèse et dégradation oxydative des acides aminés Pierre Allard 24 X E-310 Désamination des acides aminés et cycle de l urée Pierre Allard 29 X E-310 Intra III Pierre Allard 31 X E-310 Biosynthèse et dégradation de l hème Mathieu Ferron 5 X P-310 Biosynthèse et catabolisme des purines/pyrimidines/nucléotides Mathieu Ferron 7 X E-310 suite cours précédent (1h) et métabolisme des eicosanoïdes (1h) Mathieu Ferron 12 X P-310 Synthèse du cholestérol, sels biliaires et hormones stéroïdiennes Mathieu Ferron 14 X E-310 Intégration générale du métabolisme énergétique Mathieu Ferron 26 X P-310 Intra IV Mathieu Ferron Page 4 de 5

5 ÉVALUATION L évaluation de ce cours repose sur quatre (4) examens d une durée de deux (2) heures chacun. Les évaluations varient selon les professeurs, et seront de type à choix de réponse, à court développement, ou un mélange de ces deux types. Pour chacun de ces examens, la matière n est pas cumulative et le poids relatif de chacun est déterminé en fonction du nombre d heures consacrées aux différents sujets. Toute absence non motivée à un examen entraîne la note zéro. Toute absence motivée acceptée par le département/faculté permettra à l étudiant de faire un examen de reprise. La date et les détails de cet examen de reprise sont laissés à la discrétion du professeur concerné. Il n y a qu une seule reprise possible et conséquemment, toute absence motivée ou non à un examen de reprise entraîne la note zéro. Le plagiat à l'université de Montréal est sanctionné par le Règlement disciplinaire sur la fraude et le plagiat concernant les étudiants. Pour plus de renseignements, consultez le site Examens intrasemestriels: Le 28 janvier, de 12h30 à 14h30: Matière assujettie: Matière couverte par Dr Sygusch Poids relatif: 22 % de la note finale du cours Le 23 février, de 10h30 à 12h30: Matière assujettie: Matière couverte par Dr Baron Poids relatif: 26 % de la note finale du cours Le 29 mars, de 10h30 à 12h30: Matière assujettie: Matière couverte par Dr Allard Poids relatif: 30 % de la note finale du cours Le 26 avril, de 10h30 à 12h30: Matière assujettie: Matière couverte par Dr Ferron Poids relatif: 22 % de la note finale du cours Page 5 de 5