TD N 3 Révisions Métabolisme L3 APA. Elsa HEYMAN MCU FSSEP Lille 2

TD N 3 Révisions Métabolisme L3 APA Elsa HEYMAN MCU FSSEP Lille 2

1) Bilan pour la dégradation complète d 1 glucose par voie aérobie 1 glucose Lieu de la cellule: _ Glycolyse 2 ATP NADH,H+ ATP 6 Chaîne respi. 2 2 _ Navette glycérol-3-p 2 Nom du cycle: NADH,H + 2 2 CO 2 GTP Mitochondrie

1 glucose Bilan pour la dégradation complète aérobie d 1 glucose dans le muscle squelettique Glycolyse 2ATP 2 NADH,H + 26 ATP 2 pyruvates 6O 2 Chaîne respi. 2 NADH,H + 2 acétylcoa 6NADH,H + Navette glycérol-3-p 2CO 2 CK 2FADH 2 2FADH 2 4CO 2 2GTP 131

Bilan pour la dégradation complète d 1 AG Palmitate (C14) ATP 1 Palmitate (C16) 1 (C16) ATP Nom des réactions 1 AcylCoA (C16) 23O 2 Chaîne respi. 8 _ Cycle de Krebs 24 NADH,H + 8 FADH 2 7 7 16 CO 2 8

Bilan pour la dégradation complète d 1 AG Palmitate (C14) 1 ATP 1 Palmitate (C16) 1 AcylCoA (C16) 100 ATP 23O 2 β-oxydation 1 AcylCoA (C16) Chaîne respi. 8 acétylcoa CK 24 NADH,H + 8 FADH 2 7 NADH,H + 7FADH 2 16 CO 2 8 GTP

2) A l aide de vos connaissances, calculez le nombre de mols d O2 utilisées et le nombre de mols d ATP et de CO2 produites pour 1 mol de glucose complètement oxydée (voie aérobie) dans le muscle squelettique.

Bilan pour la dégradation complète aérobie d 1 glucose dans muscle squelettique 1 glucose Glycolyse 2ATP 2 NADH,H + 26 ATP 2 pyruvates 6O 2 Chaîne respi. 2 NADH,H + 2 acétylcoa 6NADH,H + Navette glycérol-3-p 2CO 2 CK 2FADH 2 2FADH 2 4CO 2 2GTP 131

Calculez alors le quotient respiratoire (QR= VCO2 /VO2) si l énergie produite par le métabolisme aérobie provenait uniquement des glucides. Données: CO2 et O2 sont assimilés à des gaz parfaits (1mol occupe 22,4L)

C 6 H 12 0 6 + 60 2 + 30ADP + 30Pi 30ATP +6CO 2 + 6H 2 0 VO 2 = 22,4 x 6 / t et VCO 2 = 22,4 x 6 / t QR = 1 133

3) Calculez le nombre de mol d O 2 utilisées et le nombre de mols d ATP et de CO 2 produites par l oxydation complète d une mol d Acide gras tel que le palmitate (C16) En déduire le QR lors d une utilisation exclusive des lipides Palmitate

1 AG C16 Palmitate ATP 1 Acyl CoA CH 3 (CH 2 ) 14 Palmitoyl-CoA C16 CH 3 Cycle de Krebs Entrée e de 8 acétylcoa C14 C12 C10 C8 C6 C4 C2 1 acétyl-coa + 1FADH2 + 1NADH,H + 1 acétyl-coa + 1FADH2 + 1NADH,H + // // // // // 1 acétyl-coa C2

Cycle de Krebs 8acétylCoA 8 GTP, 24NADH, 8FADH2, 16 CO2

1 AG C16 Palmitate ATP 1 Acyl CoA CH 3 (CH 2 ) 14 Palmitoyl-CoA C16 CH 3 Cycle de Krebs Entrée e de 8 acétylcoa C14 C12 C10 C8 C6 C4 C2 1 acétyl-coa + 1FADH2 + 1NADH,H + 1 acétyl-coa + 1FADH2 + 1NADH,H + // // Chaîne respiratoire // // // 1 acétyl-coa C2

Cycle de Krebs 8acétylCoA 8 GTP, 24NADH, 8FADH2, 16 CO2 7 FADH2 + 8 FADH2 *1,5 = 22,5 ATP 7 NADH + 24NADH *2,5 = 77,5 ATP Chaîne respiratoire Chaîne respiratoire Chaîne respiratoire En tout: 46 (NADH et FADH2) 23 mols O 2 utilisés - 1 ATP (activation du palmitate) Total = 107 ATP QR = 16/23 = 0,7

Cycle de Krebs 8acétylCoA 8 GTP, 24NADH, 8FADH2, 16 CO2 7 FADH2 + 8 FADH2 *1,5 = 22,5 ATP 7 NADH + 24NADH *2,5 = 77,5 ATP Chaîne respiratoire Chaîne respiratoire Chaîne respiratoire En tout: 46 (NADH et FADH2) 23 mols O 2 utilisés - 1 ATP (activation du palmitate) Total = 107 ATP QR = 16/23 = 0,7

Relation entre intensité d ex. oxydation des lipides et lypolyse QR Quotient Respiratoire QR 1- Expliquer ces graphiques 2- A votre avis, est-ce que le QR peut dépasser 1? Dans quelles conditions? 151

4) Concernant les 3 voies cataboliques utilisées à l exercice, classez par ordre croissant : -Les réserves de substrats (capacité) - le débit maximal d énergie (puissance) - la durée de maintien de la puissance maximale

% de la fourniture d énergie ATP + CP anaérobie Glycogénolyse et glycolyse musculaire Oxydation aérobie Lipolyse tissu adipeux AG plasmatiques Oxydation aérobie Anaérobie lactique Glycogène musculaire & hépatique Néoglucogenèse glucose sang 0 1 2 3 5 1 2 3 Minutes Heures Temps 194

Voie anaérobie alactique Voie anaérobie lactique Voie aérobie Réserves (capacité) 30-50 kj 95-120 kj À l infini très élevé Dépend du % de VO 2 max utilisé Débit maximal d énergie = Puissance Durée de maintien de la puissance maximale = capacité/débit 400-750 kj/min 200-500 kj/min Dépend de VO 2 max: 60-120 kj/min 5-8 sec 30 sec 3-15 min 161

5) Quelle glande sécrète l insuline? Comment évoluent l insulinémie à l exercice? Quel est le facteur provoquant cette évolution? Quel est le rôle de l insuline au niveau du muscle squelettique? Pourquoi le glucose entre facilement dans les cellules malgré la baisse d insulinémie chez le sujet sain à l exercice? Quelle peut être la cause d une hypoglycémie à l exercice chez le DT1?

Insulinémie à l exercice

[Ins] plasm * avec l intensité de l exercice surtout entre 50 et 75% VO 2max * avec la durée de l exercice Quel est le facteur inhibant les cellules β du pancréas à l exercice? Système nerveux sympathique

Rôle de l insuline au niveau du muscle squelettique Transport du glucose Muscles squelettiques & cardiaque - Tissu adipeux - Cerveau Insuline Glucose α α Récepteur à l insuline β β Tyrosine kinase Transduction du signal IRS1/IRS2 PI3-kinase PDKB/C Translocation GLUT-1 et des GLUT-4 insulino-sensibles

Au repos : captage du glucose contrôlé par [insuline] plasm A l exercice : insulinémie captage du glucose par les tissus SAUF muscles actifs ( captage) Pourquoi le glucose entre facilement dans les cellules malgré la baisse d insuline chez le sujet sain à l exercice?

Explications : insulinémie compensée par sensibilité des récepteurs à l insuline (se maintient ~2h après l arrêt de l exercice) surface des capillaires débit sanguin musculaire (zone active) [Ca ++ ] cytosolique mécanisme contraction-dépendant 2

Régulation de l entrée du glucose dans la cellule Effet de la contraction Insuline Récepteur à l insuline α β β α Hypoxie GLUT-4 sensibles à l insuline ATP AMP AMPK [Ca 2+ ] PKC & Protéines kinases liées à la Calmoduline? GLUT-4 sensibles à la contraction Translocation Glucose Zorzano et coll. 2005 Glucose

DT1 et exercice Insuline exogène non adaptable physiologiquement Exercice : sensibilité des récepteurs à l insuline Mécanismes contraction-dépendants Risque d hypoglycémie

6) La maladie de Mc Ardle se caractérise par un déficit en Phosphorylase a dans les muscles squelettiques. A votre avis, quelle est la conséquence (expliquez).

La glycogénolyse Glycogène (n résidus) Glucose Liaison α 1-4 Liaison α 1-6 Phosphorylase a Hexokinase ATP ADP Pi P Glucose-1-P Phosphoglucomutase P Glycogène (n-1 résidus) Glucose-6-P

Maladie de Mc Ardle (glycogénose de type 5) Héréditaire (débute souvent avant 15 ans) Déficit en Glycogène Phosphorylase a (muscles squelettiques) Accumulation de glycogène Pas de symptômes au repos ou à l effort modéré court Intolérance à l effort intense & bref ou modéré & prolongé (déficit en apport énergétique) (crampes douloureuses, fatigue, myalgies) Repos 2 ème souffle (endurance améliorée)

Effort intense Destruction du muscle Myoglobinurie (couleur rouge foncé des urines) Attention: favorise insuffisance rénale aigue Attention aux activités physiques proposées!

7)

NA Adrénaline ( dès le début de l exo et avec durée et intensité d exo) - Pancréas Insuline ( à l exo) Méca. compensant la d insuline Muscle + Entrée du Glucose Foie + - Glycogénolyse 1-Début d exo. Intense Glycogénolyse musculaire Tissu adipeux 1 2 3

1 2 3 A, NA ( avec la durée d exo.) - Pancréas Glycémie Insuline ( à l exo) Muscle Foie Glycogénolyse + - Glucose Glycogénolyse Glucagon GH ( à l exo. prolongé) Tissu adipeux 2-Exercice prolongé Les réserves de glycogène musculaires diminuent Glycogénolyse hépatique

1 2 3 A, NA ( avec la durée d exo.) - Pancréas Insuline ( à l exo) Muscle Foie Lipolyse Glucagon,A,NA, Cortisol, GH ( à l effort prolongé) + Lipolyse Tissu adipeux - Glycérol AG 2-Exercice prolongé Lipolyse

Fin du TD N 3 Métabolisme