Bioch

UE 1 : BPiocAhimCie ES 2014-2015Date & heures : 17/1R0on, édoen8° h9 00 à 10h00 9h00 Pr. Hinault

Professeur : Charlotte Hinault

Nombre de pages : 6

Biochimie

Intitulé du cours : Introduction au métabolisme

Rédacteur : Camille Ohler (Orgahler) Corporation des Carabins Niçois
Ronéo n° : 9
UFR Médecine
28, av. de Valombrose
06107 Nice Cedex 2
http://carabinsnicois.fr/

[email protected]

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17 / 10 / 2014 La ronéo est indépendante de la faculté de médecine, et ne peut en aucun cas servir de support officiel au concours de PAES 1
Toute reproduction ou vente est interdite sans l'accord du BDE et du professeur.

UE 1 : Biochimie Ronéo n° 9 Pr. Hinault

Charlotte Hinault se présente, elle va faire cours sur le métabolisme, en particuliers sur les glucides, les lipides, les AA puis le

métabolisme mitochondrial sera fait avec Chinetti. Dans les cours de biochimie précédents, on vous a donné toutes les informations

nécessaires pour pouvoir maintenant aborder la description du métabolisme énergétique.
C’est maintenant que les cours de bioch deviennent intéressants, ne vous bloquez pas sur des noms qui vous semblent barbares,
vous vous y habituerez. Vous allez voir les voies métaboliques les unes après les autres, mais ce qu’il faut c’est faire des liens entre

elles au fur et à mesure, que vous puissiez vous dire « là on est en post-prandial, il va se passer ça ça et ça ». Les questions au
concours demandent que vous maitrisiez totalement le cours, donc surtout que vous l’ayez compris. Je vous conseille vivement de
faire de la bioch (et de l’orga ) tous les jours !

INTRODUCTION AU METABOLISME

On vous a expliqué ce qu’étaient les glucides, les lipides et les protéines en biochimie structurale.
Maintenant on va voir comment ils sont assimilés, comment ils sont utilisés par l’organisme pour produire de l’énergie.
Le métabolisme est quelque chose de compliqué, donc on va voir tout ça pas à pas et expliquer les choses le plus
simplement possible.

A) Généralités

Dans les cellules, à chaque instant il y a des centaines de réactions chimiques qui ont lieu. Elles ne se font pas de
manière anarchique, elles sont régulées. Elles vont être organisées sous forme de suites ordonnées, régulées par des
enzymes, puisque toutes ces réactions ne vont pas avoir lieu en même temps, elles n’auront pas toutes un objectif
commun.
Ces suites de réactions sont appelées des voies métaboliques, où chaque intermédiaire sera un métabolite.
Ces voies s’entrecroisent, il existe donc des carrefours métaboliques = molécules communes à plusieurs voies (ex :
Glucose 6-Phospate, Pyruvate, Acétyl-CoA)  choix d’engagement dans une voie plutôt qu’une autre, selon la cellule
dans laquelle on se trouve, le besoin énergétique, l’état nutritif.
On trouve aussi des cycles métaboliques (ex : cycle du citrate), où la molécule de départ se retrouve à nouveau
disponible à la fin du cycle.
Finalement, toutes ces voies enchevêtrées et régulées par le système enzymatique, vont avoir un objectif commun :
établir un état dynamique stable, permettre l’homéostasie métabolique (= état physiologique où les concentrations
des métabolites sont maintenues constantes par des mécanismes de régulation).

Les cours d’enzymologie et de bioénergétique seront très utiles pour comprendre le métabolisme. En effet, toutes ces
réactions sont possibles par le couplage énergétique (réactions endergoniques, exergoniques toussa toussa).

B) Métabolisme = Anabolisme + Catabolisme

On a des voies « qui descendent », d’autres « qui
montent » : on va avoir transformation de certains produits,
et synthèse d’autres produits. C’est le catabolisme et
l’anabolisme.

Après un apport alimentaire, le corps n’est pas capable de
se servir directement des molécules consommées, il doit
d’abord les dégrader, par les voies cataboliques, pour
produire de l’énergie.
Puis cette énergie est réutilisée dans les voies
anaboliques pour former des molécules complexes
(lipides, protéines, polysaccharides) à partir de molécules
précurseurs (acides gras (AG), acides aminés (AA),
monosaccharides).

Un équilibre se fait entre les voies de dégradation =
cataboliques, et de synthèse = anaboliques.

 ATP : c’est la source d’énergie universelle, il est généré par l’oxydation de substrats métaboliques au niveau de la

chaine respiratoire mitochondriale (CRM).
 NADP+ / NADPH + H+ : cofacteur essentiel des réactions anaboliques. Il intervient dans les réactions de réductions

de substrat (où il sera donc oxydé en NADP+). Il est essentiellement produit par la voie des pentoses phosphates.
 NAD+ / NADH : cofacteur essentiel des réactions cataboliques. Il sera réduit en NADH, afin d’oxyder le substrat.

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Tableau récap à savoir !

C) Localisation des voies métaboliques

Ces voies de catabolisme et d’anabolisme sont
très souvent distinctes, c’est-à-dire que la
dégradation ou la synthèse d’un substrat va se

faire par des intermédiaires différents, par des

enzymes différentes et une régulation différente.

Ces voies ont souvent lieu dans des

localisations cellulaires différentes.

Dans la mitochondrie on aura 90% de la
production d’ATP.

On remarque que certaines voies (uréogenèse,

néoglucogenèse) utilisent différentes

localisations.

Aparté méthodologie : « Quand vous êtes devant
un QCM, qu’on va parler d’une voie particulière,
d’une enzyme particulière, ayez les bons réflexes,

posez-vous les bonnes questions. Dans quelle

voie je suis ? Dans quel tissu je me trouve ? Dans

quel état énergétique je suis ? »

Le métabolisme est dépendant de la disponibilité en oxygène.
Il ne se passera pas la même chose dans la cellule qu’on soit en présence d’oxygène = aérobie, ou en absence

d’oxygène = anaérobie.

La mitochondrie par exemple ne pourra pas fonctionner en anaérobie, on aura un rendement énergétique qui sera
complétement différent (puisque c’est dans la mitochondrie qu’est produit l’ATP), et la cellule va trouver des mécanismes
d’adaptation à tout ça.
Autre exemple, en anaérobie, on ne pourra pas avoir de β-oxydation des acides gras.
Il faut savoir aussi que les globules rouges (=érythrocytes) n’ont pas de mitochondrie. Leur métabolisme sera donc
différent des autres cellules : pas de phosphorylation oxydative, pas d’utilisation des AG.
Donc le fait de savoir si nos mitochondries sont fonctionnelles, si on a de l’oxygène ou non, ça nous donne des

informations sur les possibilités de la cellule.

En plus de la compartimentation cellulaire, on a une compartimentation tissulaire : toutes les cellules ne vont pas avoir
les mêmes réactions métaboliques. Il existe une différence entre les organes.

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Après l’apport alimentaire, les aliments sont
digérés dans l’estomac, ils arrivent au
niveau du pancréas qui émet alors un
signal. Le pancréas est très important en
terme de métabolisme puisqu’il sécrète des
hormones (= insuline et glucagon) qui vont
réguler l’homéostasie glucidique. Ces
hormones vont agir sur des tissus cibles, et
notamment sur le foie, le tissu adipeux (TA)
et le muscle.

Les nutriments arrivent jusqu’à l’intestin, qui
va les déverser soit au niveau du système
porte qui les amène au foie directement,
soit au niveau du système lymphatique qui
permet le transfert des lipides jusqu’au TA
ou au muscle pour qu’ils soient stockés ou
utilisés.

Le foie est vraiment un organe majeur dans le métabolisme :
 Régulation de la glycémie
 Il métabolise les sucres, les lipides, et les protéines
 Il redistribue aux tissus les molécules qui sont importantes pour leur bon fonctionnement,
 C’est lui seul qui est capable de synthétiser, sans les utiliser, les corps cétoniques (CC), indispensables en période
de jeûne,
 Il neutralise l’ammoniac produit au cours du catabolisme des AA.

Le TA est capable de synthétiser les AG, de métaboliser le glucose, et il a surtout un rôle de stockage.
Le muscle permet de stocker le glucose sous forme de glycogène, pour avoir des réserves lorsqu’il sera sollicité au
cours d’un effort.

D) Les molécules énergétiques

Les Glucides : Ils apportent 16,7 kjoules/g = 4kcal/g. Ils sont stockés sous forme de glycogène dans le muscle (qui le
mobilisera lors d’un effort), et dans le foie (pour maintenir la normoglycémie). Les glucides peuvent circuler

librement, sans transporteur. On retrouve principalement 3 métabolites glucidiques :
 Le Glucose : il provient de l’alimentation, de la glycogénolyse (dégradation du glycogène) ou de la néoglucogenèse

(synthèse de glucose de novo par le foie).
 Le Lactate : il provient du métabolisme anaérobie du glucose dans le muscle à l’effort ou les GR.
 Le Glycérol : il provient des triglycérides (TG) hydrolysés dans les adipocytes. Il est converti en glucose ou en TG

dans le foie.

Les lipides : Ils apportent 36,7 kjoules/g = 9kcal/g ( ce sont les plus énergétiques). Ils sont stockés sous forme de

triglycérides dans le TA. Ils ne peuvent pas circuler librement (car ils sont hydrophobes). Les dérivés lipidiques sont :
 Les Acides gras (AG) : ils circulent liés à l’albumine.
 Les Corps Cétoniques (CC) : ils sont formés par le foie, à partir des AG, en cas de jeune prolongé. Ils sont oxydés
par le cerveau, le muscle, le rein mais jamais par le foie ( le foie produit les CC pour les autres, pas pour lui !).

La cétogenèse (=production de CC) est une solution alternative pour la cellule, mais elle pourra devenir néfaste.
 Les Triglycérides (TG) : les TG exogènes sont transportés par les chylomicrons en postprandial au niveau de

l’intestin, et les TG endogènes sont transportés par des lipoprotéines (VLDL) après leur synthétisation hépatique.

Les protéines : Elles apportent 16,7 kjoules/g = 4kcal/g. Elles sont stockées dans les muscles. Elles ont surtout un rôle
structurel. Les AA peuvent circuler librement.

E) Consommation des organes

Le cerveau : Le muscle strié squelettique : Le cœur (muscle strié cardiaque) :
Il est glucodépendant, c’est-à-dire qu’il Il est insulinodépendant. Il a des Il consomme préférentiellement des
réserves glucidiques, lipidiques et AG, mais aussi du lactate (LDH H4)
consomme énormément de glucose protéiques. Il consomme du glucose, (vous le reverrez), et des CC.
des AG, des CC.
(5g/h de manière constante), qui lui sera La disponibilité en oxygène aura un rôle Le foie consomme préférentiellement
très important : en métabolisme aérobie des AG.
distribué en priorité. Il peut aussi il utilisera des AG, en métabolisme
consommer des CC en période de anaérobie il mobilisera ses réserves de Les GR ne peuvent consommer que
jeûne. Il ne consommera jamais d’AG glucose. du glucose qu’ils métabolisent en
lactate.
qui ne peuvent pas passer la barrière

hématoencéphalique.
Il ne peut pas stocker.

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F) Conclusion

Voilà pour les généralités sur le

métabolisme, les ressources énergétiques
qui proviennent de l’alimentation, les
ressources énergétiques qu’on est capable

de fournir par nos cellules.

On va maintenant pouvoir aborder les

différentes voies métaboliques, comprendre

comment sont utilisées ces protéines, ces

sucres et ces lipides.
 Première étape ils sont hydrolysés en

AA, en monosaccharides, et en
AG puisque l’organisme est incapable

de les utiliser tels quels ;
 puis on aboutit à la formation d’acétyl-

CoA. C’est une molécule très
importante, qui sera utilisée pour…
 produire de l’ATP par la phosphorylation

oxydative, via le cycle des citrates (= cycle de Krebs).

METABOLISME GLUCIDIQUE

Les polysaccharides vont donc dans un premier temps être dégradés en monosaccharides (glucose, fructose et
galactose). On va essentiellement parler du glucose, mais évidemment notre organisme est capable d’utiliser ces autres
sucres.
L’objectif de la cellule c’est de maintenir un apport de glucose constant et suffisant aux tissus qui en sont dépendants
(cerveau, GR…). On a besoin d’avoir un maintien de l’homéostasie glucidique en permanence.
Il existe deux états :

 Post prandial (absorptif) = en période d’apport alimentaire ≈ 5-8h après le repas  Mise en réserve par la

transformation du glucose en glycogène (glycogénogenèse) et en AG (lipogenèse).

 Post absorptif = en période de carence / d’effort ≈ 8-16h après le repas  Mobilisation des réserves : on

dégrade le glycogène (glycogénolyse), on synthétise du glucose de novo (néoglucogenèse), on mobilise des
substrats de remplacement du glucose (lipolyse et cétogenèse).

On voit ici la consommation de glucose en fonction des
heures suivant la prise alimentaire.

Après un apport alimentaire, les glucides sont dégradés par l’action successive de différentes enzymes :
- D’abord en disaccharides dans le tube digestif grâce à l’amylase salivaire et l’amylase pancréatique
- Puis en monosaccharides dans l’intestin par des enzymes de surface (maltase, lactase, sucrase).

L’absorption des glucides de l’intestin aux organes nécessite des transporteurs :

 Transporteurs intestin / sang
- SGLT : transporteur actif (hydrolyse d’ATP),
couplé au sodium, pour faire passer le glucose et
le galactose de la lumière intestinale à l’entérocyte.
- GLUT5 : diffusion facilité (pas d’ATP), pour faire
entrer le fructose dans l’entérocyte.
- GLUT2 : diffusion facilité également pour faire
passer le glucose, le galactose et le fructose de
l’entérocyte à la circulation.

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 Transporteurs du glucose sang  cellules

On utilise des isoformes du transporteur GLUT selon le fonctionnement des tissus.

GLUT2 par exemple a un Km élevé donc une faible affinité, de plus il a une haute capacité (il sera difficilement saturable,
il pourra en transporter beaucoup), et c’est exactement ce dont on a besoin dans le foie : si on a un fort apport en
glucose, on veut tout faire rentrer dans la cellule pour qu’il n’en reste plus dans la circulation.
Il faut savoir que GLUT 4 (TA et muscle) est soumis à régulation par l’insuline (il ne sera exprimé à la surface des
cellules qu’en présence d’insuline = trop plein en glucose).

LA GLYCOGENOLYSE

Le stockage du glucose sous forme de glycogène permet à la cellule de distinguer la
réserve du glucose utilisable de suite. De plus ce glycogène sera très facilement
mobilisable, il est plus stable que le glucose, et il est peu osmotique (= il n’induit pas de
mouvements d’eau dans la cellule).

La glycogénolyse c’est donc la voie de
dégradation du glycogène. On l’étudiera au

niveau du foie et du muscle, où le glucose libéré

aura deux finalités différentes.
 Dans le foie : Le glucose est redistribué aux

autres organes  normoglycémie.
 Dans le muscle : Le glucose sera dégradé

(glycolyse) pour produire de l’énergie.

Structure du glycogène :

Elle est très organisée. C’est un enchainement linaire de glucose (liaison α,14), avec des
ramifications (liaison α,16) tous les 8 à 10 résidus de glucose.
C’est une structure très compacte, avec un nombre très élevé d’extrémités non

réductrices (puisque le carbone 1 est pris dans la liaison) et une extrémité réductrice

rattachée à la glycogénine. On a une structure arborescente (« rosettes de glycogène »).
Le glycogène est un homo polysaccharide, formé de α-D glucose. Il peut compter jusqu’à

60 000 résidus de glucose.

Il est stocké dans des granules cytoplasmiques des cellules hépatiques et

musculaires, contenant la plupart des enzymes nécessaires à son métabolisme.

#Pause #AlarmeincendieàPasteur #Toutlemondesecasse  Fin de la glycogénolyse au prochain cours !

Dédicace à tous les P1 du petit Valrose qui ont décidé qu’une heure de cours ça suffisait, à Chachou qui était tout à fait d’accord avec

eux, à Claudie parce que c’est la meilleure ♥, aux hiboux, à Marion L parce que sinon elle râle, Léa L, Emilie L, Barbubu (il fallait bien

que je t’avoue un jour que je t’appelle comme ça), Anne-Sophie B

A vos ronéistes (ou « ronéoteurs » devrais-je dire) et tuteurs (sauf Ceyy) de Bioch ! Courage à tous ! ♥

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