Voir la source de Les principales voies du métabolisme

[[Image:Metabolism 790px.png|thumb|upright=3|Principales voies métaboliques.]]

== Généralités ==
=== Devenir et utilisation des nutriments dans l'organisme ===
==== Devenir des nutriments après le repas ====

[[Image:Métabolisme-Image004.gif|class=transparent]]

*Les [[w:triglycéride|triglycérides]] :
**Lieu de stockage : [[w:tissus adipeux|tissus adipeux]] selon 3 origines (acides gras, acides aminés et glucose)
**Une fraction est oxydée dans tous les [[w:organe|organes]]
*Les [[w:acides aminés|acides aminés]] (A.A.) :
**Source d'énergie pour le [[w:foie|foie]]
**Peuvent être transformés en [[w:acide gras|acides gras]] et certains en [[w:Glucose|glucose]]
**Participation aux [[w:synthèses|synthèses]] protéiques dans toutes les cellules
*Le [[w:glucose|glucose]] :
**Source d'[[w:énergie|énergie]] principale
**Stockage dans le [[w:foie|foie]] et les [[w:muscle|muscles]]
**Transformation en [[w:triglycéride|triglycérides]] et [[w:stockage|stockage]] dans le [[w:tissus adipeux|tissus adipeux]]

==== Devenir des nutriments lors d'une période de jeûne (de courte durée) ====

[[Image:Métabolisme-Image006.gif|class=transparent]]

Problème essentiel : maintenir la [[w:glycémie|glycémie]] constante car le [[w:système nerveux|système nerveux]] ne peut utiliser que le glucose comme source d'énergie. Or le glucose n'est plus absorbé au niveau du tube digestif (période de [[w:jeûne|jeûne]]). Les sources de glucose sanguin sont au nombre de 4 : Glucose hépatique et les 3 voies de la [[w:néoglucogenèse|néoglucogenèse]]. Les Triglycérides sont la première source d"énergie utilisée en cas de jeûne. Si la période de jeûne est de courte durée, les réserves de [[w:glycogène|glycogène]] suffisent.

Si la période de jeûne est de longue durée, il se produira une [[w:protéolyse|protéolyse]] afin de transformer les acides aminés en glucose et tous les organes (sauf le [[w:cerveau|cerveau]]) utiliseront les acides gras comme source d'énergie afin d'[[w:épargne|épargner]] au maximum la glycémie.

=== Notions d'énergétique ===
[[Image:Métabolisme-Image008.gif|class=transparent]]

==== Qu'est-ce que l'énergie ? ====

[[Image:Métabolisme-Image010.gif|class=transparent]]

C'est la capacité à effectuer un travail. Toutefois, cette énergie existe sous deux formes : énergie cinétique (énergie de mouvement, eg : la pierre qui tombe) ou énergie potentielle (énergie de position, eg : énergie contenue dans la pierre).



Les deux énergies sont inter-convertibles soit de façon spontanée (c'est la pierre qui tombe et qui passe de son niveau énergétique haut à son niveau énergétique bas = réaction exergonique), soit de façon non spontanée (c'est la pierre qui remonte vers son niveau énergétique haut : il faut pour se faire apporter de l'énergie à la pierre = réaction endergonique).

Toutefois, pour libérer l'énergie potentielle et transformer celle-ci en énergie cinétique il faut une énergie d'activation (eg : la clé que l'on tourne dans la voiture démarre le moteur)

[[Image:Métabolisme-Image014.gif|class=transparent]]

Unités énergétique : kJ (le kilojoule)
Couplage énergétique : Les réactions endergoniques sont couplées à des réactions exergoniques.

==== Application avec le Glucose : ====

[[Image:Métabolisme-Image016.gif|class=transparent]]
''à corriger : fin de la réaction 38H2O + 38 ATP (il manque le 38 devant ATP)''

Rendement de la réaction : (R=41,2%)
<math>\frac{Quantit\acute e~d'\acute energie~utilisable}{Quantit\acute e~d'\acute energie~globale} = \frac{1159\times 100}{2815} = 41,2\%</math>

<math>{rendement~des~pertes}=\frac{1656\times 100}{2815}=58,8\%</math>

==== La molécule énergétique : ====
*A = Adénosine (Adénine + Ribose)		
*T = Tri						
*P = Phosphate		

*A = Adénosine
*D = Di
*P = Phosphates

[[Image:Métabolisme-Image022.gif|class=transparent]]

''attention à la lecture de ce graphique : il n'y a que 2 liaisons à haut potentiel et non pas 4''

*Adénosine	+ Acide phosphorique (Pi)	+ 10,5 kJ ⇒ adénosine mono-phosphate	+ H<sub>2</sub>O
*AMP		+ Pi				+ 30,5 kJ ⇒ ADP			+ H<sub>2</sub>O
*ADP 		+ Pi				+ 30,5 kJ ⇒ ATP			+ H<sub>2</sub>O



L'ATP (au niveau cellulaire) ne sert pas vraiment à stocker de l'énergie (dans la cellule on stocke l'énergie sous forme de glycogène) ; par contre c'est une molécule de transfert énergétique : elle peut transporter l'énergie là où l'on en a besoin.

On a besoin de sous pour vivre. Le lieu de stockage est la banque (foie) qui stocke sous forme de lingots d'or (glycogène). Nous, on ne paye pas en lingots mais en petites pièces (ATP). Nous dépensons en fonction de nos besoins. Nous avons besoin de ressources pour fournir l'argent à la banque (petit-déjeuner, déjeuner…).

=== Les coenzymes ===
Le métabolisme énergétique (eg : réaction d'oxydation cellulaire du glucose : C<sub>6</sub>H<sub>12</sub>O<sub>6</sub> + 6 O<sub>2</sub> ⇒ 6 CO<sub>2</sub> + 6 H<sub>2</sub>O) ne s'effectue pas en une seule étape mais nécessite l'intervention de nombreuses réactions enzymatiques. Les principales étant des réactions de déshydrogénation et de décarboxylation. Les deux réactions se font par le biais d'enzymes décarboxylases et déshydrogénases. Ces enzymes ne peuvent travailler seules. Il leur faut l'aide de coenzymes.

Qu'est-ce qu'un coenzyme ? C'est une molécule qui aide l'enzyme à fonctionner.

NAD = Nicotinamide Adénine Dinucléotide
*Nicotinamide : synthétisé par vitamine PP ou tryptophane = acide aminé essentiel
*Adénine : base azotée
*Dinucléotide : 2 riboses

[[Image:Métabolisme-Image026.gif|class=transparent]]

sur le schéma : NAD (les deux en haut) et NADP (la réaction du bas)

==== Rappel : ====
Équation enzymatique : E+S⇒ES⇒E+P

Classes enzymatiques : oxydoréductases, transférases, hydrolases, lyases, isomérases, ligases

Certains enzymes ne travaillent qu'en présence d'une coenzyme.

Une coenzyme est une molécule organique spécifique thermostable et de faible poids moléculaire. L'ensemble enzyme & coenzyme constitue l'holoenzyme (apoenzyme + coenzyme). La coenzyme peut être liée de façon covalente ou non à l'apoenzyme. Si la coenzyme est liée de façon covalente on parlera de groupe prosthétique (eg : hémoglobine ⇒ le fer est le cofacteur, le coenzyme).

Les enzymes nécessitant des coenzymes sont :
*Oxydoréductases
*Transférases
*Isomérases
*Ligases

Les enzymes ne nécessitant pas de coenzymes sont :
*Hydrolases
*Lyases

La coenzyme est souvent envisagée comme cosubstrat de la réaction ou second substrat réactionnel :

[[Image:Métabolisme-Image028.gif|class=transparent]]

==== Rôle des coenzymes comme réactifs de transfert de groupe ====

Eg : déshydrogénation ou transamination.

Équation globale : D-G+A ⇒ A-G+D


{| class="wikitable"
|+ Coenzymes élémentaires
!élément
!enzymes
|-
|Fe<sup>2+</sup> / Fe<sup>3+</sup>
|Cytochromes, peroxydases, catalases
|-
|Cu<sup>+</sup> / Cu<sup>2+</sup>
|Cytochrome oxydase, tyrosinase
|-
|Mg<sup>2+</sup>
|Phosphotransférase
|-
|Mn<sup>2+</sup>
|Arginase, enzyme à biotine
|-
|Zn<sup>2+</sup>
|Alcool déshydrogénase, anhydrase carbonique
|-
|K<sup>+</sup>
|Pyruvate kinase
|-
|Na<sup>+</sup>
|Pompe sodium – potassium
|-
|Mo<sup>3+</sup> / Mo<sup>6+</sup>
|Xanthine oxydase, sulfite oxydase
|-
|Se
|Glutathion peroxydase
|-
|Cl<sup>-</sup>
|α-amylase, enzyme de conversion
|-
|Ni<sup>2+</sup>
|Uréase
|-
|Ca<sup>2+</sup>
|Phosphorylase kinase
|-
|}

{| class="wikitable"
|+ Coenzymes organiques
!colspan=2|Coenzyme et abréviation
!Vitamine ou facteur de croissance apparente
!Principales fonctions
|-
|colspan=4|<div style="text-align: center;">'''COENZYMES DES OXYDOREDUCTASES'''</div>
|-
|I-
|Nicotinamide-adénine-dinucléotide (NAD)<br />Nicotinamide-adénine-dinucléotide-phosphate (NADP)
|Tryptophane, nicotinamide
|rowspan=4|Oxydoréduction (déshydrogénase, oxygénases, transporteurs de la chaîne respiratoire)
|-
|II-
|Flavine-mononuclétide (FMN)<br />Flavine-adénine-dinucléotide (FAD)
|Vitamine B<sub>2</sub> ou riboflavine
|-
|III-
|Groupement prosthétiques des cytochromes
|
|-
|IV-
|Coenzymes quinoniques (ubiquinones)
|
|-
|V-
|Tétrahydrobioptérine
|Aucun
|Hydroxylation Phe, Tyr, Trp
|-
|colspan=4|<div style="text-align: center;">'''COENZYMES DES AUTRES CLASSES'''</div>
|-
|I-
|Carboxylations, décarboxylations
# Biotine
# Thiamine pyrophosphate (TPP)
# Acide lipoïque
|
# Biotine
# Vitamine B<sub>1</sub> ou thiamine
# Acide lipoïque
|
# β-carboxylation
# décarboxylation d’acides α–cétoniques
# décarboxylation oxydative d'acides α-cétoniques
|-
|II-
|Transferts de radicaux monocarbonés (sauf carboxyle)
# Méthylcobalamine
# S-adénosyl-méthionine
# Tétrahydrofolate (THF)
|
# Vitamine B<sub>12</sub> (cobalamine)
# Méthionine
# Acide folique
|
# Transfert de méthyle
# Transfert de méthyle
# Transfert de tous les radicaux monocarbonés
|-
|III-
|Transfert d'acyle<br />Coenzyme A (CoA-SH)
|Acide pantothénique
|
|-
|IV-
|Nucléotides et dérivés <ol><li>Adénosine triphosphate (ATP)<br />Phospho-adénosine-phosphosulfate (PAPS)</li><li>
Uridine triphosphate (UTP)<br />UDPGlc, UDPGal</li><li>Guanosine triphosphate (GTP)<br />GCPmannose</li><li>Cytidine triphosphate (CTP)<br />CDPcholine</li></ol>
|
|&nbsp;<ol><li>Transfert d'énergie, P, PP et AMP<br />Transfert de sulfate</li><li>Transfert d'oses</li><li>Transfert d'énergie, de P<br />Transfert d'oses</li><li>Transfert d'amines (choline, etc…)</li></ol>
|-
|V-
|Métabolisme des amino-acides<br />Phosphate de pyridoxal (PAL)
|Vitamine B<sub>6</sub> ou pyridoxine
|
|-
|VI-
|Isomérisations<br />Adénosylcobalamine
|Vitamine B<sub>12</sub> (cobalamine)
|
|}


[[Image:Métabolisme-Image032.gif|class=transparent]]
[[Image:Métabolisme-Image034.gif|class=transparent]]

== Le métabolisme des glucides ==
[[Image:Métabolisme-Image036.gif|class=transparent]]
[[Image:Métabolisme-Image038.gif|class=transparent]]








=== La glycogénogenèse ===
[[Image:Métabolisme-Image040.gif|class=transparent]]

#1 glucokinase (= kinase : ajoute un acide phosphorique)
#2 phosphoglucomutase = mutase
#3 UDP glucophosphorylase
#5 Glycogénosynthase
#6 enzyme branchante''

=== Glycogénolyse ===
[[Image:Métabolisme-Image042.gif|class=transparent]]

Seul le Glc est capable de passer la membrane cytoplasmique, G<sub>1</sub>P ou G<sub>6</sub>P sont incapables de sortir de la cellule. 

#Phosphorylase
#Phosphoglucomutase
#Glucose phosphatase

La glucose phosphatase n'existe que dans le foie. Dans le muscle il y a aussi une réserve de glycogène.

=== La glycolyse ===

S'effectue dans toutes les cellules sauf les adipocytes (utilisent les acides gras) et le foie (utilise les acides aminés).

[[Image:Glycolyse.gif|class=transparent]]

Cet ensemble de réactions s'effectue dans le cytosol.

Glycolyse s'effectuant en milieu ANAEROBIE ( absence d'oxygène) .

==== Devenir des 2 molécules de pyruvate ====

Deux devenir différents suivant la situation anaérobie (<s>O<sub>2</sub></s>) ou aérobie (O<sub>2</sub>).

[[Image:Métabolisme-Image046.gif|class=transparent]]
[[Image:Métabolisme-Image048.gif|thumb|la voie de dégradation du glucose en pyruvate est presque universelle (animaux,végétaux et micro-organismes)]]

définition:la glycolyse est la séquence de réactions enzymatiques conduisant à la transformation, dans le cytosol,du glucose en pyruvate stratégie chimique : phosphorylation du glycose et conversion d'intermédiaires phosphorylés en composés à haut potentiel de transfert de groupements phosphate et transfert de groupements phosphate conduisant à la synthèse d'ATP.

==== La chaîne respiratoire ====

(régénération des coenzymes réduits)

Les coenzymes sont dans la matrice mitochondriale. La chaîne respiratoire va permettre de régénérer les coenzymes réduits.

[[Image:Métabolisme-Image050.gif|class=transparent]]
[[Image:Métabolisme-Image052.gif|class=transparent]]

Ces réactions d'oxydoréduction s'effectuent au niveau de la membrane interne de la mitochondrie et à l'aide d'enzymes et de coenzymes à savoir des enzymes de transport de protons (H<sup>+</sup>) du transporteur réduit (NAD ou FAD) du O<sub>2</sub> et d'autre part des enzymes de couplage énergétique le tout constitue la chaîne respiratoire.

But de la chaîne respiratoire : faire passer des protons et des électrons d'un potentiel le plus électronégatif vers un potentiel le plus électropositif.

[[Image:Métabolisme-Image054.gif|class=transparent]]

Les protons libérés dans l'espace inter membranaire par le CoEQ ressortent vers la matrice de la mitochondrie via un complexe F<sub>0</sub>/F<sub>1</sub>.

F<sub>0</sub> = canal protéique à protons

F<sub>1</sub> = complexe ATP/synthétase

Le transfert des 2 protons au travers de F<sub>0</sub> permet de faire fonctionner F<sub>1</sub> et donc de fabriquer une molécule d'ATP
dans l'espace inter-membranaire, H<sup>+</sup> rencontre O<sub>2</sub> qui le capte pour former de l'eau.



==== Cycle de Krebs ====
Dans la matrice de la mitochondrie

[[Image:Métabolisme-Image058.gif|class=transparent]]
[[Image:Métabolisme-Image060.gif|class=transparent]]

== Métabolisme des acides aminés ==
=== Devenir des protéines alimentaires ===

Alimentation ⇒ protéines alimentaires (végétales et animales) ⇒ acides aminés (par l'action de protéases)

Acides aminés non-indispensables, indispensables (Tryptophane, Lysine, Leucine, Isoleucine, Valine, Thréonine, Méthionine, Phénylalanine), acides aminés pseudo indispensables (Arginine, Histidine).

[[Image:Métabolisme-Image062.gif|class=transparent]]

Le "turn-over" des protéines tissulaires est de 1 à 2% (''par jour ? information lacunaire à ce niveau''). C'est à dire que 1 à 2% des protéines tissulaires sont dégradés en acides aminés. 75% des acides aminés obtenus servent à synthétiser d'autres protéines. Le reste est soit dégradé sous forme de déchets (urée), soit on en fait des glucides ou des corps cétoniques. Ce qui signifie que la perte nette journalière en protéines est de 30/40g. Pertes en azote de 5 à 7g/jour.

[[Image:Métabolisme-Image064.gif|class=transparent]]

Il n'y a pas de stockage d'acides aminés.

Bilan de N : équilibre : entrées = sorties

Mais parfois ce bilan peut être positif Entrée > Sortie

(eg : femme enceinte, nourrisson, adolescent)

Ou bien peut être négatif Entrée < Sortie

(eg : personnes atteintes de maladies nutritionnelles ; anorexie, Kwashiorkor)

=== Catabolisme des acides aminés ===
==== Désamination oxydative ====
[[Image:Métabolisme-Image066.gif|class=transparent]]
[[Image:Métabolisme-Image068.gif|class=transparent]]

==== Réaction de transamination ====

réaction de transfert de la fonction amine

[[Image:Métabolisme-Image070.gif|class=transparent]]
Attention à gauche: le deuxième acide est un acide cétonique[[Image:Métabolisme-Image072.gif|class=transparent]]

==== Réaction de décarboxylation ====
[[Image:Métabolisme-Image074.gif|class=transparent]]

==== Couplage désamination-transamination ====
[[Image:Métabolisme-Image076.gif|class=transparent]]

==== Devenir de l'ammoniac ====

Cycle de l'urée : consomme 4 molécules d'ATP par molécule d'urée synthétisée

[[Image:Métabolisme-Image078.gif|class=transparent]]

Cette voie est consommatrice d'ATP : l'organisme doit dépenser de l'énergie pour ce processus de détoxication.

Bilan énergétique : - 4 ATP / molécule d'urée synthétisée.

[[Image:Métabolisme-Image080.gif|class=transparent]]
[[Image:Métabolisme-Image082.gif|class=transparent]]

== Le métabolisme des lipides ==
[[Image:Métabolisme-Image084.gif|class=transparent]]

Acides Gras : entrent dans un cycle de β-oxydation au niveau de la matrice mitochondriale
β-oxydation des acides gras (matrice mitochondriale), les réactions se font en chaîne et on l'appelle "hélice de Lynen".

[[Image:Métabolisme-Image086.gif|class=transparent]]
[[Image:Métabolisme-Image088.gif|class=transparent]]
[[Image:Métabolisme-Image090.gif|class=transparent]]

Bilan : pour un acide gras en C<sub>18</sub> (18/2=9 ; 9-1=8; 8 tours d'hélice)


{| border="0" cellpadding="2"
|<math>8\times 12\,\!</math>
|<math>=\,\!</math>
|<math>96\,\!</math>
|<math>{ATP}\,\!</math>
|-
|<math>8\times 5\,\!</math>
|<math>=\,\!</math>
|<math>40\,\!</math>
|<math>{ATP~(NADH~et~FAD)}\,\!</math>
|-
|<math>1\times 12\,\!</math>
|<math>=\,\!</math>
|<math>12\,\!</math>
|<math>{ATP~(Dernier~tour)}\,\!</math>
|-
|
|
|<math>-2\,\!</math>
|<math>{ATP~(Derni\grave ere~\acute etape)}\,\!</math>
|-
|<math>{TOTAL}\,\!</math>
|
|<math>146\,\!</math>
|<math>{ATP}\,\!</math>
|-
|}

pour un C<sub>24</sub> : 12-1= 197 ATP

[[Image:Métabolisme-Image094.gif|class=transparent]]

eg : lorsque l'on mange une religieuse au chocolat et que l'on ne dépense pas ce sucre par un footing, le glucose ne se dirige pas vers le Cycle de Krebs mais vers les Acides Gras. Il y a conservation d'un peu de sucre pour fabriquer du glycérol (glycérol + 3 acides gras = triglycéride).

La transformation du glucose en acides gras + glycérol = triglycéride s'appelle la lipogenèse (a lieu dans le foie et les tissus adipeux).

[[Catégorie:Médecine]]