Catabolisme glucidique Mise en réserve de l’énergie PACES - UE1 2013-2014 ED 2 Biochimie Catabolisme glucidique Production d’énergie Mise en réserve de l’énergie Régulation hormonale

Question 1 Le schéma ci-dessous représente une séquence métabolique de la glycolyse anaérobie (la réversibilité des réactions n’est pas précisée). Chacune des cases vides correspond à un composé (I, II, III, IV…) et les chiffres (1), (2) et (3) indiquent les enzymes impliquées. A: le composé I est le 3-phosphoglycéraldéhyde B: le composé V est le phosphoénolpyruvate C: l’enzyme (1) est une déshydrogénase D: l’enzyme (2) est une phosphatase E: plusieurs iso-enzymes existent pour l’enzyme (3)

B : V est le phospho-énolpyruvate D : l’enzyme (2) est une phosphatase Question 1 : le schéma ci-dessous représente une séquence métabolique de la glycolyse anaérobie A : I est le 3-phosphoglycéraldéhyde 3-P-glycéraldéhyde (3-PGA) NAD+ LDH Pi B : V est le phospho-énolpyruvate NADH + H+ (V) : Pyruvate 3 PGA-DH pyruvate ADP C : l’enzyme (1) est une déshydrogénase D : l’enzyme (2) est une phosphatase P-glycérate kinase ATP Kinase E : plusieurs iso-enzymes existent pour l’enzyme (3)

association non covalente de 4 chaînes polypeptidiques H ou M Lactate déshydrogénase LDH : 5 isoenzymes 2 gènes 2 polypeptides : M(uscle) et H(eart) M4 M3H M2H2 MH3 H4 dépôt association non covalente de 4 chaînes polypeptidiques H ou M

Question 2 Le schéma ci-dessous représente un point de contrôle important de la glycolyse hépatique : A : E1 est une phosphatase B : E2/E’2 est la PFK-1 C : le composé (2) est un activateur de la PFK-1 D : l’AMPc active une protéine kinase E : la production d’AMPc a pour conséquence une déphosphorylation de l’enzyme bifonctionnelle E2/E'2

PFK-2/Fr-2,6-bisphosphatase Question 2 : le schéma ci-dessous représente un point de contrôle important de la glycolyse hépatique E2/E’2 : PFK-2/Fr-2,6-bisphosphatase néoglucogenèse ATP ADP 2H2O 2Pi PP H2O Pi 2ADP 2ATP PKA ATP ADP PFK-1 glycolyse PP = protéine phosphatase 2A PKA = protéine kinase dépendant de l’AMPc

PFK-2 / Fr 2,6-bisphosphatase-2 Question 2 ATP AMP + Citrate - ADP 2H2O 2Pi PP 2ADP 2ATP PKA ATP PFK-1 E2/ E’2 PFK-2/FBPase-2 ADP H2O Pi A : E1 est une phosphatase E1 est une kinase / PFK1 phosphofructokinase E2/E’2 PFK-2 / Fr 2,6-bisphosphatase-2 B : E2/E’2 est la PFK-1 C : (2) est un activateur de la PFK-1 ADP AMP est activateur

ATP Question 2 F-2,6-BP + ADP 2H2O 2Pi PP 2ADP 2ATP ATP E2/E’2 PFK-2/FBPase-2 PKA PFK-1 ADP H2O Pi D : l’AMPc active une protéine kinase E : la production d’AMPc a pour conséquence une déphosphorylation de l’enzyme bifonctionnelle E2/E'2 une phosphorylation de E2/E’2

Question 3 Soit le schéma métabolique suivant concernant le métabolisme du fructose (la réversibilité des réactions n’est pas toujours précisée) : A: E3 est la glycérolkinase B: E6 est la fructose-6-phosphatase C: E8 est la glucose-6-phosphatase. D: le composé (2) est le fructose-6-phosphate E: le fructose peut être un précurseur du glycogène

Question 3 : métabolisme du fructose Glc-6-phosphatase Pi Fructokinase Glc-6-P Phosphohexose isomérase Aldolase B Pi Fr 1,6-bisphosphatase Fr-6P GA Aldolase Triose-P-isomérase Fr-1,6-BP GA kinase

E3: Glycéraldéhyde kinase Question 3 : métabolisme du fructose Pi E1:Fructokinase E8 : Glc-6- phosphatase Glc-6-P E7: Phosphohexose isomérase E2:Aldolase B Fr-6P Pi E6: Fr 1,6-bisphosphatase Fr-1,6 bis phosphatase GA Aldolase E3: Glycéraldéhyde kinase Glycéraldéhyde kinase E4:Triose-P-isomérase Fr-1,6-BP A : E3 est la glycérol kinase B : E6 est la fructose-6-phosphatase C : E8 est la glucose-6-phosphatase

E3: Glycéraldéhyde kinase Question 3 : métabolisme du fructose Pi E1:Fructokinase E8 : Glc-6- phosphatase Glc-6-P Phosphohexose isomérase Aldolase B Fr-6P Glycéraldéhyde Pi E6: Fr 1,6-bisphosphatase Aldolase B E3: Glycéraldéhyde kinase E4:Triose-P-isomérase Fr-1,6-BP D: le composé 2 est le fructose-6-phosphate 2 = Fr-1,6-BP OUI dans le foie E : le fructose peut être un précurseur du glycogène

glucose-6-P-deshydrogénase Question 4: Concernant la glucose-6-phosphate déshydrogénase: A: elle catalyse l'étape d'engagement de la voie des pentose-phosphates B: elle est régulée par la disponibilité en NAD+ C: son substrat est le glucose-1-phosphate D: elle a pour cofacteur, la thiamine diphosphate E: elle est impliquée dans le métabolisme du glutathion au niveau des érythrocytes NADP+ Glc-6P NADP+ OH H O CH2O P OH H O CH2O P NADPH + H+ NADP+ Glucose-6-P 6-P-Gluconolactone glucose-6-P-deshydrogénase

glutathion glutathion glucose-6-phosphate peroxydase deshydrogénase peroxyde R’OH Glutathion réduit Glutathion oxydé NADP+ Glc-6-P glutathion peroxydase glutathion réductase glucose-6-phosphate deshydrogénase

A : cette séquence se produit dans la mitochondrie Question 5 Soit la séquence métabolique suivante se produisant dans le globule rouge (les composés ne sont pas tous forcément représentés) : E3 E2 Pyruvate E1 E4 3-Phospho- glycéraldéhyde I II IV III Pi V VI VII VIII A : cette séquence se produit dans la mitochondrie B : E1 est une déshydrogénase C : E2 est la phosphoglycérate kinase D : E4 a une activité kinasique et phosphatasique E : le bilan énergétique de la séquence est de 3,5 ATP

Question 5 Soit la séquence métabolique suivante se produisant dans le globule rouge (les composés ne sont pas tous forcément représentés) : 2,3-BPG Shunt de Rapoport 3 PGA-DH 1,3-bis phosphoglycérate NAD+ NADH +H+ E3 E2 Pyruvate E1 E4 3-Phospho- glycéraldéhyde I II IV III Pi V VI VII VIII ADP ATP 3-PG E2 = Phospho glycérate kinase Lactate LDH bisphosphoglycérate mutase I  IV bisphosphoglycérate phosphatase IV  II E4 = enzyme bifonctionnelle

NAD+ NADH +H+ A : cette séquence se produit dans la mitochondrie NON Question 5 3-PGA-DH B : E1 est une déshydrogénase PGK C : E2 est la phosphoglycérate kinase D : E4 a une activité kinasique et phosphatasique E4 : enzyme bifonctionnelle BPG phosphatase/mutase 3-PGA-DH 1,3-bis phosphoglycérate E3 E2 Pyruvate E1 E4 3-Phospho- glycéraldéhyde I II IV III Pi V VI VII VIII ADP ATP NAD+ NADH +H+ 2,3-BPG E2 : PGK E4 : enzyme bifonctionnelle 3-PG LDH Lactate

1 ou 2 ATP formés NAD+ NADH + H+ PEP E : le bilan énergétique de la séquence est de 3,5 ATP Question 5 1 ou 2 ATP formés E3 E2 Pyruvate E1 E4 3-phospho- glycéraldéhyde I II IV III Pi V VI VII VIII 3 PGA-DH 1,3-BPG NAD+ NADH + H+ ADP ATP 2,3-BPG Lactate LDH 3-PG ADP ATP PEP 2-PG H2O

Production de l’énergie Question 1 Soit la réaction de transformation du pyruvate en acétylCoA A : cette réaction a lieu dans le cytosol B : cette réaction est une décarboxylation oxydative C : cette réaction fait intervenir, entre autres coenzymes, le TDP, le FAD et la biotine D : le NADH finalement produit donnera naissance à 2,5 ATP grâce à la chaîne respiratoire E : l’acétyl-CoA produit est destiné à rentrer dans le cycle de Krebs

Complexe de la pyruvate Thiamine diphosphate (TDP) Question 1 Soit la réaction de transformation du pyruvate en acétylCoA A : cette réaction a lieu dans le cytosol B : cette réaction est une décarboxylation oxydative C : cette réaction fait intervenir, entre autres coenzymes, le TDP, le FAD et la biotine dans la mitochondrie Complexe de la pyruvate déshydrogénase Pyruvate + NAD+ + CoASH CO2 + NADH + H+ + CH3-C~SCoA O Acétyl-CoA Thiamine diphosphate (TDP) Acide lipoïque CoA-SH FAD NAD+ 5 coenzymes

S ~ ~ S SH CO CH3 L SH CH3-CO-COOH HSCoA TDP E1 = Pyruvate déshydrogénase E2 = dihydrolipoamide transacétylase CH3-C ~ SCoA CO2 CH3-CHOH-TDP S SH L L O S SH E3 = Dihydrolipoamide déshydrogénase FADH2 FAD NAD+ NADH + H+

Complexe de la pyruvate Question 1 (suite) Transformation du pyruvate en acétyl-CoA D : le NADH finalement produit donnera naissance à 2,5 ATP grâce à la chaîne respiratoire Complexe de la pyruvate déshydrogénase Pyruvate + NAD+ + CoASH CO2 + NADH + H+ + CH3-C~SCoA O Acétyl-CoA E : l’acétyl-CoA produit est destiné à rentrer dans le cycle de Krebs 2 CO2 Acétyl-CoA Chaîne respiratoire ATP KREBS Pyruvate H+ et e-

Question 2 Chaque tour de spire de la b-oxydation d'une mole d'acyl-coenzyme A: A : comporte 2 réactions d'oxydation B : comporte 2 réactions d'hydratation C : comporte 1 réaction de thiolyse D : nécessite une molécule de CoA-SH E : fournit 12 ATP, grâce aux coenzymes réduits obtenus et grâce à la dégradation totale de l'acétyl-CoA

Chaque tour de spire de la -oxydation d'une mole d'acyl-coenzyme A: Question 2 Chaque tour de spire de la -oxydation d'une mole d'acyl-coenzyme A: oxydation hydratation oxydation thiolyse

Chaque tour de spire de la -oxydation d'une mole d'acyl-coenzyme A Question 2 Chaque tour de spire de la -oxydation d'une mole d'acyl-coenzyme A A : comporte 2 réactions d'oxydation Acyl-CoA deshydrogénase L-3-OH acyl-CoA deshydrogénase B : comporte 2 réactions d'hydratation Enoyl-CoA hydratase acyl CoA (n) acyl CoA (n-2) CH3-C~SCoA O CoASH C : comporte 1 réaction de thiolyse Acyl-CoA thiolase D : nécessite une molécule de CoA-SH

Chaque tour de spire de la -oxydation d'une mole d'acyl-coenzyme A Question 2 Chaque tour de spire de la -oxydation d'une mole d'acyl-coenzyme A E : fournit 12 ATP, grâce aux coenzymes réduits obtenus et grâce à la dégradation totale de l'acétyl-CoA acyl CoA (n) acyl CoA (n-2) CH3-C~SCoA O CoA-SH FAD FADH2 NAD+ NADH, H+ cycle de Krebs 1 tour de spire de b-oxydation :  FADH2, NADH + H+, acétyl CoA 1,5 ATP 2,5 ATP cycle de Krebs

(succinyl CoA synthétase) dégradation de l’acétyl CoA dans le cycle de Krebs :  1 FADH2 (1,5 ATP) + 3 NADH, H+(7,5 ATP)+ 1 ATP  10 ATP CoA-SH Oxaloacétate citrate synthase malate déshydrogénase NAD+ NADH aconitase fumarase FAD FADH2 isocitrate déshydrogénase succinate déshydrogénase succinate thiokinase (succinyl CoA synthétase) complexe de l’a-cétoglutarate déshydrogénase

Bilan = 14 ATP formés Question 2 Chaque tour de spire de la -oxydation d'une mole d'acyl-coenzyme A E : fournit 12 ATP, grâce aux coenzymes réduits obtenus et grâce à la dégradation totale de l'acétyl-CoA 1 tour de spire de b-oxydation :  1 FADH2 (1,5 ATP) et 1 NADH, H+ (2,5 ATP)  4 ATP dégradation de l’acétyl CoA dans le cycle de Krebs :  1 FADH2 (1,5 ATP) + 3 NADH, H+(7,5 ATP)+ 1 ATP  10 ATP Bilan = 14 ATP formés

Question 3 La cétogenèse et la cétolyse A : l’acétoacétylCoA est hydrolysé directement en acétoacétate B : les corps cétoniques sont synthétisés à partir d’acétylCoA venant des acides gras C : les corps cétoniques peuvent être transformés en glucose dans le foie D : 3-OH butyrate et acétoacétate sont utilisés par les tissus périphériques E : l’accumulation de corps cétoniques est une caractéristique du diabète sucré de type I

Question 3 La cétogenèse et la cétolyse A : l’acétoacétylCoA est hydrolysé directement en acétoacétate B : les corps cétoniques sont synthétisés à partir d’acétylCoA venant des acides gras acétoacétyl-CoA 2 acétyl-CoA thiolase CoASH Cétogenèse Mitochondrie hépatique 3-hydroxy-3-méthylglutaryl-CoA (HMG-CoA) HMG-CoA synthase acétoacétate acétyl-CoA HMG-CoA lyase acétone CO2 3-OH butyrate NADH, H+ NAD+

Question 3 La cétogenèse et la cétolyse C : les corps cétoniques peuvent être transformés en glucose dans le foie D : 3-OH butyrate et acétoacétate sont utilisés par les tissus périphériques Cétolyse acétoacétate acétoacétyl-CoA 3-OH butyrate déshydrogénase NADH, H+ NAD+ Succinyl-CoA succinate acétyl-CoA 3-cetoacyl-CoA transférase thiolase Utilisation par les tissus des corps cétoniques formés dans le foie quand les sources de glucose sont insuffisantes (jeûne)

Question 3 E : l’accumulation de corps cétoniques est une caractéristique du diabète sucré de type I Diabète de type I = défaut de production d’insuline Le glucose ne peut pas pénétrer dans les cellules pour être utilisé comme source d’énergie  Formation de corps cétoniques

Question 4 Le cycle de Krebs (cycle de l’acide citrique) A : le cycle de l’acide citrique est présent dans toutes les cellules B : l’acide citrique est formé par condensation de l’acide succinique avec l’acétylCoA C : sur les 8 réactions du cycle, 3 produisent du FADH2 et une produit du NADH, H+ D : une réaction anaplérotique du cycle de Krebs est catalysée par la pyruvate carboxylase E : le bilan énergétique de la dégradation d’un acétylCoA (cycle de Krebs + chaîne respiratoire) est de 12,5 ATP

+ Question 4 Le cycle de Krebs (cycle de l’acide citrique) A : le cycle de l’acide citrique est présent dans toutes les cellules dans les cellules qui ont des mitochondries  pas de cycle de Krebs dans les hématies B : l’acide citrique est formé par condensation de l’acide succinique avec l’acétylCoA Condensation de l’acétylCoA et de l’oxaloacétate H2O HSCoA C SCoA O CH3 + COOH CH2 HO CO oxaloacétate citrate citrate synthase acétylCoA

(succinyl CoA synthétase) Question 4 C : sur les 8 réactions du cycle, 3 produisent du FADH2 et une produit du NADH, H+ X 1 FADH2 et 3 NADH, H+ CoA-SH Oxaloacétate citrate synthase malate déshydrogénase NAD+ NADH aconitase fumarase FAD FADH2 isocitrate déshydrogénase succinate déshydrogénase succinate thiokinase (succinyl CoA synthétase) complexe de l’a-cétoglutarate déshydrogénase

Question 4 D : une réaction anaplérotique du cycle de Krebs est catalysée par la pyruvate carboxylase anaplérotique : qui fournit un composé du cycle de Krebs Pyruvate + CO2 + ATP Oxaloacétate + ADP + Pi + 2 H+ Formation d’oxaloacétate : pyruvate carboxylase (biotine) E : le bilan énergétique de la dégradation d’un acétyl-CoA (cycle de Krebs + chaîne respiratoire) est de 12,5 ATP NADH ou FADH2 formés ATP formés isocitrate déshydrogénase 1 NADH 2,5 a-cétoglutarate déshydrogénase 1 NADH 2,5 succinyl-CoA synthétase (GTP) – 1 succinate déshydrogénase 1 FADH2 1,5 malate déshydrogénase 1 NADH 2,5 10 ATP

Question 5 Soit le schéma métabolique suivant (X, 1, 2, 3 et 4 sont les principaux métabolites ; E1 , E2 , E3 et E4 les enzymes; tous les intervenants ne sont pas représentés) A: 1 est un produit de la glycolyse B: X est l’oxaloacétate C : l’enzyme E1 est activée par l'acétyl-CoA D : l’enzyme E3 est l’aspartate aminotransférase E : l’enzyme E4 a pour coenzyme le couple NAD+/ NADH + H+

Question 5 Soit le schéma métabolique suivant (X, 1, 2, 3 et 4 sont les principaux métabolites ; E1 , E2 , E3 et E4 les enzymes; tous les intervenants ne sont pas représentés) pyruvate A: 1 est un produit de la glycolyse ASP oxaloacétate malate B: X est l’oxaloacétate citrate GLU = glutamate ASP = aspartate

C : l’enzyme E1 est activée par l'acétyl-CoA Question 5 C : l’enzyme E1 est activée par l'acétyl-CoA pyruvate D : l’enzyme E3 est l’aspartate aminotransférase E : l’enzyme E4 a pour coenzyme le couple NAD+/ NADH + H+ Pyruvate carboxylase Asp oxaloacétate ASAT Malate deshydrogénase malate Citrate synthase citrate

Question 6 Chaîne respiratoire A : les NADH, H+ sont réoxydés au niveau de la membrane mitochondriale externe B : les équivalents réducteurs sont transférés d’un couple redox à l’autre dans le sens du gradient de potentiel allant du plus négatif au plus positif C : en tenant compte du gradient de protons, la réaction catalysée par le complexe I s’écrit : NADH + UQ + 5 H+ma  NAD+ + UQH2 + 4 H+cy D : la succinate déshydrogénase fait partie du cycle de Krebs et de la chaîne respiratoire E : l’oxygène est un des substrats du complexe III

MME MMI - complexes I à IV - ATP synthase - Translocases EIM Question 6 Chaîne respiratoire A : les NADH, H+ sont réoxydés au niveau de la membrane mitochondriale externe membrane mitochondriale interne MME MMI - complexes I à IV - ATP synthase - Translocases EIM Canaux de porine

Question 6 (suite) Chaîne respiratoire B : les équivalents réducteurs sont transférés d’un couple redox à l’autre dans le sens du gradient de potentiel allant du plus négatif au plus positif du plus réducteur vers le plus oxydant C : en tenant compte du gradient de protons, la réaction catalysée par le complexe I s’écrit : NADH + UQ + 5 H+ma  NAD+ + UQH2 + 4 H+cy La réaction de transfert d’électrons est couplée au transfert de 4 protons de la matrice (ma) vers l’EIM (cy) (UQ = ubiquinone, UQH2 = ubiquinol) Krebs:étape 6 Chaîne respiratoire : complexe II D : la succinate déshydrogénase fait partie du cycle de Krebs et de la chaîne respiratoire FAD FADH2 CH2 COOH fumarate succinate CH HOOC

Question 6 Chaîne respiratoire E : l’oxygène est un des substrats du complexe III O2 = Accepteur des e- du complexe IV (cytochrome oxydase) NON 4H+ 2H+ NAD+ Fumarate ½O2+2H+ H2O ADP+Pi H+ ATP

Matrice mitochondriale NADH : 10 H+ passent dans l’EIM  synthèse de 2.5 ATP FADH2: 6 H+ passent dans l’EIM  synthèse de 1.5 ATP 4 H+ 4 H+ 2H+ Espace Intermembranaire Cyt c Cyt C UQ CIII CIV MMI CI C II NAD+ NADH + H+ Fumarate 1 2 O2 + 2 H+ H2O FADH2 Succinate FAD Matrice mitochondriale

Question 7 Concernant la synthèse de l’ATP par la chaîne respiratoire A : le transfert d'électrons à l'O2 est couplé à la synthèse d'ATP B : l’adénosine nucléotide translocase est un antiport C : la sous-unité F1 de l'ATP synthase contient le site de synthèse de l'ATP D : lorsqu’on ajoute du dinitrophénol à une préparation de mitochondries, celles-ci peuvent consommer l’oxygène mais ne synthétisent plus d’ATP E : l’énergie nécessaire est fournie uniquement par un gradient électrique

Question 7 Concernant la synthèse de l’ATP par la chaîne respiratoire A : le transfert d'électrons à l'O2 est couplé à la synthèse d'ATP 4H+ 2H+ NAD+ Fumarate ½O2+2H+ H2O ADP+Pi H+ ATP

Espace intermembranaire Matrice Adénosine nucléotide translocase (antiport) ATP4- ATP4- ADP3- ADP3- F0 F1 ATP synthase 3H+ 3H+ H2PO4- H2PO4- Phosphate Translocase (symport) 4 H+ 1 ATP H+ H+

Question 7 Concernant la synthèse de l’ATP par la chaîne respiratoire A : le transfert d'électrons à l'O2 est couplé à la synthèse d'ATP B : l’adénosine nucléotide translocase est un antiport C : la sous-unité F1 de l'ATP synthase contient le site de synthèse de l'ATP D : lorsqu’on ajoute du dinitrophénol à une préparation de mitochondries, celles-ci peuvent consommer l’oxygène mais ne synthétisent plus d’ATP Le DNP est un acide qui s’oppose au gradient de protons + H+ NO2 OH O- Agent découplant : 2,4-dinitrophénol ou DNP

Question 7 Concernant la synthèse de l’ATP par la chaîne respiratoire E : l’énergie nécessaire est fournie uniquement par un gradient électrique et un gradient de pH Hypothèse de Mitchell : couplage chimio-osmotique La MMI est imperméable aux protons La chaîne membranaire de transfert d’électrons est couplée à un transport actif de protons vers l’EIM Le transport des protons de l’EIM vers la matrice fournit l’énergie nécessaire à la synthèse d’ATP

Le transport des protons de l’EIM vers la matrice fournit l’énergie nécessaire à la synthèse d’ATP ADP3- ADP3- F0 F1 ATP synthase 3H+ 3H+ H2PO4- H2PO4- 4 H+ 1 ATP Espace intermembranaire H+ H+ Matrice

Mise en réserve de l’énergie Question 1 Quelles enzymes, entre autres, sont nécessaires à la néoglucogenèse hépatique à partir du glycérol ? A : malate deshydrogénase B : glycérol-3-phosphate deshydrogénase C : énolase D : glucose-6-phosphatase E : aldolase

Phospho hexose isomérase Question 1 Quelles enzymes, entre autres, sont nécessaires à la néoglucogenèse hépatique à partir du glycérol ? A : malate deshydrogénase B : glycérol-3-phosphate deshydrogénase C : énolase D : glucose-6-phosphatase E : aldolase ATP ADP Glycérol Glycérol kinase Glycérol-3-P NAD+ NADH,H+ PDHA Glc-6P deshydrogénase GA3P Fr-1,6-BP Aldolase Fr-6P Fr 1,6 BP phosphatase Glucose Phospho hexose isomérase Glc-6-phosphatase

A : ce carrefour est présent dans tous les tissus Question 2 Soit le carrefour métabolique suivant où (1) (2) (3) et (4) sont des voies métaboliques (4) (2) (3) Glucose Glycogène Acides aminés Pyruvate (1) A : ce carrefour est présent dans tous les tissus B : pour entrer dans la mitochondrie, le pyruvate doit être activé C : (1) est une voie de la néoglucogenèse D : les voies (2) et (4) fonctionnent simultanément dans le foie E : un excès d’ATP inhibe la voie (3)

Dégradation du glycogène Dans le foie uniquement Question 2 Soit le carrefour métabolique suivant où (1) (2) (3) et (4) sont des voies métaboliques Acides aminés (1) Néoglucogenèse (2) (4) Glycogène Glucose Glycogène Dégradation du glycogène Synthèse de glycogène (3) Glycolyse Pyruvate A : ce carrefour est présent dans tous les tissus Dans le foie uniquement B : pour entrer dans la mitochondrie le pyruvate doit être activé Le pyruvate entre librement dans la mitochondrie où il est activé en acétyl CoA

Dégradation du glycogène Question 2 Soit le carrefour métabolique suivant où (1) (2) (3) et (4) sont des voies métaboliques Acides aminés (1) Néoglucogenèse (2) (4) Glycogène Glucose Glycogène Dégradation du glycogène Synthèse de glycogène (3) Glycolyse Pyruvate C : (1) est une voie de la néoglucogenèse D : les voies (2) et (4) fonctionnent simultanément dans le foie glycogènogenèse et glycogénolyse sont coordonnées et antagonistes Un excès d’ATP inhibe la glycolyse E : un excès d’ATP inhibe la voie (3)

Question 3: Soit le schéma métabolique suivant A : (1) est l’UDP-glucose B : (4) est le glucose C : (5) est du glycogène (n-1) D : E3 est la glucose-6-phosphatase E : E7 est la Glc-1-phosphatase

Obj: libérer du glucose Question 3 UDPG-pyro- phosphorylase Glycogène synthase Nucléoside diphosphate kinase Pi Glycogène n-1 Glc-1-P Glycogène phosphorylase PP UTP UDP-Glc UDP Glc-6-P Phosphoglucomutase Obj: libérer du glucose Glc Glc-6-phosphatase Obj: réserve de glucose glycolyse glucokinase

Obj: libérer du glucose Obj: réserve de glucose Question 3 Nucléoside diphosphate kinase Glycogène synthase Obj: libérer du glucose Obj: réserve de glucose Glycogène phosphorylase UDP UTP NON Pi Glycogène n-1 Glc-1-P PP UTP UDP-Glc A : (1) est l’UDP-glucose UDPG-pyro- phosphorylase B : (4) est le glucose Glc-6-P Phosphoglucomutase Glc Glc-6-phosphatase glycolyse glucokinase

C : (5) est du glycogène (n-1) Question 3 Nucléoside diphosphate kinase Glycogène synthase Glycogène phosphorylase UDP UTP Pi Glycogène n-1 Glc-1-P NON UDPG : forme activée du glucose pour la synthèse de glycogène PP UTP UDP-Glc C : (5) est du glycogène (n-1) UDPG-pyro- phosphorylase Glc-6-P Phosphoglucomutase Glc Glc-6-phosphatase glycolyse glucokinase

Question 3 E : E7 est la Glc-1-phosphatase NON Nucléoside diphosphate kinase Glycogène synthase Glycogène phosphorylase UDP UTP Pi Glycogène n-1 Glc-1-P PP UTP UDP-Glc UDPG-pyro- phosphorylase Glc-6-P Phosphoglucomutase Glc Glc-6-phosphatase glycolyse glucokinase D : E3 est la glucose-6-phosphatase

Question 4 (concours 2009-2010) A: la glycogène synthase est active sous forme déphosphorylée B: la glycogène synthase a comme substrat le glucose C: l’UDP-glucose est un intermédiaire commun à la synthèse et à la dégradation du glycogène D: la protéine kinase A est le relais de l’insuline au cours de l’activation de la synthèse du glycogène E: la protéine phosphatase-1 (sous forme phosphorylée active) agit en même temps sur la phosphorylase kinase et la glycogène synthase, entraînant la dégradation du glycogène ainsi que l’inhibition de sa synthèse

X Question 4 (concours 2009-2010) A: la glycogène synthase est active sous forme déphosphorylée Synthase active UDP-Glc Glycogène inactive P PP1 UDP-Glc X B: la glycogène synthase a comme substrat le glucose C: l’UDP-glucose est un intermédiaire commun à la synthèse et à la dégradation du glycogène NON

Le glucose-1-P est un intermédiaire commun à la synthèse et à la dégradation du glycogène UDP UTP Pi Glycogène synthase (E6) Glycogène phosphorylase (E1) UDP-Glc Glycogène n-1 PP Glc-1-P UTP Glc-6-P Phosphoglucomutase Glc Glc-6-phosphatase glycolyse glucokinase

protéine kinase B (PKB) Question 4 (concours 2009-2010) D: la protéine kinase A est le relais de l’insuline au cours de l’activation de la synthèse du glycogène NON Récepteur Insuline PKB P PKB active PP1 PP1 active Activation de la glycogène synthase Récepteur Glucagon Stimulation de  l’adénylate cyclase ATP AMPc PKA PKA active Activation de la phosphorylase protéine kinase B (PKB) Relais de l’insuline AMPC et PKA Relais du glucagon

dégradation du glycogène Question 4 (concours 2009-2010) E: la protéine PP1 (sous forme phosphorylée active) agit en même temps sur la phosphorylase kinase et la glycogène synthase, entraînant la dégradation du glycogène ainsi que l’inhibition de sa synthèse dégradation du glycogène inhibée Synthèse de glycogène activée X PP1 PKB P Insuline Synthase active inactive P Pase kinase inactive active P PP1 P Pase active Pase UDP-Glc Glycogène Glc-6-P Glc-1-P

Insuline Mise en réserve du glucose Action hypoglycémiante PKB P Récepteur Protéine kinase B ou PKB PKB P active PP1 PP1 active Glycogène phosphorylase Glycogène phosphorylase kinase inactive glycogénolyse Glycogène synthase active Synthèse de glycogène

Action hyperglycémiante Récepteur ATP AMPc Glucagon Stimulation de l’adénylate cyclase R Protéine kinase A C + Libération de glucose Action hyperglycémiante Glycogène phosphorylase Glycogène phosphorylase kinase active Glycogénolyse P inactive P Glycogène synthase Synthèse de glycogène

Question 5: Régulation du métabolisme A: l’insuline, le glucagon et l’adrénaline sont les 3 principales hormones hyperglycémiantes B: l’insuline est libérée par exocytose de la cellule a du pancréas en réponse à un taux de glucose élevé C: le glucagon stimule la glycolyse dans le foie D: le cortisol stimule la néoglucogenèse hépatique E: le diabète sucré, non équilibré, est caractérisé par une hypoglycémie à jeun

Hormones antagonistes Question 5 A: l’insuline, le glucagon et l’adrénaline sont les 3 principales hormones hyperglycémiantes NON : l’insuline est hypoglycémiante Glycogène Glc Pyruvate INSULINE Hormones antagonistes au niveau du foie GLUCAGON Glc-[6-P] Lactate ADRENALINE CORTISOL Foie Muscle

les cellules a libèrent du glucagon Question 5 B: l’insuline est libérée par exocytose de la cellule a du pancréas en réponse à un taux de glucose élevé NON les cellules a libèrent du glucagon Taux de glucose sanguin élevé Pancréas Insuline libérée par exocytose Foie Muscle Adipocytes Cellule b ATP SECRETION INSULINIQUE Granules de stockage

 le GLUCAGON est HYPERGLYCEMIANT Glycolyse Question 5 C: le glucagon stimule la glycolyse dans le foie NON  le GLUCAGON est HYPERGLYCEMIANT le glucagon inhibe la glycolyse Le GLUCAGON 1- Mobilise les réserves de glycogène 2- Stimule la néoglucogenèse Effet métabolique Enzyme cible Synthèse du glycogène 1- Glycogène phosphorylase Glycogène synthase Dégradation du glycogène 2- F-1,6-bisphosphatase PFK1 [Fr-2,6-BP] Néoglucogenèse Glycolyse Pyruvate kinase

Au cours du jeûne physiologique: le CORTISOL est HYPERGLYCEMIANT Question 5 D: le cortisol stimule la néoglucogenèse hépatique Au cours du jeûne physiologique: le CORTISOL est HYPERGLYCEMIANT Effets du CORTISOL Néoglucogenèse Catabolisme protéique Synthèse des enzymes spécifiques: PC, PEPCK, F-1,6-BPase, Glc-6-Pase  Fourniture d’acides aminés précurseurs de la néoglucogenèse

Déficience de la sécrétion et/ou de l’action de l’insuline Question 5 E: le diabète sucré, non équilibré, est caractérisé par une hypoglycémie à jeun Diabète sucré : Déficience de la sécrétion et/ou de l’action de l’insuline Caractérisé par une hyperglycémie à jeûn NON

Question 6 : Régulation du métabolisme A: en période post prandiale, l’insuline permet la mise en réserve de glucose en excès sous forme de glycogène B: en période post prandiale, le glucose en excès est utilisé pour la synthèse des acides gras et leur stockage, sous forme de triglycérides, dans le tissu adipeux C: en période inter prandiale, le maintien de la glycémie est assuré par la glycogénolyse D: lors d’une période de jeûne, la concentration des corps cétoniques augmente dans le sang E: lors d’une période de jeûne, le maintien de la glycémie fait intervenir la néoglucogenèse

Utilisé comme combustible Question 6 : Régulation du métabolisme A: en période post prandiale, l’insuline permet la mise en réserve de glucose en excès sous forme de glycogène B: en période post prandiale, le glucose en excès est utilisé pour la synthèse des acides gras et leur stockage, sous forme de triglycérides, dans le tissu adipeux Glucose provenant du sang circulant Glycogène Glc-6-P Glucose Ac Gras et Triglycérides Utilisé comme combustible Elévation du rapport insuline/glucagon GK Tissu adipeux PERIODE POST PRANDIALE (0-4h) Cellule hépatique

PERIODE INTER PRANDIALE (4-10h) Question 6 : Régulation du métabolisme C: en période interprandiale, le maintien de la glycémie est assuré par la glycogénolyse Passage du glucose dans la circulation Glycogène Glc-6-P Glucose Augmentation du rapport glucagon/insuline PERIODE INTER PRANDIALE (4-10h) Cellule hépatique

Question 6 : Régulation du métabolisme D: lors d’une période de jeûne, la concentration des corps cétoniques augmente dans le sang E: lors d’une période de jeûne, le maintien de la glycémie fait intervenir la néoglucogenèse Passage du glucose dans la circulation Pyruvate Glc-6-P Glucose Ac. gras utilisés comme combustibles Stimulation par le cortisol Ac. gras venant du tissu adipeux JEUNE PHYSIOLOGIQUE OA AA glycoformateurs Protéines Corps cétoniques Tissus périphériques

Régulation métabolique Post-prandial : glycogénogenèse (0-4H) Interprandial : glycogénolyse (4H-10H) Jeûne physiologique : (10H-24H) Ac. Gras Corps cétoniques 1er temps: Lipolyse Glycérol Néoglucogenèse 2ème temps: Lipolyse + Néoglucogenèse (AA)