Glucides – glucose – glycémie Digestion et absorption des glucides Régulation de la glycémie (partie 1) COURS 7 DE GILLES FAURY du 19/4/2011 DAEU-B

Rôles du glucose : Rôle énergétique Rôle structurale

Rôle énergétique : Le glucose est la principale molécule énergétique catabolisée par l'ensemble des cellules de l'organisme en vue de la production d'ATP. 50 g de glucose sont utilisés par jour par les hématies, 150 g par le système nerveux central, 50 g par les muscles striés squelettiques (sédentaire). La production journalière d'ATP chez un adulte sédentaire est estimée à 40 kg. Catabolisme du glucose dans le cadre de la respiration aérobie • Oxydation complète du glucose en dioxyde de carbone : C6H1206 + 6 H20 => 6 CO2 + 24 H+ + 24 e • Réduction de l'accepteur final d'électrons : 02 + 4H+ + 4 e => 2 H20 • Réaction d'oxydo-réduction du glucose dans le cadre de la respiration aérobie : C6H1206 + 6 02 => 6 CO2 + 6 H20 Catabolisme du glucose dans le cadre de la fermentation lactique • Oxydation incomplète du glucose en acide pyruvique : C6H1206 => 2 C3H403 + 4 H+ + 4 e • Réduction de l'accepteur final d'électrons : C3H403 + 2 H+ + 2 e => C3H603 • Réaction d'oxydo-réduction du glucose dans le cadre de la fermentation lactique : C6H1206 => 2 C3H603

Rôle structural L'importance des glucides d'un point de vue structural est énorme : • production des protéines glycosylées (glycoprotéines), propres aux eucaryotes ; • vecteurs d'informations biologiques majeurs.

Quantité de nutriments dans le sang Entre les repas Juste après la digestion d'un repas Glucose 0.8 g/l 1.5 à 2.6 g/l Acides aminés 0.5 g/l 15 g/l Acides gras 4 à 7 g/l 20 g/l

GLYCEMIE

Importance des glucides dans l'apport énergétique total (AET) pour un adulte sédentaire Lipides Protides 55 % (soit 400 g.j-1) dont : • amidon : 50 % • saccharose : 30 % • lactose : 10 % • autres : 10 % 12 % 33 %

D-glucopyranose = D-glucose L'amidon (du latin amylum, non moulu) est un glucide complexe (polyoside) composé de chaînes de molécules de D-Glucose. Il s'agit d'une molécule de réserve énergétique pour les végétaux supérieurs et un constituant essentiel de l'alimentation humaine. Digestion de l'amidon Lors de la digestion, les molécules d'amidon se dissocient en chaînes glucanes linéaires, elles-mêmes dissociées en glucoses simples et assimilables par le système digestif. Les amylases, présentes dans la salive ainsi que dans le suc pancréatique, permettent l'hydrolyse de l'amidon en dextrines (dont l'isomaltose), maltose (un diholoside) et glucose (un ose). Par la suite dans l'intestin, deux enzymes, la maltase et l'isomaltase, finissent l'hydrolyse des dextrines et du maltose en glucose. http://fr.wikipedia.org/wiki/Amidon D-glucopyranose = D-glucose

Teneur en amidon de quelques sources % masse sèche Céréales blé : maïs : riz : 65 à 70 65 à 80 75 à 90 Tubercules pommes de terre : manioc 60 à 65 80 à 85 Légumineuses Haricot : Pois : 30 à 35 40 à 50 Fruits Banane : 15 à 25

L'amidon est composé d'amylose et d'amylopectine, les différences de proportions relatives entre ces deux constituants donnant différents types d'amidon. Ainsi : • maïs : renferme environ 40 % d'amylose et 60 % d'amylopectine. La masse molaire moyenne de l'amidon de maïs est d'environ de 77 000 g.mol-1. • blé, pomme de terre : renferment entre 20 et 28 % d'amylose et de 80 à 72 % d'amylopectine. La masse molaire moyenne de l'amidon de blé est d'environ de 170 000 g.mol-1. • riz, sorgho, orge : renferment jusqu'à 95 % d'amylopectine.

L'amylose est une chaine osidique non ramifiée constiuée de l'enchaînement de 250 à 300 résidus de D glucopyrannose reliés entre eux par des liaisons a14. La chaine d'amylose n'est pas plane mais adopte une structure hélicoïdale assez lâche, chaque tour d'hélice comprenant 6 résidus glucose. L'amylopectine présente une structure ramifiée constituée de 300 à 6 000 unités de D-glucopyrannose. Cette structure est constituée de chaînes de 20 à 25 résidus D-glucopyrannose unis par des liaisons a 14, les chaînes étant reliées entre elles par des liaisons a 16. La spiralisation des chaines donne un aspect buissonnant.

Digestion & Absorption des glucides omnivores herbivores Glucides Enzymes salivaires et digestives Fermentations microbiennes Acides gras volatils dans le rumen ou le caeco-côlon Glucose dans l’intestin grèle Absorption dans la circulation sanguine

Sites d’action des enzymes digestives

Digestion intestinale Digestion=Hydrolyse Trois sites pour la digestion: Digestion extracellulaire: lumière du tube digestif Enzymes pancréatiques Donne de petites molécules Digestion membranaire Enzymes de la bordure en brosse Production d’oligomères et de monomère Digestion intracellulaire Enzymes cytoplasmiques et lysosomiales

Digestion & absorption des glucides

Absorption des glucides chez les monogastriques A l’exception des nouveau-nés ( premières 24 heures), pas d’absorption de di-, tri-, ou polysaccharides Seuls les monosaccharides peuvent être absorbés par les entérocytes, ce qui implique une digestion complète Les monosaccharides sont essentiellement absorbés dans le duodénum et le jéjunum

Étapes dans la digestion des glucides Polysaccharides (ex: amidon) disaccharides, trisaccharides, Monosaccharides Bouche, oesophage, estomac et lumière du tube digestif Amylase salivaire Amylase pancréatique enzymes sécrétées Maltase (malt. 2 gluc.) Lactase (lac. gluc + gal) Sucrase (sucr. gluc + fruc) Isomaltase (a-limit dextrinase) Enzymes intestinales de surface Les glucides sont exclusivement absorbés sous la forme de monosaccharides : glucose, fructose, galactose.

Vue générale sur la digestion des glucides chez les monogastriques Localisation Enzymes substances Bouche Salivary Amylase Amidon Maltose Sucrose Lactose Estomac (amylase) Dextrine→Maltose Amylase pancréatique Maltose Intestin grêle Enzymes bordure en brosse Glucose Fructose Galactose + + + Glucose Glucose Glucose Gros intestin rien microflore fermentation de la cellulose

Digestion dans la bordure en brosse Sucrase Sucrose (=saccharose) Glucose + Fructose *pas de sucrase chez les ruminants Maltase Maltose Glucose + Glucose Lactase Lactose Glucose + Galactose *pas de lactase chez la poule

Digestion des glucides dans l’intestin Les amylases salivaires sont inactives pour un pH<4.5 50% de l’amidon peut être digéré avant d’arriver dans l’intestin L’amylase pancréatique réalise la digestion en 10 minutes

Digestion des glucides par l’amylase pancréatique Hydrolyse des liaisons alpha 1-4 Production des monosaccharides, disaccharides, et polysaccharides importance majeure dans la digestion de l’amidon et du glycogène en maltose Amylase Polysaccharides Disaccharides

Digestion de l’amidon par l’amylase pancréatique Insert fig. 18.32 Digère l’amidon en oligosaccharides Les oligosaccharides sont hydrolysés par les enzymes de la bordure en brosse.

Digestion dans la bordure en brosse

Digestion des glucides dans l’intestin La bordure en brosse agit sur les oligosaccharides, le maltose, le saccharose, lactose & fructose Le lactose est indigestible après l’âge de 4 ans chez la plupart des hommes (pas de lactase)

Digestion dans la bordure en brosse Digestion médiée par les enzymes synthétisées par la bordure en brosse des entérocytes Enzymes de la bordure en brosse Disaccharides Monosaccharides

Les trois oses simples (glucose, galactose, fructose) arrivent au foie par la veine porte hépatique (1). Ils sont ainsi traités par le foie avant de pénétrer dans la circulation générale. Le foie est un organe vital stratégiquement situé entre le tube digestif (ainsi que la rate et le pancréas) et la circulation sanguine générale. Le foie a une fonction de stockage et de redistribution des glucides en fonction des besoins de l'organisme. Conversion hépatique Dans le foie, galactose et fructose sont convertis en glucose. L'utilisation des glucides est donc l'utilisation du glucose. http://pedagogie.ac-montpellier.fr/Disciplines/sti/biotechn/documents/Fiche_les_glucides.doc http://www.monanneeaucollege.com/3.svt.chap7-doc.htm#

l'Amidon, les Protéines et les Lipides, vont être digérés lors de la digestion.

L'Amidon est un polymère de glucose, c'est la forme de stockage du glucose dans le monde végétal.

les nutriments sont les petites molécules résultant de la digestion des aliments.

les nutriments ainsi que l'eau, les ions minéraux, les vitamines passent dans les vaisseaux sanguins et les vaisseaux lymphatiques au niveau de la paroi de l'intestin grêle. C'est l'absorption intestinale. Cette absorption est assurée par des microvillosités dont la surface est estimée à près de 300 m2. A noter pour finir que les fibres végétales formées de cellulose ne sont pas digérées, elles sont évacuées sans modification dans les matières fécales, elles contribuent au transit intestinal.

EXERCICES : On veut préparer une solution physiologique contenant une concentration correcte de glucose : Pour préparer 1 litre de solution physiologique, combien faut-il ajouter de glucose (en grammes) ? Combien cela représente-t-il de molécules de glucose (par litre) ? Si on ajoute la même quantité de saccharose à la place du glucose, cela joue-t-il le même rôle ? Pourquoi ? Si on voulait mimer, dans la solution physiologique, la concentration de glucose présente chez un diabétique, quelle est la quantité de molécules de glucose qu’il faudrait ajouter (par litre) ?

• Cours de physiologie, J. C. Ehrhart. Bibliographie : • Cours de physiologie, J. C. Ehrhart. • Physiology, third edition, Berne et Levy. • Biochimie des aliments, M. Frenot. http://physiologie.envt.fr/spip/IMG/ppt/14-digestion_absorption__glucides__proteines.ppt http://pedagogie.ac-montpellier.fr/Disciplines/sti/biotechn/documents/Fiche_les_glucides.doc

Régulation de la glycémie et diabètes

1- LA REGULATION DE LA GLYCEMIE

ROLE DU FOIE