Synthèse et dégradation des macromolécules M. Costopoulos Laboratoire de Biologie Octobre 2009

I) Généralités Le corps utilise en permanence des substrats énergétiques alors que leur fourniture est périodique. But : maintenir en priorité les fonctions du cerveau aucune forme de stockage, consomme 120 g de glucose/j des muscles possèdent des réserves du cœur

4 types de macromolecules Glucides Lipides Proteines Acides nucleiques monomere+monomere+monomere… ↔ polymere Condensation/Hydrolyse Anabolisme/Catabolisme

3 molécules clefs : Glucose Pyruvate AcetylCoA Forme d’énergie universelle : ATP

II) Les sucres Glucose se trouve au centre des métabolisme. Elément énergetique! Foie : au centre du métabolisme Concentration relativement constante (balance insuline/glucagon) 2.5 mmol/l surtout pour SNC+++!!! Tous les sucres sont transfomés en glucose pour être métabolisés

de reserve ou de stucture La classe des glucides comprend : Les monosaccharides (glucose, fructose…) Les dissaccharides (maltose, saccharose,lactose…) Les polysaccharides (glycogene, amidon, cellulose…) de reserve ou de stucture La majorite finit en -ose

Glucose Mannose Galactose Saccharose = Fructose + Glucose

Digestion et absorption Sucres complexes (amidon, glycogène…), peu de dissacharides, très peu de monossaccharides Digérés par enzymes digestives : amylase, disaccharidases, oligosaccharidases… Monosaccharides obtenus sont absorbés intestin -> arrivée massive au niveau foie

2) La glycolyse Tous les tissus Dégradation cytosolique du glucose -> pyruvate en libérant ATP 10 étapes Finement régulée Aérobie : cycle de Krebs mitochondriale Anaérobie : fermentation

Phases de préparation (investissement énergétique) Phases de récupération énergétique Pyruvate <-> AcétylCoA

3) Etapes suivantes : devenir du pyruvate Aérobie : cycle de Krebs (ou de l’acide citrique), mitochondrie Anaérobie : fermentation, pyruvate -> lactate (muscle++), foie détoxifie

4) La gluconéogenèse Synthèse de glucose quand apport alimentaire fait défaut Régulée Foie++ Rein (jeûne prolongé) Muscle (apport personnel) Substrats : lactate et alanine (acide aminé glucoformateur) (glycérol ou intermédiaires cycle de Krebs) Jamais de lipides donneurs ou d’acétylCoA

5) Les sucres complexes : le glycogène Principale forme de stockage du glucose Suffisant pour 24h de jeûne (glucose = pas une réserve en lui même) Homopolysaccharide Foie -> circulation Muscle -> utilisation personnelle Intestin -> faible

Glycogénolyse Raccourcissment des chaînes puis utilisation du glucose Glycogénogénèse Allongement des chaînes puis ramification

III) Les lipides 12 kg Rôles : Aliments énergétiques (réserves hautement caloriques) Eléments de structure Phénomènes de reconnaissance Hétérogènes Hydrophobes

Graisses solides Graisses liquides

Acides gras Longueur variable (nb C) Saturés ou insaturés

Acide …ique Acide oléique, linoléique… ω : fonction de la localisation de la double liaison

Lipides complexes Triglycéride = 1 glycérol + 3 AG Phospholipide

Stérols (cycliques) Micelles

Digestion et absorption Lipase dans tube digestif Triacylglycérol TAG -> Monoacylglycérol MAG + 2 AG

Passe dans l’entérocyte, redonnent des TAG puis intégrés dans des chylomicrons Dégradés/stockés dans le foie ou le tissu adipeux (80j) Toutes les cellules capables βoxydation TAG -> glycérol + 3 AG AG -> acylCoA passe dans la mitochondrie : β oxydation Puis cycle de Krebs

2) La synthèse AcétylCoA -> x unités carbonnées Puis ajout glycérol (à partir du glucose) Certains AG (acide linoléique et linolénique) non synthétisés : essentiels

3) Cas du cholestérol Synthèse dans le foie Fluidité des membranes et précurseur des hormones stéroidiennes Alimentation ou synthèse dans l’organisme Enzyme HMG : bloquée par les hypolipémiants

IV) Les corps cétoniques acétoacétate β hydroxybutyrate acétone Carburants en cas de jeûne prolongé. Produits dans des conditions physiologiques mais en quantité importante dans certaines pathologies. Jamais dans les urines normalement.

Cétonémie : présence excessive de c.c. dans le sang Cétonurie : présence excessive de c.c. dans les urines Ensemble des 2 : cétose ou acidocétose

La synthèse 2) La dégradation Foie (seul organe) Mitochondrie des hépatocytes → sang (à partir d’acétylCoA) Non utilisés par le foie. Distribués (SNC, muscles, cœur, reins…) quand nécessaires. 2) La dégradation Corps cétoniques → acétylCoA (enzyme non présente dans le foie)

V) Les protéines 6 kg Stockage des glucides sous formes de glycogène Stockage des lipides sous forme de TG Dégradation : foie et muscle Bonne source d’énergie → acétylCoA et NH3 Enzymes : ALAT (alanine aminotransférase) et ASAT (aspartate aminotransférase) Pas de stockage des acides aminés. Si apport trop important, dégradation.

NH3 va être pris en charge par l’uréogenèse dans le foie. Acide urique ≠ urée Urée éliminée par les urines. Insuffisance rénale Pathologies avec accumulation d’ammoniaque.

VI) Régulation a) Le jeûne b) En postprandial ↑glucagon, ↓ insuline Glycogénolyse Mobilisation lipides+cétogenèse Néoglucogenèse b) En postprandial ↓glucagon, ↑insuline Blocage glycogénolyse et néoglucogenèse Stimulation glycogénogénèse

c) Au cours d’un exercice physique Solicitation des différentes sources d’énergie dépend de son intensité, de sa durée, de l’état initial des substrats, de l’entraînement du sujet… Utilisation du glycogène musculaire Peu intenses : aérobie → cycle de Krebs Intenses : anaérobie → acide lactique Coureurs professionnels : lipolyse

Le cerveau Consomme 120g glucose/j A défaut, les corps cétoniques Jamais les acides gras (ne passent pas la barrière hématoencéphalique) Les muscles Consomme glucose, acides gras, corps cétoniques Le cœur Consomme surtout des acides gras, des corps cétoniques et du lactate

VI) Les lipoprotéines Macromolécules transportant les lipides (triglycérides, cholésterol, phospholipides) associées à certaines protéines (apoprotéine)

Différents types en fonction de la composition en triglycérides/cholestérol/protéines

Intestinale : synthèse de chylomicrons (riches en triglycérides) Tissu adipeux et muscle : stocke triglycérides (chylomicron). Formation VLDL. Foie : échange de cholestérol VLDL/HDL. Catabolisme des VLDL : LDL (riches en cholestérol) LDL vont vers tissus. « mauvais » → athérosclérose HDL vont vers le foie. « bon » → élimination

Classification de Frederickson IIa arc cornéen et xanthome IIb xanthelasma

Avant un prélèvement…