1. Vue d'ensemble

Ce cours traite des bases fondamentales de la biochimie du vivant avec un focus sur les acides aminés, protéines, enzymes, glucides et lipides, ainsi que leur rôle biologique, structure, métabolisme et régulation. Il s'intègre dans la formation en soins infirmiers d'Aix-Marseille Université, pour comprendre les mécanismes biochimiques essentiels au fonctionnement cellulaire et aux pathologies associées. Les idées clés abordent la classification des éléments, les types de liaisons, la structure et propriétés de l'eau, l'équilibre acido-basique, les acides aminés, la synthèse et structure des protéines, le rôle des enzymes, le métabolisme glucidique (glycolyse, glycogénolyse, néoglucogenèse) et lipidique, ainsi que la régulation hormonale et les méthodes diagnostiques liées.

2. Concepts clés & Éléments essentiels

• Classification des éléments chimiques : non-métaux, métaux, halogènes, alcalins intervenant en biochimie
• Électronégativité : attraction des électrons et formation de liaisons fortes (covalentes, coordinence, salines) ou faibles (hydrophobes, hydrogènes)
• Structure et rôle de l’eau : molécule polarisée, solvant universel, transport, réaction enzymatique, régulation thermique
• Osmolarité : définition, rôle dans le transport de l'eau, équilibre entre 280-300 mmol/L, impact sur déshydratation cellulaire
• pH et systèmes tampons : définition, équilibre $pH = pK + \log \frac{[HCO_3^-]}{[CO_2]}$, systèmes tampons bicarbonate, hémoglobine, phosphate
• Rôle des métaux : cofactors enzymatiques, fixation de l’oxygène (fer dans l’hémoglobine), modulation des canaux ioniques
• Acides aminés : 20 codés génétiquement, 9 essentiels, structure basique (carbone, acide carboxylique, amine, chaîne latérale), classifications des chaînes latérales (acide, basique, polaire, non polaire), digestion et absorption
• Protéines : codées par l’ADN via ARNm, structures primaire, secondaire, tertiaire, quaternaire, protéine hémoglobine (tétramère alpha et bêta, hème et fer)
• Enzymes : protéines apoenzymes + coenzymes, catalyseurs biologiques accélérant réactions sans s’altérer, substrat, site actif, rôle digestif, métabolique et neurotransmetteur (acétylcholine), inhibition par protéines (ex : alpha1-antitrypsine)
• Glucides : rôle métabolique (ATP, GTP, UTP), structural (glycoprotéines, coenzymes, nucléotides), épuration (bilirubine), digestion (amidon, saccharose, lactose, fructose, cellulose)
• Métabolisme du glucose : absorption, transport (GLUT4), glycolyse (anaérobie et aérobie), glycogénogénèse (stockage), glycogénolyse (libération), néoglucogenèse (synthèse à partir de lactate, acides aminés, glycérol)
• Cycle de Krebs : oxydation acétyl-CoA dans mitochondrie, production ATP (12 par cycle)
• Chaîne respiratoire : complexes enzymatiques mitochondriaux utilisant NADH, FADH2 et O2, production finale 38 ATP glucose
• Régulation hormonale : insuline (hypoglycémiante, période alimentaire, stimule glycolyse et stockage glycogène), glucagon (hyperglycémiante, jeûne, stimule glycogénolyse et néoglucogenèse), autres hormones (adrénaline, cortisol)
• Diagnostic du diabète : glycémie à jeun, HGPO, hémoglobine glyquée (HbA1c), microalbuminurie, auto-anticorps
• Lipides : définition chimique et physicochimique, acides gras saturés/insaturés (oméga-3,6,9), glycérides (mono-, di-, triglycérides), glycérophospholipides, stérides (cholestérol), sphingolipides, vitamines liposolubles (A,D,E,K)
• Fonctions biologiques lipides : structure membranaire, messagers, réserves énergétiques (tissu adipeux)
• Digestion des lipides : hydrolyse par lipases, formation micelles par sels biliaires, absorption entérocytaire, formation chylomicrons, transport lymphatique puis sanguin
• Lipoprotéines : classes (chylomicrons, VLDL, LDL, HDL), rôle dans transport et métabolisme, lipoprotéine lipase, rôle pathologique (athérome LDL)

3. Points à Haut Rendement

• Nombre d’atomes d’électrons = num atomique, éléments clés : C, N, O, S, Fe, Mg, Cu, Zn, Na, K, Ca, Cl
• Liaisons covalentes + coordinence = fortes, ionique (sodique-chlorure) = salines fort
• Eau : 60% masse corporelle adulte, 40 L, milieu intracellulaire et extracellulaire (plasma, interstitiel)
• Osmolarité plasmatique normale : 280-300 mmol/L
• pH sanguin normal : 7,38-7,42, tampon bicarbonate acide carbonique clé $CO_2 + H_2O \leftrightarrow H_2CO_3 \leftrightarrow H^+ + HCO_3^-$
• 9 acides aminés essentiels (doivent être apportés), structure acide/amino/carbone/chaine latérale
• Hémoglobine : 4 sous-unités (2 α, 2 β), 4 sites fixation O2 par fer (Fe2+), forme T (faible affinité), forme R (forte affinité)
• Enzymes : catalyseurs, exemple hydrolyse acétylcholine 10^6 molécules/s, substrat/réactif/produit, coenzyme/apoenzyme
• Glycolyse : 10 réactions, produit 2 ATP, 2 NADH, pyruvate/lactate selon oxygène
• Cycle de Krebs : 12 ATP par acétyl-CoA, mitochondrie
• Chaîne respiratoire : 38 ATP glucose complet, dépend O2
• Insuline stimulatrice : GLUT4, glycogénogénèse, glycolyse ; glucagon inverse
• Glycémie normale 4-6,1 mmol/L, conversion g/L ⇄ mmol/L via factor 5,55 ou 0,18
• Diabète : diagnostic glycémie à jeun >7 mmol/L, HGPO, HbA1c >6%, microalbuminurie marqueur néphropathie
• Lipides : acides gras saturés vs insaturés (oméga-3,6,9), triglycérides forme principale de réserve
• Vitamines liposolubles : A(rétinol), D, E, K
• Lipoprotéines : chylomicrons transportent triglycérides alimentaires, VLDL, LDL (athérosclérose), HDL (retour cholestérol)
• Absorption lipides par entérocytes via micelles, transport lymphatique par chylomicrons

4. Tableau de Synthèse

5. Mini-Schéma (ASCII)

Biochimie du Vivant
 ├─ Classification éléments
 ├─ Liaisons chimiques
 ├─ Eau : structure, rôle, osmolarité
 ├─ pH, systèmes tampons
 ├─ Métaux : cofactors, transport O2
 ├─ Acides aminés : structure, absorption
 ├─ Protéines : structure, hémoglobine
 ├─ Enzymes : catalyse, digestion, neurotransmission
 ├─ Glucides : rôle, digestion, métabolisme (glycolyse, néoglucogenèse)
 ├─ Cycle de Krebs et chaîne respiratoire
 ├─ Régulation hormonale : insuline, glucagon
 ├─ Diabète : diagnostic, équilibres
 ├─ Lipides : classification, digestion, absorption
 └─ Lipoprotéines : transport, implications pathologiques

6. Bullets de Révision Rapide

• Éléments clés : C, N, O, Fe, Mg, Na, K, Cl, Zn, Cu
• Liaisons covalentes = partage électrons, liaison saline = attraction ionique forte
• 60 % eau dans masse corporelle, milieu intra- et extracellulaire
• Osmolarité sanguine normale : 280-300 mOsm/L
• pH sanguin normal : 7,38-7,42 selon rapport bicarbonates/CO2
• 20 acides aminés, 9 obligatoires alimentation
• Protéines codées par ADN → ARN messager → polypeptides
• Hémoglobine : 4 sous-unités + groupe hème (Fe2+), fixation O2
• Enzymes = catalyseurs biologiques, accélèrent réactions chimiques
• Glycolyse produit 2 ATP en anaérobie, 38 ATP en aérobie via cycle de Krebs + chaîne respiratoire
• Insuline stimule stockage glucose + glycolyse, glucagon stimule libération glucose
• Diagnostiquer diabète : glycémie à jeun >7 mmol/L, HGPO, HbA1c >6%
• Lipides : acides gras saturés et insaturés (oméga 3,6,9)
• Vitamines liposolubles : A (vision), D (calcium), E (antioxydant), K (coagulation)
• Digestion lipides = lipases + micelles + chylomicrons (transport lymphatique)
• Lipoprotéines transportent lipides : chylomicrons, VLDL, LDL (risque athérosclérose), HDL (retour cholestérol)
• Alpha 1 antitrypsine inhibe élastase, déficit = emphysème pulmonaire
• Cellulose non digérée humaine, rôle fibres alimentaires
• Glucose transporté dans cellules via GLUT4, majoré par insuline
• Glycogénogénèse stockage glucose, glycogénolyse libération glucose
• Néo-glucogenèse synthèse glucose à partir substrats non glucidiques
• Cycle de Krebs oxydation acétyl-CoA, produit 12 ATP/cycle
• Chaîne respiratoire génère ATP en présence O2
• Diabétiques non insulinodépendants : résistance GLUT4, hyperglycémie
• Bilans sanguins doivent respecter jeûne, absence stress/exercice avant prélèvement
• HbA1c reflète glycémie moyenne sur 60 jours
• Microalbuminurie marqueur néphropathie diabétique
• Phosphate, hémoglobine, bicarbonates = tampons physiologiques essentiels