Fiche de révision : Métabolisme des glucides

📋 Plan du Cours

1. Digestion des glucides
2. Absorption intestinale des oses
3. Étapes de la glycolyse
4. Régulation et devenir du pyruvate
5. Organisation du cycle de Krebs
6. Régulation du cycle de Krebs
7. Réactions anaplérotiques
8. Néoglucogenèse hépatique
9. Métabolisme du glycogène
10. Régulation hormonale du glycogène

📖 1. Digestion des glucides

📝 Points essentiels

📌 Les glucides alimentaires sont majoritairement des disaccharides comme le saccharose et le lactose ou des homopolysaccharides comme l’amidon, mais seuls les monosaccharides peuvent pénétrer dans les cellules.

• La saccharase, une α-glucosidase exprimée au niveau des microvillosités des entérocytes, hydrolyse la liaison α(1→2) du saccharose et libère du glucose et du fructose.

• La lactase, une β-galactosidase présente dans l’intestin, hydrolyse la liaison β(1→4) du lactose et libère du glucose et du galactose, tandis que son activité diminue avec l’âge, ce qui peut entraîner une intolérance au lactose.

• L’α-amylase salivaire puis pancréatique hydrolyse les liaisons α(1-4) de l’amidon et produit du maltose, du maltotriose et des dextrines limites, tandis que des α-glucosidases hydrolysent ensuite les liaisons α(1-6) et α(1-4) pour libérer du glucose.

📖 2. Absorption intestinale des oses

★ À maîtriser

📌 Les monosaccharides traversent l’entérocyte du pôle apical au pôle basal grâce à des transporteurs membranaires, car les glucides sont très hydrophiles.

• SGLT1 réalise au pôle apical un cotransport actif du glucose et du galactose avec le sodium, tandis que la pompe Na+/K+ maintient le gradient sodique au pôle basal.

• GLUT2 assure au pôle basal la sortie du glucose, du galactose et du fructose de l’entérocyte vers le sang, tandis que GLUT5 permet l’entrée spécifique du fructose au pôle apical.

Compléments

• Les affinités indiquées sont:
  • GLUT1, GLUT3 et GLUT4 : forte affinité pour le glucose, Kd de 2 mM
  • GLUT2 : faible affinité pour le glucose, Kd de 20 mM
  • SGLT1 : forte affinité pour le glucose, Kd de 0,4 mM
  • GLUT5 : faible affinité pour le fructose, Kd de 20 mM

💡 Astuce mémo

SGLT fait entrer le glucose et le galactose, GLUT2 les fait sortir vers le sang.

📖 3. Étapes de la glycolyse

🔑 Notions clés & Définitions

• Glycolyse : Voie métabolique cytosolique, anaérobie et oxydative qui transforme une molécule de glucose en deux molécules de pyruvate et produit de l’ATP.

★ À maîtriser

• 🔄 Les trois grandes étapes de la glycolyse sont:

  1. activation du glucose par phosphorylation jusqu’au fructose-1,6-bisphosphate
  2. clivage du fructose-1,6-bisphosphate en deux trioses phosphates
  3. transformation des trioses phosphates en pyruvate

• L’hexokinase et la glucokinase phosphorylent le glucose en glucose-6-phosphate, la phosphohexose isomérase forme le fructose-6-phosphate et la PFK1 produit le fructose-1,6-bisphosphate en consommant au total deux ATP.

Compléments

• La glycéraldéhyde-3-phosphate déshydrogénase produit du NADH,H+, puis la phosphoglycérate kinase et la pyruvate kinase produisent chacune une molécule d’ATP par transfert de phosphate à l’ADP.

💡 Astuce mémo

Activer, cliver, transformer : glucose → fructose-1,6-bisphosphate → trioses → pyruvate.

📖 4. Régulation et devenir du pyruvate

★ À maîtriser

• La glycolyse est régulée par ses trois réactions irréversibles catalysées par l’hexokinase, la PFK1 et la pyruvate kinase.

• Une faible charge énergétique, caractérisée par une concentration élevée d’AMP, active la PFK1 et favorise le flux glycolytique, tandis qu’une charge énergétique élevée inhibe la PFK1 et la pyruvate kinase.

• En anaérobiose, la lactate déshydrogénase réduit le pyruvate en L-lactate en réoxydant le NADH en NAD+, alors qu’en aérobiose le pyruvate est transformé en acétyl-CoA par la pyruvate déshydrogénase avec libération de CO2.

Compléments

• Chez les patients diabétiques de type 2 traités par metformine, une hypoxie tissulaire associée à une mauvaise élimination rénale de la metformine peut favoriser l’accumulation de lactate et entraîner un coma diabétique potentiellement mortel.

💡 Astuce mémo

Sans oxygène, le pyruvate devient lactate ; avec oxygène, il devient acétyl-CoA.

📖 5. Organisation du cycle de Krebs

🔑 Notions clés & Définitions

• Cycle de Krebs : Série de huit réactions mitochondriales qui oxydent l’acétyl-CoA en aérobiose et régénèrent l’oxaloacétate.

★ À maîtriser

• Les intermédiaires successifs sont:

  • citrate
  • isocitrate
  • α-cétoglutarate
  • succinyl-CoA
  • succinate
  • fumarate
  • L-malate
  • oxaloacétate

• Les deux décarboxylations oxydatives du cycle sont catalysées par l’isocitrate déshydrogénase puis l’α-cétoglutarate déshydrogénase et produisent du NADH,H+ ainsi que du CO2.

Compléments

• La succinyl-CoA synthétase forme du GTP à partir du GDP lors de la conversion du succinyl-CoA en succinate, puis le GTP peut être converti en ATP par une nucléoside diphosphate-kinase.

💡 Astuce mémo

Citrate → isocitrate → α-cétoglutarate → succinyl-CoA → succinate → fumarate → malate → oxaloacétate.

📖 6. Régulation du cycle de Krebs

★ À maîtriser

• Les principales origines de l’acétyl-CoA sont: la glycolyse via le pyruvate, la β-oxydation des acides gras, la protéolyse de l’alanine, de la sérine et de la cystéine

📌 L’acétyl-CoA inhibe la pyruvate déshydrogénase et stimule la pyruvate carboxylase ainsi que la citrate synthase, ce qui en fait un autorégulateur de son entrée dans le cycle de Krebs.

• Les enzymes allostériques principales sont:
  • la citrate synthase
  • l’isocitrate déshydrogénase
  • l’α-cétoglutarate déshydrogénase

Compléments

📌 Une forte concentration d’ATP et de NADH2 inhibe l’isocitrate déshydrogénase, tandis qu’une forte concentration d’ADP et de NAD+ la stimule.

💡 Astuce mémo

Énergie élevée → inhibition du cycle ; besoin énergétique élevé → activation du cycle.

📖 7. Réactions anaplérotiques

★ À maîtriser

• La pyruvate carboxylase forme de l’oxaloacétate à partir du pyruvate avec consommation d’ATP et de biotine, et cette réaction est stimulée par l’acétyl-CoA.

Compléments

• L’aspartate peut être transaminé en oxaloacétate par l’ASAT, tandis que le glutamate peut être désaminé en α-cétoglutarate par la glutamate déshydrogénase.

• Le succinyl-CoA peut provenir de l’oxydation des acides gras à nombre impair de carbones et de la dégradation de la méthionine, de la valine et de l’isoleucine.

• Le fumarate peut provenir de la dégradation de la phénylalanine et de la tyrosine ou de l’hydrolyse de l’arginosuccinate dans le cycle de l’urée.

💡 Astuce mémo

Des voies métaboliques remplissent le cycle de Krebs comme des entrées réalimentant une roue.

📖 8. Néoglucogenèse hépatique

🔑 Notions clés & Définitions

• Néoglucogenèse : Voie qui transforme deux molécules de pyruvate en une molécule de glucose, principalement dans le foie à 90 % et secondairement dans les reins à 10 %.

📝 Points essentiels

• La néoglucogenèse commence dans la mitochondrie par la formation d’oxaloacétate, se poursuit dans le cytoplasme jusqu’au glucose-6-phosphate et se termine dans le réticulum endoplasmique par la formation de glucose.

• Les enzymes spécifiques sont:

  • la pyruvate carboxylase
  • la phosphoénolpyruvate carboxykinase
  • la fructose-1,6-bisphosphatase
  • la glucose-6-phosphatase

• Le lactate devient pyruvate par la lactate déshydrogénase, l’alanine devient pyruvate par transamination via l’ALAT et le glycérol devient dihydroxyacétone phosphate après phosphorylation puis oxydation.

📌 Le fructose-2,6-bisphosphate active la PFK1 et inhibe la fructose-1,6-bisphosphatase, ce qui stimule la glycolyse et inhibe la néoglucogenèse.

💡 Astuce mémo

Pyruvate → oxaloacétate → PEP → fructose-1,6-bisphosphate → glucose.

📖 9. Métabolisme du glycogène

🔑 Notions clés & Définitions

• Glycogène : Polyholoside ramifié de réserve du glucose, stocké principalement dans le foie et les muscles sous forme de granules cytoplasmiques.

★ À maîtriser

• Les réserves de glycogène représentent environ 90 g dans le foie et 300 g dans les muscles.

• La glycogénogenèse convertit le glucose-6-phosphate en glucose-1-phosphate, l’active en UDP-glucose puis incorpore l’UDP-glucose au glycogène par la glycogène synthase en créant des liaisons α(1-4).

• La glycogénolyse libère du glucose-1-phosphate par phosphorolyse des liaisons α(1-4), puis une enzyme débranchante transfère trois glucoses et hydrolyse la liaison α(1-6) restante.

Compléments

• Le glycogène est ramifié toutes les 7 à 12 unités de glucose par des liaisons α(1-6), grâce à l’amylo-(α-1,4-α-1,6)-transglycosylase.

💡 Astuce mémo

Glycogénogenèse = stockage post-prandial ; glycogénolyse = libération du glucose en période de besoin.

📖 10. Régulation hormonale du glycogène

★ À maîtriser

• La glycogène synthase est active lorsqu’elle est déphosphorylée, tandis que la glycogène phosphorylase est active lorsqu’elle est phosphorylée.

• Le glucagon active la glycogénolyse et inhibe la glycogénogenèse en déclenchant la voie adénylate cyclase–AMPc–protéine kinase A, qui phosphoryle la glycogène synthase et la glycogène phosphorylase.

• L’insuline stimule la glycogénogenèse et inhibe la glycogénolyse en favorisant la dégradation de l’AMPc par une phosphodiestérase et l’action des phosphatases.

Compléments

📌 Dans le foie, le glycogène est synthétisé en période post-prandiale et dégradé en période post-absorptive, tandis que dans le muscle il est synthétisé après le repas et au repos puis dégradé pendant l’exercice.

💡 Astuce mémo

Glucagon : libérer le glucose ; insuline : le stocker.

📊 Tableaux de synthèse

Transporteurs des monosaccharides

Effets hormonaux sur le glycogène