Fiche de révision : Métabolisme intermédiaire

📋 Plan du Cours

1. Notions fondamentales du métabolisme
2. Organisation des voies métaboliques
3. Voies métaboliques ubiquitaires
4. Énergie du globule rouge et du cerveau
5. Métabolisme musculaire, cardiaque et hépatique
6. Régulation métabolique et coopération

📖 1. Notions fondamentales du métabolisme

🔑 Notions clés & Définitions

• Métabolisme intermédiaire : Ensemble des voies métaboliques anaboliques et cataboliques, de leurs interrelations et de leurs modes de régulation.
• Anabolisme : Ensemble des voies de synthèse de molécules nécessaires à la composition et au fonctionnement de l’organisme, qui consomme de l’énergie apportée par le catabolisme et correspond à des voies divergentes allant de molécules simples à des molécules complexes.
• Catabolisme : Ensemble des réactions de dégradation et d’oxydation de molécules complexes, qui produit des équivalents réduits (NADH, H⁺ et FADH₂) et de l’ATP, et correspond à des voies convergentes vers l’acétyl-CoA puis des molécules simples.
• Voie amphibolique : Voie qui remplit à la fois des fonctions anaboliques et cataboliques et possède plusieurs entrées de substrats ainsi que plusieurs sorties de produits.

📝 Points essentiels

• Le NADH, H⁺ et le FADH₂ sont réoxydés dans la chaîne respiratoire mitochondriale, ce qui permet la production d’ATP.

• Le NADPH, H⁺ fournit du pouvoir réducteur pour la biosynthèse des lipides et des isoprènes.

💡 Astuce mémo

Le catabolisme converge vers des molécules simples ; l’anabolisme diverge vers des molécules complexes.

📖 2. Organisation des voies métaboliques

🔑 Notions clés & Définitions

• Cycle : Voie métabolique qui présente plusieurs entrées de substrats et plusieurs sorties de produits.

📝 Points essentiels

• Les voies métaboliques présentent de nombreuses interconnexions et des possibilités de suppléance entre voies.

📌 Les voies anaboliques ne sont pas l’inverse des voies cataboliques, car certaines réactions sont irréversibles et leurs localisations peuvent différer.

📖 3. Voies métaboliques ubiquitaires

🔑 Notions clés & Définitions

• Ubiquité métabolique : Voie métabolique pouvant se trouver dans tous les différents types de cellules d’un être vivant.

★ À maîtriser

• Les voies citées comme ubiquitaires sont : la glycolyse anaérobie, la voie des pentoses-phosphate, le cycle de Krebs sauf dans les globules rouges, la β-oxydation des acides gras sauf dans les globules rouges et le cerveau, la synthèse protéique

Compléments

• L’aérobiose n’est pas ubiquitaire, car elle nécessite des mitochondries, absentes des globules rouges.

📖 4. Énergie du globule rouge et du cerveau

★ À maîtriser

• Le globule rouge utilise uniquement le glucose comme substrat énergétique et, dépourvu de mitochondries, produit du lactate par glycolyse anaérobie.

• Au repos, le cerveau représente 2 % du poids total mais utilise 20 % du glucose.

• Le cerveau utilise principalement le glucose et peut aussi utiliser des corps cétoniques, mais les acides gras ne franchissent pas la barrière hémato-encéphalique.

Compléments

• Pendant le jeûne, le foie récupère le lactate produit par les globules rouges pour participer à la néoglucogenèse, dans le cycle lactate-glucose.

• Après un repas, le cerveau utilise uniquement du glucose, tandis qu’en période de jeûne il utilise aussi des corps cétoniques.

• Les besoins énergétiques du cerveau restent constants pour soutenir notamment les pompes Na⁺/K⁺-ATPase et la transmission de l’influx nerveux.

📖 5. Métabolisme musculaire, cardiaque et hépatique

★ À maîtriser

• Le muscle squelettique utilise le glucose, les acides gras et les corps cétoniques, ainsi que le lactate, y compris celui qu’il produit lui-même.

• Au repos, le myocarde utilise des acides gras pour 70 % de ses substrats énergétiques, des glucides pour 20 % et du lactate pour 10 %.

• Au cours de l’exercice, les lactates produits par les muscles squelettiques deviennent la principale source énergétique du cœur et inhibent la captation des acides gras.

• Le foie utilise principalement des acides gras et joue un rôle de centre de triage et de régulation métabolique, notamment de la glycémie.

Compléments

• Le muscle squelettique ne synthétise pas de glucose, mais stocke du glucose sous forme de glycogène.

• Après un repas, le foie constitue des réserves de glycogène à partir du glucose circulant et synthétise des VLDL à partir d’acides gras endogènes.

• Pendant le jeûne, le foie fournit aux autres organes du glucose par néoglucogenèse et des corps cétoniques produits à partir des acides gras.

• Le foie synthétise les principales protéines plasmatiques circulantes, notamment des transporteurs et des hormones.

📖 6. Régulation métabolique et coopération

★ À maîtriser

• L’activité métabolique s’adapte en permanence aux conditions de l’organisme, notamment aux apports alimentaires, à l’exercice et à la grossesse.

• La régulation métabolique comprend : la régulation allostérique, la régulation énergétique des réactions irréversibles avec perte d’énergie libre, les modifications covalentes, la régulation transcriptionnelle dépendante des hormones, la régulation par les vitamines et les coenzymes

• Le glucagon est hyperglycémiant et l’insuline est hypoglycémiante ; le glucagon, l’insuline, l’adrénaline et le cortisol agissent notamment sur le transport membranaire, l’expression des gènes et les modifications covalentes des enzymes.

Compléments

• La régulation allostérique modifie la conformation d’une enzyme par la liaison d’un autre élément, comme un substrat ou un produit.

• Les modifications covalentes des enzymes, notamment par phosphorylation ou déphosphorylation, sont régulées par des kinases et des phosphatases sous la dépendance d’hormones.

• Les coenzymes, dérivés de vitamines ou produits à partir d’elles, favorisent les réactions métaboliques, qui sont donc influencées par l’apport en vitamines.

• La coopération entre organes met en jeu : l’intestin pour l’absorption des nutriments, le pancréas pour la sécrétion d’insuline et de glucagon, le foie comme carrefour majeur, les muscles et le cerveau pour leurs besoins énergétiques, le tissu adipeux pour le stockage

• Les fonctions métaboliques sont associées : au cytosol pour la glycolyse anaérobie et la voie des pentoses-phosphate, aux mitochondries pour le cycle de Krebs, la chaîne respiratoire et la β-oxydation, à la membrane du réticulum endoplasmique pour la synthèse lipidique, aux ribosomes pour la synthèse protéique

• Une dérégulation alimentaire, hormonale ou enzymatique peut entraîner des maladies métaboliques.