I. DÉFINITIONS

• Métabolisme intermédiaire : regroupe les différentes voies métaboliques (anabolisme + catabolisme), leurs interrelations et leurs modes de régulation.

• Anabolisme : ensemble des voies de synthèse des molécules nécessaires à la composition et au fonctionnement d’un organisme. Nécessite de l'énergie apportée via le catabolisme (NADH, H+ ). Représente les voies dites divergentes. On part d'éléments simples pour avoir des éléments complexes.

• Catabolisme : ensemble des réactions de dégradation/oxydation produisant des équivalent réduits (NADH,H+ , FADH2) et de l’énergie (sous forme de liaison phosphate à haute énergie, ATP). Représente les voies dites convergentes. On part d’éléments complexes (protéines, glucides, oses complexes, lipides… ; notamment d'origine alimentaire) qui convergent vers l’acétyl-CoA qui ira dans des cycles et amènera à des éléments simples (eau, ATP, CO2...). (Mnémo : convergence = catabolisme)

• NADH,H+, FADH2 → réoxydation dans la chaîne respiratoire mitochondriale et production d’ATP

• NADPH, H+ → Réduction, biosynthèse des lipides et isoprènes (anabolisme)…

• ATP → travail musculaire, transport actifs, biosynthèses (anabolisme)

• Voie amphibolique : présente à la fois des fonctions anaboliques et cataboliques (ex : cycle de Krebs) et présente plusieurs entrées de substrats et plusieurs sorties de produits.

• Cycle : voie métabolique présentant plusieurs entrées de substrat et plusieurs sorties deproduits.

• ATTENTION : les voies anaboliques ne sont pas l’inverse des voies cataboliques (quelques réactions irréversibles et localisations différentes).

III. VOIES METABOLIQUES UBIQUITAIRES

Ubiquitaire = pouvant se trouver dans tous les différents types de cellules d’un être vivant.

Exemple : l’aérobiose nécessite la présence de mitochondries donc pas ubiquitaire (il n’y a pas de mitochondries dans le globule rouge).

Les voies métaboliques ubiquitaires :

- Glycolyse anaérobie

- Voie des Pentoses-Phosphate

- Cycle de Krebs (sauf GR)

- Bêta-oxydation des Acides Gras (sauf dans les globules rouges (pas de mitochondries) et le cerveau)

- Synthèse protéique

Remarque importante : Le cycle de Krebs et la β-oxydation des AG ne sont pas vraiment ubiquitaires car elles n’ont pas lieu dans le GR car il ne possède pas de mitochondries.

V. ENERGIE ET SPÉCIFICITÉ TISSULAIRE

Pour chaque tissu, il y a des spécificités :

• Choix du substrat énergétique (glc, AG, corps cétonique, AA...) à un moment donné

• Régulation de la production d’énergie

- Globule Rouge

o Utilise uniquement le glucose comme substrat d’énergie

o Permet le transport de l’O2 des poumons vers les tissus

o Besoins énergétiques constants

o Ne possèdent pas de mitochondries donc glycolyse anaérobie uniquement avec synthèse de lactate (pas béta-oxydation)

o Période de jeûne : le lactate produit par le globule rouge est récupéré par le foie pour participer à la néoglucogenèse (cycle lactate-glucose entre foie et globule rouge)

- Cerveau

o Utilise principalement le glucose et parfois des corps cétoniques(hydrosolubles)

o 2% du poids total mais utilise 20% du glucose à l’état de repos

o Besoins énergétiques constants pour le fonctionnement des pompes NA+ /K+ ATPase pour la transmission de l’influx nerveux

o Barrière hémato-encéphalique (BHE) imperméable au AG (pas utilisés comme substrats)

o Seuls le glucose et les corps cétoniques (hydrosolubles) franchissent la BHE

▪ Période post-prandiale (après un repas) : uniquement du glucose

▪ Période de jeune : corps cétonique (en plus du glucose)

- Muscle squelettique

o Utilise glucose, AGs et corps cétoniques

o Besoins énergétiques variant en fonction de l’effort à fournir

o Pas de synthèse de glucose mais stockage sous forme de glycogène

o Utilise indifféremment du glucose (provenant de la circulation sanguine ou de l’hydrolyse du glycogène musculaire), des AGs (issus de l’hydrolyse des triglycérides du TA) ou des corps cétoniques (provenant du foie), mais PAS le lactate qu'il produit

o Régulation nécessaire

- Cœur

o Utilise les AGs, le glucose et le lactate

o Au repos, les substrats énergétiques utilisés par le myocarde sont les AG (pour 70%), les glucides (pour 20%) et le lactate (pour 10%).

o Au cours de l’exercice, les lactates produit par les muscles squelettiques deviennent la principale source énergétique du cœur, inhibant la captation des AG.

o Des « sécurités métaboliques » existent au niveau du myocarde qui lui permettent une adaptation rapide à des états différents de l’organisme.

- Foie

o Utilise des AG principalement

o Centre de triage et de régulation métabolique de l’organisme (transport des nutriments vers le foie via la veine porte, régulation de la glycémie).

▪ Etat post-prandial : constitution de réserves (glycogène) à partir du glucose circulant (synthèse de glycogène)

▪ Synthèse des VLDL à partir des AG endogènes

▪ Lors du jeûne : Fournit des substrats d’énergie pour les autres organes (glucose via néoglucogenèse et corps cétoniques à partir des AG)

o Synthèse des principales protéines plasmiques circulantes (transporteurs, hormones)

VI. RÉGULATION MÉTABOLIQUE

Importance du métabolisme :

- Système en constante adaptation (en fonction de : apport alimentaire, exercice, grossesse...)

- Système soumis à des régulations de l’activité enzymatique → Régulation allostérique = changement de conformation de l’enzyme via la liaison à autre élément (substrat, produit)

→ Régulation énergétique = concerne les réactions irréversibles avec perte d’énergie libre

→Modifications covalentes ( phosphorylation/ déphosphorylation ) régulées par kinases/phosphatases sous la dépendance d’hormones

→Régulation transcriptionnelle dépendante d’hormones (permettant l’expression de différents gènes, comme les hormones stéroïdes sur HRE)

- Rôle majeur des hormones (glucagon : hyperglycémique, insuline : hypoglycémique, adrénaline, cortisol) : action sur le transport membranaire, sur la transcription/ traduction, sur les modifications covalentes des enzymes…

Coopération entre organes et entre organites au niveau cellulaire :

- Organes :

• Intestin (absorption des nutriments)

• Pancréas (sécrétion hormonale d’insuline & glucagon)

• Foie (carrefour majeur)

• Muscles, Cerveau (besoin énergétique important)

• Tissus adipeux (stockage)

- Organites :

• Cytosol (glycolyse anaérobie , voie des pentoses-phosphate)

• Mitochondries (cycle de Krebs, chaine respiratoire, bêta-oxydation)

• Membrane du RE (synthèse lipidique)

• Ribosomes (synthèse protéique)

Conséquence d’une dérégulation :

- Maladies métaboliques dues à une dérégulation alimentaire, hormonale, enzymatique.