Voie des pentoses phosphate

La voie des pentoses phosphate (VPP) est une voie métabolique importante qui se déroule dans le cytoplasme des cellules. Elle est également connue sous plusieurs autres noms, notamment le shunt des pentoses, le shunt hexoses monophosphate, la voie du 6-phosphogluconate et la voie de Dickens- Horecker.

La VPP est une voie secondaire du métabolisme du glucose, ce qui signifie qu'elle n'est pas la principale voie de production d'énergie. La VPP interagit avec la glycolyse, recevant du G6P et lui fournissant F6P et des trioses phosphates.

La VPP a plusieurs objectifs importants: production de NADPH,H+, production de résidus ribose-5P, interconversion d'oses à 3, 4, 5, 6, 7 carbones, et non production d'énergie.

La VPP est une voie aérobie, c'est-à-dire qu'elle nécessite de l'oxygène pour fonctionner. Elle est essentielle pour la synthèse des acides nucléiques (ADN et ARN), des groupements prosthétiques contenant des nucléotides, des acides aminés aromatiques, des vitamines et le métabolisme lipidique.

La VPP est présente chez de nombreux microorganismes, y compris les levures, les moisissures, les bactéries aéro-anaérobies, les bactéries aérobies dépourvues de glycolyse et les animaux. Elle est essentielle pour synthétiser des précurseurs importants pour la croissance et le métabolisme.

Le substrat de la VPP est le glucose-6-phosphate (G6P), un intermédiaire clé du métabolisme du glucose.

La VPP se déroule en deux phases distinctes: une phase oxydative irréversible et une phase non oxydative réversible. La phase oxydative est la partie qui produit du NADPH et du ribulose-5P.

La phase oxydative de la VPP comprend deux réactions clés: (1) l'oxydation du G6P en 6-phosphogluconate (6PG) catalysée par la G6P déshydrogénase, et (2) la décarboxylation oxydative du 6PG en ribulose-5P catalysée par la 6PG déshydrogénase.

La première réaction de la phase oxydative est catalysée par la G6P déshydrogénase, une enzyme qui utilise le NADP+ comme coenzyme. Le NADP+ est réduit en NADPH,H+ lors de cette réaction, qui est irréversible et est la réaction limitante de la voie.

La deuxième réaction de la phase oxydative est catalysée par la 6PG déshydrogénase, une enzyme qui utilise également le NADP+ comme coenzyme. Le NADP+ est réduit en NADPH,H+ lors de cette réaction. Cette réaction est également irréversible et libère du CO2.

Au terme de la phase oxydative, deux molécules de NADPH,H+ sont formées pour chaque molécule de G6P. De plus, le ribulose-5P est produit, marquant le début de la phase non oxydative.

La phase non oxydative de la VPP est réversible et implique l'isomérisation et l'épimérisation des pentoses phosphates, ainsi que la recombinaison des pentoses phosphates en hexoses phosphates.

Le ribulose-5P peut être transformé en ribose-5P par l'isomèrase ou en xylulose-5P par l'épimérase, catalysant ainsi des réactions interconversion des pentoses.

La transcétolase est une enzyme qui transfère une unité à 2-C du cétose donneur xylulose-5P vers l'aldose accepteur ribose-5P. La transaldolase, quant à elle, transfère une unité à 3-C du cétose donneur sedoheptulose-7P vers l'aldose accepteur glyceraldehyde-3P.

La VPP ne produit pas directement d'énergie. Le bilan énergétique est nul, car la voie ne consomme ni ne produit d'ATP. La production de NADPH,H+ dans la phase oxydative est importante pour le métabolisme des lipides, la synthèse d'acides aminés et la protection contre le stress oxydant.

La VPP est régulée à plusieurs niveaux, en commençant par la phase oxydative. La G6P déshydrogénase (G6PDH) est l'enzyme clé et limitante de la phase oxydative.

L'activité de la G6PDH est régulée de manière allostérique par le rapport NADP+/NADPH. Le NADPH est un inhibiteur allostérique, alors que le NADP+ est un activateur allostérique.

La phase non oxydative est régulée par la disponibilité du substrat G6P et les besoins en NADPH,H+, R5P et ATP. La VPP peut s'adapter aux conditions cellulaires pour répondre à ces besoins variables.

Si les besoins en NADPH,H+ et en R5P sont équivalents, le G6P est acheminé vers la phase oxydative de la VPP et la réaction 3a (isomérisation) de la phase non oxydative pour produire du R5P.

Si les besoins en R5P sont plus importants, comme lors de la division cellulaire, la majeure partie du G6P est convertie en F6P et en GA3P par la glycolyse. La phase non oxydative transforme ensuite 2 F6P et 1 GA3P en 2 xylulose-5P et 1 ribose-5P.

Si les besoins en NADPH,H+ sont plus importants, comme pour la synthèse des acides gras, la phase oxydative transforme le G6P en 2 NADPH et 1 R5P. La phase non oxydative convertit ensuite 3 R5P en 2 F6P et 1 GAP, qui peuvent être utilisés pour la néoglucogénèse et la production de plus de G6P pour la phase oxydative.

Si les besoins en NADPH,H+ et en ATP sont élevés, le G6P est acheminé vers la phase oxydative, produisant NADPH et R5P. La phase non oxydative convertit ensuite 3 R5P en 2 F6P et 1 GAP, qui peuvent être utilisés par la glycolyse pour produire du pyruvate, qui entre ensuite dans le cycle de Krebs pour la production d'ATP.

La VPP est une voie métabolique importante qui produit du NADPH,H+ et du ribose-5P, nécessaires à de nombreuses fonctions cellulaires.

Le NADPH,H+ est un agent réducteur important qui est utilisé pour protéger les cellules contre le stress oxydant en réduisant les espèces réactives de l'oxygène (ROS).

Un déficit en G6PDH érythrocytaire, l'enzyme clé de la VPP, peut entraîner une anémie hémolytique, car les globules rouges sont moins capables de se protéger contre le stress oxydant.

La VPP est une voie complexe mais fascinante qui est essentielle pour la vie. Elle est régulée de manière complexe et s'adapte aux besoins cellulaires.