Cours Pr Bouhsain Glycolyse PDF 2021-2022

Cours 1ière année Médecine 2021-2022 Biochimie métabolique Pr Sanae Bouhsain  Les glucides dans l’alimentation  Alimentation:  250g par jour ( moitié de la ration énergétique)  Céréales, fruits, légumes, féculents, lait,…  Amidon (55-65%)...

Cours 1ière année Médecine 2021-2022 Biochimie métabolique Pr Sanae Bouhsain  Les glucides dans l’alimentation  Alimentation:  250g par jour ( moitié de la ration énergétique)  Céréales, fruits, légumes, féculents, lait,…  Amidon (55-65%)  Disaccharides :saccharose, lactose,…  Monosaccharides: glucose, fructose,…..  Digestion:  Amylase salivaire  Amylase pancréatique  Enzymes bordure en brosse intestinale  Digestion Localisation Enzymes substances Bouche Amylase salivaire Amidon Maltose Saccharose Lactose Dextrine→Maltose Amylase pancréatique Maltose Intestin grêle Enzymes bordure en brosse Glucose Fructose Galactose + + + Glucose Glucose Glucose Gros intestin rien microflore fermentation de la cellulose  Absorption au niveau des entérocytes  Oses ne peuvent pas pénétrer dans cellule par simple diffusion  Utilisation de transporteurs: 2 mécanismes  Utilisation de l'énergie: Cotransporteurs  Non utilisation de l'énergie : Transport facilité Transporteurs au niveau des entérocytes  Transporteurs au niveau des entérocytes  Cotransporteur: SGLT1 (Sodium Glucose Transporteur)  Localisation: Bordure en brosse  Symport glucose-sodium  Transport glucose et galactose  Pompe Na-K ATPase  Sodium ressort de la cellule  Transport facilité :GLUT5 et GLUT2  GLUT5: Bordure brosse, Transporteur fructose  GLUT2: Pôle basal, transporteur glucose, fructose et galactose  Autres Transporteurs membranaires: GLUT  Spécificité tissulaire: variable  Affinité pour oses et dépendance de l’insuline: variables Principale localisation Affinité pour oses Dépendance de cellulaire l’insuline GLUT 1 Hématies , neurones Forte Non (glucose, galactose) GLUT 2 Intestin, Foie, Faible Non pancréas, rein, (glucose, galactose, fructose) GLUT 3 Neurones Forte Non (glucose, galactose) GLUT 4 Muscle Forte (glucose) Oui Adipocyte GLUT 5 Intestin et spermatozoïdes. Faible (fructose) Non Devenir cellulaire du glucose  Élimination rénale du Glucose Tube Contourné Proximale  Réabsorption du glucose sanguin filtré chaque jour par les glomérules  SGLT-2 : 90 % de cette réabsorption  SGLT-1 : « récupération » des 10 % de glucose résiduel  Seuil rénal: 1,8 g L  Glycosurie si seuil rénal dépassé Inhibiteurs SGLT2: les gliflozines  Nouveaux médicaments du DT2  Inhibent réabsorption tubulaire du glucose  Excrétion accrue de glucose dans les urines : réduction de la glycémie plasmatique.  Bénéfice métabolique, cardiovasculaire et rénal  Objectifs du cours  Décrire les réactions de la glycolyse  Identifier molécules produites et leur devenir  Connaitre le bilan énergétique  Comprendre les mécanismes de régulation  Plan 1- Introduction 2- Réactions de la glycolyse 3- Bilan énergétique de la glycolyse 4- Régulation de la glycolyse 5- Principales anomalies de la glycolyse Conclusion  1- Introduction  Glycolyse dérive du grecque: glik (sucre) , lyssis (dissolution)  Autre dénomination: voie d’Embden, Mayerhof et Parnas  Voie du catabolisme cytoplasmique, anaérobique  Production de: 2pyruvate, 2NADH,H+ et 2ATP  Voie importante Très active : globules rouges, cellules nerveuses et cellules cancéreuses  Le PET scan (Positron-emission Tomography) Ganglions supra-claviculaires Ganglions médiastinaux Image en PET scan d ’un patient atteint de lymphome avec du 18fluorodeoxyglucose 2- Les réactions de la glycolyse  10 réactions, 2 grandes étapes Étape 1: Phosphorylation du glucose, Clivage en 2 molécules de Glycéraldéhyde 3P Étape 2: Oxydation de 2 molécules de glycéraldéhyde 3P Production: 2 molécules pyruvate  Réaction 1: Phosphorylation Enzyme: Hexokinase/ Glucokinase Glucokinase Mg Réaction irreversible Glucose 6 P ne peu diffuser hors de la cellule  Hexokinase versus Glucokinase Hexokinase Glucokinase Site Ubiquitaire Foie Affinité pour glucose -Forte -Faible Conditions d’activité: Faible Forte concentration en glucose  Réaction 2: isomérisation Enzyme: Glucose 6-P- isomérase Reversible Aldose Cétose  Réaction 3: Phosphorylation Enzyme: Phosphofructokinase 1 (PFK 1) 1 Réaction irreversible  Réaction 4: Lyase Enzyme: Aldolase Cétose Reversible +++ Aldose Scission en 2 trioses isomères  Réaction 5: isomérisation Enzyme: Triose Phosphate Isomérase Reversible DHAP GA3P -Fin de l’étape 1  Réaction 6: Oxydation Enzyme: Glycéraldéhyde 3- phosphate déshydrogénase Reversible  Réaction 7: Transfert de phosphoryle Enzyme: Phosphoglycérate kinase Phosphoglycerate Kinase O OPO32 ADP ATP O O 1C 1 C H 2C OH H 2C OH 2 Mg2+ 2 3 CH2 OPO 3 3 CH2 OPO 3 1,3-bisphospho- 3-phosphoglycerate glycerate - Produit une molécule d’ATP Reversible  Réaction 8: isomérisation Enzyme: Phosphoglycérate mutase Reversible  Réaction 9: déshydratation Enzyme: Enolase Enolase O  H  O  OH O O O O C C 1 C 1 2 2 2 H 2 C OPO3 C OPO3 2C OPO3 3 CH2OH CH2OH 3 CH2 2-phosphoglycerate enolate intermediate phosphoenolpyruvate Reversible  Réaction 10: Phosphorylation Enzyme: Pyruvate Kinase Pyruvate Kinase O O O O O O C ADP ATP C C 1 1 1 2 C OPO32 C 2 OH 2 C O 3 CH2 3 CH2 3 CH3 phosphoenolpyruvate enolpyruvate pyruvate -Réaction irréversible , Formation d’ATP+++ -Fin de l’étape 2  Les réactions de la glycolyse Substrat non phosphorylé HexoKinase,GlucoKinase PFK1 (PhosphoFructoKinase1) Intermédiaires tous phosphorylés PK (Pyruvate Kinase) Produit non phosphorylé  3- Bilan énergétique et devenir du pyruvate 4 ATP produites – 2 ATP consommées= 2 ATP produites  Devenirs du pyruvate  Oxydation du pyruvate en CO2: mitochondrie  Action pyruvate déshydrogénase: formation acétyl-CoA  Cycle de krebs et Chaine respiratoire mitochondriale  Production: CO2, H2O , ATP, NADH,H+  Carboxylation du pyruvate en oxaloacétate : mitochondrie  Action pyruvate carboxylase: formation OAA  Néoglucogenèse: formation glucose  Réduction du pyruvate en lactate: action LDH ( Lactate deshydrogénase) 4- Régulation de la glycolyse  Objectifs et mécanismes de la régulation  Objectifs :  Maintien de l’homéostasie métabolique  Ajustement réactions métaboliques aux situations physiopathologiques: Jeûne, Période alimentaire, Stress , Effort musculaire…  Touche les enzymes irréversibles : HK (GK), PFK1, PK  Principaux mécanismes :  Allostérique: très rapide  Phosphorylation et déphosphorylation: rapide  Transcriptionnelle : très lente  Protéolyse: irréversible 35  Régulation allostérique: HK, PFK1, PK  Hexokinase: du Glucose au Glucose 6P  Glucose 6P: inhibiteur  PFK1: du Frucose 6P au Fructose 1,6 BiP  ATP: inhibiteur (ET substrat )  Citrate: inhibiteur  F2,6 BiPhosphate: puissant activateur ( Ne fait pas partie des molécules produites par glycolyse)  Pyruvate kinase: du Phosphoénol Pyruvate au Pyruvate  ATP, Acétyl-CoA: inhibiteurs  F1,6 BiPhosphate: puissant activateur  Régulation covalente: PK  Forme déphosphorylée active : enzyme activée par insuline  Déphosphorylation par phosphatase  Contrôle hormonal: déphosphorylation favorisée par insuline +++  Forme phosphorylée inactive : enzyme inhibée par glucagon  Phosphorylation par Protéine kinase  Contrôle hormonal: phosphorylation favorisée par le glucoagon +++ ATP Glucagon ADP Mg2+ phosphorylation protein kinase Active E-OH E-O-PO3H2 Inactive phosphatase dephosphorylation Pi Insuline H2O  Régulation transcriptionnelle  Glucokinase  PFK1  Pyruvate kinase 5- Exemples d'anomalies liées à la glycolyse Déficit héréditaire en pyruvate kinase érythrocytaire Anémie hémolytique Déficit en ATP Pompe NA-K non fonctionnelle Hémolyse, ictère, anémie Conclusion  10 réactions, 2 grandes étapes  Production: 2 pyruvate, 2ATP, 2 NADH,H+  Devenir du pyruvate: variable en fonction conditions  Régulation : 3 enzymes clés+++  Hexokinase/ Glucokinase  Phosphofructokinase-1 (PFK1)  Pyruvate kinase