Cycle des pentoses phosphates PDF

UNIVERSITÉ TAHRI MOHAMED DE BÉCHAR FACULTÉ DE MÉDECINE DÉPARTEMENT DE PHARMACIE MODULE DE BIOCHIMIE STRUCTURALE, MÉTABOLIQUE ET BIOLOGIE MOLÉCULAIRE MÉTABOLISME DES GLUCIDES...

UNIVERSITÉ TAHRI MOHAMED DE BÉCHAR FACULTÉ DE MÉDECINE DÉPARTEMENT DE PHARMACIE MODULE DE BIOCHIMIE STRUCTURALE, MÉTABOLIQUE ET BIOLOGIE MOLÉCULAIRE MÉTABOLISME DES GLUCIDES Cycle des pentoses phosphates Dr. M.TAIEB ERRAHMANI 2ème année pharmacie Année universitaire : 2024-2025 I. Introduction. I.1. Définition de la voie des pentoses phosphate. La voie des pentoses phosphate ou voie des Dickens - Horecker ou encore shunt des pentoses n’a pas pour but de produire l’énergie mais : 1. D’être une source de NADPH.H+ , coenzyme réduit nécessaire à des réactions de synthèses réductrices (synthèse des acides gras, du cholestérol et des hormones stéroïdes.) et des réactions de réduction du glutathion. 2. Précurseur du ribose-5-phosphate indispensable à la synthèse des nucléotides puriques et pyrimidiques. I.2. Lieu de son déroulement de la voie des pentoses phosphate. Elle est ubiquitaire, mais a lieu surtout : - Dans le foie pour la synthèse des acides gras, cholestérol. - Dans le tissu adipeux. - Dans la glande mammaire au cours de la lactation. - Globules rouges (réduction du glutathion). NB : Elle est très faible dans le muscle où les synthèses réductrices sont rares et le glucose est réservé à la production d’énergie. I.2. Le substrat de la voie des pentoses phosphate. Le substrat de la voie des pentoses phosphate est le glucose-6-phosphate : en dérivation sur la glycolyse. II. Les réactions de la voie des pentoses phosphates. Tous les enzymes catalysants cette voie sont cytosoliques. La voie des pentoses phosphates se déroule en 2 phases successives : 1-PHASE OXYDATIVE : irréversible. 2- PHASE NON OXYDATIVE : réversible. Schéma montrant les deux phases de la voie des pentoses phosphates 1 II.1. La phase oxydative. Deux NADPH sont formés lors de la conversion du glucose-6- phosphate en ribulose-5- phosphate. Elle se déroule en 3 réactions : A - Déshydrogénation du glucose -6-phosphate au niveau du C1 : cette réaction est catalysée par le glucose-6-P déshydrogénase qui est très spécifique du NADP. Le produit est le phosphoglucono-δ-lactone (6PGδL). B - Hydrolyse en C5 du 6PGδL : réaction catalysée par une lactonase spécifique. Le produit est le 6-phosphogluconate. C- Décarboxylation oxydative du 6-phospho-gluconate : L’enzyme est la 6- Phosphogluconate déshydrogénase. Le produit est le ribulose-5- phosphate et le NADP est à nouveau l’accepteur d’électrons. Schéma montrant les réactions de la phase oxydative de la voie des pentoses phosphates II.2. La phase non oxydative. Réversible, recombinant les pentoses phosphates en hexoses phosphate. A- Le ribulose -5-phosphate est le substrat de 2 réactions réversibles : ▪ Réaction d’épimérisation (cétose-cétose) en xylulose-5-phosphate : catalysée par la ribulose- 5-phosphate épimérase. ▪ Réaction d’inter conversion (cétose-aldose) en ribose-5-phosphate catalysée par la ribulose-5- phosphate isomérase. B- Trancétolisation( Enzyme : transcétolase) entre une molécule de xylulose-5-phosphate et une molécule de ribose-5-phosphate pour former une molécule de glyceraldéhyde-3-phosphate (GA3P) et une molécule de sédoheptulose-7-phosphate(Su7P). 2 C- Transaldolisation (Enzyme : aldolase) entre une molécule de sédoheptulose-7-phosphate et une molécule de glyceraldéhyde-3-phosphate pour former une molécule de fructose-6- phosphate interconvertible en glucose-6-phosphate et une molécule d’érythrose-4- phosphate. D- Transcétolisation entre une molécule de xylulose-5-phosphate et la molécule d’érythrose-4- phosphate pour former une molécule de fructose-6-phosphate interconvertible en glucose-6- phosphate ; et une molécule de glyceraldéhyde-3- phosphate. Schéma montrant les réactions de la phase non oxydative de la voie des pentoses phosphates III. Bilan moléculaire de la voie des pentoses phosphates. - Inter conversion de trois pentoses phosphates en deux fructose 6-phosphate et un Glycéraldéhyde 3-phosphate. Ceux-ci peuvent rejoindre la glycolyse et/ou la néoglucogenèse en fonction des besoins cellulaires. - Cette voie catabolisante ne consomme pas d’ATP, elle n’en produit pas non plus. Son but principal est la production de coenzymes réduits NADPH, H+. IV. Régulation de la voie des pentoses phosphates. Le Glucose-6-déshydrogénase (G6PD) est l’enzyme clé de la régulation de cette voie. Activée par les besoins cellulaires en NADPH2 et Inhibée par une accumulation de NADPH2. Le Glucose-6-Phosphate est à la fois le substrat de la voie des pentoses phosphates et de la glycolyse. Le choix relatif entre ces deux voies dépend : Exigences cellulaires en énergie métabolique (ATP) et/ou les précurseurs biosynthétiques (NADPH et ribose 5-phosphate). En fonction des besoins cellulaires en NADPH,H+ , Ribose 5P et en ATP, le métabolisme du glucose 6-phosphate peut être suivi dans quatre situations différentes. 3 Situation 1 : la cellule nécessite à la fois du NADPH et du ribose 5-phosphate. Les premières réactions de la voie des pentoses phosphates sont prédominantes. Schéma montrant les premières réactions de la phase non oxydative de la voie des pentoses phosphates Situation 2 : la cellule a besoin d'une plus grande quantité de ribose 5-phosphate que de NADPH. La phase oxydative est court-circuitée et la phase non oxydative est renversée de la voie des pentoses phosphates. Schéma montrant la phase non oxydative est renversée de la voie des pentoses phosphates 4 Situation 3 : la cellule a besoin d'une plus grande quantité de NADPH que de ribose 5- phosphate. Le segment oxydatif de la voie des pentoses phosphates forme du NADPH et du ribose 5- phosphate et la formation de fructose-6- phosphate et glycéraldéhyde 3-phosphate dans la phase non oxydative redonneront du glucose 6-phosphate par la néoglucogenèse qui entre à nouveau dans la voie. Schéma montrant la formation du NADPH la phase oxydative de la voie des pentoses phosphates Situation 4 : la cellule nécessite du NADPH et l'ATP mais pas de ribose 5-phosphate. Ce besoin simultané de NADPH et d'ATP implique que le ribose 5-phosphate, produit par la voie oxydative, soit converti en fructose 6-phosphate et glycéraldéhyde 3- phosphate, ces derniers suivront la glycolyse (et non la néoglucogenèse) et produiront du pyruvate et de l'ATP. Schéma montrant les réactions de la voie des pentoses phosphates et la glycolyse 5 V. Anomalies de la voie des pentoses phosphates. Le déficit atteignant l’enzyme limitante de la voie des pentoses phosphate «Glucose-6- phosphate déshydrogénase (G6PD) est l’une des maladies héréditaires les plus fréquentes. Dans les érythrocytes, la voie des pentoses phosphate fournit du NADPH,H+ pour la réduction du glutathion oxydé en glutathion réduit, cette réaction est catalysée par la glutathion réductase. Le glutathion réduit joue un rôle dans la détoxification et maintenir la structure normale de la membrane érythrocytaire. Les sujets présentant un déficit héréditaire en G6PD « Le favisme » ont donc des globules rouges avec un faible taux de glutathion réduit ce qui les rend plus sensibles à l’hémolyse ; responsable des anémies. La réduction du glutathion oxydé en glutathion réduit en présence Glucose-6-phosphate déshydrogénase (G6PD) dans les érythrocytes. 6