Cours 14 Régulation métabolique coordonnée PDF

COURS 14 Régulation métabolique coordonnée 1 1. Contrôle hormonal du métabolisme 1.1. Homéostasie Homéostasie: assurer que l’énergie disponible soit adéquate aux besoins énergétiques La régulation métabolique est assurée par:  Concentration sanguine des substrats mét...

COURS 14 Régulation métabolique coordonnée 1 1. Contrôle hormonal du métabolisme 1.1. Homéostasie Homéostasie: assurer que l’énergie disponible soit adéquate aux besoins énergétiques La régulation métabolique est assurée par:  Concentration sanguine des substrats métaboliques (utilisables comme source d’énergie)  Concentration sanguine des hormones  Caractéristiques métaboliques des tissus cibles  Le système nerveux coordonne certains signaux d’adaptation (stress) 2 1. Contrôle hormonal du métabolisme 1.2. Rappels: apports énergétiques alimentaires Quels stocks énergétiques? 3 1. Contrôle hormonal du métabolisme 1.3. Stocks énergétiques disponibles Stocks dans l’organisme Glucidiques: (adulte 70 kg avec IMC normal) Glycogène (foie, muscle) 1 jour L’utilisation des protéines, ayant une fonction biologique (structurale, enzymatique etc…), s’obtient au prix d’une perte de fonction. Le corps ne peut tolérer que 50% de perte de masse musculaire, au-delà la survie est mise en jeu. Lipidiques: Protéiques: TAG (tissu adipeux) Protéines 20% du poids 50-60 jours (dont les muscles 5 kg) Pas de stocks réels 4 1. Contrôle hormonal du métabolisme 1.4. Glycémie: importance de sa régulation Apport alimentaire et Consommation fractionnés Besoin énergétique constant APPORT Concentration de glucose stable CONSOMMATION Apport: phase absorptive  production d’énergie et stockage Entre les repas: phase post-absorptive  Mobilisation des stocks disponibles 5 1. Contrôle hormonal du métabolisme 1.5. Rappel: les hormones  Hormone: substance sécrétée par des cellules endocrines spécifiques agissant sur des cellules/tissus cibles via la circulation sanguine  Les hormones peuvent aussi agir de façon paracrine ou autocrine  Reconnaissance d’un récepteur spécifique sur la cellule cible 6 1. Contrôle hormonal du métabolisme 1.6. Les hormones contrôlant le métabolisme (1) Insuline hormone synthétisée par les cellules β du pancréas, hormone hypoglycémiante libérée lors de la phase absorptive Glucagon Hormone synthétisée par les cellules α du pancréas, hormone hyperglycémiante libérée lors de la phase post-absorptive 7 1. Contrôle hormonal du métabolisme 1.6. Les hormones contrôlant le métabolisme (2) Synthèse de l’insuline Mécanisme d’action de l’insuline sur les cellules cibles 8 1. Contrôle hormonal du métabolisme 1.6. Les hormones contrôlant le métabolisme (3) Régulation de la libération d’insuline Régulation de la libération du glucagon 9 1. Contrôle hormonal du métabolisme 1.6. Les hormones contrôlant le métabolisme (4) En réponse à une hypoglycémie, il y a libération des hormones de contre-régulation pour restaurer la glycémie En réponse à un stress (lésion), il y a libération des Glucagon hormones de contre-régulation qui mobilisent les stocks lipidiques (acides gras non estérifiés et glycérol). Adrénaline Noradrénaline 10 1. Contrôle hormonal du métabolisme 1.6. Les hormones contrôlant le métabolisme (5) Rappel: Noradrénaline et adrénaline sont des amines biogènes dont la synthèse requiert la Tyrosine comme précurseur. 11 1. Contrôle hormonal du métabolisme 1.6. Les hormones contrôlant le métabolisme (6) CORTISOL (glucocorticoïde) Synthèse (cortex surrénalien) Adaptation à des stress aigus ou chroniques Mobilisation des réserves  Stimule lipolyse (tissu adipeux)  Stimule dégradation des protéines et libération des AA (muscle)  Stimule néoglucogenèse et glycogenèse (foie) 12  2. Métabolisme dans les conditions absorptives Après un repas, s’installe la phase absorptive qui s’étend sur 2-4 heures. 4 1. Durant cette phase, il y a augmentation transitoire de la concentration plasmatique en Glucose, AA et TAG. 2. Ceci induit une stimulation de la libération d’insuline 3 et une diminution de celle de glucagon de part le pancréas  Conditions favorables pour une phase anabolique 3. Au niveau du foie, il y a stimulation du stockage: Métabolisme glucidique: glycogénogenèse. 6 5 Métabolisme lipidique: lipogenèse (acides gras et TAG) et sécrétion des lipoprotéines 4. Au niveau du muscle squelettique, il y a stimulation du stockage: Métabolisme glucidique: glycogénogenèse. 1 Métabolisme protéique: synthèse protéique 5. Au niveau du tissu adipeux, il y a stimulation du stockage: 2 Métabolisme lipidique: lipogenèse (acides gras et TAG) 6. Apport continu de Glucose au cerveau et cœur indépendamment de la [insuline] plasmatique. 13 2. Métabolisme dans les conditions absorptives 3. Au niveau du foie, il y a stimulation du stockage: Métabolisme glucidique: glycogénogenèse (COURS Prof. Springael). Il y a inhibition de la glycogénolyse et stimulation de la synthèse de glycogène de façon coordonnée. 14 2. Métabolisme dans les conditions absorptives 3. Au niveau du foie, il y a stimulation du stockage: Métabolisme glucidique: glycogénogenèse (COURS Prof. Springael). Il y a inhibition de la glycogénolyse et stimulation de la synthèse de glycogène de façon coordonnée. 15 2. Métabolisme dans les conditions absorptives 3. Au niveau du foie, il y a stimulation du stockage: Métabolisme glucidique: glycogénogenèse (COURS Prof. Springael). Il y a inhibition de la glycogénolyse et stimulation de la synthèse de glycogène de façon coordonnée. Insuline Insuline + La Proteine phosphatase (PP-1) déphosphoryle et inactive + la phosphorylase kinase 16 2. Métabolisme dans les conditions absorptives 3. Au niveau du foie, il y a stimulation du stockage: Métabolisme lipidique: lipogenèse (acides gras et TAG) et sécrétion des lipoprotéines (COURS 10). Il y a inhibition coordonnée de la β-oxydation des acides gras (COURS 8). 17 2. Métabolisme dans les conditions absorptives 4. Au niveau du muscle squelettique, il y a stimulation du stockage: Métabolisme glucidique: glycogénogenèse (COURS Prof. Springael). Métabolisme protéique: synthèse protéique L’insuline stimule l’entrée des acides aminés dans les cellules et la synthèse protéique Variation de la [Glycogène] musculaire après ingestion de 290 g sucres et 45 g de lipides à t=0 heure 18 2. Métabolisme dans les conditions absorptives 5. Au niveau du tissu adipeux, il y a stimulation du stockage: Métabolisme lipidique: lipogenèse (acides gras et TAG) (COURS 10). 19 3. Métabolisme dans les conditions post-absorptives et de jeûne prolongé Durant la phase post-absorptive, il n’y a plus d’apport de nutriments (glucose, acides aminés) par les voies digestives. ⇒ Le ratio Insuline/glucagon est modifié et il y a stimulation de la libération de Glucagon => assure le maintien de la glycémie Il y a activation simultanée de la glycogénolyse et la néoglucogenèse et inhibition de la biosynthèse de glycogène. La glycogénolyse a un impact plus rapide sur la glycémie que la néoglucogenèse. néoglucogenèse 20 3. Métabolisme dans les conditions post-absorptives et de jeûne prolongé 1. Au niveau du foie, il y a mobilisation des stocks du métabolisme glucidique: glycogénolyse. 4 Il y a stimulation de la néoglucogenèse (AA) 2 La cétogenèse est favorisée par les AG NE libérés par les tissu adipeux. 1 2. Au niveau du muscle squelettique, il y a libération d’AA à partir des protéines. Métabolisme glucidique: glycogénolyse (usage local!). 3 3. Au niveau du tissu adipeux, il y a mobilisation des stocks du métabolisme lipidique: lipolyse libérant des AG qui atteignent le foie. Ceux-ci serviront pour la synthèse des corps cétoniques. 4. Dans un premier temps, cela réserve l’usage du glucose libéré aux tissus qui requièrent le glucose (cerveau). 21 3. Métabolisme dans les conditions post-absorptives et de jeûne prolongé 22 3. Métabolisme dans les conditions post-absorptives et de jeûne prolongé 1. Au niveau du foie, il y a mobilisation des stocks du métabolisme glucidique: glycogénolyse. 23 3. Métabolisme dans les conditions post-absorptives et de jeûne prolongé 1. Au niveau du foie, Il y a stimulation de la néoglucogenèse (AA) Cycle de Cori: Glucose-lactate (muscle et globules rouges) Cycle Glucose-alanine (muscle) Alimenté par la dégradation des protéines 24 3. Métabolisme dans les conditions post-absorptives et de jeûne prolongé 1. Au niveau du foie, Il y a stimulation de la néoglucogenèse (AA) 25  3. Métabolisme dans les conditions post-absorptives et de jeûne prolongé 2. Au niveau du muscle squelettique, il y a libération d’AA à partir des protéines. Métabolisme glucidique: glycogénolyse (usage local!) Cycle Glucose-alanine Alimenté par la dégradation des protéines Cycle de Cori: Glucose-lactate 26 3. Métabolisme dans les conditions post-absorptives et de jeûne prolongé 2. Au niveau du muscle squelettique, il y a glycogénolyse (usage local!) 27 3. Métabolisme dans les conditions post-absorptives et de jeûne prolongé 3. Au niveau du tissu adipeux, il y a mobilisation des stocks du métabolisme lipidique: lipolyse. 28 3. Métabolisme dans les conditions post-absorptives et de jeûne prolongé 29 3. Métabolisme dans les conditions post-absorptives et de jeûne prolongé 30 3. Métabolisme dans les conditions post-absorptives et de jeûne prolongé 31 3. Métabolisme dans les conditions post-absorptives et de jeûne prolongé Ours (hibernation): plusieurs mois d’hiver sans manger, boire, uriner, déféquer, maintien de la température corporelle (32-35°C) Lipolyse > Acides gras > leur oxydation assure le maintien de la température + synthèse des protéines + hydratation +autres fonctions Glycérol > utilisé pour la néoglucogenèse > maintien Glycémie Urée libérée par catabolisme des acides aminés > réabsorption rénale > réutilisation de l’azote pour synthèse protéique Autres espèces animales avec jeûne prolongé Eléphant de mer Manchot Empereur 32  3. Métabolisme dans les conditions post-absorptives et de jeûne prolongé Un oiseau migrateur établit un record du monde en volant plus de 13.000 km sans s'arrêter (RTL ) Une barge rousse a battu le record du monde de la plus longue migration sans escale. En octobre 2022, l'oiseau a volé plus de 11 jours et a parcouru 13.560 km en un seul voyage. 33  D’où vient l’énergie (« carburants ») quand on pratique du sport? Cela varie en fonction de la durée et intensité de l’activité! Production de glucose par le foie à partir de précurseurs suivant l’activité physique 34 D’où vient l’énergie (« carburants ») quand on pratique du sport? 35 5. Intégration du métabolisme azoté 5.1. Rappels * Pool des AA dans le sang: 0.5% du pool total de l’organisme (Muscles squelettiques: 80%) 36  5. Intégration du métabolisme azoté 5.2. Repas riche en protéines  Principaux tissus captant les AA venant de l’alimentation: Intestin: Glu Asp Gln sont utilisés comme carburants Foie: Captation de 60-70% des AA présents dans la veine porte-hépatique => ils seront utilisés pour la néoglucogenèse (en particulier si repas purement protéique -faible en carbohydrates  [Glucagon] élevée) Autres tissus (exple muscle squelettique): BCAA sont utilisés comme carburants 37  5. Intégration du métabolisme azoté 5.3. Phase post-absorptive  Maintien du pool global des AA disponibles: Muscle squelettique: Dégradation nette des protéines labiles (et oxydation des BCAA) => fournir des AA (Gln, Ala) aux autres tissus (en particulier, ceux avec fort taux de renouvellement) Foie: Néoglucogenèse  [Glucagon] élevée Cycle de l’urée => élimination de l’azote 38 5. Intégration du métabolisme azoté 5.4. Etats hypercataboliques  Conditions d’hypercatabolisme AA Septicémie , toxines dans le sang Gln Blessures, traumatismes, brûlures => Libération de glucocorticoïdes (cortisol), catécholamines  Caractéristiques communes: La balance azotée devient négative Macrophages Muscle squelettique: Lymphocytes Dégradation augmentée des protéines => fournir des AA (en part. Gln) Fibroblastes aux cellules impliquées dans la réponse immunitaire et la réparation NH4+ tissulaire Foie: Protéines phase aigue Synthèse augmentée des protéines de la phase aigue Cycle de l’urée => élimination de l’azote (urée) Urée Rein: Possibles acides métaboliques neutralisés par libération de NH4+ 39 6. Métabolisme du cancer PET scan (traceur FDG) 2-deoxy-2-[18F]fluoro-glucose 6.1. Cellules tumorales ** Captation augmentée du glucose (localisation et suivi de la croissance tumorale par PET scan: tomographie par émission de positrons) ** Oxydation par « glycolyse aérobie » avec formation de lactate  Effet Warburg (1924) 40 6. Métabolisme du cancer 6.2. Cachexie et cancer  Cachexie: 80% des cancers responsable de 20% de la mortalité liée au cancer Porte à une dérégulation du métabolisme global portant à une perte de poids associée à: - perte de masse musculaire (libération d’AA-Gln) - mobilisation des stocks lipidiques - néoglucogenèse hépatique (cycle de Cori) - lipogenèse et sécrétion de VLDL réduites (stéatose) - diminution de l’appétit et de l’apport alimentaire - inflammation - résistance à l’insuline 41 6. Métabolisme du cancer 6.2. Cachexie et cancer  Cachexie: 80% des cancers responsable de 20% de la mortalité liée au cancer Porte à une dérégulation du métabolisme global portant à une perte de poids associée à: - perte de masse musculaire (libération d’AA-Gln) - mobilisation des stocks lipidiques - néoglucogenèse hépatique (cycle de Cori) - lipogenèse et sécrétion de VLDL réduites (stéatose) - diminution de l’appétit et de l’apport alimentaire - inflammation - résistance à l’insuline 42 6. Métabolisme du cancer 6.2. Cachexie et cancer  Cachexie: 80% des cancers responsable de 20% de la mortalité liée au cancer Porte à une dérégulation du métabolisme global portant à une perte de poids associée à: - perte de masse musculaire (libération d’AA-Gln) - mobilisation des stocks lipidiques - néoglucogenèse hépatique (cycle de Cori) - lipogenèse et sécrétion de VLDL réduites (stéatose) - diminution de l’appétit et de l’apport alimentaire - inflammation - résistance à l’insuline 43