Le métabolisme des glucides
Dernière mise à jour : 2021.11.19
Le glucose représente la source d'énergie la plus importante de l'organisme. Le glucose est présent comme élément des disaccharides, le saccharose (sucre simple), le maltose (un produit de dégradation d'amidon) et le lactose (sucre de lait). L'amidon (d'origine végétale), le glycogène (chez l'Homme et l'animal) ainsi que la cellulose sont des polysaccharides de glucose.
Dans le foie, le glucose est directement converti en glycogène et stocké ainsi dans le RE des cellules hépatiques (glycogenèse). Inversement, le glucose peut y être libéré à tout moment (glycogénolyse). En outre, l'organisme peut synthétiser le glucose à partir des sources non glucidiques (gluconéogenèse).
Le sucre obtenu peut être utilisé au niveau musculaire dans la glycolyse en aérobiose, dans la glycolyse anaérobie au niveau des globules rouges et des muscles, pour être incorporé dans des glycoprotéines, des protéoglycanes ou comme combustible cérébral.
Sommaire :
La régulation du métabolisme glucidique
Contenu :
La glycogenèse : (foie)
La glycogenèse est un processus de formation de glycogène à partir du glucose (aldohexose, monosaccharide, C6H12O6, = dextrose, sucre de raisin).
Le glycogène est un polysaccharide formé dans le foie mais stocké dans le foie et dans les muscles. Le glycogène n'est pas une chaîne simple de molécules de glucose mais un glucan très ramifié avec beaucoup de molécules de glucose terminales. En cas de besoin soudain, beaucoup de molécules de glucose (terminales) peuvent être disponibles rapidement.
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Le glycogène musculaire représente une réserve pour des efforts physiques.
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Dans le foie, le glycogène est formé à partir de différents composés de carbone, e.a. à partir d'acides aminés. Le glycogène hépatique est utile dans le maintien des taux sanguins de glucose (la glycémie), impliquant différentes hormones-régulatrices, telles que insuline, glucagon et adrénaline.
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Sa capacité de stockage est cependant limitée : lorsque cette capacité est dépassée, les hydrates de carbone peuvent être transformés en TAG (Triacylglycérides, un type de stockage des triglycérides), et ensuite en graisses dans les tissus adipeux (avec une capacité illimitée). Voir aussi : "Le Cycle du citrate-pyruvate".
Enzymes impliquées : hexokinase, phosphoglucomutase, UDP-sugar diphosphatase, Glycogène synthase, 1,4-alpha-glucan branching enzym (branches).
La glycogénolyse : (stimulée par le glucagon dans le foie, l'adrénaline dans le muscle et freinée par l'insuline)
La glycogénolyse est un processus de libération du glucose à partir du glycogène (dégradation du glycogène)
Lorsque soudainement le besoin énergétique accroît, ou lors d'un effort physique intense, beaucoup de glucose peut être rapidement rendu disponible par hydrolyse enzymatique des nombreuses ramifications du glycogène.
La glycogénolyse n'est pas simplement le processus inverse de la glycogenèse, puisque la glycogénolyse est catalysée par un système enzymatique propre.
Enzymes impliquées : phosphorylase, Glucogen debrancher enzym (débrancher), Glucose phosphomutase, Glucose-6-phosphatase
Cofacteurs : vit B6
Note :
Lorsque les réserves de glycogène dans les muscles sont utilisées (et aussi celles dans le foie), les muscles ne sont plus capables de fournir l'effort désiré. Dès que les réserves soient épuisées, l'organisme passe à la combustion des protéines et des graisses. Ce changement freine les capacités physiques, puisque la production d'énergie à partir des graisses prend plus de temps et se déroule d'une façon moins efficace que la production énergétique via la combustion d'hydrates de carbone (glucose, glycogène).
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bien que 1g de graisses fournisse plus d'énergie (9cal) que 1g d'hydrates de carbone (4cal), ces derniers ont l'avantage de fournir plus d'énergie par seconde.
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la production d'énergie par combustion de protéines est également trop lente et inefficace. De toute façon, elle est à éviter puisque les protéines sont nécessaires à l'organisme pour l'anabolisme musculaire. Utiliser des protéines pour la production d'énergie est donc contra-productif.
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La gluconéogenèse (foie et reins) :
La gluconéogenèse est un processus de recyclage du lactate provenant de la glycolyse anaérobie en glucose, et ensuite en glycogène.
Voir le topic : "La gluconéogenèse".
Aperçu chiffré :
Origine du glucose sérique
25% provenant de la gluconéogenèse
75% provenant de la glycogénolyse
La glycogénolyse libère du glucose pour :
10% : ---> ATP + H2O + CO2 via la oxydation aérobie dans les muscles (voir : "Cycle de Krebs").
20% : ---> ATP via la combustion du lactate en anaérobiose au niveau des globules rouges et des muscles (avec un rapport pyruvate/lactate 1/10) (voir : "Glycolyse en anaérobiose").
45% : ---> ATP + H2O + CO2 dans les cellules cérébrales (combustion insuline indépendante).
25% : dans l'anabolisme : dans des glycoprotéines, des glycopeptides, des glycolipides (membranes, myéline, hormones, récepteurs...).
Balance énergétique :
Dans
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le cytosol : lors de la glycolyse, 2 molécules de NADH et 4 x ATP sont formées mais 2 molécules d'ATP ont été utilisées : gain de 2 molécules d'ATP
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les mitochondries :
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lors de la transformation pyruvate ---> acétylCoA (décarboxylation oxydative), 2 molécules de NADH sont formées,
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un tour du cycle de l'acide citrique produit : 3 x NADH, 1 x FADH2, 1 x GTP ; après 2 tours : 6 x NADH, 2 x FADH2 et 2 x GTP.
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Lors de la phosphorylation oxydative (chaîne de transport des électrons), chaque molécule produite de NADH apporte 3 molécules d'ATP, et chaque molécule de FADH2 apporte 2 molécules d' ATP.
La balance énergétique par molécule de glucose :
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Réactions chimiques : |
aérobiose |
anaérobiose |
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2 ATP utilisés dans la glycolyse
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-2 |
-2 |
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4 ATP formés dans la glycolyse
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+4 |
+4 |
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2 NADH formés dans la glycolyse
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+6 |
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2 x 1 NADH formés lors de la décarboxylation oxidative (pyruvate ---> acetylCoA)
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+6 |
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2 x 3 NADH formés via le cycle de l'acide citrique
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+18 |
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2 GTP dans le cycle de l'acide citrique
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+2 |
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2 FADH2 dans le cycle de l'acide citrique
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+4 |
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Total :
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+38 ATP |
+2 ATP |
Note :
Il s'agit d'une appréciation théorique. Il est évident que des étapes préparatoires, telles que le transport actif du NAD réduit à travers la membrane mitochondriale pour servir dans la chaîne respiratoire, demandent aussi de l'énergie. Le total net exact est pour cette raison évalué à moins de 36 molécules d'ATP.
Chaque molécule participante de glucose apporte en aérobiose au total 38 molécules d'ATP extra. Par contre, la combustion d'acides gras via l'AcétylCoA et la béta-oxydation mitochondriale apporte évidemment beaucoup plus d'ATP (jusqu'à 100 ATP) par acide gras, mais se déroule plus lentement.
