Le métabolisme lipidique

Dernière mise à jour : 2021.11.19

1. Graisses alimentaires --->

Acides gras à chaîne longue

---> hydrolyse ---> acides gras ---> acide gras-CoA

(hydrolyse d'un groupement acyle (C2.. - C3) ---> groupe acétyle (C2))

Acide gras essentiel-CoA

---> prostaglandines (PG)

Acide gras-CoA

---> triglycerides, phospholipides

---> acides gras saturés (par allongement de la chaîne)

Acide gras-CoA

---> navette moléculaire de la carnitine ---> mitochondries ---> béta-oxydation ---> acétyl-CoA (C2)

Acétyl-CoA

---> malonyl-CoA (+ biotine) ---> acide gras-CoA ---> acides gras

---> citrates ---> cycle de l'acide citrique (Krebs) ---> énergie (ATP)

---> acétoacétyl-CoA ---> cholestérol ---> synthèse stéroïdienne, sels biliaires, vitamine D, CoQ10

---> corps cétoniques (jeûner, diabète)

2. TAG :

- L'intestin : les TAG (triacylglycérides ou triglycérides) exogènes (alimentaires) sont émulsionnées par les sels biliaires et hydrolysées par les lipases (du suc pancréatique) en acides gras et en MAG (monoacylglycérol) : ces derniers peuvent être assimilés par les cellules de la paroi intestinale. Les acides gras à chaîne courte migrent vers le foie via la veine porte. Les acides gras à chaîne longue seront transformés en acétyl-CoA (voir la lipolyse).

---> Cellule de la paroi intestinale :

1. - absorption par diffusion simple à travers la couche épithéliale et pénétration à l'intérieur des cellules par la bordure en brosse ;
  - une fois à l'intérieur, acides gras et glycérol se regroupent pour former de nouveaux triglycérides ;
  - les TAG sont ensuite enveloppées par des lipoprotéines, les chylomicrons (protéine + lipide) ;
  - les chylomicrons sont responsables du transport depuis l'intestin grêle vers le foie où ils sont traités à nouveau ; mais en raison de leur taille, ils ne peuvent pas rejoindre les capillaires sanguins, ils passent alors par la voie lymphatique.

---> Circulation lymphatique ---> foie --->

---> Circulation sanguine --->

---> Tissus.

3. Cholestérol : voir :"Mécanisme d'absorption cellulaire"

40% des graisses alimentaires sont utilisés dans la production énergétique,

Les autres 60% sont stockés ou impliqués dans l'anabolisme de différentes substances importantes pour l'organisme!

Sommaire :

L'anabolisme lipidique

La lipogenèse

Le cycle du citrate-pyruvate

Les éléments de base

Le catabolisme lipidique (lipolyse)

Apport exogène

La digestion et le transport

Système endogène

Régulation du métabolisme lipidique

Rendement énergétique

Côté pratique

Contenu :

L'anabolisme lipidique :

La lipogenèse :

SYNTHESE (milieu réducteur) ---> nécessite la présence d'un agent réducteur : NADPH + H⁺ (biotine).

A partir de simples molécules, le foie est capable de synthétiser des molécules de plus en plus grandes. La synthèse des lipides se déroule dans le RE.

Dans l'organisme, chaque biosynthèse, donc également celle des graisses, nécessite :

- de l'énergie, sous forme d'ATP,
- une certaine capacité de réduction : ici sous forme de NADPH + H⁺ (biotine), fourni par la voie des pentoses phosphates en particulier,
- des précurseurs : le CoA est le seul précurseur dans la lipogenèse : il permet de faciliter l'utilisation de l'acétate par la cellule ---> AcétylCoA.

L'AcétylCoA est obtenu à partir

1. - de la béta-oxydation mitochondriale des acides gras
  - du cycle du citrate-pyruvate (voir plus loin)
  - de la dégradation oxydative des acides aminés

---> L'AcétylCoA est un élément crucial aussi bien dans la lipogenèse (synthèse des lipides) que dans la béta-oxydation (dégradation lipidique).

L'élongation :

La lipogenèse permet la synthèse d'acides gras saturés par condensation de molécules d'Acétate à chaque fois 2 carbones.

AcétylCoA + CO₂ + ATP ---> AcétylCoA carboxylase ---> malonyl-CoA + ADP + PI

(avec comme cofacteurs : biotine, vit B12...; en effet, la biotine est un porteur de CO₂ oxydé)

Malonyl-CoA + NADPH (de la voie des pentoses phosphates)---> acyl-CoA en C_n + NADP⁺

Le cycle est répété jusqu'obtention d'une chaîne de 16 carbones, le palmitate (16C) : au total, le cycle est donc parcouru 7 fois :

8 AcétylCoA + 14 NADPH + 14H⁺ + 7ATP ---> palmitate + 14 NADP⁺ + 8 CoA + 7ADP + 7Pi + H₂O

Désaturation :

Lors de la synthèse d'acides gras insaturés à partir des acides gras saturés, des désaturases interviennent comme enzymes.

Insertion de doubles liaisons (Δ) à l'aide de 3 isoenzymes : Δ⁹ , Δ⁶ en Δ⁵ .

(la delta 9 désaturase, la delta 6 désaturase et la delta 5 désaturase : avec libération à chaque fois de 2 atomes 2H)

Le chiffre indique l'emplacement de la double liaison dans la chaîne d'acides gras :

p. ex. : 18 : 1 Δ9 : Δ⁹ indique la position 9 de l'insaturation dans la chaîne d'acides gras (exprimée par Δ9 ), en partant du côté opposé au groupe acide (-COOH)

Plusieurs insertions consécutives par un des isoenzymes sont possibles :

p. ex. : 18 : 2 Δ6,9 : des doubles liaisons Δ6,9 (par les isoenzymes Δ⁹ et Δ⁶ )

Des doubles liaisons peuvent ensuite se déplacer par élongation de la chaîne (de chaque fois +2 atomes de carbone) :

p. ex. : 18 : 2 (n-9) Δ6,9 ---> 20 : 2 (n-9) Δ8,11

L'activité des isoenzymes dépend du type d'acide gras oméga ( ω ) :

L'activité de la Δ⁶ désaturase est plus intense pour les acides gras ω3 que pour les autres :

Δ⁶ ω9 < Δ⁶ ω6 < Δ⁶ ω3 (et Δ⁵ ω9 < Δ⁵ ω6 < Δ⁵ ω3)

Les isoenzymes Δ⁶ maintiennent l'équilibre des acides gras essentiels : la différence d'activité des isoenzymes induit certaines conséquences : voir : "Equilibre des acides gras essentiels".

Nomenclature :

La base : palmitate 16 : 0 : 16 atomes de carbone, 0 doubles liaisons.

Le type d'acide gras oméga (ω) est exprimé par n-3, n-6 ou n-9

p. ex. : 18 : 2 (n-9) Δ6,9 : est un acide gras oméga9 de 18 C, avec 2 doubles liaisons (insaturations) en position 6 et 9, en partant du côté opposé au groupe acide.

Finalement, grâce à l'élongation (+ 2C à l'aide de l'enzyme élongase) et grâce à la désaturation (- 2 H) d'acides gras essentiels et non-essentiels, l'organisme est capable de combler ses besoins en acides gras pour sa lipogenèse.

Les acides gras formés peuvent aussi être utilisés pour reformer des TAG et être stockés comme réserve lipidique et énergétique dans les tissus adipeux (après fixation de 3 acides gras à une molécule de glycérol 3-P)

Tous les organes ou parties de l'organisme n'accueillent pas les dépôts de graisse de la même façon. Le dépôt adipeux est situé en particulier au niveau des adipocytes abdominaux (10%) et sous-cutanés (90%). En cas de lipolyse, la plupart des acides gras dans la circulation sanguine proviennent des dépôts sous-cutanés.

Le cycle du citrate-pyruvate :

Les adipocytes possèdent beaucoup de mitochondries qui sont peu actives dans la respiration et la formation d'ATP : le cycle de l'acide citrique ne fonctionne pas bien dans les cellules adipeuses, le cycle y est très lent!

Etant donné que le cycle de l'acide citrique est freiné dans l'adipocyte, la diffusion du pyruvate cytoplasmique vers la mitochondrie provoque :

dans la mitochondrie :

1. - la formation de l'AcétylCoA après activation par l'insuline du complexe enzymatique PDH (avec intervention de 3 systèmes enzymatiques :TPP, liponzuur, B2, B3 et libération de CO₂) : chaque molécule formée d'AcCoA cède à son tour son groupement acétyle à l'oxaloacétate pour former du citrate (puisque l'AcétylCoA ne peut pas passer la membrane mitochondriale!!).

Pyruvate + CO₂ + ATP ---> pyruvate carboxylase ---> oxaloacétate + ADP + Pi

---> Oxaloacétate + AcCoA + H₂O ---> citrate synthase ---> citrate + CoASH

(= première réaction dans le cycle de Krebs)

1. - le métabolisme insuffisant du citrate (porteur du groupement acétyle) provenant du cycle de l'acide citrique : le citrate s'accumule dans la mitochondrie et se diffuse finalement vers le cytoplasme (via la citrate translocase).

1. - l'impossibilité de régénérer le NADH formé dans le cytoplasme, puisque, par l'arrêt du cycle de l'acide citrique, la conversion en NAD⁺ via la chaîne respiratoire est empêchée.

dans le cytoplasme :

1. - le citrate : puisque le citrate ne peut plus être transformé, il s'accumule et se diffuse lentement vers le cytoplasme : ici le citrate (6C) est finalement dégradé (via le NADPH ---> NADP⁺ et + le CoASH cytoplasmique avec l'ATP-citrate-lyase) en l'AcCoA (2C) et en oxaloacétate (4C).

Citrate + CoASH + ATP ---> citrate lyase ---> oxaloacétate + AcétylCoA + ADP + Pi

---> l'AcCoA (2C) est ensuite carboxylé (via la AcCoA carboxylase + la biotine) en malonyl CoA, point de départ de la lipogenèse! (uniquement dans la cellule adipeuse et hépatique; donc pas dans la cellule musculaire ou cardiaque!).

---> l'oxaloacétate (4C) est recyclé (via le NADH ---> NAD⁺ ) en Maléate et (via NADP⁺ ---> NADPH) en pyruvate (3C) : par cette voie, une des deux molécules de pyruvate utilisées est regagnée. Ce recyclage est important dans la formation de 8 molécules supplémentaires de NADPH, utiles dans la synthèse des graisses.

Oxaloacétate + NADH + H⁺ ---> maléate déshydrogénase ---> maléate + NAD⁺

---> Maléate + NADP⁺ ---> maléate déshydrogénase ---> pyruvate + CO₂ + NADPH + H⁺

Normalement, le citrate est le facteur inhibiteur allost_#xe9;rique dans le cytoplasme : il freine la glycolyse via l'enzyme, la phosphofructokinase. Lorsque la glycolyse est arrêtée, le citrate est alors utilisé dans la synthèse d'acides gras, comme fournisseur de l'AcCoA cytoplasmique, indispensable dans l'ajout de chaque fois 2 atomes de carbone pour élonger la chaîne lipidique.

1. - le NADH : Dans le cytoplasme, le NADH est finalement converti via l'oxaloacétate en maléate sans le cycle du citrate-pyruvate.

Voir aussi : "Cycle du citrate-pyruvate" lorsque l'apport d'hydrates de carbone est trop élevé.

Conséquences :

1. - lorsque le cycle de l'acide citrique est inhibé, la lipogenèse est stimulée.
  - lorsque les taux d'insuline s'élèvent, la lipogenèse sera activée, et le cycle de l'acide citrique freiné.

Les éléments de base :

A partir d'acides gras, différents éléments peuvent être produits :

A partir d'acides gras essentiels :

1. - des PG1 : des prostaglandines sont produites localement dans toutes les cellules des organes (à l'exception des globules rouges), sont directement disponibles et ont une durée de vie courte

A partir d'acide gras-CoA :

1. - des phospholipides (lécithine...) : voir aussi : "Structure de la membrane cellulaire"
  - des réserves sous forme de triglycérides dans le tissu adipeux : régulation de la thermogenèse, fonction protectrice des organes
  - des acides gras insaturés (AGPI)
  - des acides gras saturés

A partir d'AcétylCoA :

1. - (et aussi du pyruvate) : de l'énergie pour l'utilisation des muscles (ATP)
  - 2 x AcétylCoA = acétoacétylCoA : (voir aussi : "Cholestérol, la synthese")

1. 1. - des stérols, cholésterol (via le HMG CoA) : forme le point de départ de la synthèse des acides biliaires, des hormones sexuelles, de la vitamine D, du coenzyme Q10, et de la DHEA, .... (le cholestérol peut également être synthétisé directement à partir d'hydrates de carbone via l'AcétylCoA)

1. 1. - des corps cétoniques (en cas de jeûne prolongé, de déficience en sucres chez le diabétique ---> source d'énergie)

Les lipides sont par définition insolubles dans l'eau ; leur transport et leur métabolisme dépendent donc de leur fixation à des protéines spécifiques (apo-lipoprotéines), pour former des lipoprotéines. Celles ci sont caractérisées par un noyau lipidique non polaire (esters de triglycérides et de cholestérol (hydrophobe!)) couvert d'une couche de phospholipides, de cholestérol libre (hydrophile!) et d'apo-lipoprotéines.

Les lipoprotéines peuvent être classées en 5 groupes de densité croissante : Chylomicrons, VLDL (Very Low Density Lipoprotein), IDL (Intermediate DL), LDL (Low DL), HDL (High DL) (voir aussi : "Cholestérol, transport endogène").

Le catabolisme lipidique (lipolyse) :

APPORT EXOGENE :

La digestion et le transport : pour digérer des lipides (cholestérol, TAG, phospholipides), les sels biliaires sont indispensables : ils émulsionnent dans l'intestin grêle les graisses en petites gouttelettes (par les acides biliaires) et dégradent les graisses en glycérol et en acides gras (par hydrolyse via des lipases).

Les triglycérides représentent les lipides alimentaires les plus importants ; ils forment également la réserve d'énergie la plus importante de l'organisme (voir aussi : "Processus énergétiques, producteurs d'énergie"). Ils sont digérés (par hydrolyse) dans le duodénum et l'iléon proximal via des lipases et des acide biliaires.

1. 1. - Une partie du glycérol servira dans la gluconéogenèse.

1. 1. 1. - Les acides gras à longue chaîne formés sont absorbés via les muqueuses intestinales et transportés via les chylomicrons vers le foie pour reformer avec le glycérol de nouveaux triglycérides (voir l'introduction de cette page). Les acides gras libres sont en général transportés fixés sur des albumines. Cette synthèse endogène de triglycérides est stimulée par un apport trop élevé d'hydrates de carbone (voir aussi : le cycle de citrate et de pyruvate en cas d'apport excessif d'hydrates de carbone) et d'alcool. Le foie produit également du cholestérol.

1. 1. 1. - Les acides gras à courte chaîne (C4 - C12) migrent via la veine portale vers le foie (la veine portale amène le sang provenant du système intestinal et de la rate).

1. 1. 1. - Dans le foie, le cholestérol et les triglycérides sont emballés en VLDL (lipides fixées sur des protéines = lipoprotéines) pour le transport vers la périphérie. Durant ce transport, la plupart des triglycérides sont libérés et utilisés pour la production énergétique (muscles) ou comme réserve (tissu adipeux), formant finalement du IDL, qui contient seulement du cholestérol.

Cholestérol :

1. 1. - Via les récepteurs de LDL, une partie des particules IDL est réabsorbée par les cellules hépatiques. Egalement via ces récepteurs LDL, des connections IDL/membrane cellulaire au niveau des cellules extrahépatiques assurent l'apport de cholestérol pour la synthèse de membranes cellulaires, de phospholipides, ...

Cependant,

1. 1. 1. - Un apport excessif de LDL augmente le risque :

1. 1. 1. 1. d'oxydation du cholestérol : en formant de l'oxycholestérol, facilitant la formation des plaques (attention : le cholestérol alimentaire peut déjà être oxydé pendant sa préparation). Cette oxydation est une réaction fréquente lors de la manipulation/préparation des aliments. Préférer des aliments crus avec leur pleine richesse en enzymes, minéraux et vitamines.
        
        de formation d'AGE (Glycation - Maillard)
        
        de synthèse d'homocystéine

Prudence : le LDL est aussi le transporteur de Q10, des caroténoïdes, ... : il est donc bien indispensable.

1. 1. 1. - Lorsque trop de particules LDL résident dans le plasma, les macrophages viennent aider à leur élimination. Ce mécanisme n'est cependant pas très efficace. Lorsque les macrophages sont remplis d'esters de cholestérol, ils deviennent "squameux", et facilitent la formation de plaques athérosclérotiques (voir aussi : "Cholestérol, transport endogène").

1. 1. - Le HDL peut récolter le cholestérol des plaques en excès dans le sang et le ramener au foie, afin de le repartager via les VLDL ou pour la synthèse de sels biliaires.

Note :

Puisque les VLDL et les LDL sont responsables du transport des triglycérides et du cholestérol du foie vers la périphérie et les HDL pour leur retour vers le foie, des taux majorés de VLDL et de LDL ("mauvais cholestérol"!) sont associés à un risque accru d'athérosclérose. Inversement, des taux plus élevés de HDL sont associés à un plus faible risque d'infarctus du myocarde.

La glucopénie : en cas de glucopénie (manque de sucres, p. ex. lors d'un état de stress important), une mobilisation de graisses provenant des tissus adipeux est observée, suivie d'une hydrolyse en acides gras et glycérol.

1. - le glycérol est utilisé comme précurseur dans le recyclage du glucose via la gluconéogenèse : cette gluconéogenèse accélérée demande de l'énergie.

1. - les acides gras sont oxydés par bèta-oxydation, passent à l'aide de la L-Carnitine à travers la membrane mitochondriale (navette moléculaire de la carnitine) et via l'AcCoA dans le cycle de l'acide citrique et apportent même plus d'énergie que la combustion du glucose, mais à long terme (voir : "Rendement").

1. 1. - l'acétyl-CoA est utilisé dans la production de corps cétoniques (cétose ou cétogenèse). Ces cétones, l'acétoacétate et le β-hydroxybutyrate, seront utilisés ensuite comme source énergétique.

1. 1. - Le cerveau n'est pas capable d'utiliser des acides gras comme source d'énergie, étant donné que ceux-ci ne peuvent pas passer la barrière hémato-encéphalique, tandis que les cétones y arrivent. Dans le cerveau, ces cétones seront utilisés via l'AcCoA dans le cycle de l'acide citrique.

Voir aussi : "Le régime cétogène".

Conséquences :

1. 1. - le métabolisme forcé des graisses peut intervenir pour 20% dans le recyclage durant la gluconéogenèse.

1. 1. - les taux des graisses sanguines ou des TAG augmentent en cas de mobilisation de graisses à partir des tissus adipeux : elle provoque une perte de réserve énergétique, une perte et une insuffisance de poids avec un risque cardiovasculaire accru.

1. 1. - la réserve de la L-carnitine peut s'épuiser ; la L-carnitine assure le transport des acides gras vers les mitochondries, pour leur oxydation dans le cycle de l'acide citrique : cette situation mène finalement à une pénurie de L-carnitine (besoins accrus/synthèse hépatique insuffisante) ; elle est caractérisée par une élévation des taux sanguins de TAG, une insuffisance cardiaque, une fatigue chronique, une apathie, ...

La combustion de graisses offre initialement un effet d'épargne glucosique, afin de couvrir en premier lieu les besoins en glucose du cerveau.

APPORT ENDOGENE :

DEGRADATION - milieu oxydatif : nécessite la présence d'un agent oxydatif : FAD/NAD+.

La lipolyse est le processus de dégradation des lipides en triglycérides et glycérol + énergie. Ce processus dépend de l'activité d'une enzyme, la Lipase HormonoSensible (LHS).

La LHS est activée par un système en cascade utilisant la noradrénaline comme premier messager (extracellulaire) et le AMPc, comme second messager (intracellulaire). La LHS-P ainsi formée peut réduire les triglycérides en acides gras libres et en glycérol.

Les taux sanguins de glycérol sont un bon indicateur de la lipolyse!

Les catécholamines (adrénaline et noradrénaline) assurent donc, avec l'insuline, la lipolyse.

Le glycérol :

- Le glycérol obtenu par hydrolyse est ensuite phosphorylé et oxydé pour former le dihydroxy acétone phosphate (DHAP), produit intermédiaire de la glycolyse qui assure sa dégradation.

---> lien avec le métabolisme glucidique.

- En même temps, les acides gras sont dégradés ensuite en acétate, fixé sur une molécule porteuse, le Coenzyme A, pour former l'AcétylCoA qui est intégré au cycle de l'acide citrique (Krebs) en présence d'oxygène dans les mitochondries.

---> lien avec le métabolisme glucidique.

Le cycle de l'acide citrique est un cycle d'oxydation (oxydation = céder des électrons) qui transforme les molécules de graisses, de sucres et d'acides aminés en dioxyde de carbone (CO₂), le produit final du cycle de l'acide citrique. En réalité, les produits intermédiaires ne sont pas oxydés eux- mêmes, mais c'est la présence de l'oxygène qui est indispensable pour l'oxydation de NADH en FADH₂, coenzymes réduits. Cette oxydation est accompagnée d'un transfert d'électrons via un mécanisme de porteurs avec l'oxygène comme accepteur d'électrons final.

Les acides gras :

- La bêta-oxydation mitochondriale d'acides gras à chaîne longue est la source principale de la production énergétique cellulaire. Afin de pouvoir passer la membrane des mitochondries, les acides gras à chaîne longue doivent être d'abord activés par le CoA-SH cytoplasmique (acylation) et ensuite fixés sur la L-carnitine, fixation catalysée par la carnitine palmitoyl transférase (CPTase) en libérant à nouveau le CoA-SH. La carnitine transporte les acides gras à chaîne longue activés à travers la membrane intérieure des mitochondries (navette moléculaire de la carnitine).

Cofacteurs : SAM, vit B6

1. - après le transport, la carnitine libre retournera dans le cytosol grâce à la translocase.

1. - ensuite, les doubles liaisons (insaturées) sont hydrolysées en liaisons simples.

Les acides gras sont dégradés par coupures successives de 2 atomes de carbone de la chaîne carbonée :

D'abord, suivant la longueur de la chaîne carbonée restante, l'acide gras est dégradé dans les peroxysomes et ensuite dans les mitochondries.

(les acides gras à chaîne courte et à chaîne semi longue sont oxydés dans les mitochondries, tandis que les acides gras à chaîne longue à très longue sont oxydés par les peroxysomes).

1. 1. - les mitochondries utilisent pour cette dégradation (déshydrogénation) l'enzyme acyl-CoA déshydrogénase. Cette enzyme transporte les électrons de NAD⁺ ---> NADH et ensuite vers la chaîne du transport d'électrons (chaîne respiratoire).

1. 1. - les peroxisomes se servent de l'enzyme acyl-CoA oxydase qui transporte les électrons vers l'oxygène, pour former du peroxyde d'hydrogène qui est ensuite dégradé en eau et oxygène par la catalase.

Ensuite, à l'aide d'une thiolase, la coupure produit une molécule d'AcétylCoA et un acide gras avec une chaîne carbonée plus courte de 2 carbones :

1. 1. - ce dernier peut parcourir à nouveau la béta-oxydation, coupant chaque fois 2C et produisant des molécules d'AcétylCoA.
    - cet AcétylCoA est ensuite utilisé dans le cycle de l'acide citrique mitochondrial pour la production d'ATP.

Finalement :

---> A partir d'acides gras à nombre pair d'atomes de carbone ---> la dégradation produit uniquement des molécules d'AcétylCoA (---> Krebs).

---> A partir d'acides gras à nombre impair d'atomes de carbone, le produit final est le succinyl CoA (ou vers le cycle de Krebs) et la propionyl CoA (ou les deux vers la synthèse d'hémoglobine comme précurseur de l'hème (cofacteur contenant un atome de fer), lorsque le cycle de Krebs est freiné).

Le cycle de l'acide citrique est le chaînon liant la lipogenèse à la glycolyse.

L' AcétylCoenzyme A se trouve donc au carrefour entre les 3 voies de dégradation de resp. glucides, protéines et lipides.

Les corps cétoniques :

Toutes les molécules d'AcétylCoA formées lors de la lipolyse peuvent être dégradées assez rapidement dans le cycle de l'acide citrique uniquement lorsque la disponibilité d'oxaloacétate est suffisante.

- En cas de jeûne prolongé ou de déficience en sucres chez le diabète, l'oxaloacétate est utilisé dans la gluconéogenèse (puisqu'il existe un manque de sucres). La disponibilité de l'oxaloacétate est dans ces cas insuffisante pour réagir avec l'AcétylCoA. Le cycle d'acide citrique peut être débordé en AcCoA. Dans cette situation, beaucoup d'AcétylCoA sont utilisés pour la synthèse de composés cétoniques, en particulier l'acétone :

2 Molécules d'AcétylCoA forment une molécule d'acétoacétylCoA et ensuite en corps cétoniques tels que l'acétone, l'acétylacétate (diacète) et le D-3-hydroxybutyrate. Même l'acétylacétate (ou acétoacétate) subit une décarboxylation lente et spontanée en acétone (d'où le phénomène de l'haleine d'acétone chez les diabétiques (en manque de sucres) et en cas de jeûne prolongé).

- Les corps cétoniques sont plus élevés en cas de jeûne, d’exercices intenses ou de régime pauvre en sucres. Les cétones formés arrivent ensuite dans le sang comme éventuels substituts de glucose dans les tissus extrahépatiques : en effet, les corps cétoniques représentent une source énergétique importante, en particulier pour le muscle cardiaque et le cortex rénal. En cas de jeûne prolongé ou de diabète, le cerveau utilise aussi l'acétylacétate comme combustible à la place du glucose. Cette combustion de corps cétoniques forme à nouveau des molécules d'AcétylCoA.

Le corps cétonique, l'Acétylacétate, un métabolite du métabolisme lipidique, pourrait neutraliser le méthylglyoxal, un métabolite cytotoxique du métabolisme glucidique (glycolyse) . Le méthylglyoxal pourrait être impliqué dans la formation d'AGE (Glycation - Maillard) et pourrait donc jouer un rôle important dans le développement de maladies liées à l'âge telles que diabète, Alzheimer et cancer. Le troisième métabolite (3-HDD), né du processus entre ces 2 métabolites, ne présenterait aucun des effets indésirables du méthylglyoxal.

- Un excès de formation d'acétone dans le sang peut entraîner une diminution du pH sanguin (acidose) qui, si elle persiste, conduit à un coma mortel (uniquement chez la personne diabétique de type 1, en hyperglycémie et avec des valeurs cétoniques > 20mmol).

Note :

1. - Un état de cétose associé à une hypoglycémie = sans danger : voir "Le régime cétogène".
  - Les corps cétoniques nous rendent plus sensibles à l'activité des hormones, dont l'insuline, et aident à combattre une résistance à l'insuline. Mais durant un jeûne, stimulée par diverses conditions de stress comme l’hypoxie, l’absence de facteurs de croissance ou la malnutrition, les cellules peuvent être amenées à initier une autophagie "anormale", c.à.d. par une dégradation des vésicules contenant l’insuline. Au cours du jeûne, la protéine PKD1 (qui normalement produit et induit la libération d'insuline) est inactivée, les granules d’insuline se lient aux lysosomes, ce qui conduit à la dégradation de l’insuline. Dans le même temps, la voie du mTOR est activée et supprime la voie normale de l’autophagie .
  - l'AcétylCoA peut aussi être utilisé dans la synthèse de cholestérol.

1. - d'autre part, l'organisme est incapable de convertir des acides gras en glucose. L'organisme est incapable de synthétiser du pyruvate ou d'oxaloacétate supplémentaire à partir d'AcétylCoA. En effet, la conversion d'AcétylCoA ---> pyruvate est irréversible. En outre, l'entrée d'AcétylCoA dans le cycle de l'acide citrique n'engendre aucune production nette d'oxaloacétate.

1. - toutefois, en cas d'apport insuffisant de glucose via l'alimentation, l'organisme est bien capable de convertir en glucose le triacylglycérol (TAG), un type de réserve adipeuse.

TAG ---> 3 acides gras + glycérol

---> Glycérol + ATP ---> Glycérol-3-Phosphate + ADP

---> ce Glycérol-3-P peut être transformé en glucose via la gluconéogenèse! (voir aussi : "Glucopénie").

Note :

1. - afin d'assurer la prolifération constante, les cellules cancéreuses ont besoin d'un apport constant en glucose. En effet, contrairement aux cellules normales, les cellules cancéreuses sont incapables d'utiliser des corps cétoniques comme combustion. Il serait donc possible de freiner un cancer avec un régime cétogène pauvre en calories (p. ex. K05 - V75 - E20) principalement composé de bonnes graisses (huile de noix de coco, huile d'olive, beurre, oeufs, avocats, noix...) et d'un apport limité de protéines (1g/kg de poids corporel) pauvre en acides aminés branchés (afin d'inhiber la voie métabolique mTOR). A lire aussi : "La théorie de Warburg".

Le rendement énergétique:

Le rapport de la combustion totale d'acides gras est d'environ 9 kcal par gramme. La béta-oxydation pour un acide gras à 6 carbones apporte 45 molécules d'ATP.

Le rapport de la combustion d'hydrates de carbone et de protéines est d'environ 4 kcal par gramme. Le métabolisme du glucose (C6) génère 38 molécules d'ATP.

A nombre égal de carbones, un acide gras est donc plus énergétique qu'un ose!

Ceci s'explique par :

- le caractère plus réduit des acides gras,
- le caractère apolaire des acides gras (non hydrosolubles), qui permet leur stockage sous forme anhydrique. D'autre part, les hydrates de carbone et les protéines fixent facilement l'eau lorsque ils sont stockés. De cette manière, 1 g de graisse apporte 6 x plus d'énergie qu'1 g de glycogène.

Voir aussi : "Processus de production énergétique, producteurs d'énergie".

Côté pratique :

L'accumulation des graisses (lipogenèse) et le dépôt adipeux du milieu sanguin dans les adipocytes :

- sont freinés par :

1. - l'hormone de croissance (hypophyse) : stimule la production dans le foie et les tissus de l'IGF-I, une hormone qui favorise la transformation de graisses en acides gras (voir : "Le système hormonal").
  - le glucagon (pancréas) : de nouvelles idées relatives au développement de l'obésité et du surpoids chez des personnes avec des habitudes alimentaires riches en hydrates de carbone, montrent que les graisses par définition ne peuvent pas être brûlées tant que les apports de quantités importantes d'hydrates de carbone sont élevés, car la libération de glucagon est inhibée lorsque le métabolisme glucidique prédomine (élévation de glycémie).
  - la DHEA (glande surrénale) : en augmentant les taux d'IGF-I.
  - le CLA : diminue l'activité de la lipoprotéine lipase (LHS).
  - l'AHC : l'acide hydroxycitrique : inhibe la lipogenèse à partir du citrate en inhibant la ATP-citrate lyase dans la cellule adipeuse ou hépatique.
  - ...

- sont stimulés par :

1. - l'insuline (pancréas) : active l'activité de la lipoprotéine lipase (LHS).
  - manger tard le soir, avant d'aller dormir : l'excès d'énergie fourni par l'apport alimentaire tardive sera transformé et stocké sous forme de graisse. Cette transformation nécessite du NADPH (voir plus haut). Un déficit en NADPH pourrait perturber la détoxication et la phagocytose.

La dégradation (lipolyse) ou la combustion (béta-oxydation) :

- est stimulée par :

1. - l'hormone de croissance (hypophyse)
  - le glucagon (pancréas)
  - la DHEA (glande surrénale)
  - la LH (hormone lutéinisante, hypophyse)
  - le CLA : favorise la béta-oxydation des acides gras (avec à terme une amélioration de la lipolyse et d'un développement musculaire éventuel si la prise est accompagnée d'exercices musculaires adaptées)

- est inhibée par :

1. - l'insuline (pancréas) : l'insuline freine la lipolyse et l'oxydation
    - des maladies telles que l'obésité et le diabète freinent la bêta-oxydation des acides gras (oxydation partielle)
  - une perturbation de l'équilibre acido-basique qui rend le terrain acide