La gluconéogenèse

Résumé du document

Cours de métabolisme moléculaire, dispensé en L3 Biochimie et Biologie Moléculaire.

Extraits

[...] Il s'agit d'une enzyme allostérique, nécessitant deux cofacteurs : la biotine (groupement prosthétique) et le coenzyme‐A. Le pyruvate étant présent dans le cytosol, il faut dans un premier temps qu'il pénètre dans la mitochondrie. Une fois dans la matrice mitochondriale, il subira la carboxylation pour être transformé en oxaloacétate La pyruvate carboxylase utilise son groupement prothétique la biotine comme transporteur de groupement CO2. La gluconéogenèse 2 Conversion de l'oxaloacétate en phosphoénolpyruvate L'oxaloacétate doit quitter la matrice mitochondriale pour revenir dans la cytosol où se trouve l'enzyme catalysant cette seconde réaction. [...]

[...] Le cerveau à lui seul requiert environ 120g de glucose par jour, soit plus de la moitié du glucose stocké sous formé de glycogène dans les muscles et le foie. Ainsi, l'apport en glucose depuis ces stocks n'est pas toujours suffisant ; entre les repas par exemple, pendant un jeun, ou après un effort physique intense, les stocks de glycogènes sont à sec. Dans ces moments là, les organismes ont besoin d'une alternative pour synthétiser du glucose à partir de précurseurs non‐glucidiques. C'est le rôle de la voie de gluconéogenèse (ou néoglucogenèse), qui converti le pyruvate en glucose. [...]

[...] En revanche, trois réactions de la glycolyse sont irréversibles, et forment ainsi des points de régulation. Il s'agit de la conversion du glucose en glucose‐6‐phosphate par l'hexokinase ; la phosphorylation du fructose‐6‐phosphate en fructose diphosphate par la phosphofructokinase‐1 ; la conversion du phosphoénolpyruvate en pyruvate par la pyruvate kinase. In vivo, ces trois étapes réactionnelles de la glycolyse sont caractérisées par une variation d'énergie libre nettement négative, tandis que les autres réactions réversibles ont une variation d'énergie libre proche de 0. [...]

[...] Cette réaction est très exergonique, ce qui en fait un mécanisme de choix utilisé par l'organisme pour produire de la chaleur. Fructose 1,6 diphosphate + H2O Æ Fructose 6‐phosphate + Pi Conversion du glucose 6‐phosphate en glucose La dernière étape de cette voie de gluconéogenèse est la déphosphorylation du glucose‐6‐ phosphate pour aboutir à la formation de glucose. Cette déphosphorylation est nécessaire pour que le glucose puisse traverser la membrane plasmique, et circuler librement dans le sang pour rejoindre les autres cellules. La réaction est catalysée par la glucose‐6‐phosphatase. [...]

[...] Glucose 6‐phosphate + H2O Æ Glucose + Pi METABOLISME Bilan 2 pyruvates + 4 ATP + 2 GTP + 2 NADH+H+ + 6 H2O 1 glucose + 4 ADP + 2 GDP + 6 Pi + 2 + 2 NAD+ ΔG'0 = kcal/mole Or, si la néoglucogenèse était simplement le mécanisme inverse de la glycolyse, on aurait : 2 pyruvates + 2 ATP + 2 NADH+H+ + 2 H2O 1 glucose + 2 ADP + 2 Pi + 2 NAD+ ΔG'0 = +20 kcal/mole Régulation de la gluconéogenèse et de la glycolyse Active : AMP ; Frc Inhibe : Citrate Active : Citrate Inhibe : AMP ; Frc Inhibe : ADP Active : Frc Inhibe : ATP Active : Acétyl‐CoA Inhibe : ADP La gluconéogenèse Les cycles futiles Si on considère deux enzymes qui lors d'une même étape, sont actives en même temps, mais avec une efficacité différente, on aura un flux net non nul. Il est possible d'activer une enzyme, et d'inhiber l'autre, d'un même facteur, par un effecteur allostérique. Ici par exemple, l'enzyme permettant le passage de A vers B a été stimulée de tandis que l'enzyme permettant le passage de B vers A a été inhibée de 20%. Le flux net augmente alors, et permet la production de chaleur. [...]