6 - Régulation du métabolisme des glucides Flashcards
Principes généraux de la régulation :
Constats :
- Les besoins en ATP d’un muscle peuvent augmenter d’un facteur 100 d’une seconde à l’autre en réponse à un exercice.
- L’entrée de nutriments est irrégulière (espace entre les repas, différentes compositions des repas, jeûne,…).
- L’apport en O2 peut être irrégulier.
Pourtant les concentrations cellulaires en métabolites évoluent peu.
Importance de la régulation :
près de 12% des gènes codent pour des protéines régulatrices.
Règles d’or de la régulation :
-
Potentialiser l’utilisation des métabolites riches en énergie en limitant des opérations simultanées dans des directions opposées.
- Les voies cataboliques et anaboliques ne sont pas compatibles
- Ex : la néoglucogenèse est inhibée si la glycolyse est activée.
-
Répartir correctement les métabolites qui entrent en jeu dans différentes voies.
- Ex: le glucose 6P
- Utiliser les métabolites les plus appropriés à chaque situation (glucose, a.gras, glycogène…).
- Inhiber les voies dont les produits s’accumulent.
Le métabolisme est régulé par :
- les besoins énergétiques des cellules (niveau cellulaire)
- l’état métabolique (niveau de l’organisme)
- les hormones
Besoins énergétiques des cellules
L’ATP est nécessaire pour de très nombreuses réactions.
Si [ATP] diminue, des réactions se feront difficilement ou plus du tout => mort cellulaire.
L’évolution de la concentration en [AMP] est donc un très bon indicateur des besoins énergétiques des cellules. L’AMP est un excellent régulateur allostérique.
Le rapport des concentrations [NADH]/[NAD+] est également un bon indicateur.
Rôle de l’AMP Kinase
l’AMP kinase (AMPK) est une enzyme clé qui régule les activités métaboliques de différents tissus et organes. Son activité augmente lorsque [AMP] augmente.
Elle phosphoryle alors des enzymes clés du métabolisme, ce qui modifie leur activité :
- elle active les voies métaboliques qui produisent de l’ATP (transport de glucose, glycolyse, oxydation des acides gras)
- elle inhibe les voies métaboliques qui consomment de l’ATP (synthèse d’acides gras, de cholestérol, de protéines…)
- elle permet une augmentation de la prise alimentaire
Etat métabolique
Un système de régulation doit maintenir de façon stricte les concentrations des métabolites dans l’organisme.
Exemple :
Conséquences d’une modification de la concentration sanguine en glucose.
50 % de la concentration habituelle en glucose dans le sang => confusion et troubles mentaux
Moins de 20% de la concentration habituelle en glucose dans le sang => coma, mort
==> De nombreux mécanismes participent au maintien de l’homéostasie.
Régulation hormonale : Exemple de l’insuline
Les différents modes de régulation de l’activité enzymatique cellulaire :
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Elle dépend du nombre d’enzymes disponibles sur un site donné :
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Synthèse de l’enzyme( Mode de régulation lent : jusqu’à plusieurs heures sont nécessaires pour qu’il soit effectif)
- accessibilité de l’ADN (compaction, répresseur, activateur,…) pour la transcription
- disponibilité en facteurs de transcription
- stabilité de l’ARNm (microARN, demi-vie)
- efficacité de la traduction (microARN)
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Dégradation de l’enzyme
- Ubiquitination (adressage vers le protéasome)
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Localisation de l’enzyme
- la séquestration d’une enzyme dans un compartiment l’empêchera d’intervenir dans un autre compartiment.
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Synthèse de l’enzyme( Mode de régulation lent : jusqu’à plusieurs heures sont nécessaires pour qu’il soit effectif)
-
Elle dépend de l’activité de l’enzyme. Celle-ci peut être modulée par :
- clivage (permet l’activation des proenzymes)
- modification covalente (méthylation, association avec lipides, PHOSPHORYLATION/ DEPHOSPHORYLATION)(50%) (Généralement induite par un signal extracellulaire par exemple une hormone, un facteur de croissance… => régulation qui nécessite jusqu’à plusieurs minutes pour être effective.)
- Régulation allostérique (induite par un substrat, un produit, un métabolite…) Régulation très rapide : de l’ordre de la ms
- Elle dépend de la disponibilité en substrat (ou la fixation avec le substrat)
Ex : la disponibilité du glucose pour l’hexokinase de la glycolyse dépend de l’entrée du glucose dans la celluledépend du transporteur membranaire.
Les différents modes de régulation de l’activité enzymatique cellulaire :
UNE MEME ENZYME PEUT ETRE REGULEE PAR LES MECANISMES 1) 2) et 3) DECRITS DANS LES DIAPO PRECEDENTES
Enzymes spécifiques de glycolyse ou Neoglycogénèse qui sont cible de cette régulation :
Glycolyse :
- l’hexokinase (réaction 1 de la glycolyse)
- la PFK-1 (réaction 3 de la glycolyse)
- la pyruvate kinase (réaction 9 de la glycolyse)
Gluconeogenesis :
- la pyruvate carboxylase (réaction 1 de la néoglucogenèse)
- la FBPase-1 (réaction 7 de la néoglucogenèse)
Régulation de l’hexokinases :
Dans le muscle : hexokinase I, II
Dans le foie : hexokinase IV
Les propriétés des différentes hexokinases sont différentes.
Dans le muscle : l’hexokinase I est à saturation en conditions physiologiques (grande affinité pour le glucose)
Dans le foie : l’hexokinase IV n’est pas saturée et son activité dépend de la concentration en glucose.
Régulation.
Dans le muscle : inhibition de l’hexokinase I par le glucose 6P (produit de la réaction) => permet d’équilibrer la production et la consommation du glucose.
Dans le foie : pas d’inhibition de l’hexokinase IV par le glucose 6P donc l’enzyme peut fonctionner à des [glucose 6P] élevées.
Une diminution de la concentration en glucose hépatique diminue l’activité de l’enzyme => en cas d’hypoglycémie, le foie ne dégrade pas le glucose et le laisse donc à disposition des autres organes (cerveau, muscle…)
Mécanisme de régulation de l’héxokinase hépatique
- en cas d’hypoglycémie,le foie « laisse le glucose aux autres organes ».
Récapitulatif schéma régulation hexokinase :
Régulation de la PFK-1 et FBPase-1
1) Régulation par l’ATP , l’ADP et l’AMP
2) Régulation par le citrate (intermédiaire cycle de Krebs = accumulation est un signe d’abondance énergétique )
- *3) Régulation par le fructose 2,6-biphosphate (F2,6 biP) :** Le F2,6biP N’EST PAS un intermédiaire de la glycolyse : c’est un RÉGULATEUR.
- *F2,6bi P** augmente l’activité de la PFK-1 =>favorise la glycolyse.
F2,6bi P inhibe l’activité de la FBPase-1 =>inhibe la néoglucogenèse
Régulation de la PFK-1 et FBPase-1
Détails :
