Cours 2: métabolisme cardiaque Flashcards
définition anabolisme et catabolisme
anabolisme: synthèse de molécules complexes à partir de molécules simples
catabolisme: réduction des composés organiques complexes en éléments simples, avec libération d’énergie.
Définition métabolisme
Processus physico-chimiques regroupant les réactions d’anabolisme (biosynthèse) et de catabolisme (dérgradation).
Définition se la glycolyse
- ensemble de voies métaboliques énergétiques permettant la phosphorylation de l’ADP en ATP ou l’augmentation des réserves énergétiques, grâce à l’oxydation du glucose.
- la glycolyse se déroule dans le cytosol
- elle nécessite du glucose
- elle produit du pyruvate qui sera par la suite, soit consommé par le cycle de Krebs (mitochondrie) en aérobiose, soit par fermentation anaérobiose, où il deviendra du lactate (ou alcool).
Étapes de la glycolyse et bilan général
- Glucose est phosphorylé par hexokinase qui utilise une mol d’ATP et forme du glucose-6-phosphate (G6P)
- deuxième enzyme G6P –> fructose phosphate
- phosphofructokinase-1 (PFK1) phosphoryle la fructose-phosphate et utilise 1 ATP. ENGAGEMENT DU GLUCOSE DANS LA GLYCOLYSE.
- À la fin de la première étape du cycle, glucose donne 2 mol de glycéraldéhyde-3-phosphate (GAPDH) et utilisation de 2 mol d’ATP.
- après 5 réactions, on a la production d’un NADH et 2 mol d’ATP pour chaque mol de glycéraldéhyde-3-phosphate (GADPH). NADH utiliser dans la chaine respiratoire et produit 3 mol d’ATP.
- 2 mol de pyruvate produite qui vont aller soit en aérobie (cycle de Krebs) ou en anaérobie (fermentation).
bilan général:
- utilisation de 2 ATP dans première étape de la glycolyse (étape 1 à 4 ici)
- formation de 4 ATP dans deuxième étape (ici 5ième) (en incluant la production des 2 mol de GADPH)
- formation de 2 NADH dans la deuxième étape de la glycolyse = 3 atp x 2 NADH = 6 ATP
donc production net de 8 ATP (4+6-2=8)
Quelle enzyme régule la vitesse de la glycoyse?
La PFK-1 (phosphofructokinase)
Comment se fait la régulation de la phosphofructokinase (PFK)?
La PFK est l’enzyme clé de la glycolyse.
elle catalyse la réaction : fructose-6-phosphate + ATP = fructose-1,6-biphosphate + ADP
inhibiteur allostérique:
- ATP: quand accumulation d’ATP (surproduction), la cellule stop l’enzyme pour arrêter pour arrêter la glycolyse et arrêter la production d’ATP.
- citrate: premier intermédiaire du cycle de Krebs, donc quand surchage énergétique = citrate traverse la membrane mitochondriale pour inhiber la PFK quand trop de citrate = trop d’énergie.
activateur allostérique:
- ADP
- AMP
- fructose 2,6 biphosphate.
Décrit le devenir du pyruvate en anaérobie.
- dans le cytosol:
- soit fermentation lactique: transformation du pyruvate en lactate par la lactate déshydrogénase par utilisation d’un NADH * réaction réversible, donc LDH peut produire du pyruvate à partir du lactate*
- soit fermentation alcoolique: transformation du pyruvate en acetaldehyde par la pyruvate décarboxylase *irréversible, puis en éthanol par l’alcool déshydrogénase *réversible (utilisation d’un NADH).
Décrit le devenir du pyruvate en aérobie
- dans la mitochondrie
- oxydation du pyruvate par le cycle de Krebs (ou le cycle de l’acide citrique).
Comment le pyruvate est transporter à l’intérieur de la mitochondrie? et qu’est-ce qu’il lui arive une fois dans la mitochondrie?
il emprunte un transporteur d’anion organique qui transporte le pyruvate à l’intérieur de la mitochondrie en même temps qu’un K+.
Une fois dans la mitochondrie, le pyruvate peut subir une décarboxylation oxydative (*irréversible) par la PDH (pyruvate déshydrogénase) qui aboutit à la formation d’acétyl-CoA et d’un NADH (3 ATP)
Acétyl-CoA est utilisé par le cycle de Krebs.
1 mol de glucose = 2 acétyl-CoA car 2 pyruvates.
Comment se fait la régulation de la PDH?
- L’activité de la PDH est sous le contrôle d’un processus phosphorylation/déphosphorylation
- il y a inhibition de la PDH via l’action de la PDK (pyruvate déshydrogénase kinase: phosphoryle la PDH avec de l’ATP).
- il y a activation de la PDH via l’action de la PDP (pyruvate déshydrogénase phosphatase: déphosphoryle la PDH)
** la PDK est activé par l’acétyl-CoA (parce que la réaction de la PDH permet de produite l’acétyl-CoA, donc si Acétyl-CoA présent en solution, pas besoin d’avoir l’action de la PDH, donc activation de la PDK qui va phosphoryler la PDH et l’inactivé), ATP, NADH
** la PDK est inactivé par le pyruvate
La PDH est active sous forme non phosphoryler et est inactive lorsque phosphorylé.
Quels isoformes de la PDK sont présents dans le coeur? Pourquoi leur expression varient.
- 3 des 4 isoformes de la PDK sont présents dans le coeur:
PDK1, PDK2 et PDK4.
Leur expression varie selon la diète, les fluctuations hormonales et en période de jeûne.
durant quelle période la PDH est-elle activé/inactivé?
La PDH stimule le métabolisme du glucose en période post-ptandiale (après le repas).
Au contraire, son inactivation est cruciale pour la conservation du glucose en période de jeûne.
Définition du cycle de Krebs
C’est une série de réaction qui démantèlent l’acétyl-CoA
Les équivalents réduits sont envoyés à la chaine respiratoire.
Ce déroule dans la mitochondrie.
Quelle est l’importance du citrate?
C’est le premier intermédiaire du CAC (cycle de l’acide citrique - cycle de Krebs), formé suite à la combinaison de l’acétyl-CoA et l’oxaloacétate (OAA) via la citrate synthase.
Quels sont les seuls précurseurs de l’OAA?
Le glucose et le lactate suite à leur conversion en pyruvate par la glycolyse ou la LDH.
Qu’est-ce que le CAC ou cycle de kerbs permet de produire?
Il permet de produire des équivalents réduits nécessaires à la phosphorylation oxydative mitochondriale. soit:
- NADH (3 ATP)
- FADH2 (2 ATP
- ATP
Il permet la production de 3 NADH + 1 FADH2 et 1 ATP par molécule de pyruvate donc par molécule d’acétyl-CoA.
Quel est le bilan énergétique du cycle de Krebs et glycolyse?
au niveau mitochondriale (CAC):
- formation de 12 ATP / mol d’acétyl-CoA (3 NADH x 3 ATP = 9 ATP, 1 FADH2 x 2 ATP = 2 ATP, 1 ATP)
- donc 2 acétyl-CoA = 24 ATP pour 1 glucose (car 1 acétyl-CoA = 1 pyruvate).
la transformation du pyruvate en acétyl-CoA par la PDH produit 1 NADH (NADH x 3 ATP = 3 ATP )/pyruvate
- donc 24 ATP - 3 ATP = 19 ATP / pyruvate
Au niveau cytosolique (glycolyse)
- formation de 8 ATP lors de l’oxydation du glycose en 2 pyruvates (2 NADH x 3 ATP et 4 ATP - 2 ATP = 8 ATP)
- utilisation de 2 ATP lors de la transformation du flucose en GADPH.
bilan finale = 24 ATP du cycle de Krebs + 6 ATP de la transfromation du pyruvate en acétyl-CoA+ 8 ATP de la glycolyse = 38 ATP
Bilan réelle: Soustrait 2 ATP pour le transport de NADH vers la mitochondrie = 36 ATP.
Où se situe la beta-oxydation des acides gras et de quoi elle dépend? Pourquoi on la nomme beta-oxydation?
elle se situe principalement dans la mitochondrie et elle dépend de la présence d’oxygène.
on la nomme beta-oxydation parce que clivage sur la chaine beta.
L’acide gras perd 2 carbone (alpha et beta) à chaque cycle.
Le clivage libère un acétyl-CoA de 2 carbones et un acide gras avec 2 carbone en mois.
Décrit le bilan de la beta-oxydation pour un acide gras en Cn?
- n/2 -1 (NADH, H+)
- n/2 - 1 (FADH2)
- n/2 acétyl-CoA
- 1 AMP
- 2 phosphates
- Activation de l’AG = -2 ATP
Pourquoi l’acide gras doit subir une activation avant la beta-oxydation? En quoi consiste cette activation?
L’acide gras doit subir une activation pour produire le premier acyl-CoA.
acide gras est transformé par l’enzyme acyl-synthase en acyl-CoA + AMP + 2 Pi. 2 ATP sont UTILISÉS
nomme la fonction mécanique et la fonction énergétique du coeur.
mécanique = pompe du sang
énergétique = produit beaucoup d’ATP.
C’est pourquoi on dit que le coeur est une pompe et un four.
Décrit l’énergétique cardiaque : combien il utilise d’ATP par seconde, son stock lui permet combien de battement, l’énergie vient d’où, etc.
- Le muscle cardiaque utilise 1 mM ATP par seconde
- son stock d’ATP lui permet uniquement 3 battements
- > 90% de l’énergie vient de la respiration mitochondriale
- le volume mitochondriale représente 30% du volume cellulaire.
- 90% de l’énergie est produite sous forme de PCr (phosphocréatine)
- le coeur à besoin d’un système efficace de transfert de son énergie.
Comment se fait le transfert de l’énergie de la circulation coronaire aux éléments contractiles ? Décrit
3 étapes:
1. oxydation des substrats dans la mitochondrie: le métabolisme énergétique: la sélection des substrats: le coeur choisit les substrats selon ces besoins: Acides Gras donc beta-oxydation ou glucose = cycle de Krebs
2. production de l’ATP dans la mitochondrie: production d’énergie: phosphorylation oxydative par la chaine respiratoire = NADH, FADH2 et ATP
3. Transfert aux sites d’utilisation. transfert et utilisation de l’énergie: la navette de la créatine kinase. Le phosphate est stocker sous forme de phosphocréatine (PCr) et implique la créatine kinase qui libère l’ATP pour être urilisé par les éléments contractiles.
Quels sont les substrats métaboliques du coeur? en quel proportion le coeur les utilise-t-il?
- acide gras: 60%
- glucose : 30%
autres (10%)
- acides aminés
- glycogène
- pyruvate
- lactate
- corps cétoniques
Décrit le transport du glucose.
- La captation du glucose est régulée par le gradient du glucose ainsi que par l’Activité et l’expression des transporteurs de glucose (GLUTs)
- Les GLUTs ont une forte homologie de structure mais diffère entre eux par leur affinité pour le glucose.
- le coeurs exprimes 2 principaux isoformes de la famille GLUT: GLUT 1 et 4 dans un rapport de 0.27 GLUT1/GLUT4. donc environ 1 GLUT1 pour 4 GLUT4.
- il n’y a aucune consommation d’énergie pour le transport du glucose.
- La captation est accéléré par l’adrénaline, l’insuline et l’hypoxie.
Décrit le transport du glucose par le GLUT1.
LE GLUT 1 est majoritairement présent dans le myocarde foetale et est indépendant de l’insuline.
- il diminue après la naissance (changement de besoin métabolique)
- il représente le transport basale du glucose.
- il n’est pas induit par un inducteur exogène.
Décrit le transport du glucose par le GLUT4.
- est exprimer dans le coeur adulte.
- il reste le principal isoforme des GLUTs.
- l’insuline induit différente voies de signalisation qui stimuleront la translocation du GLUT4 et en conséquence le flux du glucose.
- son expression dans le coeur diminue dans les maladies métaboliques, ce qui conduit à la résistance à l’insuline.
Décrit la signalisation de l’insuline pour stimuler la captation de glucose par GLUT4.
L’insuline se lie sur son rcpt transmembranaire ce qui engendre son activation (phosphorylation) et amène l’activation de PI3K, formant ensuite PIP3 et permettant l’Activation de la voie Akt (ou PKB) (PI3K - Akt - mTOR).
Cette voie permet la translocation du GLUT4 cytosolique à la membrane permettant ainsi l’entrée du glucose.
Dans quel contexte le glycogène est-il utilisé comme substrat et comment?
Au cours de la captation des AGs, le coeur continu à capter le glucose pour synthétiser le glycogène, contrairement au foie qui ne fait pas sa en période de jeûne.
Ça prouve que les AGs sont les substrats prédominant en période de jeûne en inhibant la glycolyse au lieu de la captation.
Pour être formé, le G6P de la glycolyse va être dirigé vers la synthèse du glycogène. Elle est modulée pat la glycogène synthase et par la concentration de G6P.
Vrai ou faux, le glycogène est plus important dans le coeur adulte que dans le coeur foetale.
Faux, Le glycogène (substrat endogène) occupe 2% du volume des myocytes adultes et 30% des foetaux et nouveaux-nés.
