Chapitre 2 : Régulation Métabolique

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Dr. BEKARA A Biochimie Physiologique Humaine et Nutritionnelle M1 Biochimie Appliquée 1 Chapitre 2 : Régulation Métabolique Partie 01 : Rappel sur le Métabolisme Glucidique 1. Généralités sur les Glucides : Les glucides sont les molécules les plus abondantes sur la terre Sont des molécules hydrophiles grâce à la présence de nombreux groupement (OH) qui établissent des liaisons hydrogènes avec lH2O. 1.1. Rôle : Structural Energétique (ATP) Métabolique (donnent d’autres molécules d’intérêt biologique) Reconnaissance cellulaire (glucides liés aux protéines et aux lipides) 1.2. Classification : Monosaccharides (oses simples, une seule unité) : Glucose Disaccharides (deux unités) : saccharose Polysaccharide (oses complexes, plusieurs unités) : Amidon 2. Glycogène : Cest un homo polysaccharide ramifié de D-Glucose reliés entre eux par une liaison ɑ 1 4 et pour les ramifications la liaison se fait en Alpha 1 6
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Partie 01 : Rappel sur le Métabolisme Glucidique
1. Généralités sur les Glucides : Les glucides sont les molécules les plus abondantes sur la terre
Sont des molécules hydrophiles grâce à la présence de nombreux groupement (OH) qui
établissent des liaisons hydrogènes avec l’H2O.
1.1. Rôle :
Reconnaissance cellulaire (glucides liés aux protéines et aux lipides)
1.2. Classification :
Disaccharides (deux unités) : saccharose
2. Glycogène :
C’est un homo polysaccharide ramifié de D-Glucose reliés entre eux par une liaison 1 4
et pour les ramifications la liaison se fait en Alpha 1 6
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Remarque :
Le glycogène représente la forme de stockage de glucose dans les tissus (Foie et muscle)
Ce métabolisme dépend de :
o Début de jeûne : glycogénolyse (Foie)
b) Situation énergétique :
2.1. Anabolisme (Glycogénogénèse) :
obtient du glycogène
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Débranchement par les enzymes débranchant
Isomérisation de glucose 1p en Glucose 6 P par la phosphoglucomutase.
Hydrolyse de Glucose 6 phosphate par la glucose 6 phosphatase qui se trouve uniment
dans le foie ce qui permet de libérer le glucose dans le sang , tandis que dans le
muscle le glucose 6 phosphate rejoint la glycolyse ainsi son usage est privée.
2.3. Régulation de métabolisme de glycogène :
La glycogénolyse et la glycogénogénèse ne doivent pas avoir lieu en même temps
Les hormones de régulation :
Insuline : stimule la glycogénogénèse (++++) par l’activation du glycogène synthase.
Glucagon et catécholamines : stimule la glycogénolyse (++++). Le glucagon active la
glycogène phosphorylase.
Les Périodes de régulation :
Post prandiale : stockage de glucose sous forme de glycogène dans le foie et le muscle
(glycogénogénèse ++++)
Période de jeûne : dégradation de glycogène pour libérer le glucose (Foie)
Période d’activité musculaire : dégradation de glycogène (muscle)
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Dégradation de glucose pour donner le pyruvate et l’ATP
La glycolyse est le précurseur de nombreuses molécules d’intérêt biologique
Exemple : Pyruvate Oxaloacétate acide aminé
Elle déroule dans tous les tissus mais à des degrés variés.
3.1. Sources de glucoses :
Alimentation : il est issu de la dégradation des disaccharides et de polysaccharides
Néoglucogénèse
Etape d’investissement (consommation de 02 ATP)
Etape de remboursement (libération de 04 ATP)
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3.3. Métabolisme de Fructose :
Ce sucre est présent dans certains aliments ( fruits) ainsi il est issu de la dégradation
intestinale de saccharose .
Contrairement au glucose, le fructose peut pénétrer dans les cellules en absence
d’insuline via des transporteurs spécifiques GLUT 5
Son métabolisme est hépatique dont il rejoint la glycolyse au niveau de fructose 6
phosphate comme il peut aussi rejoindre la glycogénogénèse .
3.4. Métabolisme de galactose :
Il est issu de la dégradation intestinale de lactose
Le galactose peut aussi pénétrer dans les cellules en absence d’insuline
Son métabolisme est surtout hépatiques, ainsi il rejoint la glycolyse au niveau de glucose
6 phosphate.
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4. Régulation de la glycolyse :
Elle permet d’adapter la vitesse de la glycolyse aux besoins de la cellule
Elle dépend de la glycémie.
Le glucagon :
Freine la glycolyse, elle réserve le glucose aux tissus glucodépendants
L’insuline :
Accélère la glycolyse en période post prandiale pour produire l’énergie nécessaire à la synthèse
des acides gras.
Adrénaline :
En période d’activité, elle accélère la glycolyse pour offrir l’énergie nécessaire aux contractions
musculaires.
5. La néoglucogénèse
C’est la synthèse de nouvelles molécules glucidiques à partir des substrats non
glucidique.
On a des tissus non glucodépendants qui utilisent d’autres sources d’énergie que le
glucose , et on a des tissu glucodépendant qui utilise le glucose comme seule source
d’énergie (Hématies , strictement glucodépendant ) et le cerveau (qui utilise en
plus les corps cétoniques)
5.2. Précurseurs :
5.3. Quand :
La néoglucogénèse se déroule d’une manière ordinaire à distance des repas , et devient
accrue au début de jeûne , ainsi elle est plus intense avec des périodes de jeûne prolongées
(Voir schéma supplémentaire )
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5.4.1. Glucagon :
Entre repas :
Elle sous la dépendance de glucagon à distance des repas. Lorsque la glycémie diminue , le
glucagon active la dégradation des lipides (TG et AG) ce qui donne l’Acétyl CoA déclenchant
ainsi la néoglucogénèse en favorisant la réaction du pyruvate .
Jeûne :
Le glucagon accélère la néoglucogénèse et freine la glycolyse , elle induit la synthèse des
enzymes de cette voie : Phosphoénolpyruvate carboxylase et Fructose 1,6-Bisphosphate.
5.4.2. Insuline :
5.4.3. Les glucocorticoïdes (Cortisol) :
Stimule la néoglucogénèse à partir des acides aminés et de glycérol libérés par la protéolyse
musculaire et la lipolyse adipocytaire.
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Université de Hassiba Benbouali de Chlef ; Faculté SNV, Département de Biologie
M1 : Biochimie Appliquée (2019/2020), Dr. BEKARA A
Module : Biochimie Physiologique et Nutritionnelle Humaine
Chapitre 2 : Régulation Métabolique
Exercice 01 : Répondiez brièvement aux questions suivantes
1. Ecrire l’équation globale de la glycolyse
2. Décrire les conditions physiologiques de mise en jeu de la glycogénolyse.
3. Indiquer les destinées de glucose 6-phosphate dans le tissu hépatique et dans le tissu musculaire
4. Au niveau hépatique, la glycogénolyse est contrôlée par certaines hormones . Préciser leur nature, leur origine et
leur mécanisme d’action simplifié
Exercice 02 : Métabolisme des glucides dans l’hépatocyte
1. Complétez le schéma ci-dessous :
Après un repas riche en glucides ; le foie capte le glucose et lemet en réserve sous forme de glycogène ;
2. Donner la structure chimique de glucose
3. L’enzyme E1 est soumiseà un contrôle hormonal. Citez les principales hormones impliquées et décrireleur
mécanisme d’action brièvement.
4. Les hépatocytes effectuent également la synthèse de glycogène à partir degalactose, donnez la structure de cette
molécule.
5. La galactosémie congénitale est une maladie due à unedéficience héréditaire en enzyme E2. Indiquer les
conséquences métaboliques de ce déficit
6. Citer les métabolites susceptibles d’être convertis en glucose par leshépatocytes. D’où ils viennent ?
7. Qu’appelle ton cette réaction
8. L’enzyme E3 est très importante dans le métabolisme glucidique, précisezsi la réaction catalysée par cet enzyme
se produit dans d’autres tissus ?
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La figure ci-dessous représente un schéma simplifié du métabolisme énergétique qui indique les principaux lieux d’action
d’insuline
1. Nommez les enzymes : E1, E2, E3 et E4
2. A partir de cette figure quels sont les tissus impliqués ?
3. L’entrée du glucose dans les tissus se fait grâce à des structures spécialisées, Nommez les ?
4. L’insuline stimule l’expression de ces structures par exocytose :Schématisez ce phénomène
5. Expliquez l’effet d’insuline sur l’entréedu glucose dans la cellule.
6. Après son entrée dans la cellule ; le glucose est phosphorylé en glucose 6-phosphate, écrivez cette réaction
7. Nommez les métabolites M1 et M2 et indiquer à l’aide des données de documents les perturbations des
métabolismes glucidique et lipidiques en cas d’absence d’insuline.
8. Déduire le trouble de l’équilibre acido - basique qui apparait en cas d’absence d’insuline.
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Université de Hassiba Benbouali de Chlef ; Faculté SNV, Département de Biologie
M1 : Biochimie Appliquée (2019/2020), Dr. BEKARA A
Module : Biochimie Physiologique et Nutritionnelle Humaine
Chapitre 2 : Régulation Métabolique
Exercice 01 : Chromatographie des glucides urinaires
Pour identifier les glucides contenus dans une urine, on réalise une chromatographie de l’urine avec différents témoins sur
couche mince de gel de silice.
Phase stationnaire : gel de silice sur support aluminium
Phase mobile : Butanol 4 vol, acétone 5 vol, eau 1 vol
Durée de développement : 45 minutes
Révélation : Réactif de Molisch (alpha naphtol, éthanol, acide sulfurique) 5 minutes à 105 °C.
1. Expliquez brièvement sur quelles propriétés est basée la séparation chromatographique d’un mélange de glucide
sur couche mince.
2. Préciser le rôle et le mode d’action de révélateurs
3. Exploiter le chromatogramme obtenu :
• Définir le Rf et le calculer pour chacun des spots
• Donner la composition éventuelle en glucide de l’urine analysée
Exercice 02 : Dosage de Glucose par la méthode de glucose oxydase
Extrait d’une fiche technique
Tampon phosphate 150 mmol/l
Mode opératoire
Echantillon ou étalon 10µl
Solution réactionnelle 1 ml
Mélanger. Lire l’absorbance à 505 nm au bout de 10 minutes d’incubation à 37°C ou de 20 minutes à 20°C-25°C.
• L : Lactose
• X :Xylose
• U : Urine
• G: Glucose
• F : Fructose
• S : saccharose
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Questions :
1. Indiquer le rôle de chaque constituant de la solution réactionnelle.
2. Donner les conditions opératoires à respecter.
3. La fiche technique indique que l’absorbance peut être lue au bout de 10 minutes à 37°C ou de 20 minutes à
20°C-25°C . Expliquer
4. Justifier le choix de la longueur d’onde utilisé.
5. Exploiter les résultats ci-dessous et conclure :
Exercice 03 : Epreuve d’hyperglycémie provoquée par voie orale
Une épreuve d’hyperglycémie provoquée par voie orale est réalisée chez deux individus A et B à jeûne depuis 12 heures.
Ils ingèrent pour cela 50 g de glucose dissous dans 200 ml d’eau ce qui représente le temps Zéro de l’expérience.
Les glycémies sont déterminées sur des prélèvements de sang réalisés au bout de 15 , 30 ,45 , 60 , 90, 120 , 150 ,
180 , 210 et 240 min .
Fiche technique
Hydroxybenzoate 10 mmol/l
4-aminoantipyrine 0,4 mmol/l
Peroxydase ≥ 300 U/L
Mode opératoire :
Solution réactionnelle 2,5 ml
Mélanger et lire l’absorbance à 505 nm au bout de 10 minutes d’incubation à 37°C ou 20 minutes à 20-25°C.
Donnée :
Concentration d’étalon = 5,55 mmol/l
Glycémie : C (glucose, plasma) = C (glucose, étalon) (A dosage / A étalon)
Temps
Absorbance
0 15 30 45 60 90 120 150 180 210 240
A 0.254 0.305 0.350 0.399 0.359 0.305 0.254 0.233 0.211 0.254 0.260
B 0.457 0.492 0.508 0.545 0.571 0.634 0.711 0.634 0.596 0.545 0.457
Etalon 0.254
Questions :
1. Déterminer les glycémies des individus A et B à différents temps de l’épreuve
2. Tracer sur le même graphe les courbes d’évolution de glycémie pour les individus A et B
3. Quel est le but de cette technique
4. Comparer entre les deux courbes d’individu A et B, Conclure ?
Cuve 0 1 2 3 4 5 Plasma Contrôle
C glucose
0 4 8 12 16 20