La
néoglucogenèse (gluconéogenèse) est la synthèse du glucose à partir de précurseurs non-glucidiques dans des situations métaboliques particulières (exemples le jeûne, le diabète).
Gluconeogenesis is the synthesis of glucose from noncarbohydrate precursors
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| Néoglucogenèse | Neoglucogenesis | استحداث الجلوكوز |
Précurseurs
non glucidiques = Pyruvate, Lactate (résultat d'un Exercice physique excessif), Glycérol (issu de l'hydrolyse des triglycérides) et Cétoacides (provenants de la désamination des acides aminés glucoformateurs qui sont au nombre de 13: Gly, Ala, Val, Ser, Asp, Asn, Glu, Gln, His, Met,
Pro, Cys et Arg).
The
noncarbohydrate precursors are pyruvate, lactate, oxaloacetate, amino
acids and glycerol. The noncarbohydrate precursors enter the gluconeogenic
pathway in the forms of pyruvate, oxaloacetate and dihydroxyacetone
phosphate.
Est ce que la néoglucogèse constitue l'inverse de la glycolyse
? Ce n'est pas exactement l'inverse de la glycolyse, malgré l'existence
de points communs. En effet, les voies biochimiques empruntées
par la néoglucognèse ne sont pas toutes identiques à
celles de la glycolyse. les étapes de la néoglucogenèse
contournent les étapes irréversibles rencontrées
dans la glycolyse (voir schéma ci dessous,sens: du glucose vers
Pyruvate).
La
néoglucogenèse est un mécanisme anabolique
qui se produit en permanence, en particulier lors d'un déficit
alimentaire (jeûne) et diabète, pour le maintien
de la glycémie. La synthèse de glucose par néoglucogenèse
est réalisée au niveau du cytosol, majoritairement au
niveau du foie mais également au niveau du rein (principalement
à partir d'acides aminés). There
are two major sites for gluconeogenesis, the liver and the kidneys.
Pour faire la synthèse du glucose, la néoglucogenèse contourne les étapes irréversibles rencontrées dans la glycolyse (étapes en bleu dans schéma ci dessous).
Néoglucogenèse à partir du pyruvate
La convertion du pyruvate en glucose mobilise des compartiments mitochondriaux et cytosoliques.
- Passage de l'acide pyruvique à l'acide phospho énol pyruvique
Etant donné que la néoglucogenèse doit franchir certaines
étapes irréversibles de la glycolyse, elle est coûteuse
énergiquement. Ainsi pour la première étape
de la néoglucognèse où le pyruvate doit donner
le phosphoénolpyruvate (PEP), une simple inversion de la réaction
catalysée par la pyruvate kinase n'est pas suffisante, mais la
formation du PEP ne peux être menée que par une séquence
de réactions qui demandent la coopération entre des
enzymes du cytosol et des mitochondries (le
détour par les mitochondries est nécessaire).
En effet, la pyruvate carboxylase est uniquement mitochondriale.
En
effet, le passage du pyruvate en PEP se fait en 2 étapes (Two
steps are required to convert pyruvate back into PEP. The first step
is the carboxylation of pyruvate to form oxaloacetate. This reaction
is catalyzed by pyruvate carboxylase and requires ATP. In the second
step, oxaloactate is decarboxylated and phosphorylated to produce phosphoenolpyruvate):
1/ Le pyruvate est d'abord transformé en oxaloacétate par
la pyruvate carboxylase, enzyme mitochondriale qui a besoin de
biotine (vitamine, transporteur de CO2) (Pyruvate
carboxylase is found only in the matrix of the mitochondra):
Pyruvate + HCO3- + ATP -----> oxaloacétate + ADP + Pi (Pyruvate carboxylase, mitochondries)
2/ La décarboxylation exergonique de l'oxaloacétate par la PEP carboxykinase, enzyme cytosolique, fournit l'énergie nécessaire à la synthèse du PEP :
oxaloacétate + GTP -----> PEP + CO2 + GDP (PEP carboxykinase, cytosol)
L'oxaloacétate
est un intermédiaire du cycle de Krebs et de la néoglucogenèse.
Une concentration élevée d'acétylCOA signale
le besoin en oxaloacétate supplémentaire.
- S'il y a un surplus d'ATP, l'oxaloacétate est
dirigé vers la néoglucogenèse
- S'il y a un déficit d'ATP, l'oxaloacétate
est dirigé vers le cycle de kreb
Il faut noter que La mitochondrie est imperméable à l'Oxaloacétate (OA) qui doit sortir dans le cytosol pour participer à la gluconéogenèse. L'OA quitte la mitochondrie sous forme de malate qui sera réoxydé en OA au sein du cytosol (voir figure).
Bilan énergétique:
Pyruvate + ATP + GTP + HCO3- ---> PEP + ADP + GDP + Pi + H+ + CO2
Le bilan des réactions de biosynthèse conduisant du pyruvate au glucose est :
2 pyruvate + 4 ATP + 2 GTP + 2 NADH + 4 H2O
---> Glucose + 4 ADP + 2 GDP + 6 Pi + 2 NAD+ + 2 H+
Ce coût énergétique est nécessaire pour assurer
l'irréversibilité de la néoglucogenèse.
2- Passage du fructose-1,6 bis-phosphate en glucose-6-phosphate
3- Passage du glucose-6-phosphate en glucose
Pour arriver au glucose à partir du glucose-6-phosphate, il faut contourner l'action de l'hexokinase (glycolyse). Cest la glucose-6 phosphatase qui assure ce rôle.
Néoglucogenèse à partir du glycérol
La glycérol kinase joue un rôle important en phosphorylant le glycérol en présence de l'ATP. Le gycérol phosphate obtenu est transformé en phospho dihydroxy acétone (DHAP) sous l'action de glycérol 3 phospho déshydrogénase
Néoglucogenèse à partir du lactate. Cycle des Cori
Au cours d'un exercice violent, la vitesse de production du pyruvate par la glycolyse excède la vitesse d'oxydation du pyruvate par le cycle de Kebs. La vitesse de formation du NADH est plus grande que la vitesse de son oxydation par la chaîne respiratoire. L'accumulation du NADH et du pyruvate va former du lactate. Ce dernier est repris par le sang pour être conduit au foie où il sera transformé en pyruvate puis en glucose. Ce dernier et transféré dans le sang. Ce cycle est appelé 'Cycle des Cori' du nom Carl Ferdinand Cori et Gerty Theresa Cori.
Néoglucogenèse à partir des acides aminés glucoformateurs
Régulation réciproque de la néoglucogenèse et de la glycolyse
La n éoglucogenèse et la glycolyse se déroulent, toutes, dans le cytosol. Des conflits peuvent apparaître au niveau de l'utilisation des intermédiaires communs entre la glycolyse et la néoglucogenèse. Les deux processus ne répondent pas aux mêmes objectifs, la glycolyse produit de l'énergie, alors que la néoglucogenèse la conserve. La régulation réciproque des 2 processus s'impose de manière à les ajuster en fonction de l'état énergétique et des besoins cellulaires ou des tissus. En effet, lorsque l'une est inhibée l'autre est active et vice versa (comparer les régulations de la glycolyse et de la néoglucogenèse). Le principal signal qui règle cette régulation est le rapport ATP/AMP.
Régulation allostérique de la néoglucogenèse:
deux
couples d'enzymes: Phosphofructokinase1/Fructose 1,6-bisphosphatase 1 (PFK1/FBP1) et Pyruvate déshydrogénase/Pyruvate carboxylase (PDH/PC).
- ATP/AMP est élevé: les besoins en ATP et en précurseurs biosynthétiques sont satisfaits. La glycolyse ralentit et l'excès du puruvate est transformé en glucose par néoglucogenèse.
- ATP/AMP est très faible: La glycolyse et la phosphorylation
oxydative doivent fonctionner activement pour satisfaire les besoins en ATP.
Régulation hormonale de la néoglucogenèse.
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Cas d'excès en glucose: l'insuline entraine une augmentation
de la concentration de F2,6 BiP ce qui stimule la glycolyse et inhibe
la néoglucogénèse
- Cas d'un déficit en glucose: le glucagon entraine une
baisse de la concentration du F2,6 BiP ce qui stimule la néoglucogénèse
et inhibe la glycolyse
Le rapport insuline/glucagon contrôle le métabolisme glucidique. Quand la glycémie baisse, la première ligne d'adaptation est la diminution de l'insulinémie et la stimulation de la synthèse du glucagon, hormone hyperglycémiante. La stimulation de la néoglucogenèse étant lente, la nécessité d'un substrat énergétique facilement dégradable en glucose, le glycogène, permet le maintien de la glycémie au début du jeûne.
Cycle 'Glucose-Acides gras': Un excès d’acides gras libres (Free Fatty Acids) pourrait contribuer à la diminution de l’utilisation du glucose et au développement du diabète du type 2.
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Aller au TP glucose 6-phosphatase
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Métabolisme général
- Glycolysis and gluconeogenesis
regulations
- Homéostasie de
la glycémie
-
QCM Métabolisme des
glucides
-
Métabolisme
et production d'ATP entre cytoplasme et mitochondrie dans les programmes
de l'enseignement secondaire
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Biochimie métabolique
(métabolisme). Examen S4
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Glycolyse et production d'ATP
-
TP néoglucogenèse
(Glucose-6 phosphatase)
- Glycéraldéhyde-3-Phosphate
Déshydrogénase (GAPDH)
- Comparaison Hexokinase et Glucokinase. Exercice
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QCM métabolisme général
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QCM Chaîne respiratoire
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QCM Néoglucogenèse
(TP Métabolisme, S4)
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et commenté
360 pages, 2018, ISBN : 978-9920-35-345-8 + DVD mis à jour + Assistance.
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