Métabolisme des glucides

Définition

Le métabolisme des glucides est l'ensemble des réactions chimiques qui se passent dans la cellule et qui concernent les glucides, c'est à dire les sucres. Les réactions de destruction des sucres, s'appellent du catabolisme glucidique, les réactions qui permettent la fabrication des sucres, de l'anabolisme glucidique.

D'où viennent-ils ?

• La réponse est immédiate : les sucres proviennent de l'alimentation. Ce sont les glucides. Il y a des sucres lents (farine, pain, céréales, etc.) et des sucres rapides (sucre, fruits, etc.). C'est simple.
• C'est simple, mais c'est moins évident quand on est une cellule intestinale chargée d'absorber le sucre qui provient en effet de l'alimentation. Et ça devient encore moins simple si on est une cellule du foie. Car pour elle, les sucres ce ne sont ni de la farine, ni des fruits, ni même leurs constituants simples (sucres rapides ou sucres lents), ce sont des molécules de glucose qui ont été fournies au foie par le sang en provenance des intestins. Un point c'est tout !
• Et si on est une cellule du cerveau, bien malin qui pourrait dire d'où vient cette molécule de glucose : de l'alimentation ? ou des nombreuses réactions chimiques qui ont pu aboutir à la formation de glucose à un moment ou à un autre ?
• La réponse est toujours la même : tout dépend où l'on se place.

Dégradation ou synthèse

Deux voies possibles : la dégradation ou la synthèse.

La dégradation

• La dégradation s'effectue lorsqu'il y a des glucides en excès, notamment après les repas. La synthèse s'effectue lorsqu'on est en manque de glucose.
• Le glucose, carburant général de l'organisme passe par la voie de la "glycolyse" qui signifie destruction du glucose, pour aboutir à la formation d'un produit intermédiaire, l'acetyl-CoA. Celui-ci entre dans le cycle de Krebs pour fabriquer de l'énergie qui sert à toutes les cellules de l'organisme.
• Une autre voie existe, "la voie des pentoses", qui sert à dégrader les glucides autres que le glucose. Cette voie rejoint la glycolyse.
• Une dernière voie est celui de la "glycogénogénèse" : tout le glucose en excès qui ne peut pas être détruit, va être stocké dans le foie et le muscle sous forme de glycogène .

La synthèse

• En cas de pénurie de glucose, l'acétyl-CoA au lieu de nourrir le cycle de Krebs, va se transformer en glucose par une voie appelée glycogénèse.
• De même, les réserves de glycogène vont permettre la formation de glucose par la voie de la glycogènolyse.

Le glucose : carburant unique de la cellul

• Alors, le mieux pour comprendre le métabolisme des glucides c'est de s'imaginer qu'on est une molécule de glucose. La compréhension n'empêche pas l'humour. Attachez vos ceintures, le voyage décoiffe un peu !
• Vous étiez donc, modeste molécule de glucose, incorporée dans du saccharose, le banal sucre en poudre qui n'est pas autre chose qu'une molécule de 12 atomes de carbones composée d'une molécule de glucose (vous-même) et une molécule de fructose. Vous avez été séparé de votre compagnon le fructose, par les amylases qui sont des enzymes fabriquées par le pancréas . Le fructose comporte comme vous 6 atomes de carbones. Il appartient à la grande famille des hexoses mais avec un enchaînement de ses atomes légèrement différents du vôtre. Vous vous retrouvez donc tout seul au milieu des intestins, au milieu de toutes les molécules, certaines prêtes à être absorbées par l'intestin et d'autre pas.
• Vous êtes alors immédiatement pris en charge par la cellule intestinale qui vous fait passer de l'autre côté, c'est à dire dans un vaisseau sanguin qui vous conduit au foie. Vous n'êtes pas tout seul : quelques acides gras, des acides aminés, des protéines. Vous au moins n'avez pas besoin de transporteur comme certains lipides ou certaines grosses protéines puisque vous pouvez être dissous facilement dans le sang.
• Vous parvenez sans encombre au foie, plus exactement à la cellule hépatique qui vous fait rentrer sans frayeur. Enfin presque, puisque l'insuline est là pour vous pousser à l'intérieur de la cellule avec un air bougon.
• C'est là que les ennuis commencent pour vous. De deux choses l'une : ou bien la cellule du foie est en manque de glucose, ou bien elle en a trop. Si elle en a trop, pas de problème, un système enzymatique vous attrape, vous remet les atomes en place et vous colle sur un de vos congénères, glucose également de son état. Un autre glucose va venir se coller sur vous, ça y est, vous faites partie du glycogène, molécule géante faite d'une myriade de molécules de glucose. Sans le savoir vous avez participé à la glycogénogenèse (fabrication du glycogène). Pas mal pour un début ! Vous savourez votre succès, mais c'est monotone car vous allez rester là tant qu'on n'aura pas besoin de vous. Vous pensez alors à l'autre solution, celle qui aurait consisté à être immédiatement utilisé dans l'énorme roue que vous voyez s'agiter au fond de la cellule : le cycle de Krebs . Patience votre tour viendra.
• Et un jour votre tour arrive, vous allez le regretter : la cellule est en manque d'énergie, il en faut d'urgence ! C'est le glucagon qui le dit (l'ennemi juré de l'insuline). Il vous décolle de là où vous étiez, active le système enzymatique de la glycogénolyse (destruction du glycogène), et vous relâche dans la cellule.
• Pas pour longtemps, car la chaîne de la glycolyse aérobie se met en route et vous transforme en chair à pâté : en deux coups d'enzyme on vous coupe en deux, et de vos atomes écarquillés, vous voyez avec terreur se rapprocher la terrible roue du cycle de Krebs. Ca y est vous n'êtes plus une molécule de glucose, mais une molécule d'acide pyruvique, le carburant de cet ogre terrible. Vous allez subir illico une série de transformations qui vont vous amputer progressivement de vos 6 atomes de carbones pour en récupérer l'énergie. Car c'est à cela qu'il sert ce cycle infernal : à produire de l'énergie à partir de la molécule banale que finalement tout le monde s'arrache : vous même, le glucose.
• Que reste t-il de vous ? de deux choses l'une : ou bien vous êtes éliminé du cycle sous forme de gaz carbonique, éjecté par la cellule hépatique dans le sang et finalement éjecté dans l'atmosphère par la respiration, ou bien vous repassez pour un tour dans le cycle de Krebs.
• Il ne restera finalement rien de vous. Comme toutes les autres molécules de glucose qui sont passées par le foie, tous vos atomes de carbone et la moitié de vos atomes d'oxygène finiront en gaz carbonique, c'est à dire ...en fumée, tandis que l'autre moitié se combinera avec vos hydrogènes pour donner de l'eau, laquelle sera utilisée dans la cellule même, ou relâchée dans le sang.

Glucose 2 : le retour !

• Mais rêvons un peu ! On a toujours besoin de glucose, surtout en période de disette où il faut malgré les restrictions alimentaires fournir encore et toujours de l'énergie et alimenter cet insatiable cycle de Krebs. Puisqu'on en manque, on va en fabriquer. L'insuline aidée d'autres hormones va aller chercher quelques acides gras ou quelques acides aminés dans la circulation. On recrute ! Un système enzymatique dit de la néoglucogenèse (fabrication de nouvelles molécules de glucose ) va les rafistoler en acide oxalique, l'un des stades de transformation par lequel vous étiez passé au cours du cycle de Krebs. Un peu de conscience vous revient, le cauchemar ne va pas recommencer ? Par chance, un contre-ordre survient : l'insuline, encore elle, annonce que finalement un important arrivage de glucose est imminent dans les intestins. On vous reconstitue grâce la fusion de deux acides pyruviques. Vous êtes redevenu vous-même, et vous échappez de peu au supplice de la roue, mais pas à celui de la gycogénogenèse où l'on vous colle à nouveau. Happy end, mais c'est pas une vie d'être du glucose.

Et ailleurs que dans le foie ?

• Vous apprenez alors que c'est monnaie courante dans l'organisme humain : toutes les cellules consomment du glucose grâce au cycle de Krebs, car toutes les cellules ont besoin d'énergie. Toutes les cellules, ça veut dire tous les organes : le cerveau pour réfléchir, le rein pour fabriquer les urines, le coeur pour se contracter... Certains d'ailleurs sont assez mal lotis. C'est le cas du muscle. La cellule musculaire est une formidable consommatrice d'énergie. Elle aussi a un système de stockage du glucose sous forme de glycogène. Mais il se pose en plus pour elle la problématique suivante : a t-elle ou non suffisamment d'oxygène ?
• Ce n'est pas évident, car qui dit formation d'énergie par le cycle de Krebs, dit création de gaz carbonique et d'eau. Or cela demande beaucoup d'oxygène. Et il se trouve justement que lors des efforts physiques intenses, l'organisme consomme des quantités d'oxygène tellement importantes que la respiration ne peut en fournir suffisamment. La glycolyse qui était aérobie , c'est à dire en présence d'air , va se faire anaérobie , donc sans air. Les molécules de glucose qui arrivent au seuil du cycle de Krebs ne se transforment pas en acide pyruvique, mais en acide lactique, l'un des responsables des crampes musculaires. Mais cette réaction de glycolyse anaérobie est réversible dès qu'il y a suffisamment d'oxygène, et le cycle de Krebs peut reprendre sa ronde infernale.

La relation du métabolisme glucidique avec celui des lipides et des protides

• Il ne se fait que par l'intermédiaire du cycle de Krebs, véritable plaque tournante de tous les métabolismes de la cellule.
• La coopération entre les divers métabolismes passe par l'action d'hormones communes. Par exemple l'insuline favorise la destruction du glucose ou son stockage, mais favorise la synthèse des protéines et s'oppose à la destruction des graisses.
• Si l'on veut bien comprendre la coopération entre ces divers métabolismes, impossible donc d'échapper à un petit couplet sur le cycle de Krebs. Mais peut-être n'est-ce pas de votre goût...

Les troubles du métabolisme des glucides

Ils proviennent du mauvais fonctionnement au cours de l'une ou l'autre des réactions chimiques lors de l'anabolisme ou du catabolisme des glucides :

• Soit à cause de problèmes hormonaux (insuline et glucagon).
• Soit à cause de problèmes enzymatiques.
• Soit à cause de manque d'apport (jeûne par exemple).

Ces troubles se manifestent dans le sang :

• Soit par une hypoglycémie .
• Soit par une hyperglycémie .