Nucléotides
Catabolisme des bases azotées
Bases pyrimidiques

Vue d'ensemble du catabolisme des bases pyrimidiques

1. Le catabolisme des bases pyrimidiques est plus complexe que celui des bases puriques, mais il présente l’avantage de produire des composés solubles et non toxiques.

Chez les animaux supérieurs, la dégradation des bases pyrimidiques aboutit au final :

• à l’ammoniac ($\ce{NH3}$),
• au gaz carbonique ($\ce{CO2}$),
• à l'eau ($\ce{H2O}$).

2. Contrairement aux purines, dont la dégradation donne un produit unique, i.e. l'acide urique, les pyrimidines sont transformées en β-alanine (à partir de l’uracile) et en β-aminoisobutyrate (à partir de la thymine), des composés pouvant être réutilisés dans le métabolisme énergétique.

Catabolisme des bases pyrimidiques

1. La dégradation de la cytosine et de l'uracile aboutit à la β-alanine.

• 

  cytosine ➞ uracile par désamination,
• uracile ➞ dihydrouracile par réduction,
• dihydrouracile ➞ β-alanine.

2. La dégradation de la thymine conduit au β-aminoisobutyrate.

• thymine ➞ dihydrothymine par réduction.
• dihydrothymine ➞ β-aminoisobutyrate après ouverture du cycle puis décarboxylation.

Devenir des
produits finaux

1. La β-alanine et le β-aminoisobutyrate peuvent être dégradés par des réactions de transamination qui transfèrent leur groupe amine ($\ce{NH2}$) à l'α-cétoglutarate en glutamate, pour former du glutamate, réaction catalysée par des aminotransférases (transaminases), EC 2.6.1.x :

$\ce{α-cétoglutarate + α-acide aminé}$ $\leftrightharpoons$ $\ce{glutamate + α-cétoacide}$

Le glutamate ainsi formé peut ensuite échanger son groupe amine avec l’ammonium par l’action de la glutamate déshydrogénase (EC 3.5.4.3) :

$\ce{α-cétoglutarate + NADPH + NH4+}$ $\leftrightharpoons$ $\ce{glutamate + NADP+ + H2O}$

2. La β-alanine obtenue est un intermédiaire métabolique important précurseur :

• du pantothénate (vitamine B5) et donc de la coenzyme A (CoA),
• de la carnosine par condensation avec l'histidine, i.e. dipeptide intracellulaire jouant un rôle de tampon du pH musculaire pour limiter l’acidose liée au métabolisme anaérobie ( acidose lactique).

La carnosine est un supplément pour améliorer l'endurance.

2. Le β-aminoisobutyrate, qui provient de la thymine, peut conduire au :

a. malonyl-CoA, qui joue un rôle clé dans l'élongation des chaînes lors de la biosynthèse des acides gras et des polycétides, métabolites qui sont utilisés en pharmacie comme antibiotiques, antimycotiques, cytostatiques…

b. méthylmalonyl-CoA, qui peut être converti en succinyl-CoA qui entre dans le cycle de Krebs.

$\ce{méthylmalonyl-semialdéhyde + CoA}$ $\leftrightharpoons$ $\ce{propionyl-CoA}$ $\leftrightharpoons$ $\ce{méthylmalonyl-CoA}$ $\leftrightharpoons$ $\ce{succinyl-CoA}$.

• La dernière réaction est catalysée par la méthylmalonyl-CoA mutase mitochondriale (EC 5.4.99.2).

Chez l'homme, cette enzyme est dépendante de la vitamine B12 et ses mutations peuvent conduire à différents types d'acidémie méthylmalonique.

• 

  Cela illustre le lien entre la dégradation des bases pyrimidiques et le métabolisme énergétique et lipidique.

Remarque : le méthylmalonyl-CoA intervient aussi dans le métabolisme :

• des chaînes latérales des acides biliaires dérivés du cholestérol, notamment de l'acide cholique (CA) et de l'acide chénodésoxycholique (CDCA), qui sont catabolisées en propionyl-CoA puis en méthylmalonyl-CoA, rejoignant ensuite le métabolisme énergétique sous forme de succinyl-CoA,
• des acides aminés comme la valine, l'isoleucine, la méthionine ou la thréonine.

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