Glucides : gluconéogenèse
Acides aminés et glycérol
Régulation de la gluconéogenèse

Les animaux synthétisent leurs osides, i.e. lactose, glycogène... à partir du glucose, mais ne peuvent synthétiser le glucose lui-même qu'à partir :

• 

  du lactate produit par la fermentation (ou glycolyse) anaérobie ( gluconéogenèse à partir du lactate),
• de certains acides aminés dits " glucoformateurs ", provenant de l'hydrolyse des protéines,
• du glycérol provenant de l'hydrolyse des triglycérides,

Le glucose peut aussi être formé par interconversion des oses par les nucléotides-oses.

Remarque : le glucose peut aussi être obtenu par la glycogénolyse, mais il n'y a que des ruptures de liaison.

Gluconéogenèse à partir
des acides aminés

Des métabolites identiques à ceux du glucose peuvent être produits par des acides aminés provenant de l'hydrolyse des protéines : ces acides aminés sont appelés acides aminés glucoformateurs.

1. Tous ces acides aminés perdent leur groupement $\ce{NH2}$ par transamination et produisent à la fin de l'oxaloacétate qui sera transformé en phosphoénolpyruvate ( formation du phosphoénolpyruvate), puis en glucose.

a. L'alanine, la sérine, la thréonine, la glycine, la cystéine et le tryptophane, par différents processus, peuvent être transformés en pyruvate, puis en oxaloacétate ( formation de l'oxaloacétate par le pyruvate).

b. L'arginine, l'acide glutamique, l'histidine et la proline peuvent être transformés en acide α-cétoglutarique qui, par le cycle de Krebs, sont convertis en acide oxaloacétique.

c. La valine et l'isoleucine peuvent être dégradées en acide propionique qui peut produire de l'acide oxaloacétique par une série de réactions réversibles.

d. L'acide aspartique est lui directement oxydable en acide oxaloacétique.

2. L'acide oxaloacétique étant un des acides du cycle de Krebs, tous les acides de ce cycle pourraient en principe participer à la gluconéogenèse.

Remarque : certains acides aminés, après leur désamination, peuvent produire des corps cétoniques.

$\ce{Acide aminé + α-cétoglutarate}$ $\longrightarrow$ $\ce{Acide α-cétonique + glutamate}$

Gluconéogenèse à partir
du glycérol

Contrairement à la gluconéogenèse à partir du lactate ou des acides aminés, toutes les étapes sont ici cytoplasmiques.

1. Le glycérol est un triol de formule $\ce{CH2OH-CHOH-CH2OH}$ qui entre :

• dans la gluconéogenèse à partir de la dégradation des lipides,
• dans la synthèse des triglycérides et des phospholipides dans le foie et le tissu adipeux.

Lorsque le corps utilise les graisses stockées comme source d'énergie, le glycérol et les acides gras sont libérés dans la circulation sanguine.

2. Le glycérol est métabolisé par le foie et doit être converti en son intermédiaire glycéraldéhyde-3-phosphate (GADP) pour entrer dans la gluconéogenèse (ou la glycolyse).

a. Le glycérol est transformé en glycérol-3-phosphate (glyc-3P) par la glycérol kinase (EC 2.7.1.30).

$\ce{Glycérol + ATP}$ $\leftrightharpoons$ $\ce{Glycérol-3-phosphate + ADP}$

Remarque : la voie du glycérol-3-phosphate intervient aussi dans la synthèse des triglycérides dans la membrane du réticulum endoplasmique des entérocytes (resynthèse des lipides à la membrane du RE).

b. Le glycérol-3-phosphate produit la dihydroxyacétone phosphate (DHAP) par la glycérol-3-phosphate déshydrogénase (EC 1.1.1.8).

$\ce{Glycérol-3-phosphate + NAD+}$ $\leftrightharpoons$ $\ce{Dihydroxyacétone phosphate + NADH}$

c. La dihydroxyacétone phosphate est isomérisée en glycéraldéhyde-3-phosphate (GADP) par la triose phosphate isomérase (EC 5.3.1.1), comme dans la réaction 5 de la glycolyse.

$\ce{dihydroxyacétone phosphate}$ $\leftrightharpoons$ $\ce{D-glycéraldéhyde-3-phosphate}$

d. La dihydroxyacétone phosphate et le glycéraldéhyde-3-phosphate (GADP) se transforment en fructose-1,6-bisphosphate par la fructose-bisphosphate aldolase ou aldolase B, i.e. EC 4.1.2.13 ( réaction 4 inversée de la glycolyse).

$\ce{D-glycéraldéhyde-3-phosphate + dihydroxyacétone phosphate}$ $\leftrightharpoons$ $\ce{β-D-fructose-1,6 bisphosphate}$

e. On retrouve l'hydrolyse des esters phosphoriques de la gluconéogenèse à partir du lactate qui conduit au glucose.

Régulation de la gluconéogenèse

1. La conversion du pyruvate en phosphoénolpyruvate (PEP) est régulée par l'acétyl-CoA qui augmente l'activité de la pyruvate carboxylase (EC 2.7.1.40) qui transforme le pyruvate en oxaloacétate (passage du pyruvate au PEP).

• L'acétyl-CoA est la voie d'entrée dans le cycle de Krebs.
• Lorsque les concentrations d'acétyl-CoA sont élevées, les organismes utilisent la pyruvate carboxylase pour éloigner le pyruvate du cycle de Krebs vers des processus de stockage ou autres.

2. La régulation de la gluconéogenèse dépend du rapport ATP/AMP et de son action sur l'allostérie enzymatique, entre autres, sur la conversion de fructose-1,6-bisphosphate en fructose-6-phosphate ( rôles de l'ATP et l'AMP dans la régulation de la glycolyse).

3. La phosphorylation peut aussi servir de régulation (rôle du fructose-2,6-bisphosphate).

• Le fructose-2,6-bisphosphate intervient dans le métabolisme du glucose par l'intermédiaire de la phosphofructokinase 2 (PFK-2) ou fructose-bisphosphatase 2 (FBPase-2), EC 2.7.1.105, dotée à la fois d'une activité kinase et d'une activité phosphatase.
• L’AMPc, réglé par le rapport glucagon/insuline, augmente aussi ce taux.

4. Le cortisol, glucocorticoïde sécrété lors du stress, i.e. ici, le jeûne, favorise la gluconéogenèse, en se liant à ses récepteurs nucléaires, en combinaison avec PGC-1 (Peroxisome proliferator-activated receptor gamma coactivator 1), pour activer l'expression des gènes des enzymes spécifiques de la gluconéogenèse.

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