Chapitre 2: Métabolisme des Glucides
Etapes de la glycolyse :
La glycolyse comprend dix réactions qui peuvent être divisées en deux phases :
Phase de préparation ou d’investissement énergétique : Clivage de l’hexose
Glucose 6-phosphate --> glycéraldéhyde 3-phosphate
Phase de remboursement ou retour sur investissement : Récupération de l’énergie
Glycéraldéhyde 3-phosphate --> pyruvate avec phosphorylation de l’ADP en ATP
Phase 1 : phase de préparation ou d’investissement énergétique
Réaction 1: Formation du glucose 6-phosphate
La première étape de la glycolyse est la conversion du D-glucose en glucose-6-phosphate. L’enzyme qui catalyse cette réaction est l’hexokinase. Elle se trouve sous plusieurs formes isoenzymatiques, qui peuvent phosphoryler le glucose, le fructose et le mannose. Cette étape permet de piéger le glucose dans la cellule sous forme de G6P, qui ne peut pas facilement traverser la membrane plasmique.
Remarque :
- Dans les muscles, l’hexokinase est une enzyme fortement inhibée par le glucose 6-phosphate qui est le produit et l’inhibiteur. Km est de l’ordre de 0,1 mM, la réaction est irréversible.
- L’hexokinase du foie est spécifique du D-glucose, elle porte alors le nom de glucokinase. Elle n’est pas inhibée par le glucose 6-phosphate, son Km pour le glucose atteint 10 mM. Le rôle essentiel de la glucokinase est de former le glucose 6-P pour le mettre en réserve sous forme de glycogène.
- Pour les personnes diabétiques, l’activité de la glucokinase chute ce qui entraîne par conséquent une chute de la synthèse du glycogène. Quant à l’insuline, elle stimule la synthèse de la glucokinase.
Réaction 2: Isomérisation du glucose 6- P en fructose 6- P
La deuxième étap4 de la glycolyse implique la conversion du glucose-6-phosphate en fructose-6-phosphate (F6P). Cette réaction se produit à l’aide de l’enzyme Phosphohexose isomérase (PI). Comme son nom l’indique, cette réaction implique une réaction d’isomérisation. La Phosphohexose isomérase nécessite Mg2+, et elle est spécifique du glucose 6- P et du fructose 6- P. C’est une réaction réversible, à l’équilibre il y a 68% de glucose 6- P et 32% du fructose 6- P.
Réaction 3: Formation du fructose 1,6-bis P
Dans la troisième étape de la glycolyse, le fructose-6-phosphate est converti en fructose-1,6-bisphosphate (FBP). Semblable à la réaction qui se produit à l’étape 1 de la glycolyse, une deuxième molécule d’ATP fournit le groupe phosphate qui est ajouté à la molécule F6P. L’enzyme qui catalyse cette réaction est la phosphofructokinase (PFK). La phosphofructokinase-1 est une enzyme allostérique de type K (le substrat est un effecteur allostérique). Elle est la principale enzyme régulatrice de la glycolyse. Son activité augmente avec la diminution de la concentration en ATP (= augmentation de [ADP] et [AMP]) et diminue avec l’augmentation de la concentration en ATP.
Réaction 4: Formation des triose-phosphates
Cette étape utilise l’enzyme aldolase, qui catalyse le clivage de la FBP pour produire deux molécules à 3 carbones. L’une de ces molécules est appelée glycéraldéhyde-3-phosphate (GAP) et l’autre est appelée phosphate de dihydroxyacétone (DHAP).
Réaction 5: isomérisation
Le GAP est la seule molécule qui continue dans la voie glycolytique. En conséquence, toutes les molécules de DHAP produites sont davantage influencées par l’enzyme Triosephosphate isomérase (TIM), qui réorganise la DHAP en GAP afin qu’elle puisse continuer dans la glycolyse. À ce stade de la voie glycolytique, nous avons deux molécules à 3 atomes de carbone, mais nous n’avons pas encore complètement converti le glucose en pyruvate.
Phase 2 : phase de remboursement ou de retour sur investissement
Réaction 6: Oxydation du glycéraldéhyde 3- P
Dans cette étape, deux événements principaux se produisent :
- Le glycéraldéhyde-3-phosphate est oxydé par la coenzyme nicotinamide adénine dinucléotide (NAD+)
- La molécule est phosphorylée par l’ajout d’un groupe phosphate libre
L’enzyme qui catalyse cette réaction est la glycéraldéhyde-3-phosphate déshydrogénase (GAPDH).
Réaction 7: Formation d’ATP à partir du 1,3-bisphosphoglycérate
Dans cette étape, le 1,3-bisphoglycérate est converti en 3-phosphoglycérate par l’enzyme phosphoglycérate kinase (PGK). Cette réaction implique la perte d’un groupe phosphate du matériau de départ. Le phosphate est transféré à une molécule d’ADP qui donne notre première molécule d’ATP. Comme nous avons en fait deux molécules de 1,3 bisphoglycérate (parce qu’il y avait deux produits à 3 carbones de l’étape 1 de la glycolyse), nous synthétisons en fait deux molécules d’ATP à cette étape.
Réaction 8: Isomérisation du 3- P glycérate en 2- P glycérate
Cette étape consiste en un simple réarrangement de la position du groupe phosphate sur la molécule de 3 phosphoglycérate, ce qui en fait 2 phosphoglycérate. La molécule responsable de la catalyse de cette réaction s’appelle la phosphoglycérate mutase (PGM). Une mutase est une enzyme qui catalyse le transfert d’un groupe fonctionnel d’une position sur une molécule à une autre.
Réaction 9: Formation du pyruvate couplée à la phos phorylation d’ADP en ATP
Cette étape implique la conversion du 2 phosphoglycérate en phosphoénolpyruvate (PEP). La réaction est catalysée par l’enzyme énolase. L’énolase agit en éliminant un groupe d’eau ou en déshydratant les 2 phosphoglycérates. La spécificité de la poche enzymatique permet à la réaction de se produire à travers une série d’étapes trop compliquées pour être couvertes ici.
Réaction 10: Formation du pyruvate
La dernière étape de la glycolyse convertit le phosphoénolpyruvate en pyruvate à l’aide de l’enzyme pyruvate kinase. Comme le nom de l’enzyme l’indique, cette réaction implique le transfert d’un groupe phosphate. Le groupe phosphate attaché au carbone 2' de la PEP est transféré à une molécule d’ADP, ce qui donne de l’ATP.
