Chapitre 2: Métabolisme des Glucides
6- Régulation du métabolisme des glucides:
6-2 Régulation de la glycolyse:
Il y’a trois sites principaux de contrôle qui sont connus au niveau de la glycolyse, ce sont des régulations par effecteurs allostériques :
a-Glucokinase / Hexokinase
- L'hexokinase catalyse une réaction génératrice du débit, le Km de l'enzyme pour le substrat (glucose) est beaucoup plus bas que sa concentration normale. Elle est inhibée par son produit, le glucose 6-phosphate, qui en cas d’accumulation, bloque sa propre synthèse.
- La glucokinase n’est pas inhibée par le G6P. Elle phosphoryle le glucose uniquement quand il est abondant. Son Km élevée permet au cerveau et aux muscles d’être les premiers à être servis lorsque l’apport du glucose est limité.
b-Phosphofructokinase (PFK1)
c’est une enzyme clé dans le contrôle de la glycolyse. Elle est inhibée allostériquement par l’ATP et le citrate, et elle est activée par l’AMP et le fructose 2,6-bisphosphate .
L’AMP est en fait un indicateur de l’état énergétique de la cellule. Elle est formée dans le foie et plusieurs tissus par l’adénylate kinase qui permet un équilibre rapide de la réaction:
La PFK1 est inhibée par:
- L’ATP: elle se fixe sur un site régulateur différent du site catalytique ce qui abaisse son affinité pour le substrat. Une concentration élevée en ATP transforme une courbe hyperbolique de liaison pour le F6P en courbe sigmoïde
- Le citrate: Intermédiaire du cycle de l’acide citrique
Une concentration élevée en citrate signifie que les précurseurs biosynthétiques sont abondants et ainsi une quantité supplémentaire de glucose ne doit pas être dégradée dans ce but. L’inhibition de la PFK-1 entraîne l’accumulation du glucose 6-phosphate, qui empêche l’entrée du glucose dans les tissus extra-hépatiques par inhibition de l’hexokinase.
La PFK1 est activée par le fructose 2,6 biphosphate:
C’est un activateur très puissant de la PFK1 en augmentant son affinité pour le F6P et en diminuant l’effet inhibiteur de l’ATP. Il est formé par phosphorylation du F6P grâce à la PFK2 ; et hydrolysé en F6P par la fructose biphosphatase2 .
Remarque:
La PFK2 et la fructose biphosphatase2 : enzyme bifonctionnelle avec une activité kinase et une activité phosphatase présentent dans une seule et unique chaine polypeptidique.
Ces fonctions opposées sont réciproquement contrôlées :
- De façon allostérique : par le F6P qui accélère la synthèse de F2,6 BiP et inhibe son hydrolyse
- Par phosphorylation d’un résidu sérine glucose dépendant
- Déphosphorylée = kinase = PFK2
- Phosphorylée = phosphatase = FBPase2
c-Pyruvate kinase
La pyruvate kinase est aussi régulée par modification covalente par phosphorylation-déphosphorylation dépendante du glucagon et d’adrénaline, lesquelles activent la formation de l’AMPc. Ce second messager active la protéine kinase laquelle inhibe la pyruvate kinase par sa phosphorylation et par la suite l’inhibition de la glycolyse.
Quant à l’insuline, elle active la glycolyse en entraînant la déphosphorylation de la pyruvate kinase.
d-Régulation hormonale
L’effecteur principal qui contrôle l’activité métabolique des cellules reste l’ATP. Selon la concentration en ATP, ce sont les processus de synthèse ou de dégradation qui sont stimulées.
6-3 Néoglucogénèse:
Dans la gluconéogenèse, la synthèse de l’oxaloacétate à partir du pyruvate et de bicarbonate est catalysée par la pyruvate carboxylase, enzyme activée allostériquement par l’acétylCoA. Celui-ci entraîne un changement conformationnel de la structure enzymatique, càd qui augmenterait l’affinité de l’enzyme pour le bicarbonate (Km), tandis que son inhibiteur allostérique est l’ADP. En plus, la fructose 1,6-bisphophatase est activée par l’ATP et le citrate et elle est inhibée par par l’AMP le fructose 2-6-bis- P.