Néoglucogenèse

La néoglucogenèse, aussi appelée gluconéogenèse ou néoglycogenèse, est la synthèse du glucose à partir de précurseurs non-glucidiques. C'est à proprement parler l'inverse de la glycolyse ; cependant, les voies biochimiques empruntées, bien que comportant des points communs, ne sont pas identiques.

Utilité

C'est un mécanisme qui survient lors d'un jeûne prolongé. On observe une synthèse de glucose dans le foie à partir du glycérol issus de l'hydrolyse des réserves lipidiques des tissus adipeux, ou encore à partir des acides aminés issus de l'hydrolyse des protéines (musculaires, essentiellement).

Chez l'homme, dès que les réserves en glycogène sont épuisées (ce qui se produit après un jour de jeûne), les sources de glucose par néoglucogenèse sont principalement les acides aminés (45 %) et, à un moindre degré, le lactate (30 %) et le glycérol (25 %)^[1].

Cette opération est réalisée par le foie. Elle permet de fournir du glucose en permanence, aux organes (dits "organes glucodépendants") comme les globules rouges du sang par exemple, qui ne peuvent pas utiliser les lipides ou les protéines, lorsque les réserves en glycogène se sont épuisées.

Chemins de biosynthèse

Il y a plusieurs précurseurs pour la synthèse de glucose (certains acides aminés, lactate, glycérol, pyruvate). Des intermédiaires du cycle de Krebs peuvent aussi être transformés en intermédiaires de la voie de néoglucogenèse.

À partir du lactate

Pendant la Fermentation lactique (glycolyse anaérobie) le glucose est transformé en lactate (toxique) à partir du pyruvate dans les muscles durant un effort physique. Le lactate est ensuite transporté via le sang dans le foie ou il peut être détoxifié en le retransformant en pyruvate, réaction catalysée par l'enzyme appelée lactate déshydrogénase. Le pyruvate sera ensuite métabolisé en glucose. Ce cycle est aussi appelé Cycle de Cori.

$\rm{Lactate + NAD^+ \longleftrightarrow Pyruvate + NADH + H^+}$

À partir du pyruvate

La conversion du pyruvate en glucose est la voie centrale et utilise en partie les mêmes voies métaboliques que la glycolyse (mais dans l'autre sens).

Elle est contrôlée par des hormones hyperglycémiantes (glucagon) qui agissent, entre autres, sur les hépatocytes.

Trois des étapes de la glycolyse ne sont pas réversibles, on emprunte alors des détournements. Il s'agit de shunter ces trois étapes (nécessitant soit un ATP soit un NADP).

On ne traite ici que des différences avec la glycolyse inversée, il est donc important de bien l'avoir comprise. Glycolyse

Pyruvate → phosphoénolpyruvate (PEP) → …

• Le pyruvate se fait d'abord transformer dans la mitochondrie des cellules hépatiques en oxaloacétate (qui est aussi le dernier intermédiaire du cycle de Krebs) par l'enzyme pyruvate carboxylase, enzyme qui a besoin de biotine (et donc d'acetyl-coA). Cette première transformation chimique consomme une molécule de CO₂ et consomme un adénosine triphosphate.

Pyruvate

• Puis l’oxaloacétate va être transporté par les navettes malate/aspartate : l'oxaloacétate est transformé en malate (en consommant un NAD) ou aspartate, transporté par les navettes, puis retransformé en oxaloacétate dans le cytosol, régénérant un NAD.
• Enfin, l'oxaloacétate est transformé en phosphoénolpyruvate (PEP) par la PEP carboxykinase ou PEPCK en consommant un GTP et en libérant une molécule de CO₂.

Pour les autres étapes, on remonte le schéma de la glycolyse.

… → Fructose-1,6-bisphosphate → Fructose-6-phosphate → …

Ce passage se fera sous l'action de l'enzyme fructose bisphosphatase qui enlèvera un groupement phosphate par hydrolyse. Cette enzyme est régulée de façon allostérique : -par l'ATP qui l'active -par le F 2,6 di-P et par l'AMP qui l'inhibent.

… → Glucose-6-phosphate → Glucose

Enfin, la glucose-6-phosphatase va enlever le dernier groupement phosphate au glucose-6-phosphate (G6P) ce qui donne du glucose. Cette enzyme est strictement localisée dans le Réticulum Endoplasmique de la cellule, et le G6P doit donc être préalablement amené à ce compartiment cellulaire par la G6P translocase.

Glucose

Bilan

Consommation	Production
2 Pyruvate 4 ATP 2 GTP 2 (NADH, H+) 4 H2O	1 Glucose 4 ADP 2 GDP 2 NAD+ 6 Pi

G°' = -6 Kcal/mol

À partir du glycérol

Elle se produit essentiellement dans le foie à partir du glycérol provenant par exemple de l'hydrolyse complète des triglycérides. Elle utilise la voie suivante :

• Glycérol + ATP → Glycérol-phosphate + ADP (glycérol-phosphate kinase)
• Glycérol-phosphate + NAD⁺ → Dihydroxyacétone-phosphate + NADH,H⁺ (glycérol-phosphate déshydrogénase)
• Dihydroxyacétone-phosphate → Glycéraldéhyde-3-phosphate

À partir de là, la voie rejoint celle de la néoglucogénèse à partir du pyruvate, c'est-à-dire :

• Glycéraldéhyde-3-phosphate + Dihydroxyacétone-phosphate → Fructose-1,6-bisphosphate

• Fructose-1,6-bisphosphate + H₂O → Fructose-6-phosphate + P_i

• Fructose-6-phosphate → Glucose-6-phosphate

• Glucose-6-phosphate + H₂O → Glucose + P_i

Bilan

Consommation	Production
2 Glycérol 2 ATP 2NAD+ 2 H2O	1 Glucose 2 ADP 2(NADH,H+) 2 Pi

Il faut deux glycérol (composé à 3 Carbones) pour synthétiser un glucose.

À partir des acides aminés

La consommation des acides aminés a lieu en cas d'ultime nécessité. Les acides aminés proviennent des protéines des muscles. Ils peuvent être transformés en des intermédiaires de la glycolyse, et peuvent donc mener à la formation de glucose.

Médecine

Seuls certains organes peuvent faire la néoglucogenèse : le foie, les reins ainsi que l'intestin. Quelques études réalisées chez les ruminants et les humaines en lactation montrent que les glandes mammaires peuvent également assurer une certaine partie de la synthèse du glucose en période de jeune. La synthèse du galactose (composante du lactose avec le glucose) peut être faite à partir du glucose ou à partir du glycérol (un procédé nommé hexoneogenèse).

Voir aussi

Lien interne

• Glycolyse
• Glycogénogénèse

Lien externe

(en) The chemical logic behind gluconeogenesis

Références

1. ↑ Deshusses Epelly Florence, Thèse, Université de Genève, 2000.