METABOLISME DE L'EXERCICE

METABOLISME DE L'EXERCICE UV 303/308
METABOLISME DES ACIDES AMINES P.Pilardeau METABOLISME DES ACIDES AMINES I - ACIDES AMINES GENERALITES II - CYCLE DE L'UREE III - AMMONIAQUE IV - METABOLISMES SPECIFIQUES DES A.A. V - ACIDES AMINES ET EXERCICE PHYSIQUE METABOLISME DES ACIDES AMINES I ACIDES AMINES, GENERALITES
Les acides aminés sont les principaux fournisseurs et transporteurs
d'azote (en dehors de l'alimentation notre organisme est dans l'incapacité
de fixer l'azote atmosphérique). Au nombre de 23, les acides aminés
participent à l'énergétique (acides aminés glucoformateurs et
acidocétosiques), au métabolisme de l'azote (glutamate, aspartate), à la
synthèse de neurotransmetteurs (phénylalanine, glutamine, tryptophane) à la
synthèse des protéines de structure (membranes) et des enzymes qui
caractérisent notre espèce. Chez un homme de 70 kg le pool des acides aminés libres représente
121.5 g dont 35 g de taurine, soit 0,17% du poids corporel.
80% des acides aminés sont localisés dans les muscles squelettiques. Les
20% restant se partagent entre le foie et le système circulatoire. Il n'existe pas réellement de "réserve" d'acides aminés, mais un
équilibre entre les synthèses et le catabolisme des protéines. Cet
équilibre est remis en question lors de la croissance, des processus
pathologiques, de la sénescence et par l'exercice physique (catabolisme
pendant l'activité musculaire, anabolisme lors de la phase de récupération) 1.1 ACIDES AMINES ALIMENTAIRES
Les acides aminés libres sont tous issus de l'alimentation. Les
principales sources alimentaires sont les protéagineux (haricot blanc,
lentilles....), et les protéines d'origine animale. Suivant les cultures et
les disponibilités alimentaires (en cas de disette, ce sont les premiers
nutriments à manquer), les protéines doivent représenter 8 à 15¨% de notre
apport calorique journalier.
Les protéines sont dégradées dans l'estomac (pepsine), puis dans le
duodénum (élastase, trypsine, chymotrypsine) et dans l'intestin (carboxy et
aminopeptidase).
Les acides aminés absorbés sont directement transférés dans la veine
porte, puis, après passage dans le foie, dans la grande circulation.
L'équilibre alimentaire des acides aminés, théoriquement comparé au
blanc d'?uf ?, est variable suivant l'origine du nutriment. Les protéines
animales sont plus en rapport avec les besoins humains que les protéines
végétales.
1.2 PENETRATION DANS LA CELLULE
Ce passage est un processus actif réalisé contre un gradient de
concentration. Il existe des systèmes propres à certains acides aminés
mais aussi un système commun particulièrement actif dans le rein, le
cerveau, le foie et l'intestin. Ce système est connu sous le nom de
cycle du gamma glutamyl. Le glutathion est utilisé dans les membranes de ces cellules pour
faciliter le passage des acides aminés dans le cytosol. L'enzyme
permettant la fixation de l'aminoacide sur le glutathion est la gamma ?
GT (glutamyl transpeptidase). Ce complexe entre dans la cellule et
libère dans le cytoplasme l'acide aminé dont il était chargé. + Cycle du gamma glutamyl Dans un premier temps le glutathion fixe l'acide aminé à
transporter du côté externe de la membrane. Le passage transmembranaire
est effectué grâce à la gamma ? GT. Une fois dans la cellule l'acide
aminé transporté est libéré dans le cytosol tandis que le glutathion
est dégradé. Pour le transport de l'acide aminé suivant, une nouvelle
molécule de glutathion doit être synthétisée. * Fixation de l'acide aminé à transporter La gamma glutamyl transpeptidase est la première étape du cycle;
elle permet la fixation d'un acide aminé sur une molécule de
glutathion. Il s'agit d'une réaction intramembranaire. ? GT
Ac Aminé + Glutathion Gamma glutamyl amino
acide
+ Cystéinyl - glycine * Libération de l'acide aminé dans le cytosol Dans le cytosol ce complexe libère son acide aminé tandis que
l'acide glutamique se trouve sous forme cyclisée (5 oxoproline). Gamma glutamyl amino acide 5 Oxoproline + Acide
Aminé
* Régénération de l'acide glutamique Il s'agit d'une réaction consommant de l'énergie. Oxoprolinase
5 Oxoproline Acide glutamique
ATP ADP * Synthèse du glutathion Elle est réalisée en deux étapes nécessitant chacune une molécule
d'ATP. Dans un premier temps la cystéine est fixée par la gamma
glutamyl cystéine synthétase, dans un deuxième temps la glycine est
ajoutée à la gamma glutamyl cystéine par la glutathion synthétase pour
donner le glutathion. Le bilan de ce cycle est de 3 ATP par acide aminé incorporé dans le
cytosol. L'intoxication alcoolique libère dans le plasma des ? GT
provenant des hépatocytes. Le dosage de cette enzyme est un bon moyen
de suivre l'abstinence ou la récidive des patients. Il faut noter que
certains médicaments comme les inhibiteurs de l'HMG CoA réductase
peuvent provoquer des augmentations des ? GT plasmatiques.
Glutathion Acide aminé ? GT 3 ATP Resynthèse du Acide aminé
Glutathion Cycle du gamma glutamyl transférase 1.3 METABOLISME
Leur métabolisme se trouve au carrefour entre les lipides et les
hydrates de carbone.
Protéines Hydrates de Protéines
alimentaires carbone catabolisme Acides aminés libres Anabolisme
Catabolisme Synthèse Désamination NH2
Urée
protéique ou transamination Alpha céto acides Plasma Structure Enzymes
Acétyl CoA Pyruvate
Lipogenèse Cycle de
Néoglucogenèse
Krebs Le flux d'acides aminés (Q) est équilibré entre l'apport
protéique alimentaire (A) et le catabolisme protéique (P), d'une part,
et leur utilisation comme élément de synthèse protéique (S) et leur
oxydation (O) d'autre part.
Q = P + A = S + O Chaque acide aminé peut perdre son radical aminé par désamination
ou transamination et son groupement carboxyle par décarboxylation. A
une exception près la désamination précède la décarboxylation. 1.3.1 Désamination et transamination Ces deux opérations consistent à détacher un NH2 de l'acide
aminé pour donner un alpha céto acide. Dans le cas de la désamination le
NH3 est libéré dans le milieu cellulaire, dans le cas de la transamination
le NH3 est fixé sur un autre céto acide. 1.3.1.1 Désamination La désamination n'est possible chez l'homme que pour l'acide
glutamique et la glutamine (encore s'agit-il du NH2 situé à l'extrémité de
la molécule). Elle aboutit à la formation d'un radical NH3 qui pourra
entrer dans le cycle de l'urée au niveau hépatique ou être éliminé sous
forme de NH4 au niveau rénal. Glutamate déshydrogénase
Glutamate + H2O
Alpha céto glutarate + NH3 NAD
NADH2
La glutamate déshydrogénase est une réaction réversible ubiquitaire
capable de fixer des NH3 sur l'alpha céto glutarate : Dans le foie et le rein, cette réaction fonctionne dans le sens
de la désamination. Dans les autres cellules, y compris dans le muscle, cette
réaction fonctionne toujours dans le sens alpha-cétoglutarate
Glutamate du fait des différentes concentrations de
substrats (la désamination n'est donc jamais possible à ce
niveau).
Un équivalent de désamination portant sur le NH2 supplémentaire
des acides di-aminés (asparagine, glutamine), est également possible.
Ces désaminations jouent un rôle important dans le cycle de l'urée et
au niveau des cellules endothéliales (libération d'ammoniaque dans le
sang). Glutaminase
Glutamine Acide
glutamique + NH3 1.3.1.2 Transamination La transamination d'un acide aminé correspond à une oxydation et
à la formation d'un acide alpha cétonique. Le radical amine n'est pas
libéré mais fixé sur un accepteur (oxaloacétate, pyruvate, alpha-
cétoglutarate). R1- CH2 - CH - COOH R1 - CH2 - CO - COOH
I
NH3
Acide alpha aminé 1 Acide alpha
cétonique 1 R2 - CH2 - CO - COOH R2 - CH2 - CH - COOH
I
CH3
Acide alpha cétonique 2 Acide alpha
aminé 2
= Principales transaminations Deux transaminases sont représentées dans la totalité des
cellules y compris les érythrocytes, la glutamate-pyruvate-transaminase
(GPT), et la glutamate-oxaloacétate transaminase (GOT). GPT Glutamate + pyruvate alpha céto
glutarate + alanine
GOT
Glutamate + oxaloacétate
alpha céto glutarate + aspartate
Ces deux enzyme