Glycolyse - Définition

Étapes de la glycolyse

Étapes de la glycolyse

Glucose Glucose-6-phosphate Fructose 6-phosphate Fructose 1,6-bisphosphate Dihydroxyacétone phosphate Glycéraldéhyde 3-phosphate Glycéraldéhyde 3-phosphate ATP ADP ATP ADP NAD+ + Pi NADH + H+ + 2 NAD+ + Pi NADH + H+ 1,3-Bisphosphoglycérate 3-Phosphoglycérate 2-Phosphoglycérate Phosphoénolpyruvate Pyruvate Acétyl-CoA ADP ATP H2O ADP ATP CoA + NAD+ NADH + H+ + CO2 2 2 2 2 2 2 ADP ATP H2O

Activation des hexoses

Synthèse du glucose-6-phosphate

• Cette réaction est irréversible. Elle est catalysée par une kinase, soit une hexokinase, non spécifique du glucose qui, chez les mammifères, se trouve le plus souvent dans le muscle, soit une glucokinase, spécifique du glucose. On signalera que ces deux enzymes ont des K_m différents avec pour valeurs respectives 0,1mM et 10mM en sachant que le km est inversement proportionnel a l'affinité de l'enzyme. Ces deux enzymes sont Mg²⁺ dépendantes. Chez l'homme, la glucokinase est localisée dans le foie et dans les cellules pancréatiques. En effet, cette dernière est parfaitement adaptée à la fonction de stockage du foie (elle fonctionne principalement lors d'afflux de glucose importants, après un repas par exemple, et contribue ainsi à la régulation de la glycémie). Un dysfonctionnement de cette enzyme est donc responsable de certains types de diabète (diabètes MODY qui, pour 50% des cas, sont dus à une mutation de la glucokinase).

• (Dans les images ci-dessous, le symbole P dans un cercle noir représente un groupement -O-PO₃^2-). La phosphorylation du glucose n'est pas spécifique de la glycolyse. Cette étape sert également de point de départ dans la voie des pentoses phosphates ou pour la glycogènogénèse.

Remarque: toutes les reactions qui ont une variation d'energie libre importante sont irreversibles, et comme cette phosphorylation est énergétiquement très favorisée, la reaction est irreversible. C'est pourquoi ces enzymes sont très régulées afin d'éviter l'emballement du système, à l'instar des deux autres étapes irréversibles de la glycolyse. (Phosphofructokinase, Pyruvate kinase). L'hexokinase est notamment inhibée par son propre produit, le glucose-6-phosphate (rétrocontrôle négatif), et son expression génique est induite par l'insuline. La glucokinase n'est quant à elle pas inhibée par le glucose-6-phosphate, mais son expression génique est induite par l'insuline.

Régulation de la glycolyse

La glycolyse est principalement régulée au niveau de 2 enzymes clés qui sont la PFK-1 et la pyruvate kinase.

Régulation de la PFK-1

La PFK-1 est régulée de façon allostérique:

• L'ATP et le citrate agissent comme des inhibiteurs
• L'AMP et le F 2,6 di-P agissent comme des activateurs.

La concentration en F 2,6 di-P est donc primordiale sur la glycolyse. Elle est régulée par la phosphofructokinase-2 dont l'activité sera différente selon son état de phosphorylation:

• Par l'action du glucagon (hormone hyperglycémiante), elle sera phosphorylée et catalysera la réaction F 2,6 di-P + H₂O → F6P + Pi. Ainsi la concentration de F 2,6 di-P diminuera et la glycolyse sera ralentie.
• Par l'action de l'insuline (hormone hypoglycémiante) elle sera déphosphorylée et catalysera la réaction F6P + ATP → F 2,6 di-P + ADP. Ainsi la concentration de F 2,6 di-P augmentera et la glycolyse sera accélérée.

Régulation de la pyruvate kinase

La pyruvate kinase est régulée allostériquement et ceci de façon ubiquitaire :

• L'AMP et le F 1,6 di-P sont des activateurs
• L'ATP, l'Acétyl-CoA et l'alanine sont des inhibiteurs.

Au niveau du foie, elle est également régulée de façon covalente (par l'action d'hormones)

• Le glucagon va phosphoryler cette enzyme pour l'inhiber
• L'insuline va réaliser l'action inverse pour l'activer.