Néoglucogenèse

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La néoglucogenèse, aussi appelée gluconéogénèse ou néoglycogénèse, 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.

[modifier] 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 peut être réalisée par le foie (du glucose à partir du glycogène hépatique) ou par les muscles. Elle permet de fournir aux organes qui ne peuvent pas utiliser des lipides ou des protéines, comme le cerveau, du glucose en tout temps, même lorsque les réserves en glycogène se sont épuisées.

[modifier] 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 intermédiares de la voie de néoglucogenèse.

[modifier] À partir du lactate

Le lactate peut être détoxifié en donnant du pyruvate par l'enzyme Lactate déshydrogénase, et sera retransformé en glucose .

Lactate + NAD⁺ -> Pyruvate + NADH + H⁺

[modifier] 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 -> Phosphoénol pyruvate (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 Phosphoénol pyruvate (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⁺ 2 P_i 2 CO₂

G°' = -6 Kcal/mol

[modifier] 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 P_i

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

[modifier] 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 êtres transformés en des intermédiaires de la glycolyse, et peuvent donc mener à la formation de glucose.