Digestion et absorption

La digestion fragmente les protéines alimentaires en acides aminés et en chaînes de deux ou trois acides aminés, que l’intestin grêle absorbe 12.

Le pancréas sécrète ses protéases sous forme de zymogènes inactifs 1. Des mutations du gène SLC6A19, qui code le transporteur d’acides aminés neutres B0AT1, sont à l’origine de la maladie de Hartnup 3.

Acides aminés essentiels et non essentiels

L’organisme ne peut pas fabriquer neuf des vingt acides aminés qui constituent les protéines ; ceux-ci doivent donc être apportés par l’alimentation 1.

Il s’agit de l’histidine, de l’isoleucine, de la leucine, de la lysine, de la méthionine, de la phénylalanine, de la thréonine, du tryptophane et de la valine 1.

Transamination et phosphate de pyridoxal

Avant que la plupart des acides aminés ne soient dégradés, des enzymes qui dépendent d’une forme de la vitamine B6 font passer leur groupe aminé sur une autre molécule 1.

Les aminotransférases transfèrent le groupe α-aminé sur le 2-oxoglutarate, avec formation de glutamate et du 2-oxoacide correspondant 1. Leur cofacteur est le 5′-phosphate de pyridoxal (PLP) 2.

Glutamate déshydrogénase

Dans les mitochondries, une seule enzyme libère sous forme d’ammonium les groupes aminés rassemblés sur le glutamate 2.

La leucine stimule la sécrétion d’insuline des cellules bêta en activant de façon allostérique cette enzyme, GLUD1 5. Huit enfants atteints du syndrome d’hyperinsulinisme-hyperammoniémie étaient chacun porteurs, à l’état hétérozygote, d’un variant de GLUD1 situé dans le domaine allostérique 5.

Le cycle de l’urée

Le foie transforme l’ammonium, toxique pour le cerveau, en urée, qui est excrétée 2.

Cycle de l'uréeFoie ; OTC dans la matrice mitochondriale ; ASS1, ASL et ARG1 dans le cytosol
1234OrnithineCitrullineArgininosuccinateArginine
  1. OrnithineCitrullineOrnithine transcarbamylase (OTC)Carbamoyl-phosphateMatrice ; carbamoyl-phosphate formé par CPS1, activée par le N-acétylglutamate
  2. CitrullineArgininosuccinateArgininosuccinate synthase 1 (ASS1)Aspartate, ATPCytosol ; la citrulline quitte la matrice par ORNT1 ; ATP en AMP et diphosphate
  3. ArgininosuccinateArginineArgininosuccinate lyase (ASL)Libère du fumarate, qui relie ce cycle au cycle de l'acide citrique
  4. ArginineOrnithineArginase 1 (ARG1)H2O, Mn2+ (2 par sous-unité)Libère l'urée ; l'ornithine regagne la matrice par ORNT1 (SLC25A15)

L’incidence des troubles héréditaires du cycle de l’urée est d’au moins 1 sur 35 000 à 1 sur 51 946 naissances vivantes 6. Le benzoate de sodium, le phénylacétate de sodium et le phénylbutyrate de sodium permettent l’excrétion de l’azote par des voies alternatives 6.

Phénylcétonurie et dépistage néonatal

Dans la phénylcétonurie, l’enzyme qui transforme la phénylalanine en tyrosine est déficiente 7.

En l’absence de traitement, la phénylalanine qui s’accumule provoque des lésions cérébrales durables 7. La prévalence mondiale de la maladie est estimée à 1 sur 23 930 naissances vivantes 8. Le dépistage néonatal repose sur le dosage de la phénylalanine dans des taches de sang séché prélevées 24 à 72 heures après la naissance 7. Le traitement associe un régime restreint en phénylalanine à des suppléments protéiques dépourvus de phénylalanine 7. Entre 25 % et 50 % des patients répondent à la saproptérine, tétrahydrobioptérine de synthèse 7. L’aspartame est hydrolysé dans l’intestin, avec libération de phénylalanine 9. Sa dose journalière admissible de 40 mg/kg de poids corporel ne s’applique pas aux personnes atteintes de phénylcétonurie 9. Lorsque la phénylalaninémie maternelle reste supérieure à 360 µmol/L pendant la grossesse, plus de 90 % des enfants présentent une déficience intellectuelle 7.

Squelettes carbonés : glucose et corps cétoniques

Une fois l’azote retiré, ce qui reste d’un acide aminé peut être converti en glucose ou en corps cétoniques, ou être oxydé pour fournir de l’énergie 1.

Les squelettes carbonés qui fournissent du pyruvate, du 2-oxoglutarate, du succinyl-CoA, du fumarate ou de l’oxaloacétate peuvent alimenter la néoglucogenèse 1. À partir de l’acétyl-CoA et de l’acétoacétyl-CoA, les mammifères forment des corps cétoniques, mais pas de glucose en bilan net 1. Seules la leucine et la lysine sont exclusivement cétogènes 1.

Néoglucogenèse à partir du pyruvateMatrice mitochondriale, cytosol et réticulum endoplasmique du foie et du cortex rénal
  1. Pyruvate
  2. Pyruvate carboxylase (PC), mitochondrialeATP en ADP, HCO3−, BiotineActivation allostérique par l'acétyl-CoA ; deux pyruvates par glucose formé
  3. Oxaloacétate
  4. Malate déshydrogénase 2 (MDH2), mitochondrialeNADH en NAD+Le malate traverse ensuite la membrane mitochondriale interne
  5. Malate
  6. Malate déshydrogénase 1 (MDH1), cytosoliqueNAD+ en NADHFournit le NADH cytosolique utilisé par la GAPDH
  7. Oxaloacétate
  8. Phosphoénolpyruvate carboxykinase 1 (PCK1), cytosoliqueGTP en GDPLibère du CO2 ; PCK2 catalyse la même réaction dans les mitochondries
  9. Phosphoénolpyruvate
  10. Énolase 1 (ENO1)H2O
  11. 2-Phosphoglycérate
  12. Phosphoglycérate mutase 1 (PGAM1)
  13. 3-Phosphoglycérate
  14. Phosphoglycérate kinase 1 (PGK1)ATP en ADP
  15. 1,3-Bisphosphoglycérate
  16. Glycéraldéhyde-3-phosphate déshydrogénase (GAPDH)NADH en NAD+Libère du phosphate
  17. Glycéraldéhyde-3-phosphate
  18. Aldolase B (ALDOB)Dihydroxyacétone phosphateLa DHAP provient d'un second triose, via la triose-phosphate isomérase (TPI1)
  19. Fructose-1,6-bisphosphate
  20. Fructose-1,6-bisphosphatase 1 (FBP1)H2OFructose-2,6-bisphosphateAMPLibère du phosphate ; le glucagon abaisse le taux de fructose-2,6-bisphosphate
  21. Fructose-6-phosphate
  22. Glucose-6-phosphate isomérase (GPI)
  23. Glucose-6-phosphate
  24. Glucose-6-phosphatase (G6PC1), du réticulum endoplasmiqueH2OSLC37A4 transporte le substrat dans la lumière du RE ; libère du phosphate
  25. Glucose
CétogenèseMatrice mitochondriale des hépatocytes
  1. Acyl-CoA à longue chaîne
  2. plusieurs étapesMalonyl-CoAEntrée par la navette de la carnitine (CPT1A), puis β-oxydation
  3. Acétyl-CoA
  4. Acétyl-CoA acétyltransférase 1 (ACAT1)Acétyl-CoAThiolase mitochondriale ; condense deux acétyl-CoA et libère du CoA
  5. Acétoacétyl-CoA
  6. HMG-CoA synthase 2 (HMGCS2), mitochondrialeAcétyl-CoA, H2OÉtape d'engagement ; libère du CoA ; son déficit altère la cétogenèse à jeun
  7. HMG-CoA
  8. HMG-CoA lyase (HMGCL)Libère de l'acétyl-CoA ; l'acétoacétate se décarboxyle spontanément en acétone
  9. Acétoacétate
  10. 3-Hydroxybutyrate déshydrogénase 1 (BDH1)NADH en NAD+Proche de l'équilibre ; le rapport des produits suit le NADH/NAD+ mitochondrial
  11. D-3-Hydroxybutyrate