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UE8 : Nutrition Pr Hervé Puy Le 23/10/2017 de 13 h 30 à 15 h 30 Ronéotypeur : Julie Delahaye Ronéoficheur : Margot Funck

Cours n°8 : Métabolisme normal et pathologique des acides aminés

Le prof n’a pas relu la ronéo, cependant il a donné les questions susceptibles de tomber aux partiels. De plus il a précisé que les formules chimiques n’étaient pas à apprendre. UE8 Ronéo 5 cours 8

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SOMMAIRE

I.

Introduction

A. Structure et importance des acides aminés B. Besoins en acides aminés chez l’homme C. Vue générale du métabolisme des acides aminés D. Métabolisme des acides aminés aromatiques

II.

Métabolisme du tryptophane

A. Biosynthèse du NAD+ B. Biosynthèse de la sérotonine C. Biosynthèse de la mélatonine D. Catabolisme intestinal E. Pathologie F. Conclusion

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I.

Introduction

A. Structure et importance des acides aminés

Les maladies héréditaires liées au métabolisme des acides aminés sont les aminoacidopathies, elles sont surtout retrouvées en pédiatrie. Ce sont des anomalies génétiques qui ne sont pas liées à la synthèse des acides aminés mais directement à leur fonction dans l’organisme. Il en existe une cinquantaine. Ces maladies métaboliques sont divisées en deux catégories : celles qui touchent le transport membranaire et les enzymopathies touchant le métabolisme des acides aminés (c’est-à-dire la présence d’une mutation sur le gène codant pour l’enzyme). Les conséquences des aminoacidopathies sont les mêmes que les porphyries. Il y a une diminution des produits en aval (déficit fonctionnel) ou une augmentation des produits en amont (toxicité). Exemple donné par le professeur sur les acides aminés : Premièrement, les boissons lights contiennent de la phénylalanine. De plus elles contiennent des édulcorants qui se substituent au sucre ce qui augmente la sensation du besoin au sucre. Elles sont donc plus dangereuses pour le rein. Il est donc préférable de ne pas prendre des boissons lights. Les régimes hyperprotéinés deviennent dangereux au long cours, car la destruction des protéines nécessite un « sport métabolique », qui est très consommateur d’énergie et aboutit à une insuffisance rénale. Un acide aminé est une molécule organique qui associe une fonction acide COO- et une fonction amine NH3+. L’aminoacidopathie concerne le radical de l’acide aminé et sa spécificité. L’origine des acides aminés peut être endogène avec la synthèse de novo ou le renouvellement des protéines, mais également exogène avec l’alimentation. (Rappel de paces) Les acides aminés ont plusieurs rôles : -

-

Rôle biosynthétique : précurseurs des protéines, des hormones, des neurotransmetteurs, des nucléotides et de l’hème. Rôle énergétique : Ce sont des substrats énergétiques (comme le glucose ou les acides gras). En effet, leur catabolisme aliment le cycle de Krebs et certains sont des substrats de la néoglucogenèse comme l’alanine. Rôle fonctionnel car certains à l’état libre ont une activité biologique propre comme le GABA.

B. Besoins en acides aminés chez l’homme

(Rappel de Paces) La synthèse des AA n’est pas identique chez tous les organismes. La plupart des bactéries et des plantes peuvent fabriquer les 20 acides aminés. Tandis que chez les mammifères seulement la moitié est environ synthétisée. La synthèse des 8 AA indispensables est impossible donc la source est uniquement alimentaire. UE8 Ronéo 5 cours 8 3/8

Contrairement aux AA non indispensables dont la synthèse est endogène. Les AA indispensables sont la leucine, la thréonine, la lysine, le tryptophane, la phénylalanine, la valine, la méthionine, l’isoleucine. (Le très lyrique Tristan fait vachement méditer Iseult). L’arginine et l’histidine font partie des AA « semi-indispensable chez l’enfant » que l’on trouve uniquement dans l’alimentation. Ils peuvent être synthétisés chez l’adulte mais sont synthétisés à un taux insuffisant chez l’enfant.

C. Vue générale du métabolisme des acides aminés

Le bilan azoté est équilibré chez un individu sain. Les mécanismes aboutissant à la production d’AA (protéolyse des protéines, absorption intestinale mais aussi synthèse de novo), sont compensés par des mécanismes d’élimination par l’organisme. Tels que la synthèse des protéines, la synthèse des autres composés azotés (hème, amines, nucléotides…) ou simplement le catabolisme des AA, dans ce cas le NH3 est dégradé en urée et le squelette des atomes de carbone en CO2, glucose, acétyl-CoA ou en corps cétoniques. (en gros les entrées compensent les sorties) D. Les acides aminés aromatiques Les acides aminés à chaine latéral aromatique sont le tryptophane, la phénylalanine, l’histidine et la tyrosine (les formules des acides aminés ne sont pas à apprendre). L’histidine étant un acide aminé semi indispensable chez l’enfant, il est très impliqué dans les pathologies en pédiatrie. II.

Métabolisme du tryptophane

Le tryptophane est un AA essentiel, il provient soit de l’alimentation soit du catabolisme des protéines endogènes. En ce qui concerne son propre catabolisme, il en existe deux types, celui à noyau ouvert et celui à noyau fermé. Celui à noyau ouvert produit du NAD+ (utilisé dans le catabolisme) ou du NADP+ (molécule de l’anabolisme), il produit également de l’acétyl CoA. Tandis que le catabolisme à noyau fermé UE8 Ronéo 5 cours 8 4/8

concerne la production de sérotonine, pouvant être transformé par la suite en mélatonine (hormone de la nuit produite par la glande pinéale) ainsi que la dégradation par les bactéries intestinales aboutissant à de l’indol ou du scatol (qui donne l’odeur aux selles).

A. Biosynthèse du NAD+

Les enzymes importantes à retenir dans ce schéma sont situées au niveau hépatique, il s’agit de la cynurénine, l’acide 3 hydroxy-anthranilique, l’acide nicotinique et le nicotinamide.

La réaction transformant le tryptophane en acide nicotinique (ou vitamine PP) est catalysée par la TRP pyrrolase qui est activée par l’insuline et NADPH, H+ et est inhibée par la TRP, le cortisol et le glucagon. Cette enzyme nécessite la présence de son cofacteur la vitamine B6. En effet une carence en B6 entraine une carence en NAD+/NADP+ et donc une anomalie dans le métabolisme énergétique. Sachant que cette réaction a un rôle essentiel, il existe un apport exogène UE8 Ronéo 5 cours 8 5/8

d’acide nicotinique par l’alimentation pour éviter une consommation excessive de tryptophane.

B. Biosynthèse de la sérotonine

La biosynthèse de la sérotonine n’a pas lieu dans tous les tissus mais dans les intestins, le SNC et les plaquettes. Le tryptophane est transformé en 5 hydroxy tryptophane par la tryptophane hydroxylase (Tph). Puis celui est transformé en 5 hydroxytryptamine (autre nom pour la sérotonine) par la 5 hydroxy tryptophane décarboxylase. Il existe différents types de récepteur à la 5 hydroxytryptamine. Il a un rôle important dans les médicaments. Par exemple Les antiémétiques sont des agonistes du 5HT. La synthèse de la sérotonine peut être neuronale ou non neuronale. La tph, qui est l’enzyme de la première réaction, est tissu spécifique. En effet dans le SNC, 5% de la sérotonine est produite par Tph2. Tandis qu’en périphérie, 90% de la sérotonine est produite grâce à Tph1 qui est plaquettaire et intestinale (cellules entérochromaffines). Seulement 1% du tryptophane est transformé en sérotonine, qui a un effet vasoconstricteur et neuromodulateur (régulateur de l’humeur). La sérotonine est elle-même transformée, par la Monoamine Oxydase qui est non spécifique, en Ac. 5 HydroxyIndolAcétique éliminé dans les urines (dosage du 5HIAA en cas d’hyperserotoninémie). En pathologie une augmentation du 5HIAA correspond à une tumeur carcinoïde du grêle. Auparavant, en pharmacologie, on utilisait les IMAO comme antidépresseurs car ils bloquent le catabolisme de la sérotonine et donc augmente sa concentration dans l’organisme. Mais les monoamine oxydase n’étant pas spécifique il y avait beaucoup d’effet secondaire. C. La biosynthèse de la mélatonine

La mélatonine, secrétée par la glande pinéale selon des variations nycthémérales, est une hormone centrale de régulation des rythmes chronobiologiques. Elle est régulée par la lumière, en effet sa sécrétion est inhibée par la lumière. UE8 Ronéo 5 cours 8 6/8

D. Catabolisme intestinal Le tryptophane est catabolisé en acide Indole acétique par les bactéries intestinales, puis en dérivés indoliques, l’indol ou le scatol. Ce catabolisme est augmenté en pathologie. E. Pathologie Une carence en vitamine PP entraine un Pellagre et un érythème pellagroïde. L’homme est capable de synthétiser la quantité requise de vit PP seulement lorsque l’apport alimentaire de trp est suffisant. Le trp est retrouvé dans la viande, les œufs, le lait et la noix de coco. La vit PP dans la viande, le poisson, les œufs, les légumes secs, les noix et les amandes. Donc les pays pauvres sont carencés en PP et trp car ils consomment principalement du maïs ou du riz. Cette pathologie est la conséquence d’une carence en NAD, NADP qui sont indispensables dans les réactions d’oxydoréduction, la chaine respiratoire et la synthèse des AG. Les tissus les plus impactés sont le tissu cérébral où les dépenses énergétiques sont importantes. Ainsi que les tissus à renouvellement rapide comme le tube digestif ou la peau, qui est une zone photo exposée ou les besoins énergétiques sont important pour réparer les altérations dues à l’exposition au soleil. Les signes cliniques sont associés aux tissus touchés. Règle des 3D avec dermatose, diarrhée chronique et démence. Le diagnostic se fait grâce au dosage de la vit PP. Le traitement quant à lui consiste en une supplémentation poly vitaminés et plus particulièrement en vit PP. Les causes peuvent être primaire (carence nutritionnelle ou maladie d’Hartnup) ou secondaire (alcoolisme chronique, syndrome de malabsorption, médicaments, tumeurs carcinoïdes ou 60% du trp est détourné vers la synthèse de la sérotonine) La maladie de Hartnup est autosomique récessive. Elle est due a un trouble de la réabsorption tubulaire rénale et du transport intestinal des AA ce qui engendre une aminoacidurie (fuite AA) et une rétention des AA (en particulier le trp) dans les intestins. Elle cause des rashs cutanés et des épisodes neurologiques. Le diagnostic se fait par une détection de l’aminoacidurie spécifique avec recherche du catabolisme du trp par la flore intestinale. Le traitement par administration de vit PP.

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F. CONCLUSION

Le prof a précisé les questions qu’il posera aux partiels : 1. Métabolisme des AA principes généraux du bilan azoté à l’équilibre -Les apports -Les utilisations 2. La biosynthèse de la sérotonine Précurseur (trp), les deux enzymes avec présentation de l’isoenzyme tissu spécifique (tph2 (SNC) et tph1 (plaquettaire et intestinal))

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