Madame Lelica

l’Image: « oxidativer Teil des Pentosephosphatweges” par Yikrazuul. Licence: Domaine Public

définition

la voie du pentose phosphate peut être appelée cycle du pentose phosphate, voie du phosphogluconate, cycle de l’hexose monophosphate ou shunt de Warburg-Dickens-Horecker., Ils signifient tous la même chose: la fourniture de NADPH et de pentoses qui peuvent être utilisés dans d’autres voies biochimiques.

le NADPH se trouve principalement dans les tissus dans lesquels les processus biosynthétiques sont importants, ce qui signifie que dans ces tissus, la voie du pentose phosphate est nécessaire pour générer du NADPH en réduisant le glucose. Les exemples sont les hépatocytes et les adipocytes, qui synthétisent des acides gras, ou les ovaires, les testicules et le cortex surrénalien, qui synthétisent des stéroïdes.,

en plus de la synthèse des acides gras, le NADPH est également nécessaire pour la biosynthèse du cholestérol, des neurotransmetteurs et des nucléotides via le phosphoribosyl-pyrophosphate (PRPP). En outre, les réductases NADPH-dépendantes sont impliquées dans la détoxification des tissus et sont en outre utilisées dans la réduction du glutathion dans les érythrocytes. La voie du pentose phosphate peut être divisée en 2 phases distinctes: une première phase oxydative et une seconde phase non oxydative (réductrice). Les deux processus se produisent exclusivement dans le cytoplasme.,

Phase oxydative

dans la première phase oxydative de la voie du pentose phosphate, le glucose est oxydé pour générer 2 molécules de NADPH. Cette étape est essentiellement irréversible et l’étape d’engagement, car les réactions sont fortement exergoniques.

Image: ‘Oxydatif Phase  » par Yikrazuul. Licence: Domaine Public

première réaction

le métabolite initial de la voie du pentose phosphate est le glucose-6-phosphate, le 2 NADP+ et le H2O., La phase oxydative commence par la déshydrogénation à l’atome C1 du glucose-6-phosphate, une réaction catalysée par la glucose-6-phosphate déshydrogénase (G6PD). Le produit de réaction est la 6-phosphogluconolactone. Inversement, le NADP+ est réduit en NADPH au cours de ce processus.

seconde réaction

la 6-phosphogluconolactone est hydrolysée en 6-phosphogluconate par une enzyme spécifique appelée lactonase.,

troisième réaction

la décarboxylation oxydative du 6-phosphogluconate par la gluconate-6-phosphate déshydrogénase donne du 3-céto-6-phosphogluconate, qui est converti en ribulose-5-phosphate, un substrat pour les réactions non oxydatives, et en NADPH.

Phase non oxydante

Cette seconde phase non oxydante est réversible et réductrice. Il donne des pentoses utilisés dans la synthèse de nucléotides et catalyse l’interconversion des sucres 3, 4, 5, 6 et 7-carbones. Ceci, à son tour, peut entraîner des intermédiaires, qui, par exemple, peuvent entrer dans la glycolyse.,

Image: ‘les étapes Non oxydatives de la voie du pentose phosphate’ par Yikrazuul. Licence: (CC BY-SA 3.0)

première réaction

le Ribulose-5-phosphate généré en phase oxydative est en partie converti en xylulose-5-phosphate, catalysé par la ribulose-5-phosphate épimérase, et en partie isomérisé par l’enzyme phosphopentose isomérase (ribose-5-phosphate isomérase) en ribose-5-phosphate.,

deuxième réaction

Les 2 glucides C5 résultants sont maintenant nécessaires pour l’étape suivante: le xylulose-5-phosphate Sert de donneur de C2. L’enzyme transkétolase transfère 2 fragments de carbone au pentose ribose-5-phosphate, ce qui donne du glycéraldéhyde-3-phosphate et du sédoheptulose-7-phosphate.,

troisième réaction

Les 2 produits de l’étape précédente continuent à transférer des fragments de carbone: l’enzyme transaldolase transfère 3 atomes de carbone de sédoheptulose-7-phosphate en glycéraldéhyde-3-phosphate; ainsi, 2 nouveaux hydrates de carbone sont générés: érythrose-4-phosphate et fructose-6-phosphate.

quatrième réaction

Cette étape est également catalysée par une transkétolase; avec l’érythrose-4-phosphate, généré dans la troisième réaction, un autre xylulose-5-phosphate est utilisé pour générer un autre fructose-6-phosphate et un glycéraldéhyde-3-phosphate supplémentaire.,

en fin de compte, cela signifie que 3 molécules de ribose-5-phosphate peuvent générer 2 molécules de fructose-6-phosphate et 1 molécule de glycéraldéhyde-3-phosphate, qui peuvent être introduites dans la voie glycolytique. En outre, le fructose-6-phosphate peut être reconverti en glucose-6-phosphate et entrer dans une nouvelle voie de pentose phosphate.,

mécanismes de régulation de la voie du Pentose Phosphate

la demande et la disponibilité de différents produits de réaction, intermédiaires et substrats (réactifs de départ) de la voie déterminent quelle partie de la voie du pentose phosphate est opérationnelle et à quelle vitesse la partie est. Le facteur régulateur le plus important est la concentration intracellulaire de NADP+.

dans une cellule avec de faibles niveaux de NADP+, la déshydrogénation du glucose-6-phosphate est inhibée, ce qui signifie que pratiquement aucun NADPH n’est produit., Ce n’est que lorsque le NADPH est nécessaire pour des réactions de biosynthèse réductrices que la première phase de la voie du pentose phosphate est active. On suppose que l’insuline régule à la hausse le taux de transcription de la glycéraldéhyde-3-phosphate déshydrogénase, ce qui amplifie la première étape de la voie du pentose phosphate.

alors que la concentration de NADP+ a principalement un effet sur la première phase de la voie du pentose phosphate, les concentrations de différents substrats ont tendance à influencer la deuxième phase.,

bilan énergétique de la voie du Pentose Phosphate

comme la voie du pentose phosphate et la voie glycolytique sont directement connectées et définies par une interaction coordonnée ou un échange de diverses molécules entre elles, la sortie de la voie du pentose phosphate est déterminée par les besoins de la cellule. Quatre situations métaboliques différentes sont décrites comme suit:

Si la cellule, par exemple, nécessite de nombreux nucléotides pour la synthèse de l’ADN, elle doit générer une grande quantité de ribose-5-phosphate., Pour cela, la cellule peut inverser les réactions décrites ci-dessus et, en utilisant L’ATP, peut générer 3 molécules de ribose-5-phosphate à partir de 2 molécules de fructose-6-phosphate et 1 molécule de glycéraldéhyde-3-phosphate.

Si la cellule nécessite à la fois du ribose-5-phosphate et du NADPH, la phase oxydative de la voie du pentose phosphate est déclenchée, formant 2 molécules de NADPH et 1 molécule de ribose-5-phosphate à partir de 1 molécule de glucose-6-phosphate.,

Si la cellule a besoin d’une grande quantité de NADPH pour la biosynthèse réductrice, elle utilisera les produits de réaction de la deuxième phase de la voie du pentose phosphate, le glycéraldéhyde-3-phosphate et le fructose-6-phosphate, les convertissant en glucose-6-phosphate et les alimentant dans la voie du pentose phosphate. De cette façon, 1 molécule de glucose-6-phosphate peut convertir 12 NADP+ en NADPH.,

Si la cellule a besoin à la fois de NADPH et D’ATP, les produits de la voie du pentose phosphate, à savoir le fructose-6-phosphate et le glycéraldéhyde-3-phosphate, entreront dans la voie glycolytique (plutôt que de revenir au glucose-6-phosphate). Thud, 3 molécules de glucose-6-phosphate peuvent être converties en 5 molécules de pyruvate, 6 NADPH et 8 ATP.

physiopathologie

comme mentionné ci-dessus, le NADPH généré dans la voie du pentose phosphate joue un rôle clé dans les défenses antioxydantes (détoxification cellulaire) car il réduit le glutathion oxydé., Le glutathion est un tripeptide qui réduit les espèces réactives de l’oxygène et combat ainsi le soi-disant stress oxydatif qui cause de nombreuses maladies.

Si la voie du pentose phosphate ne fonctionne pas correctement, par exemple en cas de carence en G6PD, une quantité insuffisante de NADPH est générée. Comme la voie du pentose phosphate est la seule source de glutathion réduit dans les érythrocytes, cela conduit à la désintégration cellulaire; ainsi, les personnes présentant un déficit en G6PD sont à risque d’anémie hémolytique. La présentation clinique associée est appelée favisme.,

cependant, la carence en G6PD confère une protection naturelle contre le paludisme car les parasites pathogènes nécessitent une réduction du glutathion pour leur croissance. Cet avantage sélectif explique pourquoi cette carence génétique est répandue en Afrique subsaharienne et dans la région méditerranéenne.