7.10. La régulation du métabolisme glucidique
Le foie se distingue par le métabolisme le plus complexe du glucose en comparaison avec d'autres organes. Y passent des processus opposés: la synthèse/la désagrégation du glycogène et la glycolyse/la néoglucogenèse.
La direction du métabolisme du glucose dans le foie est liée au rythme de l'alimentation.
La commutation des processus de la synthèse et de la mobilisation du glycogène dans le foie se produit à l'état de transition de la digestion à la période postabsorbtive ou au repos au régime du travail musculaire. Dans la commutation des voies métaboliques dans le foie sont impliqués l'insuline, le glucagon et l'adrénaline, et dans les muscles – l'insuline et l'adrénaline. Leur effet est accomplie par des changements dans la direction inverse de l'activité de 2 enzymes clés – de la glycogène synthase de glycogène-phosphorylase et – à l'aide de leur phosphorylation et déphosphorylation.
L'insuline et du glucagon sont constamment présents dans le sang, mais à la transition de l'état d'absorption à l'état postabsorbtif change leur concentration relative (Fig. 21) – l`indice insuline-glucagon.
glucose
insulsine
glucagone
déjeuner
pg/ml
temps,
min
mcUn/ml
mg/dl |
Fig. 21. Changement des concentrations du glucose, de l`insuline, du glucagon après les repas
|
Pendant la digestion l`indice insuline-glucagon monte. Sous l'influence de l'insuline se produit la stimulation du transport du glucose dans les cellules musculaires, des changements dans l'activité et de la quantité des enzymes par phosphorylation et la déphosphorylation, l'induction de leur synthèse. L'insuline provoque une diminution de la glycémie, l'augmentation du glycogène dans les muscles.
À la période postabsorbtive l`indice insuline-glucagon diminue, et le facteur décisif est l'effet du glucagon, qui stimule la décomposition du glycogène dans le foie. Le mécanisme d'action de glucagon implique une cascade de réactions ammenant à l'activation de glycogène phosphorylase. Le résultat est une augmentation de la concentration du glucose sanguin.
La biosynthèse et la sécrétion de l'insuline et du glucagon sont principalement contrôlées par la concentration de glucose par la rétroaction. L`augmentation de la glycémie entraîne une augmentation de la sécrétion d'insuline et le ralentissement de la sécrétion de glucagon, et la diminution, c'est le contraire – le ralentissement de la sécrétion d'insuline et l`augmentation – du glucagon. Ce contrôle le type de rétroaction – l'un des mécanismes les plus importants de régulation de la glycémie.
L`adrenaline augmente le métabolisme des glucides dans l`organisme, en augmentant la dégradation du glycogène dans les muscles et en inhibant la synthèse de glycogène à partir de l'UDP-glucose. L'adrenaline provoque une forte augmentation du niveau de glucose sanguin.
La commutation du foie de la glycolyse à la néoglucogenèse et vice versa se passe avec la participation de l'insuline et du glucagon et se réalise à l'aide:
– des mécanismes allostériques;
– de la modification covalente des enzymes par voie de phosphorylation/déphosphorylation;
– de l'induction/répression de la synthèse des enzymes-clés.
La régulation est dirigée vers les stades irréversibles de la glycolyse et de la néoglucogenèse.
À la réduction de l'indice l'insuline-glucagone la synthèse des enzymes-clés de la glycolyse baisse, et des enzymes de la néoglucogenèse (phosphoénolpyruvatecarboxykinase, fructose-6-phosphatase, glucose-6-phosphatase) – augmente, et la néoglucogenèse est stimulée.
La direction des réactions de la glycolyse est réglée par le contenu du glucose. À la digestion la concentration du glucose dans le sang augmente jusqu'à 10-20 mkmol'/l et l'activité du glucokinase sera maxima. La réaction glycolytique s`accélère
le glucose → le glucose-6-phosphate.
L'insuline induit la synthèse de la gluco kinase, et c'est pour cela que s`accélère la phosphorylation du glucose.
Le fructose-2,6-bisphosphate active allostériquement la phosphofructokinase (la glycolyse se renforce) et inhibe la phosphatase de fructose-1,6-biphosphate (la néoglucogenèse est ralentie).
Le fructose-2,6-bisphosphate se forme par la phosphorylation du fructose-6-phosphate à la participation de l`enzyme bifonctionnel (EBF).
Son activité kinase se manifeste à la forme déphosphorylée de EBF, qui est caractéristique pour la période absorbtive (l'indice l'insuline-glucagone est haut) – la glycolyse se renforce.
L`activité de la phosphatase se manifeste à la forme phosphorylée de EBF (le jeûne de longue durée, l'indice l'insuline/glucagone est bas): la quantité de fructose-2,6-bisphosphate baisse, la glycolyse est ralentie et adopte la néoglucogenèse.
Pendant la digestion l'insuline active la protéinephosphatase, qui déphosphorylise la pyruvate kinase, et la transmet à l'état actif: la réaction