Voie des pentoses phosphates

Définition

La voie des pentoses phosphates est une voie métabolique étroitement liée à la glycolyse, au cours de laquelle le glucose est utilisé pour générer du ribose (nécessaire à la biosynthèse des nucléotides et des acides nucléiques). Le pouvoir réducteur est obtenu sous forme de NADPH qui sera utilisé comme coenzyme d'enzymes du métabolisme anabolique.

Le cycle des pentoses phosphates est l'ensemble de réactions cytosoliques au cours desquelles 6 molécules de ribulose-5-phosphate sont transformées en 5 glucose-6-phosphate. Ce cycle des pentoses est un cycle gluconique. Il fournit des pentoses phosphate pour la synthèse des nucléotides, du NAdPH, des fructoses et des trioses réutilisés dans le métabolisme général.

La voie du pentose phosphate :

Représentation classique de la voie du pentose phosphate. Le glucose peut être métabolisé par glycolyse.

Explications

Le processus métabolique de la voie des pentoses phosphates est régulé par l'insuline, a une double fonction, puisque le glucose est utilisé pour former le NADPH, alors qu'il peut également être transformé en d'autres composants du métabolisme, en particulier les pentoses, utilisés pour la synthèse de nucléotides et acides nucléiques. Ainsi, un pont est formé entre les voies de glucose anabolique et catabolique.

Voir aussi le cycle de Dickens-Horecker (pour la voie de Warburg-Dickens-Horecker).

La voie du pentose phosphate se déroule dans le cytosol et peut être divisée en deux phases :

• phase oxydante : le NADPH est généré.
• Phase non oxydante : le pentose-phosphate et autres monosaccharides-phosphate sont synthétisés.

Pendant la phase oxydative, à partir du glucose-6-phosphate obtenu par phosphorylation du glucose libre, le NADPH est obtenu et finalement le pentose ribulose-5-phosphate se forme, c'est pourquoi ce processus métabolique est appelé "le chemin de pentose phosphate".

La première réaction est l'oxydation du glucose-6-phosphate, réalisée par l'enzyme glucose-6-phosphate déshydrogénase. Dans cette première étape, le groupe C1 est déshydrogéné pour donner un groupe carboxyle qui, avec C5, forme une lactone, c'est-à-dire un ester intramoléculaire. C'est ici que deux hydrogènes sont libérés, à partir desquels un proton (H⁺) et deux électrons (e^-) (hydridion) sont transférés au NADP+, qui agit comme un accepteur d'électrons, se réduisant pour former la première molécule de NADPH; l'excès de proton est libre dans le milieu.

Par la suite, l'hydrolyse de la lactone intervient grâce à l'action de la lactonase, avec laquelle l'acide libre 6-phosphogluconate est obtenu. Par la suite, ce dernier est transformé en ribulose-5-phosphate par action de la 6-phosphogluconate déshydrogénase. Ici, la deuxième molécule de NADPH est obtenue, en plus de la libération d'une molécule de CO₂ due à la décarboxylation oxydative de l'acide libre.

Enfin, l'enzyme pentose-5-phosphate isomérase, par l'intermédiaire d'un intermédiaire endiol, isomérise le ribulose-5-phosphate et le convertit en ribose-5-phosphate, grâce à la transformation du groupe céto en aldose. Cette dernière réaction prépare un composant central de la synthèse des nucléotides pour la biosynthèse de l'ARN, de l'ADN et des cofacteurs nucléotidiques. Dans le même temps, il passe à la phase non oxydante de la voie métabolique du pentose phosphate.

On obtient ainsi deux molécules de NADPH qui, en plus de leur utilisation en biosynthèse réductrice, sont également responsables du maintien d'un milieu réducteur dans la cellule. Cela peut être constaté s'il existe une carence en glucose-6-phosphate déshydrogénase, causée par un défaut d'un gène trouvé sur le chromosome X, qui peut affecter les hommes dans une plus grande proportion.

Étapes du cycle des pentoses phosphates

La voie des pentoses phosphates peut utiliser toutes les molécules disponibles de glucose-6-phosphate, qu'elles soient produites par glycolyse ou par d'autres méthodes. Les Étapes du cycle des pentoses phosphates sont :

• Aperçu de la respiration cellulaire.
• Étape 1 : Phase oxydante.
• Étape 2 : Phase oxydante.
• Étape 3 : Phase non oxydante.
• Présentation de la voie des pentoses phosphates.

Les produits finaux de la voie des pentoses phosphates sont le NADPH et le ribose-5-phosphate.

Une alternative à la glycolyse

Une voie alternative à la glycolyse est la voie ou shunt des pentoses monophosphates, qui est également située dans le cytosol. Sa fonction principale est de fournir un apport de sucres pentoses, essentiels à la synthèse des nucléotides et des acides nucléiques, et de la forme réduite du nicotinamide adénine dinucléotide phosphate (NADPH), une forme phosphorylée de NADH utilisée dans diverses voies de biosynthèse.

La voie commence avec le glucose-6-phosphate et forme finalement deux molécules de NADPH et une molécule de ribose-5-phosphate. L'excès de ribose-5-phosphate, non nécessaire à la synthèse des nucléotides, est renvoyé dans la voie glycolytique sous forme de fructose-6-phosphate et de glycéraldéhyde-3-phosphate. La voie des pentoses phosphates n'utilise ni ATP ni oxygène; que le glucose soit métabolisé par cette voie ou via la voie glycolytique semble dépendre de l'engagement de la cellule dans la biosynthèse. Il est particulièrement important dans le foie.

Avec les parasites

Les trypanosomatides parasites causent des maladies importantes. Disséquer la biochimie de ces organismes offre un moyen de découvrir des cibles contre lesquelles des inhibiteurs peuvent être conçus et développés en tant que médicaments.

La voie des pentoses phosphates est une voie clé du métabolisme du glucose dans la plupart des organismes, fournissant le NADPH à utiliser comme réducteur cellulaire et divers intermédiaires glucidiques utilisés dans le métabolisme cellulaire. La voie et ses enzymes ont été étudiées chez Trypanosoma brucei, Trypanosoma cruzi et diverses espèces de Leishmania causant la. Ses fonctions dans ces parasites deviennent claires.

Certaines enzymes de la voie sont essentielles aux parasites et présentent des caractéristiques structurelles les distinguant de leurs homologues mammifères, ce qui a stimulé plusieurs programmes de découverte d'inhibiteurs en vue de cibler la voie avec de nouveaux médicaments.

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