Métabolisme

Définition

Le métabolisme est un ensemble de processus chimiques et de voies par lesquelles les substances ingérées sont transformées pour produire de l'énergie. Il permet l'homéostasie et le maintien en vie d'un organisme.

Le métabolisme est divisé en deux processus avec le catabolisme pour l'assimilation et la décomposition, et avec l'anabolisme pour la production et l'accumulation.

Le métabolisme humain :

Le métabolisme de l'Homme est complexe, résumé partiellement dans ce diagramme représentant un grand ensemble de voies métaboliques humaines.

Explications

Le métabolisme est un ensemble de transformations et de processus biochimiques subis par diverses substances dans un organisme ou une cellule.

Deux processus se distinguent : l'anabolisme qui permet la synthèse des divers composés à partir des matériaux (air de la respiration, nourriture de l'alimentation), et le catabolisme qui est à l'origine des dégradations.

Le métabolisme correspond aux réactions chimiques dans les cellules du corps qui transforment les aliments en énergie. Le corps a besoin de cette énergie pour tout faire, du mouvement à la réflexion en passant par la croissance. Des protéines spécifiques du corps contrôlent ces réactions chimiques métaboliques.

Dans un cadre anaérobie, voir aussi le métabolisme anaérobie.

Les trois types de métabolisme selon l'activité corporelle sont : basal (métabolisme basal, énergie au repos), physique (métabolisme musculaire, activité) et thermique (métabolisme thermique, digestion et régulation de la température).

Le taux métabolique est influencé par de nombreux facteurs, notamment l'âge, le sexe, le rapport muscle/graisse, la quantité d'activité physique et la fonction hormonale.

Métabolisme biologique

Le métabolisme biologique est l'ensemble des réactions biochimiques et des processus physicochimiques qui existent dans une cellule et dans le corps. Ces processus interdépendants complexes sont la base de la vie, à l'échelle moléculaire et permettent les diverses activités des cellules : grandir, se reproduire, maintenir leurs structures et répondre aux stimuli, etc.

Le métabolisme biologique est divisé en deux processus principaux : l'anabolisme et la catabolisme. La règle, suivant laquelle les processus anaboliques entraînent une augmentation du poids moléculaire tandis que les processus cataboliques entraînent une diminution de ce poids, n'est valable que dans son ensemble et non à l'échelle de tous les intermédiaires.

Tous les processus du métabolisme dépendent de l'assimilation de base. L'organisme a besoin de quelques substances essentielles sous forme d'un carbone (hydrate de carbone), protéine et lipide. Les proportions de ces trois produits de base sont propres à chaque organisme. Ces trois types de substances sont indispensables pour couvrir les besoins du "métabolisme de constitution". Mais il faut y ajouter des vitamines, des sels et des oligo-éléments.

Une caractéristique du métabolisme est la similitude des voies métaboliques de base même entre des espèces très différentes. Par exemple, la séquence d'étapes chimiques dans une voie métabolique telle que le cycle de Krebs est universelle parmi des cellules vivantes aussi diverses que les bactéries unicellulaires Escherichia coli et des organismes multicellulaires tels que l'éléphant.

Il est probable que cette structure métabolique partagée soit le résultat de la haute efficacité de ces voies et de leur apparition précoce dans l'histoire de l'évolution.

⭐ Voir aussi le tachymétabolisme, l'hémimétabolisme, l'holométabolisme, le métabolisme homofermentatif

Métabolisme énergétique

Les réactions cataboliques libèrent de l'énergie. Par exemple, la glycolyse est un processus de dégradation de composés tels que le glucose dont la réaction entraîne la libération de l'énergie retenue dans ses liaisons chimiques. D'autre part, les réactions anabolisantes utilisent cette énergie libérée pour recomposer des liaisons chimiques et construire des composants de cellules tels que des protéines et des acides nucléiques.

Le catabolisme et l'anabolisme sont des processus couplés puisque l'un dépend de l'autre.

L'économie que l'activité cellulaire impose à ses ressources nécessite d'organiser rigoureusement les réactions chimiques du métabolisme dans les voies métaboliques dans lesquelles un composé chimique (substrat) est transformé en un autre (produit) et qui sert à son tour de substrat pour générer un autre produit, dans une séquence de réactions dans laquelle différentes enzymes interviennent (généralement une pour chaque réaction substrat).

Les enzymes sont cruciales dans le métabolisme car elles accélèrent les réactions physico-chimiques en convertissant les réactions thermodynamiques possibles souhaitées, mais non "favorables", par un couplage. Les enzymes se comportent également comme des facteurs régulateurs des voies métaboliques - celles qui modifient la fonctionnalité, et donc l'activité complète - en réponse à l'environnement et aux besoins de la cellule ou selon les signaux d'autres cellules.

Le métabolisme énergétique d'un organisme détermine les substances considérées nutritives et celles considérées toxiques. Par exemple, certaines cellules procaryotes utilisent du sulfure d'hydrogène comme nutriment mais ce gaz est toxique pour les animaux. La vitesse du métabolisme et la gamme métabolique influent également sur la quantité de nourriture dont un organisme aura besoin.

Métabolisme cellulaire

Le métabolisme cellulaire, ou processus métabolique cellulaire, est un processus biologique au niveau de la cellule.

La plupart des structures constitutives des animaux, des plantes et des micro-organismes appartiennent à l'un des trois types de molécules de base suivants : les protéines (= acides aminés), les glucides (= hydrates de carbone) ou les lipides (= graisses). Puisque ces molécules sont essentielles à la vie, le métabolisme se concentre sur leur biosynthèse, en construisant des cellules et des tissus ou en les dégradant et en les utilisant comme source d'énergie dans la digestion.

De nombreuses biomolécules peuvent interagir pour créer des polymères tels que l'acide désoxyribonucléique (ADN) et des protéines. Ces macromolécules, de la molécule au monomère au polymère) sont essentielles dans les organismes vivants.

Voir les métabolismes des glucides et comment des biocapteurs permettent d'observer in vivo des changements dans le métabolisme des plantes.

Métabolisme xénobiotique

Tous les organismes sont constamment exposés à des composés chimiques et des éléments qui ne peuvent pas être utilisés comme un moyen alimentaire et serait nocif en cas d'accumulation dans les cellules parce que aucune fonction métabolique. Ces composés sont des xénobiotiques potentiellement nocifs.

Les xénobiotiques tels que les médicaments synthétiques, les poisons naturels et les antibiotiques sont détoxifiées par un ensemble d'enzymes métabolisant les xénobiotiques chez l'homme comprennent des oxydases du cytochrome P450, l'UDP-glucuroniltransferasas 95et la glutathione S-transférase.

Le xénobiotique modifié peut être extrait de la cellule par exocytose et dans les organismes pluricellulaires, peuvent être métabolisés avant d'être excrété (phase III). En écologie ces réactions sont particulièrement importantes pour la biodégradation microbienne des polluants et la biorestauration des sols contaminés.

Un exemple du métabolisme des xénobiotiques est la clairance des médicaments par le foie.

En rapport avec "métabolisme"

• métabolisme anaérobie

  

  Le métabolisme anaérobie du glucose, ne produisant que deux molécules d'ATP, ne peut pas répondre aux besoins énergétiques de la fonction cérébrale normale...

• métabolisme de base

  

  Le métabolisme de base est la quantité d'énergie indispensable dont un organisme a besoin quotidiennement pour maintenir l'homéostasie.

• métabolisme homofermentatif

  

  Un métabolisme homofermentatif contient beaucoup de lactobacilles homofermentaires car ils produisent de l'acide lactique à partir de sucres.

• catabolisme

  

  Le catabolisme est l'ensemble des réactions biochimiques aboutissant à la transformation de la matière vivante en déchets en produisant de l'énergie (ATP).