Métabolisme
 |
Vous pouvez partager vos connaissances en l’améliorant (comment ?) selon les recommandations des projets correspondants.
|
Pour les articles homonymes, voir Métabolisme (homonymie).Le métabolisme est l'ensemble des transformations moléculaires et énergétiques, régies par les principes de la thermodynamique, se déroulant de manière ininterrompue dans la cellule ou plus généralement chez les l'organisme vivant. On définit une voie métabolique comme une séquence de réactions chimiques intervenant sur une même molécule est successivement modifiée jusque à produire un ou des produits données exemple la glycolyse. Ces séquences de réaction sont classées en deux voies : les voies de dégradations (catabolisme) et les voies de synthèses organique l'anabolisme).
On peut y distinguer le métabolisme de base et le métabolisme en activité.
Sommaire |
Principes du métabolisme [modifier]
Le métabolisme repose sur des réactions chimiques, qui sont catalysée par des enzymes. Ces dernières ne font qu'abaisser l'énergie nécessaire à la réalisation de cette réaction. On distingue deux types de réaction, les réactions thermodynamiquement favorables, ou réaction spontanées au sens thermodynamique qui sont apparentée au catabolisme, ces réactions libèrent de l'énergie sous diverses formes. Et les réactions non spontanées qui nécessitent un apport en énergie pour avoir lieu, ces dernières sont plutôt affiliée à l'anabolisme. Les formes d'énergie libérées ou absorbée par ces réactions sont de différentes natures. De plus comme prédit par les principes de la thermodynamique, une fraction d’énergie est toujours "perdue" dans toute réaction chimique sous forme d'agitation thermique(énergie cinétique).
Anabolisme [modifier]
L'anabolisme est le métabolisme qui permet à la cellule de synthétiser les substances indispensables à sa vie et à sa fonction. Cette synthèse s'effectue à partir des matériaux que la cellule a absorbés du milieu extérieur et de l'énergie dégagée par le catabolisme ou provenant de l'extérieur, cas de la photosynthèse.
Catabolisme [modifier]
Le catabolisme désigne l'ensemble des réactions dégradation d'un organismes qui aboutissent à un bénéfice énergétique. Ces dégradations ont lieu sur des molécules issu du milieu extérieur acquises par la nutrition ou bien par utilisation des réserves énergétiques d'un organisme ou de recyclage de molécules, cas de la glycogénolyse.
Exemples de réactions métaboliques [modifier]
Le métabolisme de dégradation de grosses molécules en petites molécules, qui permet la libération d'énergie, est appelé catabolisme. L'énergie est mise en réserve lors de la phosphorylation de l'ADP (adénosine diphosphate) en ATP (adénosine-triphosphate). Cette énergie servira à assurer les différentes fonctions de la cellule.
Trois modes de productions principaux d’énergie :
- Métabolisme anaérobie lactique : Il fourni une grande quantité d’énergie sur une courte durée, par dégradation des faibles réserves d'ATP en donnant de l'ADP.
- métabolisme anaérobie lactique : L'ATP est créé sans dioxygène au prix d'une fermentation lactique donnant un poison cellulaire l'acide lactique.
- métabolisme aérobie : Avec un apport en dioxygène normal on observe une respiration cellulaire classique.
Cependant diverses voies métaboliques existent comme en témoigne cette image :
Métabolisme et température [modifier]
Chez les organismes fongiques, bactériens, végétaux ou animaux à sang chaud ou froid, divers processus font interagir la température interne, externe et le métabolisme[1], avec des boucles de rétroactions plus ou moins complexes, variant selon les espèces, les individus, leur forme et taille[1] et leur masse corporelle[2] et les milieux[3] ;
Plantes et levures semblent disposer d'un thermostat biologique simple ; Chez l’arabette Arabidopsis thaliana, une seule protéine (l'histone H2A.Z) joue ce rôle pour des variations de température de moins de 1 °C. Cette protéine modifie l’enroulement de l’ADN sur lui-même et contrôle ainsi l’accès à l’ADN de certaines molécules inhibant ou activant plusieurs dizaines de gènes. Cet effet « bio-thermostat » semble fréquent dans la nature, car également détecté chez des organismes aussi différents que la levure et une crucifère commune[4],[5].
La compréhension de ces mécanismes devrait aussi aider à mieux comprendre certains effets (sur les gènes) du dérèglement climatique.
Métabonomique [modifier]
La métabonomique mesure l'empreinte des perturbations biochimiques causées par les maladies, les médicaments ou des produits toxiques. Introduite dans les années 1980, la métabonomique (Nicholson et al. 1990)[Quoi ?] n'a commencé à jouer un rôle important en Recherche & Développement dans l’industrie pharmaceutique que récemment. Cette technologie, complémentaire de la génomique et de la protéomique, permet par exemple de caractériser les modèles animaux de diverses pathologies afin d’identifier de nouvelles cibles pharmacologiques. La particularité de la métabonomique est l'analyse simultanée d'un très grand nombre de métabolites (petites molécules issues du métabolisme) dans les milieux biologiques tels que l'urine, le plasma... Des outils de screening (exploration large et systématique) métabolique tels que la Résonance Magnétique Nucléaire et la Spectrométrie de Masse sont utilisés afin d’identifier des marqueurs (ou des séries de marqueurs = profils métaboliques) de toxicité, dans le but de déceler, tôt dans le cycle de développement, les médicaments candidats qui présenteront des effets indésirables. Idéalement, les biomarqueurs identifiés en phase préclinique seront non-invasifs et utilisables en phase clinique pour suivre le déclenchement, la progression et la guérison d’une pathologie. Afin d’identifier de nouveaux métabolites marqueurs de toxicité, il est également nécessaire de connaître les variations dites « normales » du pool métabolique (effet du cycle diurne, du stress, du régime alimentaire, de la perte de poids, etc.). Il est ainsi possible de découvrir les perturbations métaboliques qui sont spécifiques de la pathologie étudiée.
Autre contenu sémantique [modifier]
Métaphoriquement et par extension on parle parfois de métabolisme urbain, industriel social[6] [7] ou sociétal[8] pour décrire les intrants (ressources naturelles, foncières, humaines..) et extrants (déchets) qui caractérisent ces systèmes.
Notes et références [modifier]
- Gillooly JF, Brown JH, West GB, Savage VM, Charnov EL (2001) Effects of size and temperature on metabolic rate. Science, 293, 2248–2251.
- Clarke A, Johnston N (1999) Scaling of metabolic rate with body mass and temperature in teleost fish . Journal of Animal Ecology, 68, 893–905.
- Clarke A (2004) Is there a universal temperature dependence of metabolism ? Functional Ecology, 18, 252–256.
- S.V. Kumar et P.A. Wigge, H2A.Z-containing nucleosomes mediate the thermosensory response in Arabidopsis, Cell, vol. 140, pp. 136-147, 2010
- Brève du journal Pour la Science (par Jean-Jacques Perrier, 2010/01/25)
- Fischer-Kowalski, M. (2011) Analyzing sustainability transitions as shifts between sociometabolic regimes. In: Environmental Innovation and Societal Transitions
- Fischer-Kowalski, M. and H. Haberl (2007) Socioecological transitions and global change: Trajectories of Social Metabolism and Land Use. Edward Elgar, Cheltenham, UK and Northhampton, USA.
- Eisenmenger, N. and Giljum, S. (2006) “Evidence from Societal Metabolism Studies for Ecological Unequal Trade” ; In: A. Hornborg and C.L. Crumley (eds.). The World System and the Earth System. Global Socio-Environmental Change and Sustainability since the Neolithic. Left Coast Press Inc.: Walnut Creek, California. 288-302.
Annexes [modifier]
Articles connexes [modifier]
Bibliographie [modifier]
- Brown JH, Gillooly JF, Allen AP, Savage VM, West GB (2004) Toward a metabolic theory of ecology. Ecology, 85, 1771–1789.
Liens externes [modifier]
- Les principales voies du métabolisme : un cours de Biochimie sur wikilivres
- Interactive flow chart of the major metabolic pathways (engl.)
- Le métabolisme interactif, Université P& M Curie
- métabolisme
