BIOCHIMIE
Biochimie métabolique
La biochimie métabolique a longtemps constitué le champ privilégié d'investigation des biochimistes. L'isolement, en 1833 par Payen et Perzoz, de l'amylase, enzyme pouvant scinder l'amidon, a montré l'importance des réactions chimiques catalysées par des enzymes dans le métabolisme intermédiaire, c'est-à-dire dans l'ensemble des réactions chimiques permettant soit l'extraction de l'énergie présente dans les carburants cellulaires (glucose, acides gras, corps cétoniques), soit la transformation ou la biosynthèse des constituants cellulaires. La première mise en évidence d'une réaction chimique provoquant une transformation biologique date de 1783 : Spallanzani mit alors en évidence la digestion de protéines par l'estomac ou, plus exactement, par les fluides sécrétés par la muqueuse gastrique (suc gastrique). Peu à peu, les grandes voies métaboliques seront découvertes, tous les intermédiaires réactionnels isolés et purifiés. C'est ainsi que seront élucidés les mécanismes de production de l'énergie chimique dans les mitochondries, organites intracellulaires sans doute d'origine bactérienne, utilisés par bon nombre d'êtres vivants comme véritables centrales énergétiques. Chez les animaux, les divers aliments sont transformés dans le tractus digestif sous l'influence d'enzymes salivaires, gastriques, pancréatiques et intestinaux en composés plus simples : les acides aminés, le glucose, les acides gras, etc., qui seront absorbés dans l'intestin grêle et passeront dans le sang. Certains tissus de l'organisme (par exemple, le cerveau chez les mammifères) utiliseront préférentiellement, sinon exclusivement, le glucose comme carburant, alors que d'autres pourront utiliser les acides gras ou les corps cétoniques. Dans tous les cas, ces carburants seront détruits dans les mitochondries en acétate CH3-COOH ou, plus exactement, en un dérivé de l'acétate, l'acétyl-coenzyme A. Celui-là transmettra ses hydrogènes, par une série de réactions chimiques connue sous le nom de cycle de Krebs, à un transporteur nucléotidique, le NAD+. Le NADH ainsi formé transmettra hydrogène et électron grâce à une série de transporteurs (les cytochromes) à l'oxygène, avec formation finale d'H2O : cette dernière étape constitue la phase terminale de la respiration cellulaire. Le but final de ces opérations chimiques est de libérer et de fragmenter l'énergie provenant des aliments en petites quantités qui seront stockées (puis délivrées aux systèmes de consommation d'énergie) par un autre nucléotide, l'ATP. Toutes les réactions biosynthétiques, qu'il s'agisse de synthèse de protéines, de lipides, de glucides, de nucléotides ou d'acides nucléiques, utiliseront l'énergie contenue dans l'ATP pour réaliser des liaisons chimiques. L'étude des nombreuses réactions de synthèse et le décryptage des nombreuses étapes nécessaires ont mis en évidence le caractère indispensable d'un certain nombre de substances qu'un organisme ne sait pas produire. Ce nombre, très limité pour les bactéries dont les capacités de synthèse sont très considérables, est élevé pour des organismes pluricellulaires, chez l'homme par exemple. Celui-ci doit recevoir dans son alimentation des protéines qui lui apportent des acides aminés dits indispensables, des acides gras dits essentiels, de nombreux métaux (fer, cuivre, molybdène, etc.) et des vitamines. Le premier facteur vitaminique connu fut celui reconnu par Eijkman dès 1897 et dont la carence était à l'origine d'une sévère affection tropicale, le béribéri. Aujourd'hui, de nombreuses vitamines sont connues. Ce sont souvent des cofacteurs indispensables à l'action de certains enzymes (B1, B6, B12, riboflavine, [...]
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Écrit par
- Pierre KAMOUN : professeur de biochimie à l'université René-Descartes, chef de service à l'hôpital Necker, Paris
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