Qu’est-ce que l’anabolisme ?

L’anabolisme est le processus par lequel le corps utilise l’énergie libérée par le catabolisme pour synthétiser des molécules complexes. Ces molécules complexes sont ensuite utilisées pour former des structures cellulaires qui sont formées à partir de petits précurseurs simples qui agissent comme des blocs de construction.

Étapes de l’anabolisme

Il existe trois étapes de base de l’anabolisme.

• L’étape 1 implique la production de précurseurs tels que les acides aminés, les monosaccharides, les isoprénoïdes et les nucléotides.
• L’étape 2 implique l’activation de ces précurseurs en formes réactives en utilisant l’énergie de l’ATP
• L’étape 3 implique l’assemblage de ces précurseurs en molécules complexes telles que les protéines, les polysaccharides, les lipides et les acides nucléiques.

Sources d’énergie pour les processus anaboliques

Différentes espèces d’organismes dépendent de différentes sources d’énergie. Les autotrophes, comme les plantes, peuvent construire les molécules organiques complexes des cellules, comme les polysaccharides et les protéines, à partir de molécules simples comme le dioxyde de carbone et l’eau, en utilisant la lumière du soleil comme énergie.

Les hétérotrophes, en revanche, ont besoin d’une source de substances plus complexes, comme les monosaccharides et les acides aminés, pour produire ces molécules complexes. Les photoautotrophes et les photohétérotrophes obtiennent de l’énergie à partir de la lumière tandis que les chimioautotrophes et les chimiohétérotrophes obtiennent de l’énergie à partir de réactions d’oxydation inorganiques.

Anabolisme des hydrates de carbone

Dans ces étapes, les acides organiques simples peuvent être convertis en monosaccharides tels que le glucose et ensuite utilisés pour assembler des polysaccharides tels que l’amidon. Le glucose est fabriqué à partir de pyruvate, de lactate, de glycérol, de glycérate 3-phosphate et d’acides aminés et le processus est appelé gluconéogenèse. La gluconéogenèse convertit le pyruvate en glucose-6-phosphate par une série d’intermédiaires, dont beaucoup sont partagés avec la glycolyse.

En général, les acides gras stockés dans les tissus adipeux ne peuvent pas être convertis en glucose par la gluconéogenèse car ces organismes ne peuvent pas convertir l’acétyl-CoA en pyruvate. C’est la raison pour laquelle, en cas de famine à long terme, les humains et les autres animaux doivent produire des corps cétoniques à partir d’acides gras pour remplacer le glucose dans les tissus tels que le cerveau qui ne peuvent pas métaboliser les acides gras.

Les plantes et les bactéries peuvent convertir les acides gras en glucose et elles utilisent le cycle du glyoxylate, qui contourne l’étape de décarboxylation du cycle de l’acide citrique et permet la transformation de l’acétyl-CoA en oxaloacétate. A partir de celui-ci, le glucose est formé.

Les glycanes et les polysaccharides sont des complexes de sucres simples. Ces additions sont rendues possibles par la glycosyltransférase d’un donneur de sucre-phosphate réactif, tel que le glucose uridine diphosphate (UDP-glucose), à un groupe hydroxyle accepteur sur le polysaccharide en croissance. Les groupes hydroxyle sur l’anneau du substrat peuvent être des accepteurs et ainsi les polysaccharides produits peuvent avoir des structures droites ou ramifiées. Ces polysaccharides ainsi formés peuvent être transférés aux lipides et aux protéines par des enzymes appelées oligosaccharyltransférases.

Anabolisme des protéines

Les protéines sont formées d’acides aminés. La plupart des organismes peuvent synthétiser certains des 20 acides aminés courants. La plupart des bactéries et des plantes peuvent synthétiser les vingt, mais les mammifères ne peuvent synthétiser que les dix acides aminés non essentiels.

Les acides aminés sont réunis en chaîne par des liaisons peptidiques pour former des chaînes polypeptidiques. Chaque protéine différente possède une séquence unique de résidus d’acides aminés : c’est sa structure primaire. La chaîne polypeptidique subit des modifications, un repliement et des changements structurels pour former la protéine finale.

Les nucléotides sont fabriqués à partir d’acides aminés, de dioxyde de carbone et d’acide formique dans des voies qui nécessitent de grandes quantités d’énergie métabolique.

Les purines sont synthétisées sous forme de nucléosides (bases attachées au ribose). L’adénine et la guanine par exemple sont fabriquées à partir du nucléoside précurseur inosine monophosphate, qui est synthétisé à l’aide d’atomes provenant des acides aminés glycine, glutamine et acide aspartique, ainsi que du formiate transféré à partir de la coenzyme tétrahydrofolate.

Les pyrimidines, comme la thymine et la cytosine, sont synthétisées à partir de la base orotate, qui est formée à partir de la glutamine et de l’aspartate.

Anabolisme des acides gras

Les acides gras sont synthétisés à l’aide d’acides gras synthases qui polymérisent puis réduisent les unités acétyl-CoA. Ces acides gras contiennent des chaînes acyles qui sont étendues par un cycle de réactions qui ajoutent le groupe actyle, le réduisent en alcool, le déshydratent en groupe alcène puis le réduisent à nouveau en groupe alcane.

Chez les animaux et les champignons, toutes ces réactions d’acides gras synthases sont effectuées par une seule protéine multifonctionnelle de type I. Chez les plantes, les plasmides et les bactéries, des enzymes de type II distinctes effectuent chaque étape de la voie.

D’autres lipides comme les terpènes et les isoprénoïdes incluent les caroténoïdes et forment la plus grande classe de produits naturels végétaux. Ces composés sont fabriqués par l’assemblage et la modification d’unités isoprènes données à partir des précurseurs réactifs que sont le pyrophosphate d’isopentényle et le pyrophosphate de diméthylallyle. Chez les animaux et les archées, la voie du mévalonate produit ces composés à partir de l’acétyl-CoA.

Sources

Lectures complémentaires

• Tout le contenu sur le métabolisme
• Qu’est-ce que le métabolisme ?
• Science du métabolisme
• Biochimie clé du métabolisme
• Catabolisme du métabolisme

Citations

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