Voir aussi : régime cétogène ; acidocétose diabétique.
Généralité
Dans le passé, on pensait que les corps cétoniques étaient dus à un métabolisme excessif, causé par l'ingestion de trop de graisses ou de diabète.Les corps cétoniques, en revanche, sont naturellement produits par notre corps : le cerveau s'adapte pour utiliser ces métabolites dans du jeûne prolongé (chez les diabétiques, les corps cétoniques remplacent le métabolisme du glucose) De plus, il peut y avoir une exaspération du trajet des corps cétoniques en cas de mauvaise nutrition.
Quels sont les corps cétoniques
Les corps cétoniques sont des dérivés des lipides (ils dérivent du métabolisme des lipides, quasi exclusivement hépatiques), mais ont des caractéristiques qui les font ressembler à des sucres :
- Vitesse d'entrée élevée ;
- Rapide à utiliser.
Même certains acides aminés, en particulier des conditions métaboliques, peuvent générer des corps cétoniques (leucine, lysine, phénylalanine, isoleucine, tryptophane et tyrosine).
Rôle biologique
- Les corps cétoniques sont de petite taille, ils sont donc transportés très rapidement (beaucoup plus que les acides gras qui, en revanche, ont besoin de protéines de transport comme l'albumine) ;
- les corps cétoniques sont utilisés presque exclusivement par les muscles et les tissus périphériques, mais aussi par le cœur (20-30% de l'énergie qu'il consomme provient des corps cétoniques) et par le cerveau (en cas de jeûne prolongé).
Synthèse
Les corps cétoniques sont synthétisés par l'acétyl coenzyme A, qui dérive du métabolisme des acides gras.
L'enzyme qui catalyse la première étape est la Β-cétothiolase, qui exploite le soufre de l'acétyl coenzyme A pour produire une -céto acyl-coenzyme A (c'est la réaction opposée à celle observée dans la -oxydation des acides gras); cette réaction n'est pas spontanée mais est entraînée par la réaction subséquente , catalysé par "hydroxyméthyl glutaryl coenzyme A synthase et qui implique la fixation d'une seconde acétyl coenzyme A, obtenant la 3-hydroxy 3-méthyl glutaryl coenzyme A.
Par la suite, une enzyme lytique intervient qui convertit la 3-hydroxy 3-méthyl glutaryl coenzyme A en acétate de vinaigre qui est un corps cétonique. L'acétate de vinaigre peut être envoyé vers les tissus périphériques ou, par l'action de l'enzyme hydroxy butyrate déshydrogénase, converti en 3-Β-hydroxy butyrate. Si l'acétate de vinaigre est en très forte concentration, il peut aussi se décarboxyler spontanément en acétone.
L'acétone, l'acétate de vinaigre et le 3-Β-hydroxy butyrate sont les trois corps cétoniques que nous considérons ; l'acétone est un déchet qui est produit de manière aléatoire sur le trajet des corps cétoniques et est expulsé par l'expiration et la transpiration.
Utilisation dans les tissus périphériques
Les corps cétoniques, produits dans le foie, sont envoyés aux tissus périphériques.
Voyons maintenant ce qui se passe lorsque l'acétate de vinaigre et le 3-Β-hydroxy butyrate atteignent les tissus périphériques. L'acétate de vinaigre est un acide -céto, donc, s'il est activé, il peut être utilisé dans le processus de Β-oxydation pour produire acétyl coenzyme A : il est donc nécessaire de transformer un -céto acide en un -céto acyl coenzyme A.
Lorsque l'acétate de vinaigre arrive dans la mitochondrie d'une cellule d'un tissu périphérique, il est soumis à l'action de l'enzyme succinyl coenzyme A transférase: grâce à cette enzyme, l'acétate de vinaigre réagit avec le succinyl coenzyme A (issu du cycle de krebs) et le succinate et le vinaigre acétyl coenzyme A sont obtenus.
En exploitant la succinyl coenzyme A, pour activer l'acétate de vinaigre, on saute dans le cycle de krebs, l'étape qui produit un GTP : c'est le processus, en termes d'énergie, que la cellule est prête à payer pour obtenir l'acétyl vinaigre coenzyme A ; ce dernier passe alors sous l'action de -céto thiolase (enzyme Β-oxydation) pour produire deux molécules d'acétyl coenzyme A qui sont envoyées dans le cycle de krebs.
Si le 3-Β-hydroxy butyrate est envoyé aux tissus périphériques, ceux-ci, à l'intérieur de la mitochondrie, sont transformés en vinaigre acétone par l'action de l'enzyme Β-hydroxy butyrate déshydrogénase, avec production d'un NADH qui correspond à environ 2,5 ATP ; l'acétate de vinaigre produit suit le chemin décrit précédemment.
La cellule d'un tissu périphérique tire plus d'énergie du 3-Β-hydroxy butyrate que de l'acétate de vinaigre, mais la livraison de l'un ou de l'autre aux tissus périphériques dépend de la disponibilité énergétique du foie.
C" est une quantité non négligeable d'acides gras métabolisés, contenus dans les peroxysomes et non dans les mitochondries ; les peroxysomes sont des organites plus petites que les mitochondries et riches en ions métalliques et en enzymes peroxydases. Les enzymes peroxydases utilisent le peroxyde d'hydrogène pour favoriser les processus rédox, donc dans les peroxysomes il est un système enzymatique capable de produire du peroxyde d'hydrogène.
Dans la -oxydation dans les peroxysomes, l'« acyl coenzyme A, est obtenue par l'action de »acyl coenzyme A oxydase (Dans les mitochondries, en revanche, l'enzyme acyl coenzyme A déshydrogénase agit.) Dans ce cas également, la trans 2,3 énoyl coenzyme A est formée, qui subit l'action d'une enzyme bifonctionnelle (elle remplit la même fonction que dans les mitochondries par « l'énoyl coenzyme A hydratase et la L-Β-hydroxy acyl coenzyme A déshydrogénase) et est ainsi transformée en -céto acyl coenzyme A. Cette dernière, comme dans les mitochondries, subit l'action de la -céto thiolase et de l'acétyl coenzyme A et un acyl coenzyme A sont obtenus avec un squelette carboné réduit de deux unités par rapport à celui de départ, qui retourne dans la circulation.
