Métabolisme des glucides

Les glucides sont des biomolécules composées de carbone, d'hydrogène et d'oxygène, de formule brute (CH₂O)n. Ils sont classés en oses simples (glucose, fructose) et en osides complexes (amidon, glycogène). La digestion transforme les polyosides en monosaccharides absorbables par l'intestin grêle. Le glucose, principal monosaccharide, est ensuite transporté dans le sang vers les cellules où il est oxydé pour produire de l'énergie. L'équation globale de l'oxydation du glucose résume ce processus : C₆H₁₂O₆ + 6 O₂ → 6 CO₂ + 6 H₂O + énergie (ATP).

La glycolyse se déroule dans le cytoplasme et dégrade le glucose (6C) en deux molécules de pyruvate (3C). Elle comporte 10 réactions enzymatiques réparties en deux phases : une phase d'investissement énergétique (consommation de 2 ATP) et une phase de remboursement (production de 4 ATP et 2 NADH). Le bilan net est donc de 2 ATP, 2 NADH et 2 pyruvates par glucose. Cette voie est anaérobie et constitue la première étape commune à la respiration cellulaire et aux fermentations.

En aérobiose, le pyruvate entre dans la mitochondrie où il est converti en acétyl-CoA par le complexe pyruvate déshydrogénase. L'acétyl-CoA alimente le cycle de Krebs, une série de 8 réactions dans la matrice mitochondriale. Chaque tour de cycle produit 3 NADH, 1 FADH₂, 1 GTP et libère 2 CO₂. Les coenzymes réduits NADH et FADH₂ cèdent leurs électrons à la chaîne respiratoire, qui crée un gradient de protons pour synthétiser de l'ATP via l'ATP synthase (phosphorylation oxydative).

Le glucose en excès est stocké sous forme de glycogène dans le foie et les muscles (glycogénogenèse). En période de jeûne, le glycogène est dégradé en glucose (glycogénolyse) pour maintenir la glycémie. Lorsque les réserves de glycogène s'épuisent, le foie synthétise du glucose à partir de précurseurs non glucidiques comme le lactate, le glycérol ou les acides aminés : c'est la gluconéogenèse. Cette voie est quasi-inverse de la glycolyse mais contourne trois réactions irréversibles grâce à des enzymes spécifiques.