Métabolisme des pyrimidines, purines, hème

Fonctions des pyrimidines et purines

-Bases pouvant exister seules ou comme blocs structuraux ADN et ARN
-Composantes intermédiaires biochimiques de très haute importance en métabolisme (ATP, GTP, UTP)
-Constituants des enzymes

2 sources d'apport des purines et pyrimidines

-Synthèse de novo
-Voies de sauvetage

Synthèse de novo

-Production de purines et pyrimidines à partir des acides aminés glutamine, glycine, asprtate
-Coûteuse en énergie
-A lieu dans le foie pour les purines

Voies de sauvetage

-Réutilisation des pyrimidines et purines fournies par diète ou catabolisme des acides nulcéiques intratissulaires
-Pour synthèse des acides nucléiques
-Celles qui ne sont pas catabolisées sont recyclées - réincorporées dans nucléotides

Dégradation des acides nucléiques d'origine alimentaire

-Dégradés dans l'intestin par nucléases et nulcéotidases pancréatiques
-Formation mélange de mononucléotides
-Mononucléotides dégradés en nucléosides et bases libres dans cellule intestinale

3 pyrimidines principales

-Thymine
-Cytosine
-Uracil

Fonctions des pyrimidines

-Blocs structuraux de l'ADN (T, C) et ARN (C, U)
-Dérivés = Intermédiaire dans réactions de synthèse (UDP-glucose)

Nature des produits du catabolisme des pyrimidines

-Bêta-alanine
-CO2
-Ammoniaque (cycle de l'urée)
-Produits solubles

V ou F? La réutilisation des pyrimidines est importante

Faux, elle est faible ce qui explique la synthèse de novo plus importante des pyrimidines que les purines pour établir l'équilibre

Produits du catabolisme des pyrimidines

-Thymine = succinyl coA + NH4 + CO2
-Cytosine = uracil + NH4
-Uracil = Bêta-alanine = Acétyl coA + NH4 + CO2

-Succinyl coA + Acétyl coA vont vers cycle de Krebs
-NH4 très toxique mais éliminé par cycle de l'urée

V ou F? Le catabolisme des pyrimidines dégage peu d'énergie

Vrai

2 purines principales

-Adénine
-Guanine

Structure des purines

-Seules
-Avec un pentose comme ribose ou désoxyribose pour former nucléoside

Fonctions des purines

Composantes
-Cofacteurs
-Composés énergétiques
-Facteurs de régulation
-Neurotransmetteurs
-Signaleurs

-ADN et ARN

V ou F? Les purines d'origine alimentaire sont très importante pour la synthèse des acides nucléiques

Faux, leur contribution est peu importante

V ou F? Les purines sont peu complexes

Faux, elles sont complexes et leur structure coûte beaucoup d'énergie à produire

Lieux du catabolisme des purines

-Foie
-Rein

Catabolisme des purines

1- Dégradation des nucléotides AMP et GMP (retrait ribose et phosphate)
2- AMP = IMP = Inosine = Hypoxanthine (soluble)
GMP = Guanosine = Guanine = Xanthine (soluble)

-Intervention de l'enzyme xanthine oxidase (XO)
3- Hypoxanthine = Xanthine (soluble)
Xanthine = Acide urique (insoluble)

Acide urique

-Composé peu soluble = problématique
-Existe en tant qu'urate de sodium, très peu soluble
-Cristallisation de l'urate de sodium dans les tissus = Réaction inflammatoire intra-articulaire = Crise de la goutte

Crise de la goutte

-Hyperuricémie entraîne dépôt de cristaux dans les articulations causant inflammation sévère comme arthrite
-Une seule articulation souvent gros orteil
-Diagnostic = ponction afin de démontrer la présence de cristaux
-Traitement = inhibition de la xanthine oxidase par l'allopurinol

Structure de l'hème

-Ferroprotoporphyrine IX
-Formation de protophorphyrine par liaison de 4 anneaux pyrrole (porpphyrine)
-Ajout d'un atome de fer central
-Donne groupe prosthétique (partie d'une protéine qui n'est pas protéique)

Fonctions de l'hème

-Réduction/oxidation
-Transfert d'électrons
-Ex = hémoglobine peut se lier de manière réversible à O2

Synthèse de l'hème

-85% de l'hème produite par cellules érythroïdes de la moelle osseuse pour incorporation dans l'hémoglobine
-15% de l'hème produite par hépatocytes pour synthèse des cytochromes et enzymes

-Première + 3 dernière réactions dans mitochondrie
-4 autres réactions dans cytosol
-Globules rouges sont les seules cellules qui ne peuvent pas produire d'hème

Mécanisme de la synthèse de l'hème

Mitochondrie :
-8 glycines + 8 succinyl coA = Enzyme ALA synthase = 8 moles ALA vers cytosol

Cytosol :
-Condensation 8 ALA pour former 4 PBG
-4 PBG = Uroporphyrinogène III
-Uroporphyrinogène III = Coproporphyrinogène

Mitochondrie :
-Coproporphyrinogène = Protoporphyrinogène
-Protoporphyrinogène = Protoporphyrine IX
-Protoporphyrine IX + Fer = Hème

Contrôle de la synthèse de l'hème

-Activité de ALA synthase
-Inhibée par haute concentration hème

Porphyries

-Mutations gènes codant des enzymes de la synthèse de l'hème
-Déficience en hème = Diminution synthèse hémoglobine = Anémie
-Attaques de douleurs abdominales, symptômes neuropsychiatriques (confusion, psychose), Anémie, Teint pâle

Hémoglobine

-4 chaînes de protéines avec groupe hème chacune
-Responsable du transport de l'oxygène
-Fer de l'hème permet ce transport par liaisons réversibles

Couleur du sang

-Dépend de l'oxygène et la présence de fer
-Hème lié à O2 = rouge vif
-Sans O2 = rouge foncé

Catabolisme de l'hème

1) Dégradation des GR par macrophages du système réticuloendothélial mais fer est conservé
2) Hémoglobine catalysée en globine et hème
3) Globine catalysée en acides aminés pour biosynthèse des protéines ou transformation en intermédiaires
4) Fer rejoint transferrine pour redistribuer aux sites tissulaires
5) Hème sans fer redevient protoporphyrine IX et anneau est clivé donnant biliverdine
6) Biliverdine réduite en bilirubine non-conjugée

Catabolisme de la bilirubine

1) Liaison bilirubine lipophilique et albumine dans le sang pour aller vers le foie
2) Ajout de 2 acides glucoroniques donne bilirubine conjugée
3) Bilirubine c sécrétée dans canaux biliaire pour entreposage dans vésicule biliaire pour former bile
4) Excrétion de la bile dans l'estomac avec repas et formation d'urobilinogène par digestion bactérienne dans gros intestin
5) Grande portion de l'urobilinogène est oxidée par bactéries intestinales et devient stercobilinogène et stercobiline pour couleur brune selles
5) Petit portion urobilinogène réabsorbé dans sang vers le foie et atteint le rein pour former urobiline (jaune) excrétée dans l'urine

Ictère (jaunisse)

-Destruction importante de GR/Insuffisance du foie réduit la capacité de métaboliser la bilirubine
-Concentrations de bilirubine plasmatique augmentent = Hyperbilirubinémie
-Coloration de la peau, muqueuses, yeux en jaune
-Urine également orangée car catabolisme d'une quantité maximale de bilirubine

Variations de couleur d'un hématome

-Jour 0 = rouge car présence de sang oxygéné
-Jour 1-2 = bleu/mauve/noir car pas d'oxygène
-Jour 5-10 = verdâtre-jaune car hème métabolisée en biliverdine et bilirubine
-Mène à la formation d'hémosidérine (dépôt de fer) donne teinte brune