La glycolyse: qu'est-ce que c'est et quelles sont ses 10 phases ?

La glycolyse est un processus chimique qui permet la respiration et le métabolisme cellulaire, notamment par la dégradation du glucose.

Dans cet article nous allons voir plus en détail ce qu'est la glycolyse et à quoi elle sert, ainsi que ses 10 phases d'action.

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Qu'est-ce que la glycolyse ?

Le terme « glycolyse » est composé du grec « glycos » qui signifie « sucre » et « lyse » qui signifie « décomposition ». En ce sens, la glycolyse est le processus par lequel la composition du glucose est modifiée pour extraire suffisamment d'énergie au profit des cellules. En fait, il agit non seulement comme une source d'énergie, mais aussi affecte l'activité cellulaire de différentes manières, sans nécessairement générer d'énergie supplémentaire.

Par exemple, il produit un rendement élevé des molécules qui permettent le métabolisme et la respiration cellulaire à la fois aérobie et anaérobie. D'une manière générale, l'aérobie est un type de métabolisme qui consiste à extraire de l'énergie de molécules organiques à partir de l'oxydation du carbone par l'oxygène. En anaérobie, l'élément utilisé pour réaliser l'oxydation n'est pas l'oxygène mais le sulfate ou le nitrate.

En même temps, le glucose est une molécule organique composée d'une membrane à 6 anneaux dans le sang, et qui est généralement le résultat de la transformation des glucides en sucres. Pour pénétrer dans les cellules, le glucose transite par les protéines chargées de le transporter depuis l'extérieur de la cellule au cytosol (liquide intracellulaire, c'est-à-dire le liquide qui se trouve au centre de la cellules).

Grâce à la glycolyse, le glucose est transformé en un acide appelé « pivurique » ou « pyruvate » qui joue un rôle très important dans l'activité biochimique. Ce processus se produit dans le cytoplasme (partie de la cellule située entre le noyau et la membrane). Mais pour que le glucose devienne du pyruvate, un mécanisme chimique très complexe composé de différentes phases doit se produire.

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Ses 10 phases

La glycolyse est un processus qui a été étudié depuis la deuxième décennie du 19e siècle, lorsque les chimistes Louis Pasteur, Eduard Buchner, Arthur Harden et William Young ont commencé à détailler le mécanisme de la fermentation. Ces études ont permis de connaître l'évolution et les différentes formes de réaction dans la composition des molécules.

C'est l'un des mécanismes cellulaires les plus anciens, et il est également le moyen le plus rapide d'obtenir de l'énergie et de métaboliser les glucides. Pour cela, il est nécessaire que 10 réactions chimiques différentes se produisent, divisées en deux grandes phases. La première consiste à dépenser de l'énergie en transformant la molécule de glucose en deux molécules différentes; tandis que la deuxième phase consiste à obtenir de l'énergie en transformant les deux molécules générées à l'étape précédente.

Cela dit, nous verrons ci-dessous les 10 phases de la glycolyse.

1. Hexokinase

La première étape de la glycolyse consiste à convertir la molécule de D-glucose en une molécule de glucose-6-phosphate (une molécule de glucose phosphorylée au carbone 6). Pour générer cette réaction, une enzyme connue sous le nom d'hexokinase doit participer, et elle a pour fonction d'activer le glucose afin qu'il puisse être utilisé dans des processus ultérieurs.

2. Phosphoglucose isomérase (Glucose-6 P isomérase)

La deuxième réaction de la glycolyse est la transformation du glucose-6-phosphate en fructose-6-phosphate. Pour cela une enzyme appelée phosphoglucose isomérase doit agir. C'est la phase de définition de la composition moléculaire qui va permettre de consolider la glycolyse dans les deux étapes qui suivent.

3. Phosphofructokinase

Dans cette phase, le fructose-6-phosphate est converti en fructose 1,6-bisphosphate, par l'action de la phosphofructokinase et du magnésium. C'est une phase irréversible, qui provoque le début de la stabilisation de la glycolyse.

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4. Aldolasse

Maintenant, le fructose 1,6-bisphosphate est divisé en deux sucres isomères, c'est-à-dire deux molécules ayant le même formule, mais dont les atomes sont ordonnés différemment, ayant ainsi également des propriétés différentes. Les deux sucres sont le phosphate de dihydroxyacétone (DHAP) et le glycéraldéhyde 3-phosphate (GAP), et la division se produit en raison de l'activité de l'enzyme aldolase.

5. Triphosphate isomérase

L'étape numéro 5 consiste à réserver le phosphate de glycéraldéhyde pour l'étape suivante de la glycolyse. Pour cela, une enzyme appelée triphosphate isomérase doit agir au sein des deux sucres obtenus à l'étape précédente (dihydroxyacétone phosphate et glycéraldéhyde 3-phosphate). C'est ici que se termine la première des grandes étapes que nous décrivons au début de cette numérotation, dont la fonction est de générer des dépenses énergétiques.

6. Glycéraldéhyde-3-phosphate déshydrogénase

Dans cette phase commence l'obtention d'énergie (au cours des 5 précédentes, elle n'avait été dépensée). On continue avec les deux sucres générés précédemment et leur activité est la suivante: produire du 1,3-bisphosphoglycérate, en ajoutant un phosphate inorganique au glycéraldéhyde 3-phosphate.

Pour ajouter ce phosphate, l'autre molécule (glycéraldéhyde-3-phosphate déshydrogénase) doit être déshydrogénée. Cela signifie que l'énergie du composé commence à augmenter.

7. Phosphoglycérate kinase

Dans cette phase, il y a un autre transfert d'un phosphate, pour pouvoir former de l'adénosine triphosphate et du 3-phosphoglycérate. C'est la molécule de 1,3-bisphosphoglycérate qui reçoit un groupement phosphate de la phosphoglycérate kinase.

8. Phosphoglycérate mutase

A partir de la réaction ci-dessus, le 3-phosphoglycérate a été obtenu. Il faut maintenant générer du 2-phosphoglycérate, par l'action d'une enzyme appelée phosphoglycérate mutase. Ce dernier déplace la position du phosphate du troisième carbone (C3) au deuxième carbone (C2), et ainsi la molécule attendue est obtenue.

9. Enolase

Une enzyme appelée énolase est responsable de l'élimination de la molécule d'eau 2-phosphoglycérate. On obtient ainsi le précurseur de l'acide pyruvique et nous approchons de la fin du processus de glycolyse. Ce précurseur est le phosphoénolpyruvate.

10. Pyruvate kinase

Finalement, un transfert de phosphore du phosphoénolpyruvate à l'adénosine diphosphate se produit. Cette réaction se produit par l'action de l'enzyme pyruvate kinase, et permet au glucose de finir de se transformer en acide pyruvique.

Références bibliographiques:

• Glycolyse-10 étapes expliquées étapes par étapes avec diagramme (2018). MicrobiologieInfo.com. Consulté le 26 septembre 2018. Disponible en https://microbiologyinfo.com/glycolysis-10-steps-explained-steps-by-steps-with-diagram/.