Le cerveau a besoin de sucres : les neurones travaillent presque exclusivement sur le glucose, il est donc nécessaire d'assurer un apport continu de ce sucre. Le cerveau consomme environ 120 g de glucose par jour, tandis que les besoins quotidiens de tout l'organisme s'élèvent à environ 200 g.
Dans notre corps, environ 100 g de glucose sont stockés sous forme de glycogène dans le foie, 5 à 10 autres g se trouvent dans les fluides biologiques, tandis qu'environ 200 à 300 g sont stockés dans le muscle, toujours sous forme de glycogène. Pour assurer la continuité de l'apport de glucose aux tissus qui en ont besoin, une stratégie est utilisée qui convertit les molécules les moins mobiles en glucose : la gluconéogenèse.
La néoglucogenèse est le processus de synthèse du glucose à partir de précurseurs non glucidiques :
- acide lactique : produit par glycolyse anaérobie
- acides aminés* : issus de l'alimentation ou de la dégradation de protéines de structure
- glycérol : obtenu à partir de l'hydrolyse des triglycérides
La néoglucogenèse est essentielle pour assurer un apport adéquat en glucose aux tissus insulino-indépendants (cerveau, globules rouges et muscles lors d'un exercice physique intense).
La néoglucogenèse, qui se déroule dans de nombreux tissus et en particulier dans le foie, devient indispensable lors du jeûne, lorsque les réserves glucidiques de l'organisme sont épuisées.
* Parmi les différents acides aminés gluconéogénétiques (dont les acides glutamique et aspartique, alanine, cystéine, glycine, proline, sérine, thréonine), l'alanine libérée par le muscle squelettique joue un rôle prédominant (voir cycle glucose-alanine).
La néoglucogenèse commence à partir du pyruvate et est en grande partie l'inverse de la glycolyse.
Le cerveau:
- dans des conditions normales, il n'utilise que du glucose ;
- en cas de jeûne prolongé (2-3 jours) il exploite de plus en plus les propriétés énergétiques des corps cétoniques ;
- lorsque vous faites un jeûne immédiat (entre les repas), après avoir épuisé les réserves glucidiques, il utilise le glucose issu des acides aminés issus de l'hydrolyse des protéines de structure : les enzymes protéases dégradent les protéines en acides aminés qui, par l'action des enzymes transaminases, sont transformés en acides alpha-céto, à leur tour utilisés pour remplacer le glucose (voir dégradation des acides aminés).
La néoglucogenèse est de la seule responsabilité du foie (elle se produit également dans une moindre mesure dans les reins + et dans l'intestin) ; ici, grâce à la néoglucogenèse, on obtient du glucose qui sera transporté dans les différents tissus, jusqu'au cerveau.
Sept réactions sur dix de la glycolyse se produisent dans la direction opposée à la néoglucogenèse; si la gluconéogenèse était l'exact inverse de la glycolyse, à chaque étape, il faudrait fournir de l'énergie. Par conséquent, trois réactions de glycolyse ne peuvent pas être exploitées (pour des raisons énergétiques) dans la gluconéogenèse ; au lieu de ces trois réactions, d'autres réactions sont exploitées avec des substrats, produits et enzymes.
La réaction qui conduit du glucose 6-phosphate au glucose est catalysée par un phosphatase au lieu d'une kinase ; la transition du fructose 1,6-bisphosphate au fructose 6-phosphate est également catalysée par une phosphatase plutôt que par une kinase.
La troisième réaction qui diffère de la glycolyse est celle qui conduit à la formation de phosphoénolpyrivate à partir de pyruvate ; cela se passe par le pyruvate carboxylase, qui utilise une molécule de dioxyde de carbone pour allonger la chaîne carbonée, et au moyen de la phosphoénolpyruvate carboxykinase (l'énergie pour ce processus est fournie par le GTP).
Supposons que vous fassiez de l'exercice et que vous vous absentiez des repas, vous devez activer le métabolisme du glucose pour produire de l'énergie. Si la glycémie est inférieure à 5 mM alors le signal de besoin en glucose est réalisé : les cellules α du pancréas libèrent une hormone (c'est un petit dipeptide) le glucagon qui, par le sang, atteint les hépatocytes (foie) ; ici, la voie gluconéogénétique est activée et la glycolyse est bloquée. Le glucose nouvellement formé sera libéré dans la circulation et acheminé surtout vers les globules rouges, le système nerveux et les tissus musculaires. Voir aussi : glucides et hypoglycémie.
