Oxydation des acides gras et métabolisme des corps cétoniques

L'oxydation des acides gras et le métabolisme des corps cétoniques sont les voies métaboliques qui permettent à l'organisme d'utiliser les graisses comme carburant, notamment pendant le jeûne et l'exercice prolongé. Les acides gras sont dégradés par bêta-oxydation en acétyl-CoA, et dans le foie, l'excès d'acétyl-CoA est converti en corps cétoniques qui fournissent de l'énergie au cerveau et à d'autres tissus lorsque le glucose est rare.

Definition

L'oxydation des acides gras est la voie mitochondriale (bêta-oxydation) qui dégrade les acides gras en acétyl-CoA pour produire de l'énergie, et le métabolisme des corps cétoniques est le processus lié par lequel le foie convertit l'acétyl-CoA en corps cétoniques (acétoacétate, bêta-hydroxybutyrate et acétone) qui servent de carburant alternatif pour les tissus extrahépatiques pendant le jeûne.

Scope

Ce sujet couvre la mobilisation et l'oxydation mitochondriale des acides gras (navette de la carnitine et bêta-oxydation), la cétogenèse hépatique, l'utilisation des corps cétoniques comme carburant et molécules de signalisation, ainsi que les changements métaboliques liés au jeûne et à la famine. Il s'agit d'un sujet de référence physiologique et biochimique, et non d'un guide sur les régimes cétogènes ou la gestion des urgences métaboliques.

Core questions

• Comment les acides gras sont-ils transportés dans les mitochondries et dégradés par bêta-oxydation ?
• Comment et où les corps cétoniques sont-ils synthétisés ?
• Comment des tissus tels que le cerveau utilisent-ils les corps cétoniques comme carburant ?
• Comment le métabolisme des carburants change-t-il pendant le jeûne et la famine ?

Key concepts

• Bêta-oxydation
• Navette de la carnitine (CPT-I/CPT-II)
• Acétyl-CoA
• Cétogenèse (voie du HMG-CoA)
• Bêta-hydroxybutyrate et acétoacétate
• Adaptation au jeûne et à la famine

Key theories

Corps cétoniques comme carburants et signaux

Robinson et Williamson ont établi que les corps cétoniques ne sont pas de simples sous-produits, mais des carburants oxydatifs quantitativement importants et des signaux métaboliques pour le cerveau, le cœur et les muscles pendant le jeûne.

Adaptation à la famine

Les études de Cahill sur la famine humaine ont montré comment l'organisme passe progressivement du métabolisme du glucose à celui des acides gras et des corps cétoniques, épargnant les protéines en fournissant des corps cétoniques au cerveau.

Mechanisms

Lorsque l'énergie est nécessaire, les acides gras sont libérés du tissu adipeux, activés en acyl-CoA et transportés dans les mitochondries par la navette de la carnitine (carnitine palmitoyltransférase I et II). À l'intérieur de la mitochondrie, la bêta-oxydation élimine des unités à deux carbones pour produire de l'acétyl-CoA, du NADH et du FADH2. Dans le foie, lorsque l'acétyl-CoA dépasse la capacité du cycle de l'acide citrique, il est détourné via la voie du HMG-CoA pour produire les corps cétoniques acétoacétate et bêta-hydroxybutyrate, qui sont exportés vers les tissus extrahépatiques et reconvertis en acétyl-CoA pour l'oxydation. Comme Cahill l'a démontré, ce changement devient dominant lors d'un jeûne prolongé, permettant au cerveau d'utiliser les corps cétoniques et d'épargner les protéines corporelles.

Clinical relevance

Ces voies métaboliques sous-tendent la réponse de l'organisme au jeûne et à l'exercice et constituent la base pour comprendre les troubles héréditaires de l'oxydation des acides gras et la cétose. Cette entrée est descriptive et éducative ; elle ne constitue pas un guide pour le diagnostic ou la gestion des troubles métaboliques, ni pour la prescription de régimes alimentaires.

History

L'oxydation des acides gras a été esquissée pour la première fois par Franz Knoop au début du XXe siècle, et la bêta-oxydation a été élucidée biochimiquement au cours des décennies suivantes. Les études de Cahill sur la famine au milieu du XXe siècle ont clarifié la physiologie du changement de carburant, et la revue de Robinson et Williamson en 1980 a consolidé le rôle des corps cétoniques en tant que véritables carburants métaboliques, une vision étendue par des travaux ultérieurs sur leurs rôles de signalisation.

Key figures

• George Cahill
• Dermot Williamson
• Patrycja Puchalska
• Peter Crawford

Seminal works

• robinson-williamson-1980
• cahill-2006

Frequently asked questions

Pourquoi l'organisme produit-il des corps cétoniques ?

Pendant le jeûne ou un apport faible en glucides, le foie convertit l'excès d'acétyl-CoA provenant de l'oxydation des acides gras en corps cétoniques, fournissant ainsi un carburant alternatif que le cerveau et d'autres tissus peuvent utiliser lorsque le glucose est limité.

Qu'est-ce que la navette de la carnitine ?

C'est le système de transport, utilisant les carnitine palmitoyltransférases I et II, qui déplace les acides gras à longue chaîne à travers la membrane mitochondriale interne afin qu'ils puissent subir la bêta-oxydation.