Métabolisme des acides aminés et des protéines

Les protéines corporelles ne sont pas inertes : elles sont continuellement synthétisées et dégradées, ce que l’on appelle le turnover protéique. Les acides aminés libres forment un pool intracellulaire et plasmatique de petite taille, mais renouvelé en permanence. Ce pool reçoit les acides aminés issus de l’alimentation, de la digestion des protéines et de la dégradation des protéines tissulaires. Il alimente la synthèse de nouvelles protéines, la production de molécules azotées et la fourniture d’énergie. Un apport insuffisant en acides aminés essentiels oblige l’organisme à dégrader davantage de protéines, ce qui peut faire fondre la masse musculaire.

Pour utiliser un acide aminé comme source d’énergie ou pour synthétiser un autre acide aminé, il faut d’abord séparer son groupement aminé de son squelette carboné. La transamination transfère le groupement aminé d’un acide aminé vers un α-cétoglutarate, formant du glutamate et un cétoacide. Le glutamate peut ensuite subir une désamination oxydative, libérant de l’ammoniac et régénérant l’α-cétoglutarate. L’ammoniac est toxique, surtout pour le système nerveux, et doit être rapidement transformé en urée dans le foie. Les cétoacides restants sont orientés vers le cycle de Krebs, la néoglucogenèse ou la cétogenèse.

Après le retrait de l’azote, le squelette carboné de chaque acide aminé rejoint une voie métabolique précise. Les acides aminés glucogéniques donnent du pyruvate, de l’oxaloacétate, du fumarate, du succinyl-CoA ou de l’α-cétoglutarate et peuvent alimenter la néoglucogenèse. Les acides aminés cétogéniques donnent de l’acétyl-CoA ou de l’acétoacétate et participent à la cétogenèse. Certains acides aminés sont à la fois glucogéniques et cétogéniques, comme la phénylalanine ou la tyrosine. Cette orientation explique pourquoi, lors d’un jeûne prolongé, le muscle peut fournir de l’alanine au foie pour fabriquer du glucose.

Le foie transforme l’ammoniac en urée grâce au cycle de l’urée, qui se déroule en partie dans la mitochondrie et en partie dans le cytoplasme. L’urée, moins toxique et très hydrosoluble, est transportée par le sang jusqu’aux reins puis éliminée dans les urines. Le bilan azoté compare les apports azotés aux pertes urinaires, fécales et cutanées. Un bilan positif est observé pendant la croissance ou la grossesse, tandis qu’un bilan négatif traduit une dégradation protéique supérieure aux apports. Les déficits du cycle de l’urée provoquent une hyperammoniémie qui peut entraîner vomissements, confusion et coma.