Acide glutamique

Acide glutamique
Général
Nom IUPAC
Synonymes	E, Glu
N CAS	617-65-2 (racémique) 6893-26-1 (D) ou R(–) 56-86-0 (L) ou S(+)
N EINECS	200-293-7
Code ATC	A09AB01
N E	E620
FEMA	3285
SMILES
InChI
Propriétés chimiques
Formule brute	C5H9NO4
Masse molaire	147,1293 ± 0,006 g·mol
pKa	2,16 4,15 9,58
Propriétés physiques
T° fusion	247 °C à 249 °C
Solubilité	Peu soluble dans l'éthanol
Masse volumique	1,538
Propriétés biochimiques
Codons	GAA, GAG
pH isoélectrique	3,22
Acide aminé essentiel	Non
Précautions
SIMDUT
Produit non contrôlé
Unités du SI & CNTP, sauf indication contraire.

L'acide glutamique ou glutamate (la forme anionique de l'acide glutamique) est l'un des 20 acides-α-aminés naturels constituant les protéines. Sa chaîne latérale contient un résidu carboxyle, ce qui en fait un acide aminé « acide », dicarboxylique, polaire.

On l'abrège Glu, ou E s'il est incorporé à une chaîne peptidique. Glx (Z) est une désignation commune à l'acide glutamique et à la glutamine (Gln, Q).

L'acide glutamique joue un rôle critique pour sa propre fonction cellulaire, mais n'est pas considéré comme un nutriment essentiel chez les humains car le corps peut le fabriquer à partir de composés plus simples, comme par transamination de l'α-cétoglutarate, produit intermédiaire de l'oxydation des sucres simples dans la mitochondrie (cycle de Krebs).

L'acide glutamique n'est pas seulement l'une des briques élémentaires utilisées pour la synthèse des protéines, c'est aussi le neurotransmetteur excitateur le plus répandu dans le système nerveux central (cerveau + moelle épinière) et un précurseur du GABA dans les neurones GABAergiques. Le glutamate active les récepteurs ionotropes AMPA, NMDA et kaïnate, ainsi que les récepteurs métabotropes L'acide glutamique lui même ne franchit que mal la barrière hémato-encéphalique, à moins d'avoir été transformé en L-glutamine utilisable par le cerveau comme carburant cellulaire et pour la synthèse protéique.

Le glutamate est soupçonné de jouer un rôle dans les fonctions cérébrales d'apprentissage et de mémorisation, mais en trop grande concentration il est susceptible d'entraîner des effets pathologiques comme ceux rencontrés dans la sclérose latérale amyotrophique, la maladie d'Alzheimer, le lathyrisme. De même le psychotrope phencyclidine (plus connu sous le nom de PCP ou poudre d'ange) est un inhibiteur non compétitif du glutamate pour le récepteur NMDA et il provoque un comportement semblable à la schizophrénie. Pour la même raison, des doses de Kétamine inférieures à celles utilisées en anesthésiologie entraînent des effets dissociatifs et des hallucinations.

L'action des glutamates se révèle très difficile à étudier de par sa nature éphémère. Une équipe de l'université Stanford a développé un nanodétecteur pour détecter la sortie neuronale du glutamate.

Ce détecteur, une protéine, possède une paire de lobes articulés autour d'une charnière, comme le piège de la plante carnivore Dionée attrape-mouche. Quand le glutamate se lie aux protéines, les lobes se referment. Deux protéines fluorescentes, extraites d'une méduse, sont fixées au détecteur. L'une d'entre-elles émet une luminescence bleue tout en excitant la seconde qui émet à son tour une luminescence jaune. Au moment où les lobes se referment sur le glutamate, la protéine bleue s'éloigne de la jaune diminuant l'intensité de la luminescence. Cette diminution signale que le glutamate est sorti du neurone. Ce détecteur ne peut, pour le moment, que se situer sur la surface de la cellule : il ne peut donc indiquer la présence de glutamate qu'à l'exterieur de la cellule.

On peut provoquer par ultraviolet la libération d'une forme spécifique de glutamate à un endroit choisi d'un ou de plusieurs neurones. Cette méthode de photostimulation s'est révélée très efficace pour cartographier les connexions inter-neuronales.

Neurotoxicité

En concentrations excessives, le glutamate déclenche un processus dit d'excitotoxicité, délétère, voire mortel, pour les neurones, particulièrement en cas d'activation des récepteurs NMDA.

La toxicité peut être due à :

• un influx excessif et incontrôlé de Ca dans la cellule, dépassant sa capacité de stockage. Il s'ensuit des altérations mitochondriales, conduisant à une libération de cytochrome p450, menant à l'apoptose.
• une surexpression de facteurs de transcription de gènes pro-apoptotiques, ou une répression des facteurs anti-apoptotiques, médié par le glutamate et le calcium.

Ces théories se basent sur l'observation post-mortem de neurodégénération chez des patients épileptiques connus.

Le glutamate a été impliqué dans les crises d'épilepsie, au vu de la dépolarisation foudroyante (une seconde) qu'il provoque in vitro par microinjection intraneuronale, laquelle dépolarisation reproduit le phénomène de shift de dépolarisation paroxystique observé sur EEG lors d'une crise in vivo.

Un mécanisme suggéré est la baisse du potentiel membranaire de repos au niveau du foyer épileptique, qui provoquerait l'ouverture de canaux voltage-dépendants, provoquant un influx de glutamate qui entretiendrait la dépolarisation.

L'acide glutamique est responsable de l'un des cinq goûts de base, umami (savoureux), les quatre autres étant sucré, salé, acide et amer. Il est naturellement présent dans les aliments de base comme la viande et le fromage : par exemple la morue (9,4g/100g), le parmesan (8,7g/100g) et le lait (7,6g/100g).

C'est un additif alimentaire autorisé par l'union européenne, sous forme acide (E620) ou bien de sel (de E621 à E625).

Le glutamate monosodique (sel sodique de l'acide glutamique) apporte une saveur semblable. Il a pour avantage de contenir 3 fois moins de sodium que le sel de table et est utilisé pour cette raison comme additif alimentaire. Quelques cas d'intolérance au glutamate monosodique ont été rapportés, mais aucune recherche n'a permis d'établir un rapport glutamate monosodique=intolérances de façon concluante.

De manière générale, le glutamate monosodique a longtemps été décrit comme responsable du "syndrome du restaurant chinois" du fait que la cuisine asiatique est très riche en glutamate. En cas de réaction, le premier symptôme est un "flush" (coloration rouge intense et passagère du visage, du cou et du torse). Peuvent apparaitre aussi : yeux injectés de sang, céphalées, sensation de brûlures survenant au niveau du tronc et irradiant vers la périphérie, impression d'oppression thoracique brûlures de la tête, bouffées de chaleur, nausées et vomissements, tendance à faire des malaises... Cette affection survient un quart d'heure à une demi-heure après ingestion et peut durer jusqu'à deux heures. La puissance de cette réaction n'est pas forcément proportionnelle à la dose ingérée, quelques milligrammes suffisent. Son lien direct avec l'ingestion de glutamate n'est pas scientifiquement prouvé. À peu près une personne sur 5 000 serait sensible à son ingestion, mais curieusement une sur 50 000 dans les pays asiatiques. De nombreux aliments utilisés dans la cuisine occidentale sont riches en glutamate monosodique comme l'asperge verte (106mg/100g), la coquille saint jacques (140mg/100g) et la tomate (246 mg/100g) et malgré leur fort taux en glutamate ils ne sont pas connus pour être des déclencheurs de migraines.

Il est actuellement utilisé couramment en combinaison avec des arômes dans les apéritifs (goût bacon, goût fromage, ...). Cela permet de rehausser le goût de bacon, du fromage, etc. Il est rare de trouver un apéritif qui n'en contienne pas. On en trouve aussi dans certaines capsules de médicaments mais pas pour ses fonctions gustatives.

Le glutamate monosodique est utilisé dans le cadre d'expérience pour induire l'obésité de rats avec des objectifs expérimentaux tels que la détermination des mécanismes de l'obésité.

Certains auteurs ont effectué des études de toxicité chez le rat et ont observé des cécités chez les animaux soumis à de fortes doses de glutamate. Mais depuis l'évaluation de ces études par les autorités sanitaires ont révélés que les doses de glutamate injectées directement dans le cerveau des rats correspondaient à des injections de 2 kg de glutamate par jour pour une personne de 70 kg (alors que le niveau maximal autorisé dans l'alimentation est de 10 g·kg voir directive 95/2) et que la barrière hémato-encéphalique n'avait pas été respectée, le glutamate ingéré dans l'alimentation ne passant pas la barrière hémato-encéphalique.