Acide glutamique - Définition
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Introduction
| Acide glutamique | |
|---|---|
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| Général | |
| Nom IUPAC | |
| Synonymes | E, Glu |
| No CAS | (racémique) (D) ou R(–) (L) ou S(+) |
| No EINECS | |
| Code ATC | A09 |
| No E | E620 |
| FEMA | |
| SMILES | |
| InChI | |
| Propriétés chimiques | |
| Formule brute | C5H9NO4 |
| Masse molaire | 147,1293 ± 0,006 g·mol-1 |
| 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 | |
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| Produit non contrôlé | |
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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).
Neurotransmetteur
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 Ca2+ 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.
