Métabolisme - Définition

Introduction

Le métabolisme est l'ensemble des transformations moléculaires et énergétiques qui se déroulent de manière ininterrompue dans la cellule ou l'organisme vivant. C'est un processus ordonné, qui fait intervenir des processus de dégradation (catabolisme) et de synthèse organique (anabolisme). Couramment, le métabolisme est l'ensemble des dépenses énergétiques d'une personne.

On peut y distinguer le métabolisme de base et le métabolisme en activité.

L'anabolisme est le métabolisme qui permet à la cellule de synthétiser les substances indispensables à sa vie et à sa fonction. Cette synthèse s'effectue à partir des matériaux que la cellule a absorbés du milieu extérieur et de l'énergie dégagée par le catabolisme ou provenant de l'extérieur (cas de la photosynthèse).

La métabonomique mesure l'empreinte des perturbations biochimiques causées par les maladies, les médicaments ou des produits toxiques. Introduite dans les années 1980, la métabonomique (Nicholson et al. 1990) n'a commencé à jouer un rôle important en Recherche & Développement dans l’industrie pharmaceutique que récemment. Cette technologie, complémentaire de la génomique et de la protéomique, permet par exemple de caractériser les modèles animaux de diverses pathologies afin d’identifier de nouvelles cibles pharmacologiques. La particularité de la métabonomique est l'analyse simultanée d'un très grand nombre de métabolites (petites molécules issues du métabolisme) dans les milieux biologiques tels que l'urine, le plasma... Des outils de screening (exploration large et systématique) métabolique tels que la Résonance Magnétique Nucléaire et la Spectrométrie de Masse sont utilisés afin d’identifier des marqueurs (ou des séries de marqueurs = profils métaboliques) de toxicité, dans le but de déceler, tôt dans le cycle de développement, les médicaments candidats qui présenteront des effets indésirables. Idéalement, les biomarqueurs identifiés en phase préclinique seront non-invasifs et utilisables en phase clinique pour suivre le déclenchement, la progression et la guérison d’une pathologie. Afin d’identifier de nouveaux métabolites marqueurs de toxicité, il est également nécessaire de connaître les variations dites « normales » du pool métabolique (effet du cycle diurne, du stress, du régime alimentaire, de la perte de poids, etc.). Il est ainsi possible de découvrir les perturbations métaboliques qui sont spécifiques de la pathologie étudiée.

Modes de transformation

Le métabolisme de dégradation de grosses molécules en petites molécules, qui permet la libération d'énergie, est appelé catabolisme. L'énergie est mise en réserve lors de la phosphorylation de l'ADP (adénosine diphosphate) en ATP (adénosine-triphosphate). Cette énergie servira à assurer les différentes fonctions de la cellule. L'ATP est formée à partir de glucoses, lipides, et protides combinés à l'oxygène. La formation de l'ATP demande une certaine quantité d'oxygène, donc du temps.

Trois modes de fonctionnement existent pour les muscles :

• le mode anaérobie alactique : énergie maximale mais de courte durée, les muscles dégradent l'ATP et donnent de l'ADP reconstitué immédiatement en ATP.
• le mode anaérobie lactique : énergie moyenne. L'ATP est créé sans oxygène pendant l'effort au prix d'une fermentation donnant l'acide lactique ; elle peut être synthétisée en glucose par le foie
• le mode aérobie : énergie faible, respiration normale (phase de repos) ; les carburants sont diversifiés, l'acide lactique des muscles peut être réutilisé comme carburant.