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 (La chimie organique est une branche de la chimie concernant la description et l'étude d'une grande classe de molécules à base de carbone : les composés organiques.) (anabolisme). Couramment, le métabolisme (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...) est l'ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection d’objets (les éléments de l'ensemble), « une multitude qui peut être comprise comme un...) des dépenses énergétiques d'une personne.

On peut y distinguer le métabolisme de base et le métabolisme en activité (Le terme d'activité peut désigner une profession.).

L'anabolisme est le métabolisme qui permet à la cellule de synthétiser les substances indispensables à sa vie (La vie est le nom donné :) et à sa fonction. Cette synthèse s'effectue à partir des matériaux (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en faire des objets.) que la cellule a absorbés du milieu extérieur et de l'énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la chaleur, de la lumière, de produire un mouvement.) 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 (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par...) & Développement dans l’industrie pharmaceutique que récemment. Cette technologie (Le mot technologie possède deux acceptions de fait :), complémentaire de la génomique (La génomique est une discipline de la biologie moderne. Elle étudie le fonctionnement d'un organisme, d'un organe, d'un cancer, etc. à l'échelle du génome, et non plus limitée à celle d'un seul...) 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 (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre grammatical ».) de métabolites (petites molécules issues du métabolisme) dans les milieux biologiques tels que l'urine (L'urine est un liquide biologique composé des déchets de l'organisme. L'urine est secrétée par les reins par filtration du sang, puis par récupération des molécules de l'urine...), le plasma ( En physique, le plasma décrit un état de la matière constitué de particules chargées (d'ions et d'électrons). Le plasma quark-gluon est un plasma qui constituerait...)... Des outils de screening (exploration large et systématique) métabolique tels que la Résonance Magnétique Nucléaire (La résonance magnétique nucléaire est une technique de spectroscopie appliquée aux particules ou ensembles de particules atomiques qui ont un spin nucléaire non nul.) et la Spectrométrie de Masse (La spectrométrie de masse est une technique d'analyse chimique permettant de détecter et d'identifier des molécules d’intérêt par mesure de leur masse monoisotopique. De plus, la spectrométrie de masse permet de...) sont utilisés afin d’identifier des marqueurs (ou des séries de marqueurs = profils métaboliques) de toxicité (La toxicité (du grec τοξικότητα toxikótêta) est la mesure de la capacité...), dans le but de déceler, tôt dans le cycle de développement (Il existe différents types de cycles de développement entrant dans la réalisation d'un logiciel. Ces cycles prendront en compte toutes les étapes de...), les médicaments candidats qui présenteront des effets indésirables. Idéalement, les biomarqueurs identifiés en phase (Le mot phase peut avoir plusieurs significations, il employé dans plusieurs domaines et principalement en physique :) préclinique seront non-invasifs et utilisables en phase clinique pour suivre le déclenchement, la progression et la guérison (La guérison est un processus biologique par lequel les cellules du corps se régénèrent pour réduire l'espace d'une région endommagée par la...) d’une pathologie (La pathologie, terme provenant du Grec ancien, est littéralement le discours, la rationalité (λογία logos) sur la souffrance...). 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 (Le stress (« contrainte » en anglais), ou syndrome général d'adaptation, est l'ensemble des réponses d'un organisme soumis à des contraintes environnementales. Dans...), du régime alimentaire (Pour les régimes alimentaires d'ordre culturel pratiqués par l'Homme voir pratique alimentaire; Pour les régimes visant à perdre du poids voir...), de la perte de poids (Le poids est la force de pesanteur, d'origine gravitationnelle et inertielle, exercée par la Terre sur un corps massique en raison uniquement du voisinage de la Terre. Elle est égale à l'opposé de la...), 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 (L’oxygène est un élément chimique de la famille des chalcogènes, de symbole O et de numéro atomique 8.). La formation de l'ATP demande une certaine quantité (La quantité est un terme générique de la métrologie (compte, montant) ; un scalaire, vecteur, nombre d’objets ou d’une autre manière de dénommer la valeur...) d'oxygène, donc du temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.).

Trois modes de fonctionnement existent pour les muscles :

• le mode anaérobie (On appelle milieu anaérobie un milieu où il n'y a pas présence de dioxygène (O2).) 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 (La moyenne est une mesure statistique caractérisant les éléments d'un ensemble de quantités : elle exprime la grandeur qu'auraient chacun des membres de l'ensemble s'ils étaient tous...). L'ATP est créé sans oxygène pendant l'effort au prix d'une fermentation (La fermentation est une réaction biochimique de conversion de l'énergie chimique contenue dans une source de carbone (souvent du glucose) en une autre forme d'énergie...) donnant l'acide (Un acide est un composé chimique généralement défini par ses réactions avec un autre type de composé chimique complémentaire, les bases.) lactique ; elle peut être synthétisée en glucose (Le glucose est un aldohexose, principal représentant des oses (sucres). Par convention, il est symbolisé par Glc. Il est directement...) par le foie (Le foie est un organe abdominal impair et asymétrique, logé chez l'homme dans l'hypocondre droit, la loge sous-phrénique droite, la partie...)
• le mode aérobie : énergie faible, respiration (Dans le langage courant, la respiration désigne à la fois les échanges gazeux (rejet de dioxyde de carbone, CO2, appelé parfois de façon impropre « gaz...) normale (phase de repos) ; les carburants sont diversifiés, l'acide lactique des muscles peut être réutilisé comme carburant (Un carburant est un combustible qui alimente un moteur thermique. Celui-ci transforme l'énergie chimique du carburant en énergie mécanique.).