Synthèse des acides aminés

En biochimie, ce que l’on appelle la biosynthèse (“assemblage de la vie”) signifie tout simplement et brièvement la construction de substances organiques, la synthèse des acides aminés concerne les acides aminés. Ces processus sont extrêmement complexes.

Que sont les acides aminés ?

Les acides aminés sont les éléments constitutifs des protéines et jouent un rôle central dans presque tous les processus biologiques. Ils sont composés d’un groupe amino (-NH₂), d’un groupe carboxyle (-COOH), d’un atome d’hydrogène et d’une chaîne latérale variable (groupe R), ce qui rend chaque acide aminé unique.

Types d’acides aminés

Les acides aminés peuvent être classés en différentes catégories :

• Acides aminés essentiels : ils ne peuvent pas être fabriqués par le corps humain et doivent donc être absorbés par l’alimentation. Il existe neuf acides aminés essentiels :
• Histidine
• Isoleucine
• Leucine
• Lysine
• Méthionine
• Phénylalanine
• Threonin
• Tryptophane
• Valine
• Acides aminés non essentiels : le corps peut les synthétiser lui-même. En voici quelques exemples :
• Alanine
• Asparagine
• Glutamine
• Glycine
• Proline
• Serin
• Acides aminésconditionnellement essentiels : dans certaines conditions (par exemple maladie, stress), le besoin de ces acides aminés peut augmenter et ils deviennent alors essentiels. Voici quelques exemples :
• Arginine
• Cystéine
• Glutamate
• Tyrosine

Biosynthèse des acides aminés

La synthèse des acides aminés se fait par des voies biochimiques complexes qui peuvent varier d’un organisme à l’autre. Chez les humains, la plupart des acides aminés ne peuvent pas être synthétisés par eux-mêmes, c’est pourquoi ils doivent être absorbés par l’alimentation. En revanche, dans les plantes et les micro-organismes, tous les acides aminés peuvent être synthétisés.

Étapes générales de la synthèse des acides aminés

1. Formation de la structure de base : Les matériaux de base comme le pyruvate, le 3-phosphoglycérate ou le α-cétoglutarate sont transformés en squelettes d’acides aminés par des réactions enzymatiques.
2. Transamination : un groupe amino d’un acide aminé (souvent le glutamate) est transféré sur le squelette de l’acide α-cétoïque, ce qui produit l’acide aminé souhaité.
3. Réduction et modification : certains acides aminés nécessitent des étapes supplémentaires de réduction ou de modification pour atteindre leur structure finale.

Enzymes et cofacteurs importants

• Transaminases (aminotransférases) : Catalysent le transfert du groupe amino.
• Glutamate déshydrogénase : peut libérer ou absorber des groupes aminés.
• Vitamine B6 (phosphate de pyridoxal) : Un cofacteur important pour de nombreuses transaminases.

Voies de synthèse importantes pour différents acides aminés

1. synthèse du glutamate et des glutamines

Le glutamate est un acide aminé central dans le métabolisme des acides aminés et sert de donneur d’acides aminés dans de nombreuses réactions de transamination.

• Synthèse du glutamate :
• Fixation de l’azote : l’ammoniac (NH₃) est transformé en glutamate avec le α-cétoglutarate par l’action des enzymes glutamate déshydrogénase ou glutamine synthétase.
• Synthèse de la glutamine :
• Glutamine synthétase : ajoute un deuxième groupe amino au glutamate, ce qui produit de la glutamine.

2. synthèse de la sérine

La sérine est synthétisée à partir du 3-phosphoglycérate, un produit intermédiaire de la glycolyse.

Des étapes :

1. 3-Phosphoglycérate → 3-Phosphohydroxypyruvate : par les enzymes phosphoglycérate déshydrogénase.
2. 3-Phosphohydroxypyruvate → Phosphosérine : par les enzymes phosphosérine aminotransférase.
3. Phosphosérine → sérine : par la phosphosérine phosphatase.

3. synthèse de l’alanine

L’alanine est principalement synthétisée par la transamination du pyruvate.

• Réaction :
• Pyruvate + glutamate → alanine + α-cétoglutarate
• Enzyme : alanine transaminase (ALT)

4. synthèse de la tyrosine

La tyrosine est synthétisée à partir de la phénylalanine par hydroxylation.

• Réaction :
• phénylalanine + O₂ + tétrahydrobioptérine → tyrosine + CO₂ + H₂O
• Enzyme : phénylalanine hydroxylase

5. synthèse de la cystéine

La cystéine est synthétisée à partir de la sérine et de l’homocystéine.

• Réaction :
• Sérine + homocystéine + ATP → cystéine + ADP + Pi
• Enzyme : cystathionine-β-synthase

Régulation de la synthèse des acides aminés

La synthèse des acides aminés est strictement régulée afin de répondre aux besoins de la cellule et d’utiliser efficacement l’énergie. Il s’agit notamment de

• Régulation allostérique : les enzymes des voies de synthèse sont régulées par des produits finaux ou d’autres métabolites afin d’augmenter ou d’inhiber la production.
• Inhibition de la rétroaction : de fortes concentrations d’un acide aminé peuvent inhiber l’activité des premières enzymes de la voie de synthèse.
• Régulation transcriptionnelle : les gènes qui codent pour les enzymes de la synthèse des acides aminés peuvent être activés ou désactivés par des facteurs de transcription.

Importance de la synthèse des acides aminés pour l’organisme

La synthèse des acides aminés est essentielle pour la croissance, la réparation et l’entretien des tissus. Les acides aminés ne sont pas seulement des éléments constitutifs des protéines, mais aussi des précurseurs pour la synthèse des neurotransmetteurs, des hormones et d’autres molécules importantes.

Fonctions des acides aminés

• Formation des protéines : protéines structurelles, enzymes, protéines de transport et beaucoup d’autres.
• Neurotransmetteurs : sérotonine, dopamine, GABA.
• Production d’hormones : insuline, glucagon, thyroxine.
• Métabolisme : participation à la production et au stockage de l’énergie.

Importance dans l’alimentation

Un apport équilibré en acides aminés est essentiel, en particulier pour les acides aminés essentiels qui doivent être consommés via l’alimentation. Un manque d’apport peut entraîner une perte musculaire, un affaiblissement du système immunitaire et d’autres problèmes de santé.

Pathologies liées à la synthèse des acides aminés

Les troubles de la synthèse des acides aminés peuvent avoir de graves conséquences sur la santé. Voici quelques maladies connues :

• Phénylcétonurie (PKU) : un trouble génétique dans lequel la transformation de la phénylalanine en tyrosine est altérée. Cela entraîne une accumulation de phénylalanine, ce qui peut provoquer des dommages neurologiques.
• Homocystinurie : un trouble du métabolisme de la méthionine, dans lequel l’homocystéine n’est pas transformée efficacement en méthionine. Cela peut entraîner des maladies cardiovasculaires et d’autres problèmes de santé.
• Ostéoporose et perte de masse musculaire : peut être causée par un manque d’acides aminés essentiels, nécessaires à la construction musculaire et à la santé des os.

Littérature complémentaire et ressources

Pour des informations plus approfondies et des études scientifiques sur la synthèse des acides aminés, nous te recommandons les ressources suivantes :

1. Lehninger, A. L., Nelson, D. L., & Cox, M. M. “Principles of Biochemistry”. 7e édition. W.H. Freeman, 2017.
2. Berg, J. M., Tymoczko, J. L., & Stryer, L. “Biochimie”. 8e édition. W.H. Freeman, 2019.
3. PubMed : https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/ – Une vaste base de données de littérature biomédicale.
4. Khan Academy : https://www.khanacademy.org/science/biology – Propose des explications claires et des vidéos sur les processus biochimiques.