Métabolisme : définition

Point de départ

Le métabolisme est l'ensemble des réactions chimiques qui se passent dans l'organisme et plus précisément dans la cellule. C'est donc un problème de chimie dans un organisme vivant, ce qui est étudié par les scientifiques sous le nom de biochimie . On va tenter de résumer cette machinerie complexe au moyen de quelques images simples.

Les grandes lignes

Deux mots importants :

L'anabolisme, ce sont toutes les réactions du corps qui vont dans le sens de la fabrication ou de la construction de quelque chose. Par exemple : emmagasiner des graisses, fabriquer des hormones, reconstruire un os après une fracture, tout cela, c'est de l'anabolisme.
Le catabolisme, c'est le contraire : ce sont toutes les réactions du corps qui vont dans le sens de la destruction ou de la consommation. Par exemple, brûler des graisses, consommer de l'énergie, maigrir, c'est du catabolisme.

Ce que nous voyons extérieurement du métabolisme, ce sont plusieurs choses :

Notre poids : si nous grossissons, c'est que notre anabolisme est supérieur à notre catabolisme (nous fabriquons plus de graisses, ou de muscles que nous n'en consommons).
Notre température : plus elle est élevée, plus il nous faudra pour l'entretenir consommer d'énergie.
Notre masse graisseuse : plus on a de graisse, plus on en a emmagasiné, donc plus notre anabolisme des graisses a été important.
Notre masse musculaire : plus elle fond, plus notre catabolisme musculaire a été important.

Un système clos

En fait, le métabolisme est un système clos et en équilibre parfait : ce qui n'est pas consommé est emmagasiné, et vice versa. La conséquence, c'est que le bilan est nul, puisque par principe rien ne se perd, rien ne se crée, tout se transforme . Sur une période donnée, le bilan métabolique d'une personne sera forcément nul, c'est à dire que tout ce qu'elle a reçu comme énergie de l'extérieur (alimentation et calories extérieures), sera intégralement transformé, soit en masse (graisses, muscles, etc.), soit en énergie (musculaire, température, activité des cellules, etc.).

Un ou des métabolismes ?

Le métabolisme fait appel aux glucides , aux lipides , et aux protides qui sont les constituants de tout l'organisme. Cela veut dire que les réactions métaboliques ne peuvent utiliser que des glucides, des lipides ou des protides. Le métabolisme au sens large est donc la somme de 3 métabolismes : Il y a un métabolisme des glucides qui est fait d'anabolisme glucidique et de catabolisme glucidique, un métabolisme des lipides fait de la même façon et un métabolisme protidique également fait d'anabolisme de catabolisme protidique.

Le métabolisme est par conséquent une perpétuelle chaîne de montage et de démontage. Par exemple : si l'organisme est en manque de protides, il va les fabriquer en récupérant des éléments (Carbone, Hydrogène, Oxygène, Azote) dans des lipides ou dans des protides. Ces mêmes quatre éléments qu'on simplifie sous l'acronyme de CHON (N pour azote), serviront dans d'autres circonstances pour stocker des glucides sous forme de lipides et donc de graisses qui vont se loger exactement là où l'on ne veut pas qu'elles aillent. On n'est jamais content !

Cette sorte d'insatisfaction permanente de l'organisme a une raison, c'est qu'il est en mouvement perpétuel : on ne mange pas en permanence et nos efforts sont très irréguliers. Cela soumet donc notre organisme à s'adapter de façon permanente à la situation telle qu'elle se présente.

Ça se passe où ?

Cette chaîne de montage et de démontage perpétuelle se fait au moyen d'une machine. Toute machine a ses structures, ses rouages, et ses pièces qui sont tous constituées également de glucides, de lipides et de protides. Cette machine, c'est la cellule. Il y a plusieurs centaines de milliards de cellules dans le corps. Donc quand on parle de cellule, il s'agit de la cellule en général . La cellule est une enveloppe qui contient un noyau pleine de chromosomes (l'ADN) qui baigne au milieu d'un liquide intracellulaire appelé cytoplasme . C'est à son niveau que vont s'effectuer toutes les réactions chimiques.

Le principe est simple : la cellule va utiliser une molécule de départ (appelé substrat) et va le transformer en une molécule d'arrivée (appelée produit), au moyen de petites protéines qu'on appelle des enzymes . Chaque cellule est capable grâce à ses enzymes de faire plusieurs centaines de réactions chimiques en même temps. Certains produits nécessitent un enchaînement parfois de 10 réactions chimiques successives pour obtenir un seul produit. Les chaînes de montage prennent les molécules dans un ordre précis : la transformation d'un substrat A en un produit B ne peut se faire que grâce à l'enzyme A. Le produit B devient alors substrat pour être transformé en un produit C grâce à l'enzyme B, etc. La conséquence, c'est que si l'enzyme A manque ou est inhibée , c'est à dire inactivée, c'est toute la chaîne qui sera bloquée. Toutes nos cellules fonctionnent sur ce principe simple, que ce soit pour fabriquer des substances ou pour en détruire, pour fabriquer de l'énergie ou pour en consommer.

Des chaînes qui se croisent

Il ne faut pas voir dans le métabolisme une seule et longue chaîne, mais un enchevêtrement invraisemblable de chaînes qui se croisent, empruntent des produits communs, en fabriquent d'autres qui seront utilisés par d'autres chaînes. Tous les métabolismes s'enchevêtrent et se complètent, ce qui fait qu'ils sont tous interdépendants, exactement comme dans une horloge : il suffit qu'un seul des rouages se bloque pour que toute la machinerie soit arrêtée. A cette différence que l'organisme possède des sortes de chaînes de secours. Par exemple, si on manque de sucre et que l'alimentation n'en fournit pas, les cellules vont en reconstruire à partir des graisses par un mécanisme qu'on appelle la néoglucogenèse. De la même façon, si on a trop de sucres, l'organisme va le stocker sous forme de glycogène dans le foie (glycogénogenèse) ou sous forme de graisses par la formation d'acides gras.

Il y a donc une correspondance entre tous les métabolismes au niveau de la cellule qui permet à celle-ci de n'être jamais au chômage.

Le carburant de la machine

La cellule fonctionne avec un carburant de base : le glucose. Ce sucre a l'avantage d'être petit, passe-partout, aisément transformable en énergie, aisément constructible et utilisable par toutes les cellules sans exception. C'est pourquoi cet élément se trouve au carrefour de tous les métabolismes de l'organisme.

Et l’eau et les sels minéraux dans tout ça ?

Bonne question ! En effet, rien ne pourrait fonctionner sans l'eau et les sels minéraux. L'un et l'autre font partie de ce qu'on appelle l'équilibre hydro-électrolytique .

L'eau d'abord, c'est le diluant universel. Sans eau, pas de dilution possibles des molécules qui ne pourraient aisément circuler d'un endroit à l'autre de la cellule. Pas d'eau, et la cellule se met immédiatement au chômage technique. C'est ce qui se passe dans les déshydratations.
Les sels minéraux . On les appelle aussi les électrolytes . Ils interviennent à la fois pour aider les molécules à entrer et sortir de la cellule, pour que l'eau reste à l'intérieur de la cellule (le sel retient l'eau, c'est bien connu), et pour que l'ensemble des réactions chimiques s'opèrent. Perte trop important de sels minéraux ou au contraire excès de certains sels minéraux et la cellule ne fonctionne plus. Petit exemple très simple : trop de potassium dans les cellules du coeur et celui-ci s'arrête instantanément !

Les vitamines et les oligo-éléments

Ils font partie de l'alimentation et il faut donc bien qu'ils aient une utilité et qu'on les retrouve quelque part.

Les oligo-éléments : ce sont le chrome, le mercure, le lithium, bref des atomes en très petite quantité qui rentrent dans la composition de constituants fondamentaux de notre organisme. Par exemple, l'hémoglobine est constituée d'une protéine centrée sur un atome de fer, car seul le fer serait capable de fixer l'oxygène de l'air. Pas de fer, pas d'hémoglobine, pas d'hémoglobine, pas d'oxygène et pas d'oxygène, c'est l'ensemble des métabolismes qui s'arrêtent.
Les vitamines : ce sont des molécules complexes trouvées dans l'alimentation et qui servent de catalyseur , d'aide indispensable à de nombreuses réactions chimiques. Ainsi, la vitamine K est un catalyseur indispensable au phénomène de coagulation. Pas de vitamine K, et on ne peut plus coaguler, c'est l'hémorragie assurée !

La cellule, lieu du métabolisme

La cellule est une enveloppe qui contient un noyau pleine de chromosomes (l'ADN) qui baigne au milieu d'un liquide intracellulaire appelé cytoplasme . C'est à son niveau que vont s'effectuer toutes les réactions chimiques. Le principe est simple : la cellule va utiliser une molécule de départ (appelé substrat) et va le transformer en une molécule d'arrivée (appelée produit), au moyen de petites protéines qu'on appelle des enzymes . Chaque cellule est capable grâce à ses enzymes de faire plusieurs centaines de réactions chimiques en même temps. Certain produits nécessitent un enchaînement parfois de 10 réactions chimiques successives pour obtenir un seul produit.

La cellule...et les cellules

Chaque organe possède de nombreux types de cellules différentes. Chaque type de cellule a une fonction particulière. Par exemple les cellules bêta du pancréas endocrine fabriquent de l'insuline qui est une protéine très courte. Toute sa vie ne va être consacrée qu'à cela. En revanche les hépatocytes (les cellules du foie) réalisent une quantité impressionnante d'opérations dans les trois métabolismes. Il faut donc une coordination entre toutes ces cellules. Le lien, ce sont les hormones , dont le rôle est d'être une sorte de messager. L'insuline par exemple est un messager qui intime l'ordre au glucose de quitter le sang pour pénétrer dans les cellules. Elle a par ailleurs d'autres actions spécifiques au niveau du foie dans le métabolisme des lipides. Les hormones servent donc d'instrument de communication. Le rôle de l'endocrinologie, c'est finalement de comprendre comment les cellules communiquent entre elles.

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