Les glucides
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Les glucides, aussi appelés hydrates de carbone, constituent une famille de nutriments essentiels au fonctionnement de l'organisme. Ils sont principalement utilisés comme combustibles, pour stocker de l’énergie, comme structures de base de l’ADN et comme composantes de la membrane cellulaire lorsqu’ils se lient à des molécules de lipides ou de protéines (glycoprotéines et glycolipides); ils peuvent alors exercer différents rôles comme la reconnaissance intercellulaire.
D'un point de vue général chimique, les hydrates de carbone sont des aldéhydes (H-C=O) ou des cétones (C=O) hydroxylés. De plus, il s’agit des composés organiques les plus courants.
CATÉGORIES D'HYDRATES DE CARBONE
MONOSACCHARIDES
Ceux provenant de l’alimentation sont principalement les monosaccharides de glucose, de fructose et de galactose. Le nom de monosaccharide provient évidemment du fait qu’ils sont composés d’une seule molécule (« mono ») de sucre (« saccharide »). À titre d’exemple, les images suivante montrent trois monosaccharides, soit le glucose, le fructose et le galactose.
Galactose
Nous pouvons remarquer le groupement aldéhyde (H-C=O) sur la molécule de glucose et de galactose et le groupement cétone (C=O) sur la molécule de fructose.
Ce type d’hydrates de carbone sont des glucides simples et, ainsi, contiennent le même nombre de molécules de carbones que de molécules d’eau. Leur formule moléculaire générale est donc Cn(H2O)n. Certains chimistes aiment donc leur donner l’appellation de « carbones noyés dans de l’eau ».
DISACCHARIDES
Les disacharrides sont des molécules résulant de la juxtaposition de deux molécules de monosaccharides. En effet, la saccharose (ou sucrose) est en fait une molécule organique composé d’une molécule de glucose et d’une de fructose.
Le lactose, retrouvé dans le lait, est en fait la juxtaposition d’une molécule de galactose et d’une de glucose.
Finalement, le maltose est composé de deux molécules de glucose.
Les deux molécules des disaccharides sont liés par une molécule d’eau. Ainsi, le corps, pour décomposer ces molécules, devra hydrolyser les disaccharides; c’est-à -dire, rompre la liaison d’eau qui les retient ensemble. Cette rupture de la liaison se fait habituellement par les différentes enzymes présentes dans notre tube digestif.
Polysaccharides
Pour les polysaccharides, il s’agit du même principe: ces molécules sont formées d’une chaîne plus ou moins longue de monosaccharides. Ces hydrates de carbone sont plus souvent connus sous l’appellation de « glucides complexes ».
L’amidon est le polysaccharide le plus présent dans notre alimentation. En effet, il se retrouve dans toutes les céréales, tubercules, légumineuses et dans certains fruits. Il est formé de deux composés, soit de l’amylose et de l’amylopectine. Tous deux sont composés de plusieurs molécules de glucose.
Amylose
Amylopectine
L’amidon est une bonne source d’énergie pour le corps, car il se transforme en monosaccharides dans une proportion de 90%. De plus, il s’assimile progressivement, surtout s’il est accompagné de fibres, soit sur une période de 4 à 8 heures.
MÉTABOLISME DES GLUCIDES
Partie 1 : La décomposition
Pour que l’absorption des hydrates de carbone soit possible, le corps doit désintégrer les glucides qu'il ingère en monosaccharides. Pour ce faire, il doit rompre les liaisons présentes entre les molécules de glucose de l'aliment. Ceci est possible grâce à la présence de molécules d'eau, d'où le terme "hydrolyse" pour faire référence à ce mécanisme biologique.
ÉTAPE 1 : Hydrolyse du polysaccharide en disaccharide
Lors de cette étape, les liaisons présentes entre les molécules de glucose du polysacharriche sont rompues par des molécules d’eau. Ce phénomène a lieu dans la cavité buccale grâce à l'amlyase, une enzyme qui active la réaction d'hydrolyse du polysaccharide.
Fait intéressant: plus la mastication est longue, plus les enzymes agissent efficacement, pouvant ainsi davantage briser les liaisons présentes entre les molécules.
ÉTAPE 2: Hydrolyse du disaccharide en monosaccharide
La décomposition des hydrates de carbone se poursuit dans l’estomac et puis dans l’intestin grêle où des enzymes pancréatiques permettent de briser la dernière liaison présente, soit celle entre les deux molécules de glucose du disaccharide restantes. Si le disaccharide présent est le maltose, l’enzyme qui permettra d'activer l'hydrolyse sera la maltase, alors que l'amylo-1,6-glocuosidase se charge d'activer la réaction d'hydrolyse en présence de l’isomaltose. Suite à cette étape, seules des molécules de glucose demeurent dans l'organisme.
Exemple : La décomposition de l'amylose, composante de l'amidon
Étape 1
Étape 2
Partie 2 : Absorption des glucides par le foie
Les polysaccharides, une fois décomposés en glucose, sont transportés, par les vaisseaux sanguins, jusqu'au foie. Une fois acheminés jusqu'au foie, une partie du glucose est envoyée dans les vaisseaux sanguins périphériques alors que l'autre partie est absorbée directement par le foie.
Ces vaisseaux sanguins passent alors près du pancréas qui, grâce à ses nombreux récepteurs, détecte la variation du glucose dans le sang et déclenche une réaction hormonale appropriée pour que l’organisme s’adapte à ce soudain changement. Cette réaction hormonale est la régulation de la glycémie.
Si le polysaccharide contenait du fructose ou du galactose, ces molécules resteront intactes jusqu’à l’atteinte du foie. Puisque ces molécules font l'objet d’un traitement spécial à l’intérieur du foie, elles ne sont pas envoyées dans les vaisseaux sanguins et, donc, n’influencent pas la glycémie. C'est d'ailleurs pourquoi de nombreux régimes ne proscrivent pas ces sucres; ils sont directement métabolisés par le foie et ne contribuent pas au stockage de graisses.
L’autre partie du glucose qui avait été acheminé jusqu’au foie et qui n'a pas été envoyé dans les vaisseaux périphériques va subir certaines transformations par ce dernier.
Glucose, Fructose, Galactose
présents dans le sang suite à l'étape de la décomposition
Pancréas: Régulation de la glycémie
Foie : absorption directe du fructose et galactose + transformation du glucose
Partie 3 : Transformations du glucose par le foie
ÉTAPE 1 : Phosphorylation des molécules de glucose par le foie
Le foie va phosphoryler les molécules de glucose, c'est-à -dire qu'il va ajouter une molécule de phosphate à toutes les molécules de glucose qu'il à préalablement absorbées à l'aide de ces enzymes glucokinase et hexokinase. Pourquoi? Afin que celles-ci deviennent trop grosses pour être en mesure de traverser la membrane du foie; elle n’ont alors d’autre choix que d’y demeurer ce qui permet au foie de traiter ces molécules.
Molécules de glucose absorbées par le foie
Ajout de la molécule de phosphate
Enzymes : molécules qui activent la réaction dans le foie
ÉTAPE 2 : Répartition des glucides phosphorylés
Les glucides phosphorylés sont alors transformés en glycogène qui correspond en fait à un énorme polysaccharide. Toutes ces molécules, sont, comme vu plus haut, liées par des molécules d'eau. Puisque les molécules d'eau sont des molécules très grosses, le glycogène occupe un énorme espace; espace beaucoup trop grand pour le volume de notre foie. En effet, le foie, puisqu’il est de dimension limitée, peut stocker un maximum de 100 grammes de ces molécules de glycogènes transformées.
Que faire avec toutes les autres molécules de glycogène qui ne peuvent demeurer dans le foie? Celles-ci sont envoyées aux muscles, qui peuvent contenir 5 fois plus de glycogène que le foie, soit un total de 500g.
Or, lorsque la prise de glucose était très importante lors du repas, il se peut qu’après avoir stocké le glycogène dans le foie et les muscles, il en reste encore. C’est alors que cet excédent sera transformé par le foie en tryglycérides, qui seront alors emmagasinés dans les tissus adipeux. Puisque les tissus adipeux sont très élastiques, il n’y a pas de limite de stockage de glycogène sous forme de triglycérides dans ceux-ci.
glycogène
Foie (100 g)
Muscles (500 g)
Triglycérides
Tissu adipeux (infini)
sources
1- Jacques Médart (2009). Manuel pratique de nutrition (2e édition), Éditions de Boeck, Bruxelles, 287 pages.
2- H.-K. Biesalski et P. Grimm (2001). Atlas de poche de nutrition, Éditions Maloine, Paris, 341 pages.
3- Michel Robitaille (professeur de Chimie Oragnique) : Document sur le métabolisme des glucides
4- Campbell, N. A. et Reece, J.B. (2011) Campbell Biology, San Francisco, Califormie, Benjamin Cumings, 1400 pages.
Images :
1- Images de mécanisme chimique : Michel Robitaille, Document sur le métabolisme des glucides
2- Image mécanisme absorption par le foie : H.-K. Biesalski et P. Grimm (2001). Atlas de poche de nutrition, Éditions Maloine, Paris, 341 pages.
3- Image du foie : http://devflavio46.comeze.com/commentaires.php?billet=29
4- Image du pancréas : http://s3.e-monsite.com/2010/07/31/01/pancreas.jpg
5- Images des molécules de glucose et fructose : http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Glucose_Haworth.png
6- Images molécules de maltose et saccharose :http://www.uniduesseldorf.de/MathNat/Biologie/Didaktik/zucker/bilder/maltose_gr.jpg
7- Images molécules amylopectine et amylase : http://biochimej.univ-angers.fr/Page2/COURS/Zsuite/1Respiration/6Mobilisation/7Amylopectine.gif
8- Images des aliments glucidiques : Images gratuites du site wix