Le métabolisme d’un organisme est la somme totale de toutes les réactions chimiques qui se produisent dans l’organisme. Ces réactions chimiques se répartissent en deux catégories fondamentales :

• Anabolisme : construction de polymères (grosses molécules dont la cellule a besoin).
• Catabolisme : décomposition des polymères pour libérer de l’énergie.

Ce qui signifie que le métabolisme est composé de synthèse (anabolisme) et de dégradation (catabolisme) (Figure 1).

Il est important de savoir que les réactions chimiques des voies métaboliques ne se déroulent pas toutes seules. Chaque étape de la réaction est facilitée, ou catalysée, par une protéine appelée enzyme. Les enzymes sont importantes pour catalyser tous les types de réactions biologiques – celles qui nécessitent de l’énergie et celles qui en libèrent. Reportez-vous au chapitre sur les enzymes si vous avez besoin d’un rappel sur ce sujet.

Considérez le métabolisme du sucre (un glucide). C’est un exemple classique de l’un des nombreux processus cellulaires qui utilisent et produisent de l’énergie. Les êtres vivants consomment des sucres comme principale source d’énergie, car les molécules de sucre ont une grande quantité d’énergie stockée dans leurs liaisons. La plupart du temps, ce sont des organismes photosynthétiques comme les plantes qui produisent ces sucres. Au cours de la photosynthèse, les plantes utilisent l’énergie (provenant à l’origine de la lumière du soleil) pour convertir le gaz carbonique (CO2) en molécules de sucre (comme le glucose : C6H12O6). Elles consomment du dioxyde de carbone et produisent de l’oxygène comme déchet. Cette réaction est résumée comme suit :

6CO2 + 6H2O->C6H12O6 + 6O2

Rappellez-vous en chimie que l’abréviation « CO2 » signifie « un atome de carbone lié de manière covalente à deux atomes d’oxygène ». L’eau, « H2O », est constituée de deux atomes d’hydrogène liés de manière covalente à un atome d’oxygène. Et « C6H12O6 » a 6 atomes de carbone, 12 atomes d’hydrogène et 6 atomes d’oxygène qui sont liés par covalence.

Le processus de production du glucose à partir du dioxyde de carbone et de l’eau nécessite un apport d’énergie pour se dérouler car le glucose contient plus d’énergie dans ses liaisons moléculaires que le dioxyde de carbone.

A l’inverse, les molécules de stockage d’énergie comme le glucose sont consommées pour être décomposées afin d’utiliser leur énergie. La réaction qui permet de récolter l’énergie d’une molécule de sucre dans les cellules nécessitant de l’oxygène pour survivre peut être résumée par la réaction inverse de la photosynthèse. Dans cette réaction, l’oxygène est consommé et le dioxyde de carbone est libéré comme déchet. La réaction se résume ainsi :

C6H12O6 + 6O2->6H2O + 6CO2

Ces deux réactions impliquent de nombreuses étapes.

Les processus de fabrication et de décomposition des molécules de sucre illustrent deux exemples de voies métaboliques. Une voie métabolique est une série de réactions chimiques qui prend une molécule de départ et la modifie, étape par étape, à travers une série d’intermédiaires métaboliques, pour finalement donner un produit final. Dans l’exemple du métabolisme du sucre, la première voie métabolique synthétisait le sucre à partir de plus petites molécules, et l’autre voie décomposait le sucre en plus petites molécules.

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Texte adapté de : OpenStax, Concepts of Biology. OpenStax CNX. 18 mai 2016 http://cnx.org/contents/[email protected]