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Régulation du métabolisme énergétique : la protéine kinase activée par l'AMP (AMPK)
1. Introduction 2. Structure de l'AMPK
3. Double rôle de l'AMP dans l'activation de l'AMPK
4. Activation de l'AMPK
5. Rôle de l'AMPK dans l'activation de la glycolyse
6. Rôle de l'AMPK dans le transport du glucose
7. Liens Internet et références bibliographiques
1. Introduction Chez les mammifères, les cellules doivent maintenir une balance énergétique stable, caractérisée par un rapport des concentrations [ATP/ADP] égal à 10/1.
Tous les organismes ont donc développé des mécanismes pour adapter leur métabolisme aux contraintes externes variables et en particulier les modifications énergétiques qui résultent :
d'un déficit en apport énergétique (déficit en glucose, en acides aminés, en oxygène ...) et/ou de l'augmentation des besoins énergétiques (croissance, exercice sportif ...)
Afin de garder constante l'homéostasie énergétique, l'hypothalamus contrôle la prise alimentaire et la dépense énergétique selon les informations re�ues des tissus périphériques (par exemple, via la leptine, protéine hormonale de 160 acides aminés). [homéostasie : capacité d'un organisme à maintenir son équilibre physiologique interne malgré les contraintes extérieures]. Parmi les divers moyens dont dispose l'organisme pour palier à ces modifications énergétiques, la protéine kinase activée par l'AMP ("5'-AMP-activated protein kinase" ou AMPK) joue un rôle tout à fait majeur.
Remarque : ne pas confondre l'AMPK avec la protéine kinase dépendante de l'AMP cyclique ("Cyclic-AMP dependent protein kinase").
En effet, bien qu'elle agisse au niveau cellulaire, l'AMPK joue aussi un rôle dans la régulation de la prise alimentaire et de la dépense énergétique de l'organisme entier.
Elle est considérée comme un senseur métabolique car, dans sa forme activée, l'AMPK :
active les voies métaboliques qui produisent de l'ATP (glycolyse - β-oxydation des acides gras - synthèse des corps cétoniques)
inhibe les voies métaboliques qui consomment de l'ATP (synthèse du cholestérol et des triglycérides, lipolyse dans les adipocytes)
module la sécrétion d'insuline par le pancréas
Voir le schéma ci-dessous.
Source : Carling D. (2004) L'AMPK est une enzyme ubiquitaire :
on la trouve dans tous les organismes
elle est exprimée dans de trés nombreux tissus : le foie, le cerveau, les muscles, ...
Ci-dessous, principales cibles et cascades de signalisation induites par l'activation de l'AMPK. PFK2 : phosphofructokinase 2
FAS : fatty acid synthase
HSL : hormone-sensitive lipase
GPAT : glycerol-3-phosphate acyltransferase
MCD : malonyl-CoA decarboxylase
GS : glycogen synthase and creatine kinase
eEF2 : translation elongation factor 2
mTOR : mammalian target En conséquence, l'AMPK est une enzyme clé de la régulation du métabolisme énergétique en réponse :
à des signaux hormonaux (exemple : la ghréline, une hormone qui stimule l'appétit)
des signaux métaboliques
les effets d'adipokines (leptine, adiponectine)
Figure ci-contre : séquences en acides aminés de la ghréline de l'homme et du rat (les 2 ac