Cours ifsi - Biologie fondamentale - Les glucides

La biologie fondamentale (UE 2.1 S1) est un enseignement dense mais néanmoins indispensable aux étudiants en soins infirmiers. Bonne lecture et bon travail d'assimilation !

1.  Généralités

Les glucides sont une classe de molécules organiques contenant un groupement carbonyle (aldéhyde ou cétone) et plusieurs groupements hydroxyle (-OH). Les glucides étaient historiquement appelés "hydrates de carbone".

Leur formule chimique est basée sur le modèle Cn(H2O)p (d'où l'appellation historique).

Cependant, ce modèle n'est pas valable pour tous les glucides, qui contiennent, pour certains, des atomes d'azote ou de phosphore (par exemple).

2. Classification

Les glucides sont habituellement répartis entre oses (monosaccharides tel que le glucose, le galactose ou le fructose) et osides, qui sont des polymères d'oses (polysaccharides). Les disaccharides (diholosides), tel que le saccharose ou le lactose, font partie de cette dernière catégorie.

Mais, seules les monosaccharides et les disaccharides ont un pouvoir sucrant. Les polysaccharides, comme l'amidon, sont insipides.

Les oses (sucres simples) sont des molécules simples, non hydrolysables, formant des cristaux.

Les osides (sucres complexes), hydrolysables sont des polymères d'oses liés par une liaison osidique.

On peut ainsi diviser les glucides :

• Les monosaccharides,
• Les disaccharides / Les polysaccharides,
• Les glycoconjugués.

2 1. Les monosaccharides

Les monosaccharides sont des molécules formées de C, H et O. La plupart ont pour formule générale CnH2nOn.

La plupart des monosaccharides que l'on retrouve chez les êtres vivants ont 5 ou 6 carbones.

• Monosaccharides à 5 carbones (C5H10O5) = pentoses,
• Monosaccharides à 6 carbones (C6H12O6) = hexoses.

Les plus importants pentoses sont :

• Le ribose,
• Le désoxyribose.

Les monosaccharides les plus abondants sont des hexoses. Les plus connus sont :

• Le glucose (ou dextrose),
• Le fructose (ou lévulose),
• Le galactose.

Ces trois glucides ont pour formule C6H12O6. Ils ont la même formule moléculaire mais chacune de leur structure est différente. Ce sont des isomères.

2 2. Les disaccharides

Un disaccharide est un glucide formé de l'union chimique de deux monosaccharides comme par exemple, le saccharose.

Le saccharose se forme par l'union d'un glucose à un fructose. Au cours de la réaction, le groupement OH d'un des deux sucres se lie à un H du OH de l'autre sucre.Il se forme alors une molécule d'eau.

Les deux sucres demeurent liés par l'intermédiaire d'un O. Ce type de réaction où deux molécules simples s'unissent avec dégagement d'une molécule d'eau est appelé réaction de condensation (ou synthèse par déshydratation).

La réaction inverse est appelée hydrolyse.

Les disaccharides les plus courants sont :

• Le saccharose = glucose-fructose,
• Le lactose = glucose-galactose,
• Le maltose = glucose-glucose.

2 3. Les polysaccharides

La plupart des polysaccharides sont des polymères de glucose. Les trois polysaccharides les plus connus sont :

• L'amidon,
• Le glycogène,
• La cellulose.

2 3 1. L'amidon

L'amidon est formé de deux types de polymères de glucose: l'amylose et l'amylopectine.

L'amylose est formée de chaînes linéaires de glucoses (les glucoses sont liés les uns aux autres comme les maillons d'une chaîne) alors que l'amylopectine est formée de chaînes ramifiées (il y a des embranchements comme les branches d'un buisson). Chaque molécule peut contenir de 100 à 20.000 glucoses.

L'amidon est le sucre de réserve des plantes. C'est à dire que c'est surtout sous cette forme que les plantes mettent en réserve leurs surplus de glucose. On retrouve de l'amidon surtout dans les racines, les graines et les fruits. L'amidon est particulièrement abondant dans les céréales (riz, blé, maïs, etc.) et les tubercules (pommes de terre).

2 3 2. Le glycogène

Le glycogène est un polymère de glucose semblable à l'amylopectine, présent dans les muscles (la viande) et le foie des animaux. On qualifie le glycogène de sucre de réserve des animaux. C'est en effet une façon pratique, pour l'organisme, de mettre en réserve des surplus de glucose.Suite à un repas riche en sucres, le sang risque de devenir dangereusement trop concentré en glucose. On dit alors que la glycémie augmente (la glycémie, c'est la concentration de glucose dans le sang).

Les cellules (surtout celles du foie et des muscles) transforment alors ces surplus de glucose en molécules de glycogène ce qui contribue à faire baisser la glycémie. L'organisme est capable de stocker jusqu'à 600 g de glycogène.

2.3.3. La cellulose

Tout comme l'amidon et le glycogène, la cellulose est un polymère de glucose. Elle est formée de longues chaînes linéaires de glucoses liés les uns aux autres.
Par contre, les liaisons entre les glucoses sont différentes de celles de l'amidon ou du glycogène.

2 3 4. Les glycoconjugués

Les glycoprotéines ou mucoprotéines sont des protéines liées par une réaction de glycosylation à des chaînes oligosaccharidiques. On en trouve dans les membranes cellulaires et dans la circulation sanguine (albumine).

Les glycolipides sont des constituants en particulier des cellules nerveuses cérébrosides, ou gangliosides.

Les antigènes des groupes sanguins ABO sont des oligosaccharides présents sur des glycoprotéines et des glycolipides de la membrane du globule rouge. La spécificité du groupe sanguin est définie par le type d'oligosaccharide. Les enzymes nécessaires à leur synthèse, reçues à la naissance d'un individu, détermine son groupe sanguin A,B,ou O.

3. Métabolisme des glucides

Tous les glucides que nous mangeons doivent être transformés en monosaccharides par le système digestif pour être absorbés par le sang. Le bris de chacune des liaisons unissant les monosaccharides nécessite l'ajout d'une molécule d'eau.

Pour cette raison, ce type de réaction est appelé hydrolyse (de hydro, l'eau et lyse, dissoudre, défaire).

Exemple :

• L'amidon (glu-glu-glu-...-glu) est transformé en maltose (glu-glu) par une enzyme sécrétée dans l'intestin par le pancréas (l'amylase pancréatique).
• Le maltose est ensuite transformé en glucose par une enzyme présente dans la membrane des cellules tapissant le petit intestin (la maltase).
• Les autres disaccharides, saccharose et lactose, sont aussi digérés en monosaccharides par des enzymes de la membrane des cellules de l'intestin (la saccharase et la lactase).
• Les monosaccharides assimilés autres que le glucose peuvent ensuite être transformés en glucose par le foie.

4. Fonctions des glucides

• Source énergétique utilisable directement ou stockée sous forme d'amidon ou de glycogène ;
• Composants structuraux importants, propriétés mécaniques des tissus ;
• Molécules de reconnaissance entre cellules.

5. Maladies associées au métabolisme des glucides

• Le diabète type II;
• La galactosémie ;
• Les maladies de stockage du glycogène ;
• L'intolérance au lactose.

Équipe pédagogique MEDI Formation https://www.mediformation.com/