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Le secret du glycogène : pourquoi ce polysaccharide multiramifié est-il la réserve énergétique de notre corps ?
Le glycogène est un polysaccharide multiramifié composé de glucose qui joue un rôle de réserve énergétique chez les animaux, les champignons et les bactéries. C'est la principale forme de stockage du glucose dans l'organisme. En tant que l’une des trois réserves énergétiques couramment utilisées, le glycogène est principalement utilisé pour l’approvisionnement énergétique à court terme, tandis que le phosphate de créatine est utilisé pour l’énergie rapide à court terme et les triglycérides du tissu adipeux sont utilisés pour les réserves à long terme. Dans des circonstances normales, les protéines ne sont généralement pas utilisées comme source majeure d’énergie et ne sont utilisées qu’en période de famine ou de crise physiologique.
Dans le corps humain, le glycogène est principalement produit et stocké dans le foie et les cellules musculaires squelettiques.
Dans le foie, le glycogène peut représenter 5 à 6 % du poids frais de l'organe. Le foie d'un adulte pesant environ 1,5 kg peut stocker environ 100 à 120 grammes de glycogène. Dans le muscle squelettique, la concentration en glycogène est plus faible, représentant environ 1 à 2 % de la masse musculaire. Un adulte pesant 70 kg peut stocker environ 400 g de glycogène dans le muscle squelettique. Le glycogène est également stocké en petites quantités dans de nombreux autres tissus et cellules, notamment les reins, les globules rouges, les globules blancs et les cellules gliales du cerveau. Pendant la grossesse, l’utérus stocke également du glycogène pour nourrir l’embryon.
La quantité de glycogène stockée dépend principalement des fibres oxydatives de type 1, de l’entraînement physique, du métabolisme de base et des habitudes alimentaires. Différents niveaux de glycogène musculaire au repos sont obtenus en modifiant le nombre de granules de glycogène, plutôt que la taille des granules existants. Il convient de noter qu'environ 4 grammes de glucose sont toujours présents dans le sang humain ; à jeun, les niveaux de sucre dans le sang sont maintenus stables grâce aux réserves de glycogène du foie, car le glycogène du muscle squelettique est principalement utilisé par ce muscle. n'intervient pas dans la régulation du taux de sucre dans le sang.
Le glycogène présent dans les muscles sert de réserve d'énergie au muscle, tandis que le glycogène présent dans le foie est utilisé par tout le corps, en particulier par le système nerveux central.
En fait, le cerveau humain consomme environ 60 % de son sucre sanguin à jeun. Le glycogène est similaire à l’amidon présent dans les plantes et est un polymère de glucose utilisé pour le stockage de l’énergie. Bien que sa structure soit similaire à celle de l'amylopectine, un composant de l'amidon, les branches du glycogène sont plus abondantes et plus compactes. Cette méthode de stockage efficace permet de libérer rapidement le glycogène pour répondre aux besoins énergétiques soudains.
Structure et fonction du glycogène
Le glycogène est un polymère à chaîne linéaire et à structure ramifiée complexe, généralement composé de chaînes de 8 à 12 unités glucose, dont le nombre varie de 2 000 à 60 000 par molécule de glycogène. Les molécules de sucre sont liées par des liaisons glycosidiques α(1→4) et les parties ramifiées sont liées par des liaisons glycosidiques α(1→6). En résumé, la structure du glycogène est comme la boule d’un arbre à glucose, avec la protéine glycogène au cœur.
Dans le foie, lorsque le taux de sucre dans le sang augmente, l’insuline encourage les cellules du foie à absorber le glucose et à le convertir en glycogène ; à l’inverse, lorsque le taux de sucre dans le sang diminue, le glucagon favorise la dégradation du glycogène pour libérer du glucose.
La fonction principale du glycogène dans le foie est de réguler les niveaux de sucre dans le sang. Après un repas, la glycémie augmente et la sécrétion d’insuline augmente, favorisant la synthèse et le stockage du glycogène. Cependant, une fois que la glycémie commence à baisser, la sécrétion d'insuline diminue, la synthèse du glycogène s'arrête et l'enzyme glycogène phosphorylase reconvertit le glycogène en glucose pour répondre aux besoins énergétiques du corps. Dans les muscles, le glycogène est utilisé comme source d’énergie rapide, en particulier lors d’exercices de haute intensité.
Pertinence clinique et impact de l'exercice
La maladie la plus courante associée à un métabolisme anormal du glycogène est le diabète. Dans cette condition, le stockage de glycogène du foie augmente ou diminue anormalement en raison d’une insuline anormale. Lors de sports d’endurance prolongés, comme les marathons, le ski de fond ou le cyclisme, les athlètes connaissent souvent un épuisement du glycogène, un phénomène connu sous le nom de « frapper le mur » ou « s’écraser ». Pour éviter ce phénomène, les sportifs peuvent choisir de continuer à consommer des glucides à indice glycémique élevé pour refaire le plein d’énergie pendant l’exercice.
Des recherches scientifiques suggèrent que la consommation de glucides contenant de la caféine peut aider à reconstituer les réserves de glycogène plus rapidement après un exercice de haute intensité, mais les doses efficaces n’ont pas été déterminées.
En outre, les nanoparticules de glycogène ont également été étudiées comme systèmes potentiels d’administration de médicaments ces dernières années, démontrant l’application potentielle du glycogène dans le domaine médical. Ce rôle polyvalent a suscité un regain d’intérêt pour la valeur du glycogène, à la fois comme réserve d’énergie et comme indicateur de santé. On ne peut s’empêcher de se demander quelles nouvelles découvertes et applications apporteront les recherches futures sur le glycogène ?
