Métabolisme des glucides

Les glucides constituent la principale source d'énergie: 1 g de glucides, une fois complètement décomposé, libère 16,7 kJ (4 kcal). De plus, les glucides, sous forme de mucopolysaccharides, font partie du tissu conjonctif et, sous forme de composés complexes (glycoprotéines, lipopolysaccharides), sont des éléments structuraux des cellules, ainsi que des composants de certaines substances biologiques actives (enzymes, hormones, systèmes immunitaires, etc.).

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Les glucides dans l'alimentation

La proportion de glucides dans l'alimentation des enfants dépend largement de leur âge. Chez les enfants de moins d'un an, la teneur en glucides, qui couvre les besoins énergétiques, est de 40 %. Après un an, elle atteint 60 %. Durant les premiers mois, les besoins en glucides sont couverts par le lactose, un sucre présent dans le lait maternel. Avec l'alimentation artificielle au lait maternisé, l'enfant reçoit également du saccharose ou du maltose. Après l'introduction d'aliments complémentaires, les polysaccharides (amidon, en partie glycogène) commencent à pénétrer dans l'organisme, couvrant ainsi l'essentiel des besoins en glucides. Ce type d'alimentation favorise la formation d'amylase par le pancréas et sa sécrétion salivaire. Durant les premiers jours et les premières semaines de vie, l'amylase est pratiquement absente et la salivation est insignifiante. Ce n'est qu'à partir de 3-4 mois que la sécrétion d'amylase commence et que la salivation augmente fortement.

On sait que l'hydrolyse de l'amidon se produit sous l'influence de l'amylase salivaire et du suc pancréatique; l'amidon est décomposé en maltose et en isomaltose.

Outre les disaccharides alimentaires (lactose et saccharose), le maltose et l'isomaltose, présents à la surface des villosités intestinales de la muqueuse intestinale, sont décomposés, sous l'influence des disaccharidases, en monosaccharides: glucose, fructose et galactose, qui sont résorbés à travers la membrane cellulaire. Le processus de résorption du glucose et du galactose est associé à un transport actif, qui consiste en la phosphorylation des monosaccharides et leur conversion en glucose-phosphate, puis en glucose-6-phosphate (respectivement, galactose-phosphates). Cette activation se produit sous l'influence des glucose- ou galactose-kinases, avec la dépense d'une liaison macroergique de l'ATP. Contrairement au glucose et au galactose, le fructose est résorbé presque passivement, par simple diffusion.

Les disaccharidases dans l'intestin fœtal se forment en fonction de l'âge gestationnel.

Moment du développement des fonctions du tractus gastro-intestinal, moment de la détection et gravité en pourcentage de la même fonction chez l'adulte

Absorption des glucides	Première détection de l'enzyme, semaine	Gravité, % d'adultes
A-amylase pancréatique	22	5
Α-amylase des glandes salivaires	16	10
Lactase	10	Plus de 100
Sucrase et isomaltase	10	100
Glucoamylase	10	50
Absorption des monosaccharides	11	92

Il est évident que l'activité de la maltase et de la sucrase augmente plus tôt (6 à 8 mois de gestation) et plus tard (8 à 10 mois) celle de la lactase. L'activité de diverses disaccharidases dans les cellules de la muqueuse intestinale a été étudiée. Il a été constaté que l'activité totale de toutes les maltases à la naissance correspond en moyenne à 246 μmol de disaccharide fractionné pour 1 g de protéines par minute, l'activité totale de la sucrase à 75, celle de l'isomaltase à 45 et celle de la lactase à 30. Ces données sont d'un grand intérêt pour les pédiatres, car elles expliquent pourquoi un bébé allaité digère bien les mélanges dextrine-maltose, tandis que le lactose provoque facilement des diarrhées. L'activité relativement faible de la lactase dans la muqueuse de l'intestin grêle explique que le déficit en lactase soit plus fréquent que celui des autres disaccharidases.

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Absorption altérée des glucides

Il existe des formes transitoires et congénitales de malabsorption du lactose. La première forme est due à un retard de maturation de la lactase intestinale et disparaît donc avec l'âge. La forme congénitale peut être observée longtemps, mais est généralement plus prononcée dès la naissance, pendant l'allaitement. Cela s'explique par le fait que la teneur en lactose du lait maternel est presque deux fois supérieure à celle du lait de vache. Cliniquement, l'enfant développe une diarrhée caractérisée par des selles molles (plus de 5 fois par jour) et des selles mousseuses à réaction acide (pH inférieur à 6). Des symptômes de déshydratation peuvent également être observés, se manifestant par une affection grave.

À un âge plus avancé, on observe une répression de la lactase, lorsque son activité est significativement réduite. Ceci explique qu'un nombre important de personnes ne tolèrent pas le lait naturel, tandis que les produits laitiers fermentés (kéfir, acidophilus, yaourt) sont bien absorbés. Le déficit en lactase touche environ 75 % des personnes d'origine africaine et indienne, jusqu'à 90 % des personnes d'origine asiatique et 20 % des Européens. La malabsorption congénitale du saccharose et de l'isomaltose est plus rare. Elle se manifeste généralement chez les enfants nourris au lait artificiel enrichi en saccharose et lors de l'introduction de jus, de fruits ou de légumes contenant ce disaccharide. Les manifestations cliniques du déficit en saccharose sont similaires à celles de la malabsorption du lactose. Le déficit en disaccharidase peut également être purement acquis, conséquence ou complication de diverses maladies dont souffre l'enfant. Les principales causes de déficit en disaccharidase sont énumérées ci-dessous.

Conséquence de l’exposition à des facteurs nocifs:

• après une entérite d’étiologie virale ou bactérienne;
• l’importance particulière de l’infection à rotavirus;
• malnutrition;
• giardiase;
• après une entérocolite nécrotique;
• déficit immunologique;
• maladie cœliaque;
• thérapie cytostatique;
• intolérance aux protéines du lait de vache;
• conditions hypoxiques de la période périnatale;
• La jaunisse et sa photothérapie.

Immaturité de la bordure en brosse:

• prématurité;
• immaturité à la naissance.

Conséquences des interventions chirurgicales:

• gastrostomie;
• iléostomie;
• colostomie;
• résection de l'intestin grêle;
• anastomoses de l'intestin grêle.

Des manifestations cliniques similaires ont été décrites en cas d'activation altérée des monosaccharides (glucose et galactose). Il convient de les distinguer des cas où l'alimentation contient trop de ces monosaccharides, dont l'activité osmotique élevée favorise le passage de l'eau dans l'intestin. Étant absorbés de l'intestin grêle par le bassin de la veine porte, les monosaccharides pénètrent d'abord dans les cellules hépatiques. Selon les conditions, déterminées principalement par la glycémie, ils sont transformés en glycogène ou restent sous forme de monosaccharides et sont transportés par la circulation sanguine.

Dans le sang des adultes, la teneur en glycogène est légèrement inférieure (0,075-0,117 g/l) à celle des enfants (0,117-0,206 g/l).

La synthèse du glycogène, le glucide de réserve de l'organisme, est assurée par un groupe d'enzymes différentes, ce qui donne naissance à des molécules hautement ramifiées constituées de résidus de glucose liés par des liaisons 1,4 ou 1,6 (les chaînes latérales du glycogène sont formées de liaisons 1,6). Si nécessaire, le glycogène peut être à nouveau décomposé en glucose.

La synthèse du glycogène débute dès la neuvième semaine de développement intra-utérin dans le foie. Cependant, son accumulation rapide ne se produit qu'avant la naissance (20 mg/g de foie par jour). Par conséquent, la concentration de glycogène dans le tissu hépatique du fœtus à la naissance est légèrement supérieure à celle d'un adulte. Environ 90 % du glycogène accumulé est utilisé dans les 2 à 3 heures suivant la naissance, et le reste est consommé dans les 48 heures.

En effet, cela répond aux besoins énergétiques des nouveau-nés durant les premiers jours de vie, lorsque l'enfant reçoit peu de lait. Dès la deuxième semaine de vie, l'accumulation de glycogène reprend et, dès la troisième semaine, sa concentration dans le tissu hépatique atteint le niveau adulte. Cependant, la masse hépatique des enfants est nettement inférieure à celle des adultes (à 1 an, elle représente 10 % de celle d'un adulte). Les réserves de glycogène s'épuisent donc plus rapidement et doivent être reconstituées pour prévenir l'hypoglycémie.

Le rapport entre l'intensité des processus de glycogénèse et de glycogénolyse détermine en grande partie la glycémie (taux de sucre dans le sang). Cette valeur est relativement constante. La glycémie est régulée par un système complexe. Le maillon central de cette régulation est le centre du sucre, qui doit être considéré comme une association fonctionnelle de centres nerveux situés dans différentes parties du système nerveux central: le cortex cérébral, le sous-cortex (noyau lenticulaire, striatum), la région hypothalamique et le bulbe rachidien. De nombreuses glandes endocrines (pancréas, glandes surrénales, thyroïde) participent également à la régulation du métabolisme des glucides.

Troubles du métabolisme des glucides: maladies de stockage

Cependant, des anomalies congénitales des systèmes enzymatiques peuvent être observées, entraînant une perturbation de la synthèse ou de la dégradation du glycogène dans le foie ou les muscles. Parmi ces affections figure la glycogénose. Elle repose sur un déficit de l'enzyme glycogène synthétase. La rareté de cette maladie s'explique probablement par la difficulté de diagnostic et l'évolution rapide et défavorable. Les nouveau-nés présentent une hypoglycémie très précoce (même entre les tétées), accompagnée de convulsions et d'une cétose. Plus fréquemment, des cas de glycogénose sont décrits, où du glycogène de structure normale s'accumule dans l'organisme ou se forme du glycogène de structure irrégulière ressemblant à de la cellulose (amylopectine). Ce groupe est généralement d'origine génétique. Selon le déficit de certaines enzymes impliquées dans le métabolisme du glycogène, on distingue différentes formes ou types de glycogénoses.

Le type I, qui comprend la glycogénose hépatorénale, ou maladie de Gierke, repose sur un déficit en glucose-6-phosphatase. Il s'agit de la forme la plus grave de glycogénose, sans troubles structurels du glycogène. La maladie est récessive; elle se manifeste cliniquement immédiatement après la naissance ou pendant la petite enfance. Une hépatomégalie est caractéristique, accompagnée de crises hypoglycémiques, d'un coma et d'une cétose. La rate n'augmente jamais de volume. Plus tard, un retard de croissance et une disproportion corporelle sont observés (abdomen élargi, corps allongé, jambes courtes, tête volumineuse). Entre les tétées, une pâleur, des sueurs et une perte de connaissance sont observées en raison de l'hypoglycémie.

Glycogénose de type II – maladie de Pompe, due à un déficit en maltase acide. Elle se manifeste cliniquement peu après la naissance et le décès des enfants est rapide. On observe une hépato- et une cardiomégalie, ainsi qu'une hypotonie musculaire (l'enfant ne peut ni tenir sa tête ni téter). Une insuffisance cardiaque se développe.

Glycogénose de type III (maladie de Cori), causée par un déficit congénital en amylo-1,6-glucosidase. La transmission est autosomique récessive. Les manifestations cliniques sont similaires à celles de type I (maladie de Gierke), mais moins sévères. Contrairement à la maladie de Gierke, il s'agit d'une glycogénose limitée, non accompagnée de cétose ni d'hypoglycémie sévère. Le glycogène se dépose soit dans le foie (hépatomégalie), soit dans le foie et simultanément dans les muscles.

La maladie d'Andersen de type IV est causée par un déficit en 1,4-1,6-transglucosidase, entraînant la formation de glycogène de structure irrégulière ressemblant à de la cellulose (amylopectine). Elle ressemble à un corps étranger. On observe un ictère et une hépatomégalie. Une cirrhose du foie avec hypertension portale se développe. Il en résulte des varices de l'estomac et de l'œsophage, dont la rupture provoque des saignements gastriques abondants.

La glycogénose musculaire de type V, ou maladie de McArdle, se développe en raison d'un déficit en phosphorylase musculaire. La maladie peut se manifester dès le troisième mois de vie, lorsque les enfants ne parviennent pas à téter longtemps et se fatiguent rapidement. L'accumulation progressive de glycogène dans les muscles striés entraîne une fausse hypertrophie.

La glycogénose de type VI, ou maladie de Hertz, est causée par un déficit en phosphorylase hépatique. Cliniquement, une hépatomégalie est détectée, et l'hypoglycémie est moins fréquente. Un retard de croissance est observé. L'évolution est plus favorable que dans les autres formes. Il s'agit de la forme la plus fréquente de glycogénose.

D'autres formes de maladies de stockage sont également observées, lorsque des troubles mono- ou polyenzymatiques sont détectés.

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La glycémie comme indicateur du métabolisme des glucides

L'un des indicateurs du métabolisme des glucides est la glycémie. À la naissance, la glycémie de l'enfant correspond à celle de sa mère, ce qui s'explique par la libre diffusion transplacentaire. Cependant, dès les premières heures de vie, on observe une baisse de la glycémie, due à deux facteurs. L'un d'eux, le plus significatif, est le manque d'hormones contre-insulaires. L'adrénaline et le glucagon peuvent en effet augmenter la glycémie pendant cette période. Une autre cause d'hypoglycémie chez le nouveau-né est la limitation des réserves de glycogène, qu'un nouveau-né allaité quelques heures après sa naissance épuise. Entre le 5e et le 6e jour de vie, la glycémie augmente, mais elle reste relativement plus faible chez l'enfant que chez l'adulte. L'augmentation de la glycémie chez l'enfant après la première année est progressive (la première vague à 6 ans, la seconde à 12 ans), ce qui coïncide avec la croissance et une concentration plus élevée d'hormone somatotrope. La limite physiologique d'oxydation du glucose dans l'organisme est de 4 mg/(kg • min). Par conséquent, la dose quotidienne de glucose doit être comprise entre 2 et 4 g/kg de poids corporel.

Il convient de souligner que l'utilisation du glucose lors de son administration intraveineuse est plus rapide chez les enfants que chez les adultes (on sait que le glucose administré par voie intraveineuse est généralement utilisé par l'organisme en 20 minutes). Par conséquent, la tolérance des enfants à la charge glucidique est plus élevée, ce qui doit être pris en compte lors de l'étude des courbes glycémiques. Par exemple, pour étudier la courbe glycémique, une charge moyenne de 1,75 g/kg est utilisée.

Parallèlement, le diabète sucré chez l'enfant est plus sévère, son traitement nécessitant généralement l'utilisation d'insuline. Le diabète sucré chez l'enfant est le plus souvent détecté pendant les périodes de croissance particulièrement intense (première et deuxième extensions physiologiques), lorsqu'une perturbation de la corrélation des glandes endocrines est plus fréquente (augmentation de l'activité de l'hormone somatotrope de l'hypophyse). Cliniquement, le diabète chez l'enfant se manifeste par une soif (polydipsie), une polyurie, une perte de poids et souvent une augmentation de l'appétit (polyphagie). Une augmentation de la glycémie (hyperglycémie) et la présence de sucre dans les urines (glucosurie) sont également observées. L'acidocétose est fréquente.

La maladie est due à un déficit en insuline, qui empêche le glucose de pénétrer les membranes cellulaires. Cela entraîne une augmentation de sa teneur dans le liquide extracellulaire et le sang, ainsi qu'une dégradation accrue du glycogène.

Dans l'organisme, le glucose peut être décomposé de plusieurs manières. Les plus importantes sont la chaîne glycolytique et le cycle des pentoses. La dégradation le long de la chaîne glycolytique peut se produire en conditions aérobies et anaérobies. En conditions aérobies, elle conduit à la formation d'acide pyruvique, et en conditions anaérobies, d'acide lactique.

Dans le foie et le myocarde, les processus se déroulent en aérobie, dans les érythrocytes en anaérobie, dans les muscles squelettiques lors d'un effort intense en anaérobie, et au repos en aérobie. La voie aérobie est plus économique pour l'organisme, car elle entraîne la formation de plus d'ATP, qui constitue une importante réserve d'énergie. La glycolyse anaérobie est moins économique. En général, grâce à la glycolyse, les cellules peuvent être rapidement, bien que de manière peu économique, alimentées en énergie, indépendamment de l'apport d'oxygène. La dégradation aérobie dans la chaîne glycolytique (cycle de Krebs) est la principale source d'énergie de l'organisme.

Parallèlement, grâce au flux inverse de la chaîne glycolytique, l'organisme peut synthétiser des glucides à partir de produits intermédiaires du métabolisme glucidique, tels que les acides pyruvique et lactique. La conversion des acides aminés en acide pyruvique, α-cétoglutarate et oxalacétate peut conduire à la formation de glucides. Les processus de la chaîne glycolytique sont localisés dans le cytoplasme des cellules.

Une étude du rapport entre les métabolites de la chaîne glycolytique et le cycle de Krebs dans le sang des enfants révèle des différences significatives par rapport à celui des adultes. Le sérum sanguin d'un nouveau-né et d'un enfant de moins d'un an contient une quantité importante d'acide lactique, ce qui indique la prévalence de la glycolyse anaérobie. L'organisme de l'enfant tente de compenser l'accumulation excessive d'acide lactique en augmentant l'activité de l'enzyme lactate déshydrogénase, qui convertit l'acide lactique en acide pyruvique, puis l'intègre au cycle de Krebs.

Il existe également des différences dans la teneur en isoenzymes de la lactate déshydrogénase. Chez les jeunes enfants, l'activité des 4e et 5e fractions est plus élevée et la teneur de la 1re fraction est plus faible.

Un autre mode de décomposition du glucose, tout aussi important, est le cycle des pentoses, qui débute par la chaîne glycolytique au niveau du glucose-6-phosphate. À la suite d'un cycle, l'une des six molécules de glucose est entièrement scindée en dioxyde de carbone et en eau. Ce processus de dégradation est plus court et plus rapide, ce qui permet la libération d'une grande quantité d'énergie. Le cycle des pentoses produit également des pentoses, utilisés par l'organisme pour la biosynthèse des acides nucléiques. Ceci explique probablement l'importance cruciale du cycle des pentoses chez l'enfant. Son enzyme clé est la glucose-6-phosphate déshydrogénase, qui assure le lien entre la glycolyse et le cycle des pentoses. L'activité de cette enzyme dans le sang des enfants âgés de 1 mois à 3 ans est de 67 à 83 mmol/g d'hémoglobine, de 4 à 6 ans à 50 à 60 mmol/g, et de 7 à 14 ans à 50 à 63 mmol/g d'hémoglobine.

La perturbation du cycle des pentoses (dégradation du glucose) due à un déficit en glucose-6-phosphate déshydrogénase est à l'origine de l'anémie hémolytique non sphérocytaire (un des types d'érythrocytopathie), qui se manifeste par une anémie, un ictère et une splénomégalie. En règle générale, les crises hémolytiques sont provoquées par la prise de médicaments (quinine, quinidine, sulfamides, certains antibiotiques, etc.) qui renforcent le blocage de cette enzyme.

Un tableau clinique similaire d'anémie hémolytique est observé en raison du déficit en pyruvate kinase, qui catalyse la conversion du phosphoénolpyruvate en pyruvate. On les distingue par une méthode de laboratoire, en mesurant l'activité de ces enzymes dans les érythrocytes.

La perturbation de la glycolyse plaquettaire est à l'origine de nombreuses thromboasthénies, qui se manifestent cliniquement par une augmentation des saignements avec un nombre normal de plaquettes, mais une altération de leur fonction (agrégation) et des facteurs de coagulation sanguine intacts. Il est connu que le métabolisme énergétique principal d'une personne repose sur l'utilisation du glucose. Les hexoses restants (galactose, fructose) sont généralement transformés en glucose et subissent une dégradation complète. La conversion de ces hexoses en glucose est assurée par des systèmes enzymatiques. Le déficit en enzymes responsables de cette conversion est à l'origine de la gstactosémie et de la fructosémie. Il s'agit d'enzymopathies génétiquement déterminées. La gstactosémie s'accompagne d'un déficit en galactose-1-phosphate uridyl transférase. Par conséquent, le galactose-1-phosphate s'accumule dans l'organisme. De plus, une grande quantité de phosphates est éliminée de la circulation, ce qui entraîne un manque d'ATP et, par conséquent, des dommages aux processus énergétiques cellulaires.

Les premiers symptômes de galactosémie apparaissent peu après la mise sous alimentation, notamment maternelle, riche en lactose, lui-même composé à parts égales de glucose et de galactose. Des vomissements apparaissent, une faible prise de poids (hypotrophie) apparaît. Une hépatosplénomégalie avec ictère et cataracte apparaît ensuite. Une ascite et des varices de l'œsophage et de l'estomac peuvent se développer. L'analyse d'urine révèle une galactosurie.

En cas de galactosémie, le lactose doit être exclu de l'alimentation. Des préparations lactées spécialement préparées sont utilisées, dont la teneur en lactose est fortement réduite. Cela garantit le bon développement des enfants.

La fructosémie se développe lorsque le fructose n'est pas converti en glucose en raison d'un déficit en fructose-1-phosphate aldolase. Ses manifestations cliniques sont similaires à celles de la galactosémie, mais à un degré plus modéré. Ses symptômes les plus caractéristiques sont des vomissements, une forte diminution de l'appétit (pouvant aller jusqu'à l'anorexie) lorsque les enfants consomment des jus de fruits, des céréales sucrées et des purées (le saccharose contient du fructose et du glucose). Par conséquent, les manifestations cliniques sont particulièrement aggravées lorsque les enfants passent à une alimentation mixte et artificielle. À un âge avancé, les patients ne tolèrent plus les sucreries et le miel, qui contiennent du fructose pur. La fructosémie est détectée à l'analyse des urines. Il est nécessaire d'exclure du régime alimentaire le saccharose et les produits contenant du fructose.