Métabolisme de l’histidine

L’histidine est un acide aminé dérivé des produits protéiques à base de lait et de viande. Faisant partie des 20 acides aminés, elle joue un rôle important dans l’organisme. Cet article examine le métabolisme de l’histidine et les conséquences que cela a sur notre santé.

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Structure de l’histidine

L’histidine est un acide aminé qui peut être obtenu par hydrolyse des protéines. Une source abondante d’histidine est l’hémoglobine, qui en contient 8,5%. Le corps humain est incapable de synthétiser cet acide aminé, il doit donc être obtenu par voie alimentaire.

Elle s’ionise facilement dans la gamme de pH physiologique du corps ; cela fait de l’histidine un participant fréquent dans les réactions catalysées par les enzymes car la forme protonée peut servir d’acide général, tandis que la forme déprotonée peut servir de base générale (Voir Figure 1).

De plus, l’atome d’azote basique de l’histidine peut fonctionner comme un donneur de paire d’électrons, et donc participer facilement aux réactions chimiques, par la formation de liaisons avec des atomes pauvres en électrons.

Fonction de l’histidine

A part ses propriétés biochimiques, l’histidine a de nombreuses fonctions systémiques dans le corps :

• Aide la mémoire et la fonction cognitive.
• Précurseur de l’Histamine, le médiateur local des réactions allergiques. L’Histamine est vasoactive – elle augmente le diamètre des vaisseaux sanguins pour améliorer le flux sanguin.
• Elimine les métaux lourds excédentaires et protège des radiations.
• Aide à la digestion en stimulant la production de jus gastrique dans l’estomac.
• Augmente l’efficacité des médicaments contre le cancer.

Métabolisme de l’histidine

Tous les acides aminés, y compris l’histidine, peuvent être utilisés à des fins de production d’énergie métabolique. Dans ce processus, les acides aminés sont décomposés en CO2 et H2O ; cela représente généralement 10 à 15% de l’énergie métabolique générée par les animaux.

Alternativement, ils peuvent être utilisés pour la gluconéogenèse. Il s’agit de la voie métabolique qui génère du glucose à partir de composés non glucidiques.

Pour y parvenir, les acides aminés subissent une dégradation par laquelle la perte de leur groupe amino fonctionnel (NH2) donne différents produits appelés alpha-cétoacides ; il en existe 7 au total.

Les alpha-cétoacides sont des intermédiaires métaboliques communs et ils peuvent être catégorisés en fonction du point d’entrée dans le cycle métabolique :

• Les alpha-cétoacides gluconéogènes (5 au total) sont ceux qui alimentent le cycle de l’acide citrique et fonctionnent comme précurseurs de la gluconéogenèse. Les acides aminés qui les produisent sont ensuite qualifiés de gluconéogènes.
• Les alpha-cétoacides cétogènes (2 au total) sont ceux qui alimentent les corps cétoniques, les acides gras et la production d’isoprénoïdes. Les acides aminés qui les produisent sont ensuite qualifiés de cétogènes.

L’histidine est un acide aminé gluconéogène. Elle est dégradée par conversion en glutamate, puis oxydée en a-cétoglutarate par la glutamate déshydrogénase.

L’histidine est convertie en glutamate selon un processus en 4 étapes. Elle est d’abord désaminée (processus par lequel le groupe amino est retiré), puis hydratée.

A la suite de cela, la structure cyclique pentamérique de l’histidine, appelée imidazole, est clivée pour former un composé appelé N-formiminoglutamate.

Le groupe formimino est ensuite transféré au tétrahydrofolate (THF), formant l’a-cétoacide glutamate et le formiminotétrahydrofolate. Ce processus est catalysé par l’enzyme glutamate formiminotransférase cyclodéaminase (FTCD). Ces étapes sont illustrées dans la figure 2.

Figure 2. Schéma simplifié décrivant la dégradation de l’histidine en a-cétoglutarate. Notez que l’histidine est désaminée (perte de NH4), puis elle est hydratée (ajout de H2O en 2 étapes successives), et son cycle imidazole est clivé pour former le formiminoglutamate. Le groupe formimino est ensuite transféré au THF, pour produire du glutamate et du N5-formiminotetrahydrofolate par FTCD.

Le THF est important dans les cellules car il fonctionne comme un transporteur de composés monocarbonés (C1). De nombreuses réactions cellulaires impliquent l’addition d’une unité C1 à un précurseur métabolique.

La biotine et la S-adénosylméthionine sont également des transporteurs de C1. Le THF, cependant, est plus polyvalent car il peut transférer le carbone dans différents états d’oxydation – une propriété qui lui permet d’être largement utilisé dans les processus biochimiques.

La biosynthèse de l’histidine comprend un intermédiaire de la biosynthèse des nucléotides

L’histidine est l’un des 9 acides aminés essentiels. Les acides aminés essentiels sont ceux qui ne peuvent pas être synthétisés par l’organisme, ou de novo ; leurs voies de synthèse ne sont présentes que chez les micro-organismes et les plantes. Dans ces espèces, l’histidine est synthétisée à partir du sucre ribose et du nucléotide adénosine triphosphate. Le processus par lequel cela se produit est appelé biosynthèse.

Cinq des 6 atomes de C de l’histidine proviennent du 5-phosphoribosyl- alpha-pyrophosphate (PRPP), un intermédiaire phospho-sucré qui intervient également dans la biosynthèse des nucléotides puriques et pyrimidiques. Le 6e atome de carbone de l’histidine provient de l’ATP ; les autres atomes de l’ATP sont éliminés comme un autre intermédiaire de la biosynthèse des purines.

La condensation de l’ATP et du PRPP donne le phosphoribosyl-ATP. L’observation de ce composé dans la biosynthèse de l’histidine a des implications de grande portée. Elle soutient l’idée que la vie primitive était à l’origine basée sur l’ARN, plutôt que sur l’ADN.

L’histidine joue un rôle important dans les enzymes où elle fonctionne comme un nucléophile ou un acide ou une base générale. L’ARN possède également ces propriétés similaires, ce qui suggère que l’histidine joue également un rôle dans les enzymes de l’ARN.

En conséquence, les voies de biosynthèse de l’histidine peuvent être les vestiges de la transition tout au long de l’évolution, vers des formes de vie plus efficaces, codées par l’ADN et basées sur des protéines !

Le métabolisme de l’histidine est assez complexe ; il est à l’interface de nombreuses réactions biosynthétiques et métaboliques dans la cellule. Elle a des effets profonds sur la physiologie humaine – de la cognition aux réactions allergiques. En tant qu’acide aminé essentiel, il est important que les humains tirent l’histidine de leur alimentation.

Lectures complémentaires

• Tous les contenus de biochimie
• Introduction à la cinétique enzymatique
• Chiralité en biochimie
• Isomères L et D
• Réaction de couplage croisé de Suzuki-Miyaura.Coupling Reaction

Citations

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