Aller au contenu
connaissance.org

Sciences · Biologie

Le métabolisme

Le métabolisme est l’ensemble des réactions chimiques qui se déroulent dans un être vivant : il dégrade des molécules pour produire de l’énergie et en construit d’autres pour croître et se réparer.

Mis à jour le 4 min de lecture

À chaque seconde, des milliards de réactions chimiques se produisent dans chacune de nos cellules : des sucres sont oxydés, des protéines assemblées, de l’ADN copié, des déchets neutralisés. Leur ensemble constitue le métabolisme. C’est lui qui distingue le vivant de l’inerte : un organisme vivant est un système qui puise sans cesse de la matière et de l’énergie dans son environnement pour entretenir sa propre organisation.

Catabolisme et anabolisme

CatabolismeAnabolisme
PrincipeDégrader des molécules complexes en molécules simplesConstruire des molécules complexes à partir de molécules simples
ÉnergieLibère de l’énergie, captée sous forme d’ATPConsomme de l’énergie (ATP)
ExemplesDigestion, glycolyse, respiration cellulaire, dégradation des graissesSynthèse des protéines, de l’ADN, du glycogène, des lipides, photosynthèse
Hormones favorisantes (humain)Glucagon, adrénaline, cortisolInsuline, hormone de croissance, testostérone

Les deux sont couplés par l'ATP, la « monnaie énergétique » de la cellule : le catabolisme la produit, l’anabolisme la dépense.

Les voies métaboliques

Les réactions ne se font pas au hasard : elles s’enchaînent en voies métaboliques, chaque étape étant catalysée par une enzyme spécifique. Le produit d’une réaction devient le substrat de la suivante.

VoieRôleLieu (cellule eucaryote)
GlycolyseCoupe le glucose en pyruvate, produit un peu d’ATPCytoplasme
Cycle de KrebsOxyde les restes carbonés, libère du CO2Mitochondrie
Chaîne respiratoireProduit l’essentiel de l’ATP grâce à l’oxygèneMembrane interne de la mitochondrie
Bêta-oxydationDégrade les acides grasMitochondrie, peroxysome
NéoglucogenèseFabrique du glucose à partir d’autres moléculesFoie, reins
Glycogenèse et glycogénolyseStockage et libération du glucoseFoie, muscles
Cycle de l’uréeÉlimine l’azote des acides aminésFoie
PhotosynthèseFabrique des sucres à partir de CO2 et de lumièreChloroplaste

Le cycle de Krebs, décrit en 1937 par Hans Krebs (Nobel 1953), est un carrefour : sucres, graisses et acides aminés y convergent. Les détails de la production d’énergie sont développés dans les fiches respiration cellulaire, mitochondrie et fermentation.

Les grands types de métabolisme dans le vivant

Les êtres vivants se distinguent par leur source d’énergie et de carbone.

TypeSource d’énergieSource de carboneExemples
PhotoautotropheLumièreCO2Plantes, algues, cyanobactéries
ChimioautotropheRéactions chimiques minéralesCO2Bactéries et archées des sources hydrothermales, bactéries nitrifiantes
ChimiohétérotropheMolécules organiquesMolécules organiquesAnimaux, champignons, la plupart des bactéries
PhotohétérotropheLumièreMolécules organiquesCertaines bactéries pourpres

Par ailleurs, certains organismes ont besoin d’oxygène (aérobies), d’autres en meurent (anaérobies stricts), d’autres s’en passent à l’occasion (levures).

Le métabolisme chez l’être humain

Métabolisme de base

Le métabolisme de base est la dépense d’énergie minimale d’un organisme au repos, à jeun, au chaud : celle qui maintient la respiration, la circulation, la température et l’activité des cellules. Chez un adulte, il représente généralement 60 à 70 % de la dépense énergétique quotidienne.

Part de la dépense quotidienneProportion indicative
Métabolisme de base60 à 70 %
Activité physique15 à 30 % (très variable)
Digestion et assimilation des aliments (thermogenèse)environ 10 %

Le cerveau, qui ne pèse qu’environ 2 % du corps, consomme près de 20 % de l’énergie au repos. Le foie, les muscles et le cœur sont également de gros consommateurs.

Ce qui fait varier le métabolisme

  • La masse musculaire : le muscle consomme plus que la graisse au repos.
  • L’âge : une grande étude de 2021 portant sur plus de 6 000 personnes a montré que la dépense énergétique, rapportée à la taille du corps, culmine vers 1 an, diminue lentement jusqu’à 20 ans, reste stable de 20 à 60 ans, puis baisse.
  • Les hormones : les hormones thyroïdiennes règlent le rythme de base (voir système endocrinien).
  • La température extérieure, la fièvre, la grossesse, l’allaitement.

Du métabolisme à la taille : une loi d’échelle

Chez les animaux, la dépense de base augmente moins vite que la masse : elle suit approximativement la masse à la puissance 3/4 (loi de Kleiber, 1932). Rapporté au kilogramme, une musaraigne brûle donc bien plus d’énergie qu’un éléphant ; elle doit manger presque en continu. Ce rythme est lié à la longévité animale, sans l’expliquer à lui seul.

La régulation du métabolisme

Le métabolisme est ajusté en permanence pour répondre aux besoins et maintenir l'homéostasie :

  • régulation des enzymes : un produit final peut freiner la première enzyme de sa propre voie (rétro-inhibition) ;
  • régulation hormonale : après un repas, l’insuline favorise le stockage du glucose ; à jeun, le glucagon favorise sa libération ;
  • régulation génétique : la cellule produit plus ou moins de certaines enzymes selon les ressources.

Des anomalies héréditaires d’une enzyme causent des maladies métaboliques (phénylcétonurie, galactosémie) ; le diabète est un dérèglement de la régulation du glucose.

Questions fréquentes

Peut-on « accélérer son métabolisme » ?

Modestement. L’activité physique, et surtout le maintien de la masse musculaire, augmentent la dépense. Les aliments ou compléments présentés comme « brûle-graisses » n’ont pas d’effet significatif démontré.

Pourquoi certaines personnes ont-elles un métabolisme plus rapide ?

À taille et composition corporelle égales, les différences entre adultes sont plutôt faibles. La masse musculaire, la génétique, les hormones thyroïdiennes et le niveau d’activité expliquent l’essentiel des écarts.

Quelle différence entre métabolisme et digestion ?

La digestion découpe les aliments en petites molécules dans le tube digestif (voir système digestif). Le métabolisme désigne ce que les cellules font ensuite de ces molécules : les brûler, les stocker ou s’en servir pour construire.

À lire aussi

Biologie : toutes les fiches