Acide 2,3-bisphosphoglycérique
Pour les articles homonymes, voir BPG.
L’acide 2,3-bisphosphoglycérique — ou 2,3-bisphosphoglycérate sous forme déprotonée, abrégée en 2,3-BPG — est un composé organique, isomère de l'acide 1,3-bisphosphoglycérique, un important intermédiaire métabolique de la glycolyse. Il intervient, chez l'espèce humaine, dans la régulation du transport du dioxygène dans le sang, en stabilisant la forme désoxy de l'hémoglobine. Cette stabilisation diminue l'affinité de l'hémoglobine pour le dioxygène, permettant sa libération à proximité des tissus cibles.
| Acide 2,3-bisphosphoglycérique | |
| |
| Structure du 2,3-bisphospho-D-glycérate. | |
| Identification | |
|---|---|
| Nom UICPA | Acide 2,3-diphosphonooxypropanoïque |
| Synonymes |
2,3-BPG |
| No CAS | |
| PubChem | 61 |
| SMILES | C(C(C(=O)O)OP(=O)(O)O)OP(=O)(O)O , |
| InChI | Std. InChI : InChI=1S/C3H8O10P2/c4-3(5)2(13-15(9,10)11)1-12-14(6,7)8/h2H,1H2,(H,4,5)(H2,6,7,8)(H2,9,10,11) Std. InChIKey : XOHUEYCVLUUEJJ-UHFFFAOYSA-N |
| Propriétés chimiques | |
| Formule | C3H8O10P2 [Isomères] |
| Masse molaire[1] | 266,037 1 ± 0,006 g/mol C 13,54 %, H 3,03 %, O 60,14 %, P 23,29 %, |
| Unités du SI et CNTP, sauf indication contraire. | |
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Il se forme à partir du 1,3-bisphospho-D-glycérate (1,3-BPG) sous l'action de la bisphosphoglycérate mutase, une enzyme spécifique aux érythrocytes et aux cellules du placenta :
1,3-BPG 2,3-bisphospho-D-glycérate Bisphosphoglycérate mutase – EC
Il est ensuite converti en 3-phospho-D-glycérate (3PG) par la bisphosphoglycérate phosphatase :
+ H2O Pi + 
2,3-bisphospho-D-glycérate 3PG Bisphosphoglycérate phosphatase – EC
Il s'agit d'une voie dérivée de la glycolyse, appelée shunt de Rapoport-Luebering, qui contourne l'étape catalysée par la 3-phosphoglycérate kinase. Dans cette étape de la glycolyse classique la 3-phosphoglycérate kinase produit directement du 3PG et libère de l'ATP. La synthèse de 2,3-BPG se fait donc au détriment de la production énergétique de la cellule : chaque molécule détournée entraine la perte d'ATP[2]. Il existe ainsi un équilibre entre la production d'ATP, nécessaire au métabolisme cellulaire, et la production de 2,3-BPG, essentielle à une bonne oxygénation des tissus.
L'augmentation du taux de 2,3-BPG est secondaire à l'activation de l'AMPK érythrocytaire, cette dernière induisant une phosphorylation de la bisphosphoglycérate mutase entraînant une production accrue de 2,3-BPG[3].
Mécanisme
modifierLe 2,3-BPG agit en se fixant sur l'hémoglobine et en augmentant la stabilité de sa forme désoxygénée (état T), induisant le passage de la forme oxygénée (état R) à la forme désoxygénée avec libération du dioxygène[4].
Une augmentation de sa production diminue ainsi l'affinité de l'hémoglobine pour le d'oxygène, favorisant la libération de l'oxygène dans les tissus. Il possède donc une action hétérotrope négative, c'est-à-dire que le 2,3-BPG change la conformation de l'hémoglobine et son affinité pour le dioxygène.
Ainsi le 2,3-BPG est un effecteur allostérique de l'hémoglobine. Il joue un rôle centrale dans la régulation du transport de l'oxygène dans le sang, en le rendant plus efficace.
Implications physiologiques et pathologiques
modifierLes variations de concentration en 2,3-BPG jouent un rôle important dans plusieurs situations physiologique (altitude ou grossesse) et pathologique (insuffisance cardiaque) où l'approvisionnement des tissus en oxygène est modifié.
Altitude
modifierÀ haute altitude, la diminution de la pression atmosphérique réduit la quantité d'oxygène disponible dans l'air inspiré, ce qui peut provoquer fatigue, essoufflement et baisse des performances physique. En réponse à cette réduction d'oxygène dans le sang, hypoxémie, les globules rouges augmentent leur production de 2,3-BPG, diminuant l'affinité de l'oxygène à l'hémoglobine et favorisant ainsi sa libération dans les tissus. Malgré une disponibilité réduite en oxygène, l'approvisionnement tissulaire reste ainsi assuré de manière adéquate[5].
Grossesse
modifierDurant la grossesse, pour répondre aux besoins en oxygène du fœtus la concentration maternelle en 2,3-BPG augmente. La réduction de l'affinité de l'hémoglobine maternelle pour l'oxygène favorise sa libération au niveau du placenta.
Ce mécanisme est rendu possible car l'hémoglobine fœtale, contrairement à l'hémoglobine maternelle, se lie peu au 2,3-BPG, conservant ainsi une affinité élevée pour l'oxygène. Il en résulte un gradient d'affinité entre le sang maternel et le sang fœtal, qui assure un transfert efficace et continu de l'oxygène du sang de la mère vers le sang du fœtus[6].
Insuffisance cardiaque
modifierUn taux élevé de 2,3-BPG est également retrouvé en cas d'insuffisance cardiaque[7].
En cas d'insuffisance cardiaque, le coeur ne parvient plus à assurer un débit sanguin suffisant, ce qui entraîne une diminution de l'apport en oxygène aux tissus. En réponse à cette hypoxie chronique, l'organisme augmente la concentration de 2,3-BPG dans les globules rouges. Comme dans le cas de l'altitude, cela réduit l'affinité de l'hémoglobine pour l'oxygène et améliore sa libération au niveau des tissus[8].
Ce mécanisme compensatoire permet de maintenir une oxygénation tissulaire acceptable malgré un débit cardiaque insuffisant. Il est toutefois importante de noter que cette adaptation a ses limites : elle ne compense pas la réduction du volume sanguin circulant, et un traitement de l'insuffisance cardiaque sous-jacente reste indispensable[9].
Notes et références
modifier- ↑ Masse molaire calculée d’après « Atomic weights of the elements 2007 », sur www.chem.qmul.ac.uk.
- ↑ Elaine M. Keohane, Catherine N. Otto et Jeanine M. Walenga, Rodak's hematology: clinical principles and applications, Elsevier, (ISBN 978-0-323-53045-3 et 978-0-323-54963-9)
- ↑ Liu H, Zhang Y, Wu H et al., « Beneficial role of erythrocyte adenosine A2B receptor–mediated AMP-activated protein kinase activation in high-altitude Hhypoxia », Circulation, vol. 134, , p. 405-421 (lire en ligne)
- ↑ G.J. Brewer, « 2,3-BPG and erythrocyte oxygen affinity », Annu Rev Med, vol. 25, , p. 29–38 (résumé)
- ↑ (en) Michele Samaja, Pietro E. Di Prampero et Paolo Cerretelli, « The role of 2,3-DPG in the oxygen transport at altitude », Respiration Physiology, vol. 64, no 2, , p. 191–202 (DOI 10.1016/0034-5687(86)90041-1, lire en ligne, consulté le )
- ↑ (en) Hans Madsen et Jøm Ditzel, « Red Cell 2,3‐Diphosphoglycerate and Hemoglobin‐Oxygen Affinity During Normal Pregnancy », Acta Obstetricia et Gynecologica Scandinavica, vol. 63, no 5, , p. 399–402 (ISSN 0001-6349 et 1600-0412, DOI 10.3109/00016348409156691, lire en ligne, consulté le )
- ↑ Bersin RM, Kwasman M, Lau D, Klinski C, Tanaka K, Khorrami P, DeMarco T, Wolfe C, Chatterjee K, « Importance of oxygen-haemoglobin binding to oxygen transport in congestive heart failure », Br Heart J, vol. 70, , p. 443–447 (DOI 10.1136/hrt.70.5.443, lire en ligne)
- ↑ John B. West et Andrew M. Luks, West's respiratory physiology: the essentials, Wolters Kluwer, (ISBN 978-1-4963-1011-8)
- ↑ John B. West et Andrew Luks, West's respiratory physiology: the essentials, Wolters Kluwer, (ISBN 978-1-4963-1011-8)
