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Les acides aminés sont les unités structurales des protéines, déterminant leurs propriétés et leurs fonctions. Le corps humain compte 20 acides aminés protéinogènes, dont 8 sont essentiels. La connaissance de la classification, des propriétés et du métabolisme des acides aminés est la base de la biochimie et de la médecine clinique. Cet article propose une systématisation complète assortie de corrélations cliniques.
Structure générale des acides aminés
Tous les acides aminés protéinogènes sont des α-acides aminés de formule générale :
- Carbone α (chiral, sauf pour la glycine) — lié à 4 groupes :
- Groupe amine (−NH₂)
- Groupe carboxyle (−COOH)
- Atome d'hydrogène (−H)
- Chaîne latérale (groupe R) — détermine les propriétés de l'acide aminé
À un pH physiologique de 7,4, les acides aminés existent sous forme de zwitterions (−NH₃⁺ et −COO⁻). Tous les acides aminés protéinogènes sont des isomères L.
Classification selon les propriétés du groupe R
| Classe pharmacologique | Acides aminés | Caractéristique |
|---|---|---|
| Apolaires (hydrophobes) | Gly, Ala, Val, Leu, Ile, Pro, Met, Phe, Trp | Situés à l'intérieur des protéines globulaires, ils stabilisent la structure |
| Polaires non chargés | Ser, Thr, Cys, Tyr, Asn, Gln | Ils forment des liaisons hydrogène et participent à la catalyse |
| Chargés positivement (basiques) | Lys, Arg, His | À pH 7,4, ils portent une charge (+). L'His est le seul dont le pKa est d'environ 6, assurant un rôle tampon à pH physiologique |
| Chargés négativement (acides) | Asp, Glu | À pH 7,4, ils portent une charge (−). Le glutamate est le principal neurotransmetteur excitateur |
Acides aminés essentiels
8 acides aminés ne sont pas synthétisés par le corps humain et doivent être apportés par l'alimentation :
Mnémonique : « Phe Val Trp Thr Ile Met His Arg Leu Lys »
| Acide aminé | Code à une lettre | Fonction / déficit |
|---|---|---|
| Phénylalanine (Phe) | F | Précurseur de la tyrosine → dopamine, noradrénaline. Déficit : phénylcétonurie (PCU) |
| Valine (Val) | V | BCAA (acides aminés à chaîne ramifiée) — métabolisés dans les muscles |
| Tryptophane (Trp) | W | Précurseur de la sérotonine et de la mélatonine, NAD⁺ (niacine). Déficit → pellagre |
| Thréonine (Thr) | T | Glycosylation des protéines, synthèse des mucines |
| Isoleucine (Ile) | I | BCAA, à la fois cétogénique et glucogénique |
| Méthionine (Met) | M | Donneur de groupes méthyle (via la SAM), AA initiateur de la traduction |
| Leucine (Leu) | L | BCAA, strictement cétogénique (avec la lysine). Activateur de mTOR |
| Lysine (Lys) | K | Strictement cétogénique, son hydroxylation entre dans la composition du collagène |
*His et Arg sont des acides aminés semi-essentiels (essentiels chez les enfants).
Acides aminés glucogéniques et cétogéniques
- Glucogéniques — métabolisés en pyruvate ou en intermédiaires du cycle de Krebs → peuvent produire du glucose (néoglucogenèse). La majorité des acides aminés
- Cétogéniques — métabolisés en acétyl-CoA ou en acétoacétate → corps cétoniques. Seuls Leu et Lys sont strictement cétogéniques
- Mixtes (à la fois gluco- et cétogéniques) : Ile, Phe, Thr, Trp, Tyr
Mnémonique pour les cétogéniques : « Only Leucine and Lysine are purely Ketogenic » → LL.
Modifications post-traductionnelles
- Hydroxylation de la proline et de la lysine (vitamine C !) → collagène. Déficit en vitamine C → scorbut (collagène fragile)
- Phosphorylation de la sérine, de la thréonine et de la tyrosine → régulation des enzymes (kinases/phosphatases)
- Carboxylation du glutamate (vitamine K !) → facteurs de coagulation (II, VII, IX, X)
- Méthylation de la lysine et de l'arginine dans les histones → régulation de l'expression génique
- Ponts disulfures entre cystéines → stabilisation de la structure tertiaire (immunoglobulines, insuline)
Corrélations cliniques
| Maladie | Déficit | Acide aminé |
|---|---|---|
| Phénylcétonurie (PCU) | Déficit en phénylalanine hydroxylase | ↑ Phe, ↓ Tyr |
| Maladie du sirop d'érable | Déficit en α-kéto-acide déshydrogénase des BCAA | ↑ Val, Leu, Ile |
| Homocystinurie | Déficit en cystathionine-β-synthase | ↑ homocystéine, ↓ cystéine |
| Alcaptonurie | Déficit en homogentisate oxydase | ↑ acide homogentisique (dérivé de la Tyr) |
| Scorbut | Carence en vitamine C → altération de l'hydroxylation | Pro, Lys dans le collagène |
Foire aux questions
Pourquoi la leucine et la lysine sont-elles exclusivement cétoniques ?
Their catabolism yields only acetyl-CoA and/or acetoacetate. Acetyl-CoA cannot be converted to pyruvate or OAA (humans lack the glyoxylate cycle) → cannot be converted to glucose. All other amino acids are at least partially glucogenic.
Pourquoi le dépistage néonatéal de la phénylcétonurie est-il nécessaire ?
Phénylcétonurie (1:10000) — en l'absence de traitement, l'accumulation de phénylalanine entraîne un retard mental sévère. Un diagnostic précoce (test de Guthrie au 4e-5e jour de vie) et un régime sans phénylalanine préviennent les lésions cérébrales. C'est l'un des exemples les plus réussis de dépistage néonatéal.
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