Qu'est-ce que le glucose?

Le glucose est un monosaccharide essentiel à la vie, car il est stocké sous forme de glycogène dans notre foie lors des pénuries d'énergie.

Rédigé et vérifié par el biólogo Samuel Antonio Sánchez Amador.

Dernière mise à jour : 09 mai, 2023

Le glucose est le composé organique le plus abondant dans la nature, car il fournit de l’énergie aux cellules d’un large éventail d’êtres vivants. De la levure à l’être humain, ce monosaccharide est un carburant pour la réalisation de processus biologiques.

Il est présent librement dans les fruits et le miel, mais il est également associé dans des structures plus complexes pour donner naissance au glycogène, à la chitine, à l’amidon et à d’autres polymères d’une grande importance biologique. Pour toutes ces raisons, connaître les caractéristiques chimiques du glucose, son mécanisme de synthèse et son utilité d’un point de vue nutritionnel est essentiel.

Structure chimique du glucose

La première étape pour connaître une molécule en profondeur est de décrire sa structure chimique. Heureusement, divers sites tels que le National Center for Biotechnology Information (NIH) collectent toutes ces informations avec précision.

Le glucose est un monosaccharide. C’est-à-dire un sucre qui ne peut pas être décomposé en d’autres composés plus simples. Sa formule moléculaire est la suivante :

C ₆ H ₁₂ O ₆

Voyons ce que cela signifie. En premier lieu, nous avons affaire à un hexose, car comme on peut le voir dans sa formule chimique, il est composé de six atomes de carbone. Chacun de ces carbones agit comme le sommet de sa forme géométrique tridimensionnelle qui correspond à un cycle cyclique.

On peut aussi souligner qu’en plus, c’est un aldose. Cela signifie qu’il contient un groupe carbonyle (CHO) à l’extrémité de la molécule.

En ce qui concerne sa structure chimique et enfin, il convient également de noter que le glucose est un isomère du galactose. Cela signifie que les deux molécules ont la même formule chimique, mais que la disposition des atomes dans l’espace est différente. Le glucose et le galactose sont des isomères, en particulier des épimères, car ils ne diffèrent que par la position du carbone numéro 4.

Biosynthèse du glucose

Les organismes photosynthétiques tels que les plantes sont capables de produire du glucose par des réactions chimiques qui utilisent des composés inorganiques, tels que l’eau et le dioxyde de carbone, comme base. Ces êtres vivants utilisent l’énergie du soleil pour synthétiser la molécule.

D’autre part, les animaux hétérotrophes – comme les humains – doivent obtenir ce monosaccharide par l’alimentation, car nous ne pouvons pas le synthétiser nous-mêmes. Des sites tels que la Fondation pour la formation et la recherche en santé de la région de Murcie résument les routes du glucose dans les lignes suivantes :

1. Lors de l’alimentation et de la digestion, des monosaccharides tels que le glucose sont absorbés, qui atteignent le foie par la voie porte.
2. Dans le foie et les muscles, il peut être obtenu à partir de la dégradation des molécules de glycogène.
3. Dans le foie et dans le cortex rénal, il existe une production locale par néoglucogenèse.

Métabolisme humain

Ainsi, le glucose peut être obtenu directement à partir des fruits et du miel, sous forme de monosaccharides après la dégradation d’autres aliments ou en allant dans les réserves de glycogène présentes dans l’organisme. De cette façon, nous voyons qu’il a un rôle essentiel dans différents itinéraires:

• Glycogénogenèse : voie métabolique qui repose sur l’obtention de glycogène à partir d’une molécule plus simple : le glucose-6-phosphate.
• Glycogénolyse : processus catabolique inverse, puisqu’il s’agit d’obtenir du glucose-6-phosphate à partir du glycogène.
• Glycolyse : processus métabolique par lequel le glucose est oxydé au niveau cellulaire afin d’obtenir de l’énergie.
• Gluconéogenèse (ou néoglucogenèse) : voie anabolique qui permet la synthèse de glucose à partir de précurseurs non glucidiques — qui ne sont ni des sucres ni des dérivés —, tels que divers acides aminés (lactate, pyruvate ou glycérol).

Enfin, il convient de noter que des sources scientifiques montrent que les monosaccharides tels que le glucose, le galactose ou le fructose sont absorbés au niveau du duodénum et du jéjunum, tous deux composants de l’intestin grêle. Ils pénètrent dans les cellules épithéliales intestinales contre leurs gradients de concentration par un mécanisme de cotransport dépendant du sodium (Na+).

A quoi sert le glucose ?

Différentes études soulignent que, contrairement aux idées reçues, la graisse n’est pas le principal composé de stockage d’énergie dans le corps humain. 60% de l’énergie quotidienne à usage humain provient des glucides, tels que l’amidon.

Cette notion est liée au glucose car, en effet, ces glucides sont décomposés dans l’intestin et métabolisés. Donnant naissance au glucose, qui est stocké sous forme de glycogène dans le foie pour les périodes de pénurie énergétique.

Ainsi, des hormones telles que l’insuline ou le glucagon agissent en inhibant ou en favorisant la concentration de glucose dans le sang. Après une prise alimentaire, plus de quantités d’insuline sont produites, puisque le stockage du glucose sous forme de glycogène (glycogénèse) est recherché.

D’autre part, selon l’Université d’Alcalá de Henares (UAH) et d’autres sites éducatifs, la glycogénolyse se produit en période de jeûne – en particulier dans sa deuxième phase – ou de besoins énergétiques élevés afin d’obtenir du carburant immédiatement.

Ainsi, une sorte de danse est produite qui équilibre efficacement les quantités de glucose dans le sang. Lorsqu’il y a abondance, du glycogène est produit. En cas de pénurie, les réserves de glucose sont dégradées.

Diverses fonctionnalités

Pour toutes ces raisons, on peut résumer les fonctions du glucose en trois piliers essentiels :

1. Obtention d’énergie : l’oxydation du glucose dans le cytoplasme cellulaire (glycolyse) donne naissance à l’ATP, la molécule énergétique par excellence.
2. Réserve : comme nous l’avons vu, le glucose est stocké sous forme de glucose dans le foie et dans les muscles. L’analogue dans le monde végétal est l’amidon, qui se trouve à des concentrations plus élevées dans les fruits, les tubercules et les racines.
3. Structure : Les polymères de glucose tels que la cellulose et la chitine sont un composant structurel essentiel de la paroi cellulaire des plantes et de l’exosquelette de nombreux êtres vivants.

Glycémie et nutrition

Comme nous avons pu le voir dans les lignes précédentes, le glucose et la nutrition sont deux concepts interconnectés qui ne peuvent en aucun cas être différenciés. Selon le Manuel de Nutrition et Diététique de l’Université Complutense de Madrid (UCM), le glucose est d’une importance diététique essentielle.

C’est l’un des deux sucres qui composent les disaccharides et l’unité de base des polysaccharides déjà nommés, comme la cellulose ou l’amidon. On peut se faire une idée de l’importance nutritionnelle de ce conglomérat de glucides avec les données suivantes :

• Un monosaccharide, c’est-à-dire un sucre simple comme le glucose, rapporte 3,74 kilocalories par gramme.
• Un disaccharide – comme le saccharose ou le lactose – fait monter ce chiffre à 3,95 kilocalories par gramme.
• Enfin, le polysaccharide appelé amidon apporte 4,18 kilocalories par gramme.

Ainsi, l’amidon est la principale source d’énergie dans l’alimentation humaine. Encore une fois, rappelons que ce glucide est composé de deux polymères de glucose : l’amylose (25%) et l’amylopectine (75%).

En plus de faire partie des sources d’énergie les plus courantes, le glucose possède également certaines propriétés organoleptiques. Selon les sources déjà citées — et en prenant le saccharose comme référence — le glucose a un pouvoir sucrant de 0,7. Cette donnée est relativisée quand on sait que le lactose a un pouvoir sucrant de 0,25.

Signification évolutive du glucose et des sucres

Enfin, il est intéressant de connaître certains des mécanismes évolutifs qui ont favorisé la production de glucose dans les fruits et le miel. Les articles explorent le pourquoi des substances sucrées dans la nature.

Avant la période triasique, à un certain moment de l’évolution, divers groupes d’insectes sont passés d’un régime hématophage – basé sur le sang d’autres animaux – à un régime phytophage. C’est-à-dire issu des parties végétatives de la plante. Ce fut un coup dur pour les taxons végétaux, qui se sont retrouvés sous pression pour former des agents répulsifs toxiques pour d’éventuels prédateurs.

Malheureusement, ces substances toxiques étaient énergétiquement très coûteuses. La sélection naturelle a donc trouvé un terrain d’entente : “si vous ne pouvez pas battre l’ennemi, rejoignez-le”. Au lieu de gaspiller de l’énergie en produisant des agents répulsifs, de nombreuses plantes ont détourné ces voies métaboliques vers la formation de sucres comme le glucose, exprimés dans les fruits et le miel.

Le but est de créer un corps attractif pour les êtres vivants, ceux qui se nourrissent de certaines zones spécifiques, laissant le reste de la plante tranquille. De plus, ils agissent comme un mécanisme de dispersion du pollen et des graines. Ce n’est pas un hasard si les fruits sont si attrayants pour nous, puisque l’évolution a promu que ces fructifications sont douces pour disperser les graines à travers le milieu.

Le sucre de la vie

Comme nous l’avons vu dans ces lignes, le glucose est un monosaccharide qui va bien au-delà du miel et des fruits. Non seulement c’est une excellente source d’énergie, mais il fait partie de l’amidon – l’aliment le plus important de l’alimentation humaine – et de la cellulose ou de la chitine, des composés structuraux essentiels.

D’autre part, le glucose possède diverses propriétés organoleptiques et de réserve. Il est stocké dans le foie et les muscles pendant les périodes de carence énergétique. Bien entendu, il s’agit d’un monosaccharide d’un grand intérêt biologique et médical.