1. La notion de métabolisme correspond parfaitement à l’étymologie du mot. Il vient du grec « métabolè » qui signifie échange, changement;
On appelle métabolisme l’ensemble des transformations de matières à l’intérieur de l’organisme; c’est donc l’ensemble des réactions chimique réalisées dans un être vivant.
Dans les grandes lignes, ces réactions suivent deux processus opposés :
a. Un végétal chlorophyllien, réalisant la photosynthèse, élabore de grosses molécules.
Il en est de même d’un être non chlorophyllien qui assimile.
b. Un organisme qui respire (ou qui réalise également une fermentation) dégrade – c’est-à-dire disloque – de grosses molécules.
Un hétérotrophe qui digère réalise également une dissociation (incomplète) des molécules ingérées.
Les processus d’élaboration constituent l’anabolisme (du grec ana qui signifie : de bas en haut).
Les processus de dégradation forment le catabolisme (du grec kata : de haut en bas).
2. Le métabolisme respiratoire
Il est intéressant de comprendre comment la dégradation du glucose par exemple produit de l’énergie. Procédons par analogie.
Imaginons le remplissage d’un réservoir surélevé : pour soulever les seaux d’eau qui rempliront le réservoir, nous devons fournir de l’énergie (la preuve nous en est donnée par la fatigue éprouvée au cours de ce travail).
Si maintenant nous ouvrons le robinet du réservoir, la chute de l’eau sur les pales d’une turbine fera tourner celle-ci : nous pouvons ainsi récupérer l’énergie qui avait été emmagasinée dans l’eau du réservoir sous forme d’énergie potentielle; c’est-à-dire d’énergie en réserve, non manifestée, mais disponible.
De même les molécules de glucose « contiennent » une énergie potentielle : le végétal chlorophyllien a dû employer de l’énergie pour élaborer ces molécules, c’est-à-dire pour accrocher ensemble les atomes qui les constituent.
En décrochant les constituants de la molécule, la fonction respiratoire rend utilisable l’énergie emmagasinée.
Ainsi l’énergie lumineuse employée par les plantes vertes est stockée sous forme de matières organiques de réserve (glucides surtout et lipides). La respiration, en détruisant ces matières dites énergétiques, restitue l’énergie sous une forme utilisable pour les réactions d’anabolisme.
3. Les enzymes
Nous avons vu que les diverses étapes de la digestion nécessitent la présence de substances appelées enzymes qui sont la partie active des sucs digestifs : ptyaline, pepsine, etc…
En fait, absolument toutes les réactions du métabolisme exigent une ou des enzymes, bien déterminées pour chaque cas.
Les enzymes font partie de la grande famille des catalyseurs : ce sont donc des substances qui, par leur présence en très petite quantité, accélèrent considérablement une réaction chimique. Mais ce sont de plus des catalyseurs produits par les êtres vivants. Cependant ils peuvent fonctionner en dehors des cellules.
Ce caractère peut être mis en évidence expérimentalement :
On réalise une fermentation alcoolique. Mais la levure est préalablement écrasée dans un mortier avec du sable : les cellules de levure sont ainsi détruites. On verse alors le tout sur un papier filtre dans un entonnoir : le liquide recueilli (on dit le filtrat) produit la fermentation aussi bien que les levures vivantes.
La partie active des levures est donc bien une enzyme fonctionnant indépendamment des cellules.
4. Activité des enzymes
L’étude de la digestion montre que les enzymes agissent à une température déterminée (les réactions n’ont pas lieu à 0°C; les sucs digestifs bouillis sont sans action); le degré d’acidité du milieu est important : la pepsine, par exemple, n’agit qu’en présence de chlorure d’hydrogène. La quantité d’enzyme en action entre aussi en ligne de compte.
Le métabolisme d’un organisme est donc très complexe : et on comprend qu’un bon développement et un bon fonctionnement de l’organisme imposent la connaissance des besoins du corps et le respect d’une hygiène de l’alimentation, du travail, du sommeil, etc.
Nyst, Dessart, Jodogne, Biologie générale, De Boeck, Bruxelles, 1971, pp74-75