Les Grandes Voies Métaboliques II-Partie 1 PDF

UE Nutrition Pr. Feugeas Binôme : les zoulettes 06/11/24 : 10h - 11h Les Grandes Voies Métaboliques II- Partie 1 Ce cours ne fera pas l’objet de QCM. C’est juste un rappel de P1. Il sert comme référence pour les cours d’...

UE Nutrition Pr. Feugeas Binôme : les zoulettes 06/11/24 : 10h - 11h Les Grandes Voies Métaboliques II- Partie 1 Ce cours ne fera pas l’objet de QCM. C’est juste un rappel de P1. Il sert comme référence pour les cours d’anomalies du métabolisme. I. Métabolisme des acides gras Ce sont des agents énergétiques très importants car ils sont réduits et oxydés dans de très nombreux tissus (adipeux, foie, poumons, reins, cœur…). D’un point de vue quantitatif, ce sont les molécules qui apportent le plus d’énergie aux cellules en comparaison avec l’apport du glucose ou des acides aminés. Leur oxydation à lieu dans la mitochondrie sous le contrôle du NAD+ ou FAD et génère de l’ATP avec la chaîne respiratoire. Dans les tissus, ils sont sous forme estérifiés et forment des glycérides. (Le métabolisme des triglycérides est très lié à celui des AG). La lipolyse correspond à la libération des AG à partir des glycérides et leur dégradation dans les cellules par la ß- oxydation sous forme d’acétyl-CoA. Elle est activée par l’adrénaline et le glucagon et inhibée par l’insuline. Lipogenèse : (l’inverse de la lipolyse) synthèse des AG suivie de leurs stockages sous la forme de TG Les AG sont oxydés en acétyl-CoA et synthétisés à partir de l’acétyl coA. Mais l’oxydation et la biosynthèse sont 2 voies métaboliques distinctes qui ont lieu dans des compartiments différents (entre mitochondrie et cytosol). Il y a donc une régulation réciproque entre anabolisme et catabolisme. (Similaire avec les mécanismes du glycogène) A. Dégradation des acides gras, ß-oxydation La dégradation des AG, peut-être résumée par la ß-oxydation (aura lieu sur le carbone ß de la chaîne de l’AG). Les AGL (Acides Gras Libres) sont dans le cytosol (dans la cellule) et vont être activés sous forme d’acyl-CoA par l’intermédiaire d’une thiokinase, plus précisément l’acyl-CoA synthétase, qui nécessite du Mg2+. On obtient alors un AG activé à 2n carbone. Cette activation consomme l’équivalent de 2 ATP (ATP qui est transformé en AMP et PPi, qui est lui- même dégradé en Pi). C’est la seule étape qui génère de l’Energie !! 1/18 UE Nutrition Pr. Feugeas Binôme : les zoulettes 06/11/24 : 10h - 11h Cet acyl-CoA va entrer (dans le cas des AGLC, qui sont les plus fréquents) dans la mitochondrie par le biais d’une translocase et de transférase. On a en effet une première transférase qui est associée à une carnitine (carnitine acyl- transférase) qui permet l’entrée de l’acyl-CoA. Puis un système de translocase + une 2ème transférase, qui permet la régénération de l’acyl-CoA sous forme d’AG activé associé au CoA, à l’intérieur de la mitochondrie avec 2n C. (La carnitine est transportée par un système de navette qui permet un équilibre avec le passage de l’AG) Dans l’espace inter membranaire, une première transférase transfère l’acyl sur la carnitine → acylcarnitine. Puis une translocase de la membrane interne de la mitochondrie transporte l’acylcarnitine dans la mitochondrie. Puis dans la mitochondrie, l ’acyl-CoA est reformé à partir de l’acyl-carnitine par l’action d’une deuxième transférase. (Il y a deux transférases et une translocase dans cette étape) Ce qu’il faut retenir : Le transfert de l’AG consomme de l’ATP (2 ATP), cela correspond également à son activation et il a besoin de système de (navette) de transport (les AG sont activés au niveau de la membrane externe de la mitochondrie et ce transfert requiert également un système (navette)de transport associé à la carnitine). Une fois dans la mitochondrie l’acyl-CoA peut être dégradé et va libérer à chaque tour, 2C. Chaque tour d’hélice (hélice de Lynen, prix Nobel en 1964) permet de produire du FADH2 (forme réduite) et de NADH, H+ (forme réduite). Ces équivalents réducteurs permettent la production d’ATP (utilisé par la suite dans la chaîne respiratoire). L’ensemble de ces réactions aboutissent à la fin à de l’acétyl-CoA. A chaque tour, on a la libération d’un acétyl-CoA (qui correspond au 2C libérés). Mais en plus, au dernier tour, il nous reste plus que 4C sur la chaîne acyle, on aura donc la libération de 2 Acétyl-CoA. Lors de cette ß-oxydation on a la formation de ß-hydroxyacyl-CoA et de ß-cétoacyl-CoA (qui correspondent à des oxydations de l’acyl-CoA qui se font sur le C- ß de la chaîne. Les acides gras sont activés au niveau de la membrane externe de la mitochondrie : Comme le glucose pour la glycolyse, les AG doivent d’abord être convertis en un intermédiaire activé avant d’être métabolisés. Sous l’action d’une thiokinase le CoA se fixe par une liaison thioester sur le carboxyle de l’AG qui lui permet de devenir l’acyl-CoA Cette étape est la seule qui requiert de l’énergie. L’ATP est transformé en AMP avec la production de PPi puis de deux Pi = l’équivalent de 2 molécules d’ATP est hydrolysé. La carnitine transporte les AG dans la mitochondrie : La carnitine est un acide azoté largement distribué, synthétisé à partir de la lysine et de la méthionine. 2/18 UE Nutrition Pr. Feugeas Binôme : les zoulettes 06/11/24 : 10h - 11h Dans l’espace intermembranaire, une première transférase transfère l’acyl sur la carnitine pour former acylcarnitine Puis une translocase de la membrane interne de la mitochondrie transporte l’acycarnitine dans la mitochondrie Puis dans la mitochondrie, l’acyl-CoA est reformé à partir de l’acylcarnitine par l’action d’une deuxième transférase. B. Le devenir de l’acétyl-CoA (après la ß-oxydation) L’acétyl-CoA peut s’orienter vers l’oxydation (c‘est la fin du catabolisme des AG) ou vers la production de corps cétoniques, en formant de l’acétoacétate en premier lieu. Ces corps cétoniques peuvent être par la suite utilisés par d’autres tissus (muscle+++) comme substrat énergétique. En revanche, si ces corps cétoniques sont fabriqués dans le foie, ils seront distribués dans tout l’organisme (cf métabolisme des corps cétoniques). On a également la possibilité d’une éventuelle lipogenèse. 🡪 Dans le cas de la continuité du catabolisme des AG : l’acétyl-CoA va entrer dans le cycle de Krebs (où Acétyl- CoA + Oxaloacétate = citrate). Le cycle de Krebs va donc tourner et va permettre la dégradation de l’acétyl-CoA en CO2 (qui aura par la suite le rôle de production d’H2O et d’ATP dans la chaîne respiratoire). NB : l’oxaloacétate nécessaire au fonctionnement du CK provient du pyruvate, qui provient lui-même de la glycolyse. C’est pour cela qu’on dit que « les graisses brûlent sous la flamme des sucres ». Les AG et les sucres sont donc interdépendants. C. Bilan énergétique de l’oxydation complète d’1 AG saturé (2n C) Bilan énergétique maximale : L’activation de l’AG sous forme d’acyl-CoA correspond à la perte de 2 ATP, car l’ATP est transformée en AMP. L’AG saturé à 2n carbones s’oxyde en n acétyl-CoA après (n-1) tours de spires et produit : 10 n ATP n-1 FADH2 soit → (n-1)*1.5 ATP n-1 NADH,H soit → (n-1)*2.5 ATP Ainsi, avec le FADH2 et le NADH, H, on produit 4(n-1) ATP. Au total, on produit 14 n-4 ATP. Le bilan quand on a un acide gras saturé à 2n carbone, avec n=8 pour 16 carbones, le bilan est : ⇨ 14n – 6 ATP. 3/18 UE Nutrition Pr. Feugeas Binôme : les zoulettes 06/11/24 : 10h - 11h Exemple : Acide gras à 16C, avec n=8 8*14 = 112 112-6 = 106 ATP Acide gras à 6C : 14*3 = 42, 42-6 = 36 ATP (mieux que glucose pour un nombre équivalent de carbone : 30 ou 32 ATP). NB : Les graisses 16C sont beaucoup plus énergétiques que les glucides, mais les deux sont indispensables. D. Rôle des peroxysomes (AG à très longue chaine) +22C Les peroxysomes (petits organites qui ne possèdent pas d’acides nucléiques, contrairement à la mitochondrie) sont dans la cellule et sont spécialisés dans l’oxydation des acides gras à très longue chaîne. Les acides gras à très longue chaîne (AGTLC) entrent dans la cellule par un transporteur ABCD1. Et on a des systèmes de déshydrogénation spécifique de ces AGTLC, c’est quand même un processus de B oxydation qui aboutit dans le peroxysome à des AG de 8 C qui peuvent diffuser dans la mitochondrie après pour que la B oxydation classique se termine. Il peut aussi y avoir des AG à moyenne chaîne qui peuvent entrer dans la mitochondrie sans transporteurs spécifiques après les longues chaines. N.B : Il existe des déficits en enzymes ou en transporteurs qui permettent la ß oxydation entraînant des pathologies. C’est une spécialisation du peroxysome. E. Régulation de la ß oxydation La B oxydation est activée lorsque les cellules ont besoin d’énergie et inhibée quand il n'y a aucun besoin énergétique par le malonyl coA. Quand la synthèse de l’AG est activée, la b-oxydation sera inhibée (inhibition réciproque) Le malonyl CoA inhibe la β-oxydation. En effet, c’est un inhibiteur allostérique de l’acyltransférase 1 (= inhibe le transport des AGLC dans la mitochondrie). 4/18 UE Nutrition Pr. Feugeas Binôme : les zoulettes 06/11/24 : 10h - 11h Le malonylCoA (synthétisé à partir de l’acyl-CoA) est impliqué dans l’étape initiale de la synthèse des AG, il inhibe la dégradation des acides gras si la synthèse de ceux-ci est active ce qui entraîne une régulation réciproque entre β-oxydation et synthèse. Par ailleurs, il y a une régulation passive par les concentrations en substrats suivant la disponibilité des AGL (bcp AGL alors activation de la ß oxydation), FAD et NAD+. - Insuline : inhibe la lipolyse → Diminution de la biodisponibilité en AGL = inhibe la ß oxydation - Glucagon, adrénaline : active la lipolyse → AUgmentation de la biodisponibilité en AGL = active la ß oxydation II. Anabolisme des AG La lipogenèse est la biosynthèse AG (a lieu majoritairement dans le foie puis dans tissus adipeux, glande mammaire) et à leur stockage (sous forme de glycéride dans le tissus adipeux). Bien que partant de l’acétyl-CoA, la synthèse des AG n’est pas simplement l’inverse de l’oxydation : - Elle a lieu dans le cytosol (≠mitochondrie). - Avec un complexe multienzymatique dimérique, l’AG synthétase agit comme un dimère (≠ enzymes séparées). - Utilise du NADPH comme coenzyme (≠ NAD+ et FAD). - Requiert HCO3-, biotine et ATP (≠ producteur d’ATP). A. Vue schématique de la synthèse des AG : Les précurseurs de cette synthèse sont : - L’Acétyl-CoA. - Le NADPH, H+. L’acétyl-CoA (2C) dans un premier temps va former le malonyl CoA (3C), donc nécessité de CO2 et d’énergie sous forme d’ATP. Le Malonyl CoA va ajouter 2C à l’acyl CoA qui est en formation. (On retrouve donc une élimination d’un CO2) 5/18 UE Nutrition Pr. Feugeas Binôme : les zoulettes 06/11/24 : 10h - 11h Au 1er tour de spire, ça va être l’acétyl-CoA (un composé à 2n C). Dans le bilan net on aura donc un ajout de 2 carbones (n+2c) pour former cet acyl coA avec une production d’H20 et une consommation de NADPH, H+ (donc production de NADP+). Une petite explication supplémentaire : Lorsqu'on expire du CO2 et H2O (le H2O provient de la B oxydation et de la chaîne respiratoire mais aussi de l’anabolisme des AG, par contre le CO2 n’est pas produit car il est utilisé pour faire une malonyl coA mais il est ensuite rejeté au moment de l’hélice) C’est une réaction cyclique qui permet de rajouter 2C à la chaîne en cours de synthèse. Le but de ces tours de spire (= réaction cyclique) étant la formation de l’acide palmitique (C16), qui peut par la suite subir une élongation. C’est un AG désaturé (on verra par la suite la formation d’AG saturé, avec les doubles liaisons). B. Les précurseurs : acétyl-CoA et NADPH, H+ 🡺 L’acétyl-CoA « sort » de la mitochondrie sous forme de citrate : La synthèse des acides gras se fait dans le cytosol, mais l’acétyl-CoA est produit dans la mitochondrie donc il faut qu’il sorte. Il sort sous forme de citrate, c’est la même molécule associée à l’oxaloacétate (1ère étape du cycle de Krebs). Le citrate sort de la mitochondrie et redonne l’Acétyl-CoA et l’oxaloacétate par la réaction inverse catalysée par l’enzyme citrate lyase. Cette réaction consomme de l’ATP. 1er précurseur : L’acétyl-CoA provient De la glycolyse (des glucides) De la B-oxydation des acides gras. Le catabolisme des acides aminés : leucine, isoleucine, lysine, tyrosine, phénylalanine, tryptophane. = (AA qui peuvent donner lieu à la formation d’Acétyl-CoA essentiellement). Quand la cellule a besoin de synthétiser des acides gras, elle peut utiliser ces apports, qui peuvent être aussi des apports alimentaires (si trop de sucre à formation de graisse car création d’acétyl CoA qui ne va pas être utiliser pour faire de l’énergie s’il est en excès, mais il va ressortir sous forme de citrate pour la synthèse d’acide gras). Les graisses peuvent également faire des graisses en donnant de l’acétyl CoA et être stockées sous forme de triglycérides. 2e précurseur : Le NADP réduit provient essentiellement de la partie oxydative de la voie des pentoses phosphates. Il est produit d’une façon moins importante et moins sensible par l’enzyme malique qui présente une voie de substitution. Il est aussi accessible dans le cytoplasme, où il est produit de façon importante par la voie de pentoses phosphates qui a lieu dans le cytosol. 6/18 UE Nutrition Pr. Feugeas Binôme : les zoulettes 06/11/24 : 10h - 11h L’enzyme malique part alors du malate pour former du pyruvate et permet la production de NADPH, H+. Le malate à comme précurseurs la transformation du citrate en Oxaloacétate par la citrate lyase, qui consomme de l’ATP et du CoA-SH, puis l’oxaloacétate est transformé en malate par la malate déshydrogénase avec consommation de NADH, H+. Cette étape peut être intéressante s’il y a beaucoup de citrate et qu’il y a un besoin de NADPH, H+, mais il faut que le citrate ne soit pas utilisé par le cycle de Krebs. L’autre possibilité de production de NADP réduit est l’action de l’isocitrate déshydrogénase (ICDH) extra mitochondriale. Ce n’est donc pas la même que dans la mitochondrie, elle utilise le NADP+ comme cofacteur et non pas le NAD+. Il y a la transformation du citrate en isocitrate par une aconitase cytosolique, puis l’isocitrate est transformée en α-cétoglutarate par l’ICDH extra-mitochondriale avec production de NADPH, H+ à partir de NADP+. Le citrate et la voie des pentoses phosphates sont très importants pour la production de ce précurseur le : NADP réduit. C. La production du Malonyl-CoA, étape initiale et limitante de la synthèse des AG La production de malonyl-CoA est l’étape initiale et limitante de la synthèse des AG. Elle nécessite du bicarbonate (CO2), de la biotine et de l’ATP. L’acétyl-CoA carboxylase est une enzyme allostérique qui se polymérise dans sa forme active (plusieurs sous unité avec chacune un site de fixation pour la biotine. Elle permet l’ajout d’un groupement COOH sur un acétyl-CoA. L’acétyl CoA carboxylase perd son CO2 mais garde sa biotine et on peut découper la réaction en acétyl CoA. L’acétyl-CoA carboxylase est une enzyme allostérique qui a besoin d’être polymérisé pour être sous sa forme active avec plusieurs sous unité qui chacune ont un site de fixation pour la biotine, qui vont fixer le CO2 et favoriser son transfert sur l’acètyl-CoA. La polymérisation va être stimulée ou diminuer en fonction des activateurs ou inhibiteurs présents. Chaque fois qu’il y a une polymérisation, il y a une activation de la réaction. 7/18 UE Nutrition Pr. Feugeas Binôme : les zoulettes 06/11/24 : 10h - 11h D. La synthèse de l’acide palmitique se fait grâce à un complexe multienzymatique dimérique : l’acide gras synthase(=synthétase) (AGS) La synthèse d’acyl palmitique se fait avec un complexe multienzymatique dimérique : l’acide gras synthase. Ce dimère ne peut pas être subdivisé en constituants élémentaires chez l’Homme sans perdre son activité (contrairement à E. coli). Cela permet sans doute une plus grande efficacité. Il y a un seul ensemble fonctionnel, ce qui permet une plus grande efficacité, codé par un gène unique (synthèse coordonnée). Chaque monomère de l’acide gras synthase a un coenzyme de type groupement prosthétique (4’ phosphopantétine) associé de manière covalente qui forme un domaine de transport d’acyles (ACP, acyl carrier protein) qui ressemble à un « macro-CoA ». Cette ACP intervient avec l’acide gras synthase pour former l’acide palmitique. L’ACP s’accroche à l’acide gras en cours de synthèse, il y a donc une partie protéique et une partie qui transporte la chaîne acyl, on parle donc d’acyl carrier protein. Vue d’ensemble de l’acide gras synthase : 8/18 UE Nutrition Pr. Feugeas Binôme : les zoulettes 06/11/24 : 10h - 11h Deux monomères d’acide gras synthase s'associent à l’ACP, ils sont disposés en « tête bêche » pour former un seul dimère fonctionnel. Au niveau de l’ACP, on a le groupement SH (thiol). Chaque monomère se font face et sont fonctionnels sous forme de dimère, en tout on a 14 activités enzymatiques qui corresponde à 2x7 activités enzymatiques de chaque monomère, ce qui permet qu’à la fin de la réaction on ait la production simultanée de 2 molécules d’acide palmitique (un de chaque côté). On a une séparation structurale horizontale avec les protéines différentes et d’un point de vue fonctionnel on a 2 parties également. Les composés fonctionnent ensemble de part et d’autre. - Partie noire : catalyse un acide palmitique. - Partie marronne : catalyse une autre molécule de palmitate. Chaque tour de spire est catalysé par une moitié du dimère AGS (acide gras syn(thé)tase=> chaque dimère catalyse la synthèse de 2 acides palmitiques en même temps. Le malonyl-CoA se fixe sur l’enzyme pour faire le malonyl-acétyl et l’acétyl-CoA se fixe en face, avec libération de CoA SH des deux côtés pour donner du S-acétyl et du S-malonyl. Du côté de l’acétyl : Cela est possible par l’acétyl transacylase, il y a la combinaison d’un acétyl sur la cystéine d’un monomère par cette enzyme qui va permettre l’obtention de S-acétyl. Du côté du malonyl : c’est la malonyl transacylase qui permet le transfert du malonyl sur l’ACP du monomère d’en face, cela permet la formation d’un S-malonyl. Tout cela forme un acétyl-malonyl-enzyme. On peut aussi parler d’acyl-malonyl enzyme car après la formation d’une chaîne plus longue, c’est la chaîne acyl qui sera à la place de l’acétyle. A chaque fois, on a du malonyl qui se rajoute, cela correspond à 2C. Au premier tour, c’est de l’acétyl puis après c’est de l’acyl avec à chaque tour l’ajout de 2C de malonyl. À la fin la thioestérase, va cliver l’acyl qui va le libérer et donc libérer le palmityl de chaque côté de la chaine. 9/18 UE Nutrition Pr. Feugeas Binôme : les zoulettes 06/11/24 : 10h - 11h E. Devenir du palmitate Le palmitate libre (libéré par les réactions successives précédentes, et forme majoritaire des AG synthétisés) est activé sous forme d’acyl-CoA avant d’être dirigé vers une voie métabolique. Il a alors deux possibilités : o Soit il subit une élongation ou une désaturation pour donner d’autres AG. L’élongation se fait surtout sur la face cytosolique du RE (microsomes), utilisant le malonyl-CoA comme donneur d’acétyl et le NADPH,H+ comme réducteur. Élongation dans les microsomes (toujours dans le cytoplasme) o Soit il est directement estérifié pour donner les glycérides (glycérol ou TGD) pour stockage dans les tissus graisseux. Diversification des AG produits en fonction des besoins de la cellule. F. Régulation se fait sur l’étape initiale de la biosynthèse avec acetyl Coa carboxylase - Régulation allostérique à court terme avec des effecteurs métaboliques : Le substrat en aval est activateur et les produits en amont ont un rétrocontrôle négatif. La régulation allostérique est à court terme, elle est rapide, immédiate puisqu’elle se fait avec des effecteurs métaboliques présents lors de la réaction. o Le citrate est activateur, c’est un indicateur d’apport abondant d’acétyl CoA. Le citrate régule aussi le cycle de Krebs. S’il y a beaucoup d’énergie, il y a une activation de l’acétyl CoA carboxylase par le citrate. o Les acyl CoA à longues chaînes sont inhibiteurs, c’est le produit de la réaction donc il y a une rétro- inhibition par un produit final de la biosynthèse. C’est un rétrocontrôle négatif indirect. La régulation allostérique se fait par modification de la conformation : o Par polymérisation (forme active) de l’acétyl CoA carboxylase. o Par dépolymérisation (forme inactive) de l’acétyl CoA carboxylase. - Régulation hormonale, globale, à long terme : La régulation hormonale est plus globale car elle est à l’échelle de l’organisme, elle se fait de façon plus lente. o L’insuline augmente la transcription de l’enzyme acétyl Coa carboxylase et induit une déphosphorylation via une protéine phosphatase qui l’active. o Le glucagon et l’adrénaline inhibent l’enzyme acétyl Coa carboxylase en induisant une phosphorylation inactivatrice via la Protéine Kinase A. - Régulation concertée entre anabolisme et catabolisme des AG : 10/18 UE Nutrition Pr. Feugeas Binôme : les zoulettes 06/11/24 : 10h - 11h Le citrate donne l’acétyl-CoA sous l’action de la citrate lyase, puis cela donne le malonyl-CoA sous l’action de l’acétyl-CoA carboxylase (principale étape régulée). Puis après plusieurs réactions répétées, le malonyl-CoA donne le Palmityl-CoA. Cela correspond à la biosynthèse des acides gras. Cette biosynthèse est activée par le citrate et inhibée par le Palmityl-CoA, ce sont les effecteurs allostériques. L’insuline a une activité anabolique, elle active la citrate lyase, l’acétyl-CoA carboxylase, ainsi que la pyruvate déshydrogénase. Le glucagon a un effet inverse en inhibant la pyruvate déshydrogénase. En même temps, le Malonyl-CoA inhibe l’entrée des acides gras dans la mitochondrie donc il inhibe la B-oxydation. Le malonyl-CoA inhibe la B-oxydation quand il est utilisé pour la synthèse des acides gras. C’est un point clé dans cette régulation concertée car l’insuline et le glucagon ont des effets opposés. III. Métabolisme des Triglycérides TGD : molécules qui ont 3 acides gras accrochés à 3 carbones issus du glycérol. A. Synthèse à partir des acides gras et du glycérol - Dans l’intestin : AG + glycérol proviennent de l’alimentation en période post-prandiale. - Dans le foie : AG + glycérol peuvent provenir d’une synthèse de novo ou être apportés au foie par les remnants des chylomicrons (cf métabolisme des lipoprotéines) - Dans le tissu adipeux : AG + glycérols apportés sous forme de TGD par les lipoprotéines (CM, VLDL). Les TGD sont hydrolysés par la lipoprotéine lipase plasmatique, action hydrolyse qui libèrent les AG qui rentrent dans les adipocytes et les TGD y sont resynthétisés pour le stockage (NB : pas ou peu de synthèse de novo dans les adipocytes, majorité de la synthèse AG se fait dans foie). Les TGD sont synthétisés dans le foie sous forme de VLDL ou en sortant de l’intestin sous forme de chylomicrons. Les deux sont apportés au tissu adipeux. Les acides gras sont libérés des TGD et resynthétisés sous forme de TGD à l’intérieur des cellules donc peu d’acide gras sont synthétisés directement dans les adipocytes. La Phosphatide Synthétase permet avec une Acide Gras Thiokinase la formation de Diglycéryl, un composé avec 2 chaînes acyl fixées sur le glycérol qui permet la formation des TGD Lipogenèse = synthèse des acides gras jusqu’à la formation des TGD. Insuline = active la synthèse des TGD en activant la Triglycéride Synthétase via une cascade de réaction. 11/18 UE Nutrition Pr. Feugeas Binôme : les zoulettes 06/11/24 : 10h - 11h Les hormones de stress comme l’adrénaline vont au contraire inhiber la Triglycéride synthétase. B. Dégradation des TGD en AG et glycérol La dégradation est catalysée par les lipases (glycérides lipases) qui hydrolysent TGD : - Lipase pancréatique : sécrétée par le pancréas dans la lumière intestinale, elle hydrolyse les TGD alimentaires absorbés pendant le repas, « émulsionnés » par les sels biliaires dans la lumière intestinale ce qui facilite leur absorption. - Lipoprotéines lipase, extracellulaire (lipase plasmatique) : Cette enzyme est produite par les adipocytes et les cellules musculaires et est présente à la surface de l’endothélium des capillaires. Elle catalyse l’hydrolyse de TGD des chylomicrons (intestin) et VLDL (foie). Les AG libérés sont captés par les adipocytes et les cellules musculaires. - Lipase hépatique (sécrétée dans l’espace de Disse) : Elle hydrolyse les glycérides des lipoprotéines HDL. Elle complète l’hydrolyse des TGD des lipoprotéines. - Lipase cellulaire (tri-, di-, et mono-glycéride lipase) : Elle hydrolyse les TGD stockés dans le tissu adipeux (ou musculaire). Libère les AG stockés dans le tissu adipeux et permet aux muscles d’utiliser les AG. Exemple de la lipolyse dans les adipocytes (et muscles) : Il y a 3 activités enzymatiques qui permettent la lipolyse : La triglycéride lipase qui libère un AG à partir de triglycéride qui devient donc un diglycéride qui va ensuite via la diglycéride lipase libérer un AG et donner un monoglycéride qui va grâce à la monoglycéride lipase libérer un AG et donner du glycérol. Les adipocytes ne vont majoritairement pas utiliser les acides gras mais vont les redistribuer dans l’organisme. Le muscle, lui, va pouvoir utiliser directement l’acide gras libéré pour son propre effort musculaire. La régulation se fait grâce : - À l’insuline qui inhibe la lipolyse en agissant sur la Triglycéride lipase. - Au glucagon/adrénaline qui activent la lipolyse en agissant sur la Triglycéride lipase. IV. Métabolisme du cholestérol Le cholestérol est un stérol à 27C. Sa structure comporte 4 cycles (stérane) avec une chaine latérale de 8C qui forme ainsi le cholestane. La partie cyclique est hydrophobe avec des carbones et la partie hydrophile correspond à l’hydroxyle (OH). 12/18 UE Nutrition Pr. Feugeas Binôme : les zoulettes 06/11/24 : 10h - 11h Le cholestérol est donc amphiphile. Ce cholestérol est libre car il n’est pas estérifié et correspond à environ 10% du poids sec des membranes chez l’animal. Le cholestérol estérifié est lui hydrophobe à la différence du cholestérol libre et est utilisé pour le stockage et le transport. Il a 5 origines : (pas précisé cette année) o Les remnants. o Les LDL. o Les HDL. o La synthèse endogène. o Le cycle entéro-hépatique (une partie du cholestérol largué dans la bile sous forme d’acides biliaires est recapté par l’intestin et retourne vers le foie). Cholestérol estérifié : hydrophobe (stockage et transport) Cholestérol libre : Amphiphile, environ 10% du poids sec des membranes (chez l’animal) Les voies métaboliques impliquant le cholestérol (en dehors des lipoprotéines) : Il y a d’abord le cholestérol qui peut s’estérifier ou se retransformer en cholestérol via une hydrolyse. Le cholestérol est aussi synthétisé via l’Acétylcoenzyme A. C’est biosynthèse endogène grâce au foie (4/5) et un peu l’intestin (1/5) ce qui représente 1g/24h. L’apport alimentaire lui, représente (0,2g/24h). Le cholestérol est dégradé essentiellement dans le foie en acides biliaires. Ces acides biliaires sont aussi impliqués dans la digestion des lipides (rôle physiologique actif). Le cholestérol peut aussi permettre la synthèse des hormones stéroïdes (surrénales type aldostérone et gonade type sexuelle) et dans la peau permet synthétisation de la vitamine D. 13/18 UE Nutrition Pr. Feugeas Binôme : les zoulettes 06/11/24 : 10h - 11h A. Estérification et hydrolyse des esters du cholestérol Définition : (pas précisé cette année mais intéressant) Estérification : Une estérification c’est la condensation d’un acide gras avec le groupement hydroxylique du cholestérol. ❖ Dans le plasma (associé aux HDL) : LCAT = lécithine cholestérol acyl transférase Quand le cholestérol est au niveau du plasma (grâce à une lipoprotéine HDL), la réaction nécessite une LCAT (considérée comme une protéine plasmatique car elle est extracellulaire) activée par l’ApoA. L’estérification se fait avec un acide gras, la lécithine (=phosphatidylcholine). Elle possède dans sa structure 2 acides gras dont un (le 2e) qui va se coupler avec le groupement OH du cholestérol, ce qui forme un ester de cholestérol et de l’isolécithine. Cette réaction permet de faciliter le transport. Permet l’intégration du cholestérol à l’intérieur du cœur des lipoprotéines c’est pour ça qu’elle est utilisée par les HDL, car il faut du cholestérol estérifié. ❖ Au niveau intracellulaire, le cholestérol est estérifié par l’ACAT = Acyl-CoA Cholestérol Acyl Tranférase L’ACAT est une enzyme ubiquitaire. La réaction peut se faire à partir d’un acide gras quelconque. L’ACAT va réaliser un transfert sur le groupement OH du cholestérol. L’ACAT va transférer l’acyle accroché au CoA sur le cholestérol libre pour donner du cholestérol estérifié. Il y a également une régénération du CoA réduit en CoA-SH. Cette réaction permet de faciliter le stockage. Dans l’intestin permet d’intégrer le cholestérol aux chylomicrons qui se forment au moment de l’apport alimentaire lors de la prise d’un repas, ce sont les graisses qui vont être synthétisées au niveau de l’entérocyte et l’estérification du cholestérol par les entérocytes au niveau de l’intestin qui vont permettre l’intégration de ce cholestérol dans les chylomicrons. 14/18 UE Nutrition Pr. Feugeas Binôme : les zoulettes 06/11/24 : 10h - 11h ❖ Hydrolyse : C’est la réaction inverse, on part d’un cholestérol estérifié pour obtenir un cholestérol et un acide gras. Au niveau intracellulaire, cette réaction est réalisée par la Cholestérol Estérase (CE), enzyme ubiquitaire. Une autre réaction peut se faire au niveau de la lumière intestinale grâce à la Carboxyl Ester Lipase (CEL). Son action se fait surtout sur le cholestérol alimentaire. Permet l’hydrolyse des esters de cholestérol d’origine alimentaire. Elle intervient dans l’absorption du cholestérol dans les entérocytes. Vue d’ensemble : 15/18 UE Nutrition Pr. Feugeas Binôme : les zoulettes 06/11/24 : 10h - 11h B. Entrée et sortie du cholestérol dans les cellules Entrée du cholestérol /ex dans les tissus périphériques : avec lipoprotéines et par endocytose médiée par récepteur. Le cholestérol estérifié est internalisé (par les LDL) et peut être hydrolysé par cholestérol estérase (CE) appelé aussi lipase acide (lysosome). Le cholestérol internalisé arrive dans la cellule en général sous forme estérifié (c’est le cas ici dans le lysosome), il est pris en charge par le NPC2 (NP : Niemann Pick). Sous l’action de la lipase acide on aura une hydrolyse et l’AG est libéré et le cholestérol libre sera exporté en dehors du lysosome par la NPC1. Une fois dans la cellule, le Traffic intracellulaire du cholestérol est complexe. Sortie du cholestérol après sa synthèse /ex dans le foie : avec une lipoprotéine (et triglycérides) Synthèse endogène dans le foie, qui se fait dans le RE. Le cholestérol est ensuite internalisé par les lipoprotéines, si on est dans le foie en période post-prandiale, on aura un transport via les VLDL (qui vont être sécrétés par la cellule et distribués à l’ensemble de l’organisme). C. Synthèse du cholestérol endogène Elle requiert de l’acétyl-CoA qui provient du catabolisme des protéines, glucides mais surtout lipides. Elle a lieu dans toutes les cellules (rôle biologique) mais surtout dans le foie (distribution aux tissus périphériques). Elle commence dans le foie et se termine dans le RE. Les carbones du cholestérol final viendront de 18 molécules d’acétyl-CoA (peut provenir des peroxysomes via la β- oxydation). Il y a aussi besoin de 14 NADP réduits (NADPH, H+) qui vont être oxydés par cette réaction (aussi utilisés pour la synthèse des acides gras). Il faut aussi 18 molécules d’ATP, cette réaction nécessite beaucoup d’énergie, donc ce sera une réaction qui prédomine dans le foie. La synthèse du cholestérol est d’abord cytosolique mais, à partir de la formation de squalène, ce sera au niveau du Réticulum Endoplasmique. La synthèse se fait en 3 grandes étapes : ❖ Synthèse de l’isopentenyl pyrophosphate (IPPP) => dans le cytoplasme. ❖ Synthèse du squalène à partir de 6 molécules d’IPPP => dans le RE. ❖ Cyclisation du squalène et formation du cholestérol => dans le RE. 1. Synthèse de l’IPPP : étape 1 16/18 UE Nutrition Pr. Feugeas Binôme : les zoulettes 06/11/24 : 10h - 11h On part de 2 molécules d’Acétyl-coa qui donnent Acétoacétyl-Coa via l’action d’une Thiolase. L’HMG-Coa synthase forme l’HMG-Coa avec l’intégration d’une molécule d’Acétyl-Coa. C’est l’accumulation/la condensation de plusieurs molécules d’acétyl-Coa (provenant acide gras très longue chaîne) qui permet la formation de ce squelette carboné. L’HMG-Coa est réduit par l’HMG-Coa réductase en mévalonate. Cette étape est importante car c’est une étape limitante, c’est donc une étape qui est régulée. L’HMG-Coa réductase est une enzyme qui se trouve dans le RE avec son site actif qui est tournée vers le cytosol car la réaction se fait dans le cytoplasme. On verra aussi que cette enzyme HMG-Coa réductase va pouvoir être une cible thérapeutique pour limiter la synthèse du cholestérol. Ensuite, la perte d’un carbone va permettre la formation de l’Isopentenyl Pyrophosphate (ΔIPPP), qui fait partie de la famille des isoprènes. Puis formation du Dimethylallyl Pyrophosphate (DMAPP) qui correspond au début de la synthèse du squalène. 2. Synthèse du squalène à partir de 6 molécules d’IPPP (dans le RE) : étape 2 17/18 UE Nutrition Pr. Feugeas Binôme : les zoulettes 06/11/24 : 10h - 11h 3. Cyclisation du squalène et formation du cholestérol : étape 3 Les étapes 2 et 3 ne sont pas à connaître. 18/18