Métabolisme des lipides et sites de contrôle spécifiques PDF

METABOLISME DES LIPIDES ET SITES DE CONTROLE SPECIFIQUES COURS L2/L3 BIOCHIMIE METABOLIQUE Prof HAUHOUOT-ATTOUNGBRE 1  PLAN I- GENERALIT...

METABOLISME DES LIPIDES ET SITES DE CONTROLE SPECIFIQUES COURS L2/L3 BIOCHIMIE METABOLIQUE Prof HAUHOUOT-ATTOUNGBRE 1  PLAN I- GENERALITES II- METABOLISME DES LIPIDES 1- CATABOLISME 1-1- LES LIPIDES ALIMENTAIRES 1-2- LES LIPIDES DE RESERVE 2-ANABOLISME 1-1- SYNTHESE DES TRIGLYCERIDES 1-2- SYNTHESE DE PHOSPHOLIPIDES 1-3- SYNTHESE DE SPHINGOMYELIDES 1-4- SYNTHESE DU CHOLESTEROL 2  PLAN III- METABOLISME DES ACIDES GRAS 1- CATABOLISME 1-1-ACTIVATION DES AG 1-2-TRANSFERT DE L’ACYL COA DANS LA MITOCHONDRIE 1-3- BETA OXYDATION 2- ANABOLISME 2-1- BIOSYNTHÈSE INTRA-MITOCHONDRIAL DE LYNEN 2-2- BIOSYNTHESE EXTRA MITOCHONDRIAL DE WALKYL 3- CONTRÔLE IV – FORMATION DES CORPS CETONIQUES 3 I-GENERALITES Les Lipides : Produits complexes dont les différents constituants jouent de façon directe ou indirecte, immédiate ou retardée, un rôle énergétique, structural et fonctionnel. Capacités de synthèse endogène sont quantitativement mineures d’où Les acides gras dits « essentiels » (acide linoléique et l’acide linolénique) : apports alimentaires exclusif Les acides gras dits « non essentiels » ( quasi exclusifs) 4 I-GENERALITES on distingue : Les Acides gras (AG) : saturés (acide stéarique et acide palmitique) +++ dans l’organisme; nombre pair de C insaturés (acide oléique, linoléique et linolénique) 5 I-GENERALITES Les triglycérides : forme des stockage des AG, constitués à partir du glycérol sur lequel se fixent 3 AG Les triglycérides représentent la principale famille des lipides naturels et l’oxydation des AG qu’elles contiennent permet la production de grandes quantités d’ATP…..Energie +++ 6 I-GENERALITES Les glycérophospholipides = phosphatides : principale famille des phospholopides naturels, constituants des membranes cellulaires acides phosphatidiques (ex phosphatidyl-choline) glycérolipides azotés (ex phosphatidyl-éthanolamine) glycérolipides non azotés (ex phosphatidyl-inositol) 7 I-GENERALITES Les sphingolipides :constituants des membranes cellulaires céramides sphingosine 8 I-GENERALITES Le cholestérol :principal lipide isoprénique, composé polycyclique (4) précurseur des acides biliaires et des stéroides hormonaux constituant des membranes 9 10 II- METABOLISME DES LIPIDES 1- CATABOLISME un processus de dégradation dans le métabolisme des lipides qui comprend deux étapes majeures spatialement et temporairement séparées : La Lipolyse La dégradation des acides gras en acétyl-CoA. 11  II- METABOLISME DES LIPIDES Les étapes préalables de la lipolyse Digestion des lipides alimentaires (lipase pancréatique) Absorption des lipides (muqueuse intestinale, glycolate) Transport des lipides dans les sang (micelles, lipoprotéines) Stockage des lipides (surtout des triglycérides ++ tissus adipeux) 12  II- METABOLISME DES LIPIDES 1-1- Les lipides alimentaires Les principaux lipides de l’alimentation humaine ou animale sont constitués essentiellement de triglycérides (= triacylglycérols), de phospholipides et de stérols. Avant d’être dégradés, ces lipides doivent être 1ère : digérés : sous la dépendance des enzymes pancréatiques (telle que la triglycéride lipase) et des sels biliaires. 13  II- METABOLISME DES LIPIDES La triglycéride lipase (pancréatique) : conduit à la libération de 2 AG et du β- monoacylglycérol. Seuls les esters des fonctions alcool primaire du triglycéride sont hydrolysés. Les phospholipases ( foie, pancréas, intestin, rate, cerveau, hématies …) qui hydrolysent les phospholipides 14  II- METABOLISME DES LIPIDES A l’issu de l’action des ces enzymes, les premiers produits (acides gras et lysophospholipides), servent de puissants détergents qui accélèrent le processus en réduisant les graisses en fines gouttelettes. L’action des sels biliaires complète la mise en émulsion et la formation de micelles des triglycérides. 15 II- METABOLISME DES LIPIDES 2ième Absorption : après l’action complète des lipases, le micelles mixes contenant des acides gras (AG) et des β-mono-acylglycérols, sont absorbées par les entérocytes. 3ième : Transport : une fois entrés dans l’entérocyte, les AG sont pris en charge par un transporteur spécifique qui les achemine dans le réticulum endoplasmique lisse. 16  II- METABOLISME DES LIPIDES Ils sont rejoints par les β-monoacylglycérols qui ont la capacité de traverser par diffusion passive. Les acides gras et les β mono-acylglycérols sont recombinés en triacylglycérols ou triglycérides (TG) par les enzymes du réticulum endoplasmique. 4ième : Stockage des TG ++ tissus adipeux 17 II- METABOLISME DES LIPIDES Cas des Lipoprotéines : Les lipoprotéines sont des formes de transport des graisses hydrophobes dans le plasma sanguin. De structure globulaire, elles sont constituées d’un cœur hydrophobe de triglycérides, entouré de protéines, d’esters de cholestérol et de phospholipides 18 LES DIFFERENTS CONSTITUANTS DES LIPOPROTEINES LES DIFFERENTS TYPES DE LIPOPROTEINES 19  II- METABOLISME DES LIPIDES Les lipoprotéines majeures sont : Chylomicrons synthétisés dans les entérocytes (intestin) : forme de transport des triglycérides alimentaires vers les tissus utilisateurs et le tissu adipeux. - VLDL (very low density lipoproteins) synthétisées dans le foie, transportent des triglycérides endogènes. - LDL (low density lipoproteins) : transportent du cholestérol, elles sont mauvaises pour la santé. 20  II- METABOLISME DES LIPIDES - HDL (high density lipoproteins) synthétisés dans le sang, transport retour du cholestérol non utilisé par les cellules vers le foie (bon cholestérol). IDL (intermediary lipoproteins): intermédiaire métabolique : n’existent pas dans la circulation, sauf dans les hypolipidimies héréditaires (anomalie métabolisme lipidique). 21  II- METABOLISME DES LIPIDES C’est sous la forme de triglycérides que les lipides sont transportés vers les tissus adipeux et c’est sous la même forme qu’ils sont acheminés vers les tissus utilisateurs. Au niveau des capillaires, les chylomicrons et les VLDL s’attachent progressivement aux parois où une lipoprotéine lipase les débarrasse de leur triglycéride en les hydrolysant en AG et en β-monoacylglycérol. Le reste protéique du chylomicron retourne dans le flux sanguin et est dirigé vers le foie. 22 II- METABOLISME DES LIPIDES Les AG et le monoglycéride pénètrent dans les cellules adjacentes : musculaires ou adipeuses, par diffusion grâce au gradient entre les deux compartiments. Ces composés sont : utilisés directement dans la β-oxydation (dégradation) ou sont retransformés en triglycérides pour être stockés. 23 II- METABOLISME DES LIPIDES Les VLDL sont transformés en LDL dans les tissus. Ces derniers sont abondants dans la circulation. = Source de cholestérol exogène aux tissus. Au cours de leur déplacement dans le flux sanguin, ils se fixent sur des récepteurs spécifiques localisés dans des certains sites de la membrane plasmique, appelés “ vésicules recouvertes ”. 24 II- METABOLISME DES LIPIDES Lorsque la quantité de récepteurs-ligands est suffisante, la vésicule s’invagine et se ferme sur elle-même donnant un réceptosome inclus dans le cytoplasme. Ces réceptosomes sont dirigés, à travers des tubulures, vers des lysosomes avec lesquels ils fusionnent. Les enzymes du lysosome libèrent les AG, le cholestérol et les récepteurs protéiques qui sont hydrolysés en acides aminés. Le cholestérol est incorporé dans le réticulum endoplasmique. 25 II- METABOLISME DES LIPIDES Les HDL circulent sans discontinuer et contiennent une enzyme (la phosphatidylcholine cholestérol acyltransférase) qui estérifie le cholestérol libre. Ils sont prélevés par les hépatocytes et se retrouvent dans les sels biliaires. 26  II- METABOLISME DES LIPIDES 1-2- Lipides alimentaires de réserve = Triglycérides de réserve Source d’énergie utilisable par toutes les cellules. Mobilisés en l’absence du glucose ++ diète prolongée, exercices physiques et le stress. Sont hydrolysés par une triglycéride lipase sensible aux hormones (adrénaline, glucagon, noradrénaline, corticostéroïdes, hormones hypophysaires, etc.). 27  II- METABOLISME DES LIPIDES Leur hydrolyse dans les adipocytes fournit des AG et des β- monoacylglycérol. Ce dernier est hydrolysé dans les cellules par une lipase intracellulaire non sensible aux hormones 28 II- METABOLISME DES LIPIDES 2- ANABOLISME Il a lieu dans le réticulum endoplasmique. Les triglycérides sont intensément fabriqués dans le foie et dans les cellules adipeuses (adipocytes) et intestinales. Chez les végétaux supérieurs et les animaux, les lipides ont deux précurseurs ; le L-glycérol et l'acétyl-CoA 29 II- METABOLISME DES LIPIDES 2-1- Synthèse des triglycérides Le L-glycérol ou glycérol 3-P provient de la réduction de la 3- phosphodihydroxyacétone formée au cours de la Glycolyse. La réaction est catalysée par la 3-phosphoglycérol déshydrogénase. La synthèse des triglycérides comporte trois étapes : formation de l’acide phosphatidique, déphosphorylation de ce dernier en diglycéride et estérification de la dernière fonction alcool du glycérol 30  II- METABOLISME DES LIPIDES ² I D-OH acétone OBTENTION VIA phosphate 2 VOIES II Acide phosphatidique III SYNTHESE DES TRIGLYCERIDES NB : 2x acylCoA 31 II- METABOLISME DES LIPIDES 2-2- Synthèse des phospholipides La synthèse des triglycérides et celle des phospholipides utilisent les mêmes étapes enzymatiques jusqu’au niveau du di-acylglycérol. En ce qui concerne les phospholipides des réactions spécifiques permettent de fixer l’alcool (choline, éthanolamine, inositol, etc.) qui va déterminer la nature du phospholipide 32  Synthèse des phospholipides 33 II- METABOLISME DES LIPIDES 2-3- Synthèse des sphingolipides Tous les sphingolipides proviennent des céramides « acides sphingosines » issue lui-même de palmityl CoA et un acide aminé hydroxylé qui est la sérine. 34 II- METABOLISME DES LIPIDES 2-3- Synthèse des sphingolipides 35 36 III- METABOLISME DES ACIDES GRAS PRÉAMBULE : Les acides gras = acides carboxyliques (R-COOH) à longue chaîne aliphatique (R) les acides gras saturés et les acides gras insaturés. Chez l’homme: la majorité des acides gras ont une origine exogène (alimentaire) 37 III- METABOLISME DES ACIDES GRAS Rôles : Les acides gras ont un rôle essentiel dans d’importants processus structuraux tels que la biosynthèse des phospholipides et des glycolipides. Ils participent à la biosynthèse d’hormones et de messagers intracellulaires, ainsi, ils interviennent dans la production d’énergie sous forme d’ATP 38 III- METABOLISME DES ACIDES GRAS 1- CATABOLISME DES ACIDES GRAS 1-1- Activation des AG Les AG n’entrent en métabolisme qu’une fois activé sous forme d’acyl CoA. Les AG cytosoliques sont tout d’abord activés en acyl CoA, la réaction est catalysée par une acyl CoA synthétase (thiokinase), où intervient l’ATP 39 III- METABOLISME DES ACIDES GRAS Activation avec le coenzyme A pour former acyl- coA: Site: Face externe de la membrane externe mitochondriale R-COO- + ATP + HS-CoA R-CO~SCoA + AMP + PPi E Acide gras Coenzyme A Acyl- CoA (Acide gras activé) E: acyl-CoA synthétase ou acide gras thiokinase PPi: pyrophosphate 40 41 42 III- METABOLISME DES ACIDES GRAS 1-2- Transfert de l’acyl CoA dans la mitochondrie La membrane mitochondriale interne étant imperméable à l’acyl-CoA, Ce dernier doit être transporté dans la matrice à l’aide d’un transporteur : la navette carnitine. Au niveau de la membrane mitochondriale externe, au cours d’une réaction catalysée par la carnitine acyltransférase I, le groupe acyl est transféré de l’atome de soufre du CoA au groupe hydroxyle de la carnitine, 43 III- METABOLISME DES ACIDES GRAS et les acyl CoA sont convertis en acyl carnitine. C’est sous cette forme que les AG traversent les membranes mitochondriales sous l’action d’une translocase et arrivent dans la matrice où ils sont à nouveau conjugués au CoA au cours d’une réaction catalysée par la carnitine acyltransférase II 44  1 2 ACT1 : acyl carnitine 3 tranférase 1 ACT2 : acyl carnitine tranférase 2 Transport Cytosol-mitochondrie de l’Acyl-CoA (Intervention de la carnitine) 45 III- METABOLISME DES ACIDES GRAS 1-3-Oxydation mitochondriale des acides gras (β-oxydation) 1-3-1 : cas des acides gras saturés La voie de la ß oxydation (hélice de Lynen) comporte 4 réactions récurrentes permettant l’oxydation du Carbone-ß des acyl-CoA et la libération d’acétyl-CoA. Cette voie est cyclique car chaque étape de 4 réactions: oxydation, hydratation, oxydation et thiolyse, part d’un acyl-CoA (Cn) et aboutit à la formation d’un acyl-CoA raccourci de deux carbones (Cn-2 ) 46 III- METABOLISME DES ACIDES GRAS Tours suivants de l'hélice : Cet acyl-CoA à (n-2) carbones devient le nouveau substrat de cette série de 4 réactions jusqu'à ce que la molécule d'acide gras initial soit convertie en acétyl-CoA. Au fur et à mesure que la chaîne raccourcit, les différentes isoenzymes d'acyl-CoA déshydrogénases interviennent. 47 III- METABOLISME DES ACIDES GRAS 1er étape : Réaction d’oxydation 2ième étape : Réaction d’hydratation 48 III- METABOLISME DES ACIDES GRAS 3ième étape : Réaction d’oxydation 4ième étape : Réaction de Thiolyse 49 Schéma récapitulatif 50 8 TOURS 51 III- METABOLISME DES ACIDES GRAS Bilan : Le bilan métabolique pour un tour d’hélice est le suivant : acyl-CoA à n carbones + FAD+ + NAD+ + CoA-SH + H2O acyl-CoA à (n-2) carbones + FADH2 + NADH + H+ + acétyl-CoA Le bilan énergétique d’un tour d’hélice est 5 ATP cad 1 FADH2 (=2 ATP) et 1 NADH, H+ (=3ATP). 52 III- METABOLISME DES ACIDES GRAS Le cycle se répète n fois, libérant à chaque fois un acétyl CoA et un acyl CoA raccourcis de 2 carbones jusqu’à épuisement de la chaine carbonée. A la fin des tours, le bilan métabolique pour un acide gras à n carbones est le suivant : ( 𝑛 /2 -1) tours d'hélice de Lynen ( 𝑛/ 2 ) Acétyl CoA 53  III- METABOLISME DES ACIDES GRAS Au total le bilan énergétique de l’oxydation complète d’un AG saturé : cas de l’acide stéarique 8 tours d’hélices sont nécessaires A chaque tour, production de 1FADH2, 1NADH et 1 acétyl-CoA A cela s’ajoute un dernier acétyl coA qui résulte de la dernière séquence d’oxydation Les acétyl-CoA pourront entrer dans le cycle de Krebs où ils seront totalement oxydés et produiront chacun 12 ATP 54 III- METABOLISME DES ACIDES GRAS ▪ Dégradation du glucose en Co2 et H20 = 36 ATP ▪ Celle de l’acide stéarique produit 147 ATP 55 III- METABOLISME DES ACIDES GRAS La β-oxydation des AG = processus intramitochondrial Les molécules d’acétyl-CoA formées vont soit être utilisées dans le processus anaboliques (biosynthèse des AG et du Cholestérol), soit servir à la Cétogenèse (formation des corps cétoniques au niveau du foie), soit être complètement oxydées par le cycle de Krebs (métabolisme des Glucides) 56 III- METABOLISME DES ACIDES GRAS Dans ce cas, ils doivent sortir dans le cytoplasme sous forme de citrate Une fois là ce dernier redonnera un acétyl-CoA E Acétyl-CoA + Oxalo-acétate +H2O Citrate + CoA-SH E: citrate synthétase 57 III- METABOLISME DES ACIDES GRAS 1- CATABOLISME DES ACIDES GRAS 1-3-Oxydation mitochondriale des acides gras (β-oxydation) 1-3-2 : cas des acides gras impairs La plupart des AG naturels contiennent un nombre pair d'atomes de carbone. Il existe cependant des AG à nombre impair de carbone synthétisés, par exemple, par les bactéries des estomacs des ruminants. Leur oxydation passe par les mêmes étapes que celles des acides gras à nombre pair d'atomes de carbone. 58 III- METABOLISME DES ACIDES GRAS Il existe cependant des enzymes supplémentaires : en effet, le dernier tour d'hélice de la β-oxydation d'un acide gras à nombre impair de carbone débouche sur l'acétyl-CoA et le propionyl-CoA (à 3 atomes de carbone). Le propionyl-CoA est converti en succinyl-CoA , un intermédiaire du cycle de Krebs. 59 TRANFORMATION DU PROPIONYL COENZYME A EN SUCCINYL COENZYME A 60 III- METABOLISME DES ACIDES GRAS 1- CATABOLISME DES ACIDES GRAS 1-3-Oxydation mitochondriale des acides gras (β-oxydation) 1-3-3 : cas des acides gras insaturés Les AG insaturés sont dégradés de la même façon que les AG saturés après leur activation et leur liaison au coenzyme A. Cependant deux enzymes, une isomérase et une épimérase sont nécessaires pour l'oxydation complète de ces acides. 61 III- METABOLISME DES ACIDES GRAS L'action de l'isomérase peut être illustrée au moyen de la dégradation de l'acide oléique (C18 : Ѡ9 ) qui présente une double liaison cis entre les C 9 et C10. Les trois premiers tours enlèvent 6 carbones sous forme de 3 acétyl-CoA. La molécule restante à une double liaison entre C3 et C4 et sous forme cis, ce qui empêche la formation de la double liaison de la ß-oxydation entre C2 et C3. L'isomérase transforme la liaison cis en trans et la déplace entre C2 et C3, ce qui permet à la ß-oxydation de se poursuivre 62  III- METABOLISME DES ACIDES GRAS EXEMPLE DE L’ACIDE OLEIQUE : 18 : 1(9) 1- PREMIERE ETAPE : ACTIVATION 2- DEUXIEME ETAPE : TRANSPORT CYTOSOL-MITOCHONDRIE 3- TROISIEME ETAPE : β-OXYDATION 63 III- METABOLISME DES ACIDES GRAS 64  III- METABOLISME DES ACIDES GRAS CONTRÔLE HORMONAL DE LA LIPOLYSE La majorité (95%) de l’énergie d’origine lipidique est tirée de la β- oxydation des AG qui eux même proviennent de l’hydrolyse des triglycérides stockés dans les adipocytes Cette hydrolyse est contrôlée par le Glucagon et l’Adrénaline qui se lient à 1 récepteur membranaire et activent adénylate cyclase 1 cascade réactionnelle conduisant à l’activation d’une protéine kinase A qui à son tour active par phosphorylation une triglycéride lipase Cette lipase »hormono sensible » catalyse les AG à partir des triglycérides Simultanément il y a inhibition de la synthèse lipidique 65  III- METABOLISME DES ACIDES GRAS CONTRÔLE HORMONAL DE LA LIPOLYSE Donc en cas de stress , l’Adrénaline favorise la libération d’AG libres à partir du tissus adipeux Au cours du jeûne le Glucagon joue le même rôle. Cette action est favorisée par la baisse de l’insuline Les AG diffusent librement dans le sens où ils sont pris en charge par l’albumine et transportés jusqu'au foie Leur oxydation sera favorisée par l’activation de la carnitine acyl tranférase I sous l’effet du Glucagon Cette oxydation aboutit à la production d’actéyl-CoA qui alimentera la 66 Néoglucogenèse ou la Cétogenèse III- METABOLISME DES ACIDES GRAS 2- ANABOLISME DES ACIDES GRAS Chez l’homme la majorité des AG est exogène, l’apport alimentaire couvre largement les besoins, Néanmoins la plupart des tissus (foie, glandes mammaires, tissu adipeux) sont capables de synthétiser les AG à partir de l’acétyl CoA ou de remanier les AG (exogènes ou endogènes par élongation et/ou désaturation). La biosynthèse des AG endogènes relève de 2 mécanismes différents : La biosynthèse intra-mitochondrial de Lynen. La biosynthèse extra-mitochondrial de Wakil 67 III- METABOLISME DES ACIDES GRAS 2.1. Biosynthèse intra-mitochondrial de Lynen Ce mécanisme repose sur la réversibilité des réactions enzymatiques de la β- oxydation des AG, la seule réaction irréversible est celle qui est catalysé par l’acyl CoA déshydrogénase à FAD (1ère réaction de l'oxydation). L’enzyme qui la remplace est une déshydroacyl CoA réductase à NADPH2. Elle est peu importante quantitativement, elle participe d’avantage à l’allongement des acides gras prés existants 68 III- METABOLISME DES ACIDES GRAS 2.2. Biosynthèse extra-mitochondrial de Wakil ce fait au niveau cytosolique et exige la présence de NADPH2 et d’ATP, d’acétyl CoA et d’un complexe multienzymatique l’Acide gras synthétase. Une étape préliminaire est indispensable = le transfert extra mitochondrial des groupements acétyles. L’acétyl CoA ne peut pas traverser la membrane mitochondrial interne donc, il est transporté grâce à la navette du citrate 69  Transport de l’acétyl CoA de la mitochondrie vers le Cytosol SENS DU TRANSPORT LIBERATION ACETYL FIXATION ACETYL DEBUT 70 III- METABOLISME DES ACIDES GRAS 2- ANABOLISME DES ACIDES GRAS 2.2. Biosynthèse extra-mitochondrial de Wakil Elle commence par la carboxylation d’un acétyl CoA en Malonyl CoA catalysée par l’acétyl CoA carboxylase, enzyme contenant un groupe prosthétique biotine. Le cycle d’élongation commence par la formation d’acétyl ACP (acyl carrier protein) et de malonyl ACP à partir d’acétyl CoA et de malonyl CoA catalysée respectivement par l’acétyl transacylase et la malonyl transacylase 71 III- METABOLISME DES ACIDES GRAS L’acétyl ACP et de malonyl ACP forment l’acétoacétyl ACP au cours d’une réaction catalysée par l’enzyme de condensation acyl-malonyl ACP. Une unité à 4 atomes de carbone est formée et le CO2 est libéré. La décarboxylation du malonyl ACP favorise la réaction. Les trois étapes suivantes permettent la réduction du groupe carbonyle cétonique en C-3 en un groupe méthylène s’agissant d’une biosynthèse, l’agent de réduction ici est le NADPH. 72 III- METABOLISME DES ACIDES GRAS Les cycles d’élongation se poursuivent jusqu’à la formation d’un C16-acyl ACP. Ce dernier est alors hydrolysé en palmitate et ACP par une thioestérase qui agit comme régulateur de la longueur des AG. 73 III- METABOLISME DES ACIDES GRAS 74 III- METABOLISME DES ACIDES GRAS 75  Intervention de l’enzyme de condensation, Décarboxylation Formation d’une unité de 4 carbone 76 REDUCTION 77 Déshydratation 78 79  6è tour de cycle C14-acylACP 7è tour de cycle C16-acylACP 80  Réaction (8) Les étapes 3 à 6 sont répétés 6 fois pour construire un acide gras en C16: l’acide palmitique CH3-CH2-CH2-CO~SACP Acyl ACP CH3-CH2-(CH2)13-CO~SACP Palmityl-ACP 81  Réaction 9: Hydrolyse E CH3-CH2-(CH2)13-CO~SACP CH3-CH2-(CH2)13-CO-O- +HSACP Palmityl-ACP H20 Palmitate(C16) Thioestérase hydrolyse la liaison thioesther pour libérer le palmitate, acide gras en C16 E= Palmityl thioestérase 82 III- METABOLISME DES ACIDES GRAS 2- ANABOLISME DES ACIDES GRAS ▪ - Bilan général - L’ensemble de la réaction de synthèse de l’acide palmitique à partir de l’acétyl CoA peut être séparé en 2 parties : - Tout d’abord il y a la formation de 7 malonyl CoA : - 7 acétyl CoA + 7 ATP + 7 CO2 → 7 malonyl CoA + 7 ADP+ 7Pi - Puis 7 cycles de condensation et de réduction - Acétyl CoA + 7 malonyl CoA + 14 NADPH2 → Palmityl CoA +14 NADP+ + 7 CO2 +7 H2O +7 CoA Ou → Palmitate + 14 NADP+ + 7 CO2 + 6 H2O + 8 CoA 83 III- METABOLISME DES ACIDES GRAS 3- CONTRÔLE DU MÉTABOLISME DES ACIDES GRAS Afin de répondre aux besoins physiologiques, le métabolisme des AG est soumis à un contrôle très précis où l’acétyl CoA carboxylase joue un rôle clé. + L’insuline stimule la synthèse des AG en activant la carboxylase, tandis que le glucagon et l’adrénaline ont un effet inverse. - Le citrate, qui signale que les modules nécessaires à la production d’énergie et aux synthèses cellulaires sont abondants, active la carboxylase, tandis que les acyl CoA et l’AMP l’inhibent 84 III- METABOLISME DES ACIDES GRAS La régulation de l’acétyl CoA carboxylase est effectuée par phosphorylation réversible au niveau d’un résidu sérine : la phosphorylation par une protéine kinase AMP-dépendante (AMPK) l’inhibe, tandis que la déphosphorylation par une protéine phosphatase l’active ; l’AMPK est elle-même activée par l’AMP et inhibée par l’ATP. Ainsi, la carboxylase est activée quand la charge énergétique est faible. 85 III- METABOLISME DES ACIDES GRAS L’insuline stimule la déphosphorylation de la carboxylase. Le glucagon et l’adrénaline activent la protéine kinase A qui, à son tour, inhibe la phosphatase en la phosphorylant ; ainsi, ces hormones cataboliques arrêtent la synthèse des acides gras. Le citrate stimule allostériquement la carboxylase. Un taux élevé de citrate traduit le fait que les unités dicarbonées et l’ATP sont disponibles pour la biosynthèse des AG. 86 III- METABOLISME DES ACIDES GRAS La synthèse et la dégradation des AG sont réciproquement régulées de telle façon qu’elles ne soient pas actives simultanément. Ainsi, au cours du jeûne, le glucagon et l’adrénaline activent la lipolyse tandis que l’insuline l’inhibe. 87 IV- FORMATION ET UTILISATION DES CORPS CÉTONIQUES Pour que l’acétyl CoA entre dans le cycle de Krebs, il est nécessaire que de l’oxaloacétate soit disponible pour la formation du citrate. Pour que cette condition soit réalisée, la dégradation des glucides doit être correctement réalisée ; Dans le cas contraire, la concentration de l’oxaloacétate est abaissée car ce dernier est normalement formé à partir du pyruvate, produit de la glycolyse, par la pyruvate carboxylase. « Les graisses brûlent au feu des hydrates de carbone. » 88 IV- FORMATION ET UTILISATION DES CORPS CÉTONIQUES Au cours du jeûne ou dans le diabète, l’oxaloacétate est utilisé par la gluconéogenèse pour former du glucose et il est donc peu disponible pour sa condensation avec l’acétyl CoA. Dans ces conditions, ce dernier est dirigé vers la formation, dans les mitochondries hépatiques, de corps cétoniques : acétoacétate, hydroxybutyrate et acétone 89 IV- FORMATION ET UTILISATION DES CORPS CÉTONIQUES DONC Cétogenèse Site: Foie, mitochondries Faible Importante: jeûne, état de privation glucidique État pathologique(diabète sucré non équilibré) 90 IV- FORMATION ET UTILISATION DES CORPS CÉTONIQUES La formation des corps cétoniques (cétogenèse) débute par la combinaison de 2 molécules d’acétyl-CoA qui formera un acétoacétyl-CoA (réaction de condensation) Réaction catalysée par une β-cétothiolase (réaction inverse de celle qui se déroule dans le dernier tour de spire de la β-oxydation = remplacement du radical méthyl par un radical acyle 91 IV- FORMATION ET UTILISATION DES CORPS CÉTONIQUES Formation de l’acétoacétate Condensation CH3-CO~SCoA + CH3-CO~SCoA AcétylCoA Acétyl CoA E CH3-CO-CH2-CO~SCoA + HSCoA AcétoacétylCoA E: β cétoacylthiolase 92 E= HMG CoA synthase 93 IV- FORMATION ET UTILISATION DES CORPS CÉTONIQUES Clivage CH3 HOOC-CH2-C-CH2-CO~SCoA β-OH-MGCoA OH E CH3-CO-CH2-COOH + CH3-CO~SCoA CHOLESTEROL Acétoacétate AcétylCoA E: HMG CoA lyase 94 IV- FORMATION ET UTILISATION DES CORPS CÉTONIQUES Formation des autres corps cétoniques Réduction CH3-CO-CH2-COOH + NADH,H+ Acétoacétate E CH3-CHOH-CH2-COOH + NAD+ 3-β-hydroxybutyrate E: β-hydroxybutyrate déshydrogénase 95 IV- FORMATION ET UTILISATION DES CORPS CÉTONIQUES Décarboxylation CH3-CO-CH2-COOH Acétoacétate E CH3-CO-CH3 + CO2 Acétone (Poumons) E: Acétoacétate décarboxylase 96 IV- FORMATION ET UTILISATION DES CORPS CÉTONIQUES ▪ l’acétoacétate et le β-oh butyrate peuvent être utilisés comme source d’énergie à la suite d’une séquence de réactivation (voir schéma) ▪ Ainsi les CC constituent une source importante d’apport en énergie qui est d’autant plus intéressante qu’ils diffusent librement à travers la membrane cellulaire ▪ Contrairement au glucose l’insuline n’est pas nécessaire pour permettre leur entrée dans la cellule ▪ Cette réactivation des CC se déroule principalement dans le muscle, le cerveau, le rein, mais pas dans le foie 97 REACTION DE REACTIVATION DE L’ACETO ACETATE 98 IV- FORMATION ET UTILISATION DES CORPS CÉTONIQUES Régulation de la cétogenèse But: Relais, apport glucidique insuffisant Différentes situations métaboliques favorisent la cétogenèse : Si la concentration en oxalo-acétate est basse, l’activité de la citrate synthétase diminue et on a donc accumulation de acétyl-coA Certains acides aminés peuvent être à l’origine d’une production accrue d’acétyl-coA (AA cétogènes) Un manque d’insuline favorise également la lipolyse et la béta oxydation, Production ++ de acétylcoA et augmentation du rapport NADH/NAD avec pour conséquence inhibition de la glycolyse et accumulation de acétyl-CoA--99 IV- FORMATION ET UTILISATION DES CORPS CÉTONIQUES Ce rapport augmenté favorise aussi la réduction de l’acétoacétate en β- OHbutyrate Sur le plan physiopathologique, un jeune glucidique ou le diabète favorise la protéolyse et la lipolyse et donc la cétogenèse Dans les conditions de pénurie nutritionnelle l’oxaloacétate est déplacé du cycle de Krebs vers la néoglucogenèse et une fraction importante de l’acétylCoA +++cétogenèse 100 101 IV- FORMATION ET UTILISATION DES CORPS CÉTONIQUES En cas de jeune prolongé ou de diabète type 1 : (carence en Insuline) : lipolyse +++ et production de CC+++ Risque ++ coma acido-cétosique Le glucagon lui favorise la libération hépatique du glucose , si augmenté Or glucagon = principal signal de oxydation de AG et de la cétogenèse et agit par l’intermédiaire d’une chute de la concentration en malonylCoA due à l’inhibition de la glycolyse et de la lipogénèse 102