FC9b - Les Lipides - Final PDF

Les lipides Professeur : BOUTAHAR FC N°9b Date : 18/09/2023 SOMMAIRE I. LES ACIDES GRAS (AG) (SUITE) ................................................................................................................................................. 1 II. LES LIPIDES SIMPLES ..........................

Les lipides Professeur : BOUTAHAR FC N°9b Date : 18/09/2023 SOMMAIRE I. LES ACIDES GRAS (AG) (SUITE) ................................................................................................................................................. 1 II. LES LIPIDES SIMPLES ............................................................................................................................................................... 2 1. LES GLYCERIDES ....................................................................................................................................................................... 2 2. LES TRIGLYCERIDES ................................................................................................................................................................... 2 3. LES STERIDES .......................................................................................................................................................................... 3 A. Structure du cholestérol ................................................................................................................................................. 3 B. Rôles biologiques du cholestérol ..................................................................................................................................... 4 C. Acides et sels biliaires ..................................................................................................................................................... 5 D. Le cycle entéro-hépatique .............................................................................................................................................. 7 E. Elimination du cholestérol .............................................................................................................................................. 8 F. Importance des sels biliaires ........................................................................................................................................... 8 G. Synthèse de la vitamine D .............................................................................................................................................. 9 4. LES CERIDES ......................................................................................................................................................................... 10 III. LES LIPIDES COMPLEXES ...................................................................................................................................................... 11 1. LES GLYCEROPHOSPHOLIPIDES ................................................................................................................................................... 11 A. Les principaux glycérophospholipides ........................................................................................................................... 12 B. Les dérivés des glycérophospholipides .......................................................................................................................... 13 2. LES SPHINGOLIPIDES ............................................................................................................................................................... 16 A. La sphingosine ............................................................................................................................................................. 16 B. La céramide ................................................................................................................................................................. 16 C. Les 2 types de sphingolipides ........................................................................................................................................ 16 D. Les sphingophospholipides ........................................................................................................................................... 17 E. Les sphingoglycolipides................................................................................................................................................. 18 IV. ASSOCIATION LIPIDES -PROTEINES ...................................................................................................................................... 20 1. LES STRUCTURES MEMBRANAIRES .............................................................................................................................................. 20 2. TRANSPORT DES LIPIDES DANS LA CIRCULATION SANGUINE ................................................................................................................ 21 A. Protéines de transport.................................................................................................................................................. 21 B. Les lipoprotéines .......................................................................................................................................................... 22 En cas de questions sur ce cours, vous pouvez écrire à l’adresse suivante : [email protected] Les règles de courtoisies sont à respecter lors de l’envoi d’un mail. L’équipe des tuteurs se réserve le droit de répondre ou non à un mail. En cas de questions récurrentes, les tuteurs pourront faire un point lors des colles hebdomadaires. I. Les acides gras (AG) (suite) LES ACIDES GRAS - PROPRIÉTÉS FORMATION DES SELS Le traitement des acides gras (AG) par une base forte (NaOH ou KOH) • Formation de savon à propriétés moussantes et émulsionnantes. • Dans l’eau, les savons se dissocient en Na+ et RCOO-. o On obtient alors une molécule amphiphile • La fonction carboxyle (COOH) est ionisée (COO-), elle peut interagir avec des molécules d’eau par la partie polaire. • Interaction des parties hydrophobes entre elles et les parties hydrophiles avec le milieu aqueux. • Formation de micelles qui peuvent solubiliser d’autres lipides en les emprisonnant en leur sein : c’est le pouvoir détergent des savons. Organisation en micelles a pH alcalin LES ACIDES GRAS - PROPRIÉTÉS FORMATION D’ESTERS Réaction d’estérification • Formation de liaisons esters entre les groupements hydroxyles d’un alcool (le glycérol) et le groupement carboxyle de l’AG. • Exemple : Formation de monoglycérides 1 II. Les lipides simples 1. Les glycérides LES LIPIDES SIMPLES LES GLYCÉRIDES Point de vue quantitatif • Représentent l’essentiel des lipides naturels de l’organisme • Association d’un glycérol avec 1 ou plusieurs AG par une ou plusieurs liaisons ester. • Le glycérol possède 3 fonctions hydroxyle (triol), on peut donc retrouver des monoglycérides (1 AG) , des diglycérides (2 AG) et des triglycérides (3 AG) suivant le nombre d’estérifications. • Les triglycérides étant les plus importants car ils représentent les lipides de réserve. Structure • Principaux AG en quantité, qui estérifient le glycérol sont : acide oléique, acide palmitique et acide linoléique. 2. Les triglycérides LES LIPIDES SIMPLES - LES GLYCÉRIDES LES TRIGLYCÉRIDES • Nécessite l’intervention de 3 acteurs : la lipase pancréatique, la colipase et les sels biliaires • Les sels biliaires (synthétisés dans le foie, déversés dans l’intestin) sont des détergents naturels o Entourent les triglycérides Hydrolyse intestinale des triglycérides o Sont présents à l’interface entre la partie aqueuse et les corps lipidiques • Action de la lipase pancréatique + colipase + sels biliaires o Ces 2 enzymes ne peuvent être fonctionnelles qu’en présence de sels biliaires • Les triglycérides sont hydrolysés en diglycérides et en monoglycérides, puis le glycérol est libéré des acides gras (AG) qui rejoignent la circulation sanguine. • 15-20% de la masse d’un individu, lipide de réserve • 95% des lipides alimentaires 2 3. Les stérides LES LIPIDES SIMPLES LES STÉRIDES Généralités • Issus de l’estérification entre un AG et un stérol • Stérol : cholestérol A. Structure du cholestérol LES LIPIDES SIMPLES - LES STÉRIDES STRUCTURE DU CHOLESTÉROL Propriétés • Le cholestérol est un alcool (il possède une fonction hydroxyle OH) avec les propriétés d’un lipide • Partie hydrophobe : o 27 carbones Amphiphile o Un noyau stérane (ou cholestane) hydrophobe composé des 4 cycles A, B, C et D, formés par 17 C. • Partie hydrophile : o Fonction hydroxyle OH au niveau du C3 qui permet l’estérification du cholestérol par un acide gras. • α et β, suivant l’orientation du groupement méthyl porté par le carbone 10. Ces différentes configurations déterminent l’activité de la molécule. o Si α : le OH est dans la direction opposée au CH3 o Si β : le OH est orienté dans la même direction que CH3, exemple en OH 3 2 configurations 3 B. Rôles biologiques du cholestérol LES LIPIDES SIMPLES - LES STÉRIDES RÔLES BIOLOGIQUES DU CHOLESTÉROL • Synthèse dans le réticulum endoplasmique et apporté par l’alimentation • À partir de l’unité isoprène résultant de la condensation de molécules d’acétyl-CoA • Ces dérivés isoprènes sont aussi à l’origine des vitamines liposolubles (A, E et K) Origine • Insertion dans les membranes plasmiques o Rigidifie les membranes o S’il n’est pas utilisé par les membranes, le cholestérol peut être estérifié pour être stocké au sein de gouttelettes lipidiques dans le cytoplasme Destinées o Ou transporté dans des lipoprotéines de transport • Synthèse des acides biliaires et des sels biliaires o Important lors de la digestion pour la dégradation des TG alimentaires • Synthèse des hormones stéroïdes • Synthèse de la vitamine D Estérification du cholestérol • Acteurs : l’enzyme ACAT (AcylCoA Cholestérol Acyl Transférase) et à un acyl-CoA (acide gras associé au coenzyme A) o Catalyse la formation de la liaison ester entre le cholestérol et un acyl-CoA o Utilise le plus souvent le stéarylCoA (acide stéarique + CoA) ou l’OléylCoA (acide oléique + CoA). 4 C. Acides et sels biliaires LES LIPIDES SIMPLES - LES STÉRIDES LES ACIDES BILIAIRES ET LES SELS BILIAIRES • Synthétisée dans le réticulum endoplasmique des hépatocytes. • Sécrétion exocrine jaunâtre basique (pH 7.6 – 8.6) du foie, sécrétée 1L par jour • Permet : La bile o Digestion des lipides par le rôle tensioactif des sels biliaires en les solubilisant pour les digérer, l’élimination des déchets (bilirubine, cholestérol, xénobiotiques…) et le contrôle du pH duodénal en association avec le suc pancréatique. • Composée en grande majorité d’eau (97,5%) et seulement 1,1% de sels biliaires. • À partir du cholestérol au niveau du réticulum endoplasmique des hépatocytes • Intervention d’hydroxylases, spécifique d’une configuration alpha ou béta. • Consomme O2 et NADPH • Retenir qu’il y a des hydroxylations, réductions, isomérisation et oxydation qui donne les acides biliaires primaires Synthèse synthèse des acides biliaires et sels biliaires 1) formation des acides biliaires primaires • Des hydroxylases spécifiques de la configuration α ou β permettent la fixation de groupements hydroxyle de manière spécifique. 1ère étape : hydroxylation 2ème étape : réduction • Cette réaction d’hydroxylation consomme du dioxygène O 2 et du NADPH,H+ (cofacteur d’oxydo-réduction) • Permet la saturation de la double liaison entre les carbones 5 et 6 et nécessite l’intervention du NADPH, H+. 5 3ème étape : isomérisation • La fonction hydroxyle en position 3 change de configuration et passe de β à α grâce à l’action d’une isomérase. 4ème étape : oxydation • La chaîne carbonée est coupée et peut donner soit du cholylCoA + propionylCoA soit du chénodésoxycholylCoA + propionylCoA Acides biliaires primaires obtenus • Acide cholique et acide chénodésoxycholique, molécules peu polaires SYNTHÈSE DES ACIDES BILIAIRES ET SELS BILIAIRES 2) RÉACTION DE CONJUGAISON Localisation • Dans les hépatocytes • Étape de conjugaison avec une glycine (acide aminé) ou une taurine (dérivé d’acide aminé) pour renforcer leur pôle hydrophile. • On passe alors d’acides biliaires primaires peu solubles dans l’eau à des sels biliaires polaires donc hydrosolubles grâce aux fonctions ionisables (fonction carboxyle COO-) et de la taurine (fonction sulfate SO3-). Formation des sels biliaires a partir des acides biliaires primaires • La réaction de conjugaison consiste en la formation d’une liaison amide entre la fonction carboxylique COOH de l’acide biliaire primaire et la fonction amine NH 2 de la glycine ou de la taurine. • Fonction amine et une fonction ionisable, les sels biliaires vont être des molécules polaires. • Les sels biliaires obtenus : 6 SYNTHÈSE DES ACIDES BILIAIRES ET SELS BILIAIRES 3) ACTION DES SELS BILIAIRES AU NIVEAU INTESTINAL Localisation • Stockés dans le foie • Déversés dans la bile puis dans l’intestin • Digestion des lipides o Indispensable pour l’émulsion des lipides Rôles • Absorption des vitamines o Vitamines liposolubles A et E et K SYNTHÈSE DES ACIDES BILIAIRES ET DES SELS BILIAIRES TRANSFORMATION DES SELS BILIAIRES EN AICDES BILIAIRES SECONDAIRES AU NIVEAU INTESTINAL Déconjugaison et Déshydroxylation position 7 • Grâce à l’action d’enzymes bactériennes • Acide désoxycholique • Acide lithocholique Productions ⇒ Acides biliaires secondaires D. Le cycle entéro-hépatique RÉCAP DES DIFFÉRENTES ÉTAPES DU CYCLES ENTÉRO-HÉPATIQUE Synthèse Sécrétion Action Transformation • Hépatique o Des acides biliaires primaires • Au niveau de la bile o Des sels biliaires • Intestinale o Vu précédemment • Intestinale o En acide biliaire secondaire • Intestinale Réabsorption o Des acides biliaires secondaires ▪ Retour vers le foie 7 E. Elimination du cholestérol ÉLIMINATION DU CHOLESTÉROL • Pas de dégradation du cholestérol par l’organisme Sous forme d’acide biliaire secondaire • Élimination dans les selles (environ 1g sur les 20g produit) Majeure partie des acides biliaire secondaire • Réabsorbée et transportée par le système porte vers le foie F. Importance des sels biliaires PATHOLOGIES • Entraine une malabsorption : o Des graisses ▪ (Stéatorrhée : apparition de graisses dans les selles) Déficit en sels biliaires o Des vitamines liposolubles A et E ▪ Carence ⇒ Perturbation souvent rencontrée chez les patients atteint de cirrhose hépatique pathologie chez les patients atteins de cirrhose hépatique • Augmenter l’élimination des acides biliaires par les selles • Empêcher leur réabsorption intestinale Traitement de l’hypercholestérolémie Risque d’athérosclérose o Utilisation d’une résine échangeuse d’ions capable de fixer les acides biliaires dans l’intestin o Blocage du cycle entéro-hépatique o Excrétion du cholestérol par voie fécale augmentée 8 G. Synthèse de la vitamine D ÉTAPES SYNTHÈSE DE LA VITAMINE D Précurseur Condition de synthèse • Cholestérol • Synthèse de la vitamine D si l’ensoleillement est suffisant • Cholestérol → 7 déhydrocholestérol (réduction). 1.Foie 2.Peau Mécanisme (Mémo : Fais pas flipper Renaud) Produit final • 7 déhydrocholestérol → prévitamine D3 (sous action des UV) • Prévitamine D3 → vitamine D3 (isomérisation) 3.Foie • Vitamine D3 → 25 OH D3 (hydroxylation) 4.Rein • 25 OH D3 → 1,25 (OH)2D3 (hydroxylation) • 1,25 dihydrocholécalciférol ou calcitriol = Vitamine D3 ACTIVE o Dosable dans le sang • Contrôle du mécanisme phosphocalcique : o Une carence en vitamine D affecte le tissu osseux : ▪ Entrainant un rachitisme chez l’enfant, ttt : donner de la vitamine D ▪ Une ostéomalacie chez l’adulte, même ttt que pour le rachitisme chez l’enfant Rôle vitamine D3 • Effet sur les cellules du système immunitaire • Hormone : o Mécanisme d’action proche des hormones stéroïdes ▪ Fixation sur récepteur nucléaire o Régulation de la transcription des gènes 9 4. Les cérides CARACTÉRISTIQUES DES CÉRIDES • Entre : Estérification o Un alcool gras à longue chaîne o Un acide gras à longue chaîne Particularité Rôle • Lipides strictement hydrophobes • Formation des revêtements de protection o Exemple : cires 10 III. Les lipides complexes 1. Les glycérophospholipides STRUCTURE 1) Glycérol 2) Acide glycérophosphorique • Estérification possible sur les 3 carbones C1, C2, C3 • Glycérol (1) • Groupement phosphate sur le C3 • Acide glycérophosphorique (2) : liaison phosphoester • Acides gras sur C1 et C2 3) Acide phosphatidique o En général : ▪ Un acide gras saturé ▪ Un acide gras insaturé • Acide phosphatidique (3) Glycérophospholipide • Alcool La nature du glycérophospholipide est déterminée par l’alcool qu’il porte • Molécule amphiphile : o Un groupement hydrophile polaire qui peut interagir avec les molécules d’eau ▪ Phosphate + alcool Caractéristiques o Un groupement hydrophobe apolaire qui peut interagir avec le milieu aqueux ▪ Acide gras • Représentent 50 à 70% des lipides membranaires o Têtes polaires interagissent avec le milieu aqueux o Chaines carbonées hydrophobes interagissent entre elles Médiateur de la signalisation intracellulaire 11 A. Les principaux glycérophospholipides NATURE DÉTERMINÉE PAR L’ALCOOL PRÉSENT Alcool Glycérophospholipides Propriétés • Présent surtout dans o Feuillet membranaire externe Choline : • Phosphatidylcholine ou lécithine : o Dans surfactant pulmonaire ▪ Aide à la respiration chez le nouveau-né • Précurseur chimiques de messagers o Exemple : acétylcholine Maladie d’alzheimer : defauts de choline Sérine : • Phosphatidylsérine Éthanolamine : • Phosphatidyléthanolamine céphaline ou • Présent dans le membranaire interne feuillet • Présent dans le membranaire interne feuillet Glycérol : • Phosphatidylglycérol • Présent surtout chez les bactéries Inositol : • Présent dans le membrane interne • Phosphatidylinositol Inositol 4,5 biphosphate • Phosphatidylinositol biphosphate 4,5 feuillet • Précurseur chimiques de messagers • Précurseur chimiques des messagers o DAG o IP3 12 B. Les dérivés des glycérophospholipides LES LYSOPHOSPHOLIPIDES ET MÉDIATEURS DE LA SIGNALISATION CELLULAIRE : MÉCANISME D’ACTION • Coupe : • Libère : Phospholipase A1 et A2 o Monoacylglycérophospholipide = lysophospholipides o Un acide gras o Liaison ester glycérol et AG entre C1 entre C2 ▪ Pour PLA1 o Liaison ester glycérol et AG ▪ Pour PLA2 • Libère : La phospholipase C : PLC o Diacylglycérol (= diglycéride) o Un alcool phosphaté • Libère : La phospholipase D • Coupe : o Liaison du phosphate avec le C3 du glycérol • Coupe : o Acide phosphatidique o Entre le phosphate o Un alcool o L’alcool 13 PARTICULARITÉ DU PHOSPHATIDYLINOSITOL-BIPHOSPHATE : PIP2 Glycérophospholipide • Membranaire • Libère 2 médiateurs chimiques : Action de la PLC o IP3 : inositol 1,4,5 triphosphates o DAG : diacylglycérol • Exemple : o Une hormone/ligand) récepteur : fixe un ▪ Activation de PLC (= effecteur) ▪ Hydrolyse de PIP2 (au niveau de la membrane plasmique) = Production de médiateurs de la communication cellulaire ▪ Production de deux médiateurs chimiques (= seconds messagers) • IP3 : augmente taux de calcium intra-cellulaire. o Activation kinases calcium dépendante • DAG : o Active PKC (protéine kinase C) • Entraine phosphorylation des protéines • Modification du fonctionnement cellulaire 14 LES PLASMALOGÈNES OU ÉTHERPHOSPHOLIPIDES • Base : glycérol Structure • Liaison éther insaturé sur C1 avec un alcool gras o Attention : alcool gras, pas acide gras • Membranaire : o Abondants dans les membranes cellulaires des neurones du cerveau o Représentent 30% des phospholipides de membranes o Augmentent la fluidité membranaire Rôles • Protection contre les molécules toxiques o Rupture double liaison éther insaturé libère un composé au rôle antioxydant o Empêche molécules toxiques de dégrader les autres glycérophospholipides membranaires • Constituant de la gaine de myéline des neurones CONCLUSION • Composants de la membranes plasmiques = Propriétés biologiques des glycérophospholipides o Composés amphiphiles • Médiateur de la signalisation intracellulaire 15 2. Les sphingolipides A. La sphingosine CARACTÉRISTIQUES • De 18 carbones avec sur : o C1 : fonction alcool Aminoalcool o C2 : fonction amine primaire o C3 : fonction alcool secondaire Représente la structure de base des sphingolipides B. La céramide CARACTÉRISTIQUES • Entre : Liaison amide o Fonction carboxylique d’un acide gras à longue chaine o Fonction amine sphingosine d’une Représente le précurseur des sphingolipides C. Les 2 types de sphingolipides À PARTIR D’UN CÉRAMIDE • Céramide reliée à : Sphingophospholipide/ Phospholipide Sphingoglycolipides o 1 phosphate o 1 alcool • Fonction alcool primaire du céramide (C1) lié à : o Structure osidique 16 D. Les sphingophospholipides LA SPHINGOMYÉLINE Structure • Céramide • Phosphorylcholine • Molécule ionisée dans le sang Particularités • 85% des sphingolipides chez l’homme sont représentés par la sphingomyéline • Isoler Rôles • Protéger • Phospholipide de la gaine de myéline de cellules nerveuses (entourent l’axone des neurones) 17 E. Les sphingoglycolipides 2 TYPES : Les sphingoglycolipides simples = cérébrosides • Céramide reliée à un seul ose o Glucose ou galactose Mémo : on a qu’un seul cerveau = cérébroside un seul sucre • Céramide reliée un enchaînement d’oses Structure de base : o Glucose o Galactose o N-acétylgalactosamine • Fortement membranes Les sphingoglycolipides complexes mémo : on a plusieurs ganglions = ganglioside, plusieurs sucres présents dans les • Les gangliosides : o Lorsque sphingoglycolipide complexe est relié à : ▪ ▪ ▪ ▪ Un glucose Galactose N-acétylgalactosamine Une ou plusieurs molécules d’acides sialiques • Exemple : ganglioside cerveau humain o GM : ganglioside monosialylé : 1 acide sialique o GD : ganglioside disialylé : 2 acides sialiques o GT : ganglioside trisialylé : 3 acides sialiques • Fortement présents dans les cellules nerveuses 18 LES SHPINGOGLYCOLIPIDES • Les phénomènes de reconnaissances : o Chaines oligosaccharidiques Impliqués dans ▪ Un pôle hydrophile orienté vers l’extérieur de la membrane plasmique ▪ Reconnaissance d’autres molécules o Récepteurs de surface • La définition groupes sanguins humains A, B, O • La maladie de Tay-Sachs : Anomalie génétique touchant le gène codant pour l’héxosaminidase A o Enzyme de dégradation ▪ Attaque les liaisons entre certains sucres des gangliosides Pathologies ▪ Entrainant un retard de développement mental, paralysie, cécité, mort en 3 ou 4 ans • Maladie de Niemann-Pick : anomalie présente dès la naissance o Déficit en sphingomyélinase : retard mental et mort précoce ▪ Enzyme intervenant dans la destruction de la sphingomyéline ▪ Accumulation sphingomyéline dans cerveau et foie 19 IV. Association lipides -protéines 1. Les structures membranaires REPRÉSENTATION ET COMPOSITION Représentation schématique d’une membrane plasmique Phospholipides 3 types de lipides au niveau de la membrane plasmique • Parties hydrophiles interagissent avec milieu aqueux • Parties hydrophobes interagissent entre elles • Une partie hydrophobe interagit avec chaines d’acides gras des phospholipides Cholestérol o Cycle cholestane • Une partie hydrophile interagit avec le milieu aqueux. o Tête polaire : représenté par le groupement hydroxyle Glycolipides Protéines Les groupements osidiques sont au contact du milieu aqueux • Enchâssées à l’intérieur de la membrane plasmique • Dépend de sa composition : Fluidité membranaire o Présence d’acide gras insaturé augmente la fluidité membranaire o Cholestérol diminue la fluidité membranaire (= rigidification membrane) 20 2. Transport des lipides dans la circulation sanguine A. Protéines de transport PROTÉINES DE TRANSPORTS L’albumine • Molécule permettant le transport des acides gras libres • Transport des lipides vers les organes périphériques o Ne circulent pas à l’état libre dans le sang Les lipoprotéines • Transport lipides complexes o Cholestérol o TG o Phospholipides 21 B. Les lipoprotéines CARACTÉRISTIQUES • Complexes moléculaires composés de lipides et de protéines réunis de manière non covalente Définition o Permettent le transport de molécule hydrophobe dans le sang o Les protéines correspondent à des apolipoprotéines spécifiques des lipoprotéines • Existe différente lipoprotéine et leur hétérogénéité, mis en évidence par ultracentrifugation, permet de les classer Densité inférieure à l’eau Hétérogénéité Densité supérieure à l’eau Relation inverse densité/taille Organisation de la lipoprotéine Lipoprotéine avec forte proportion de protéines Lipoprotéine faible proportion protéines Au centre molécules hydrophobe • LDL • HDL • Chylomicron • VLDL • Lipoprotéine dense • Moins volumineuse • HDL, LDL • Faible densité • Mais volumineuse • Chylomicron, VLDL • TG • Cholestérol estérifié • Aides aminés hydrophobes • Les phospholipides À la périphérie molécules hydrophile • Le cholestérol non estérifié • Les acides aminés polaires o Molécules polaires au contact du milieu aqueux 22 COMPOSITION DES LIPOPROTEINES Lipoprotéines Chylomicron VLDL LDL HLD Densité + ++ +++ ++++ Dimension(nm) ++++ 100 à 200 +++ 30 à 70 ++ 20 à 25 + 8 à 11 % de protéines 1-2% 7-10% 20% 50% % de lipides 98% 90% 80% 50% Cholestérol et cholésterol estérifié : 22% ApoA,ApoC,ApoE Lipide dominant TG : 85% TG : 55% Cholestérol et cholestérol estérifié : 50% Apolipoprotéines principales Apo B48 ApoA, ApoC, ApoE ApoB100 ApoC,ApoE ApoB100 23