Les hétérolipides ou lipides complexe

LES HETEROLIPIDES OU LIPIDES COMPLEXES
Ils renferment en plus des éléments C, H, O du phosphore (P), de l'azote (N) ou du soufre (S).
Ils sont formés d'un alcool qui fixe un acide gras et/ou d'autres composés. On peut les classer en
fonction de l'alcool utilisé :
- soit le glycérol: ce sont des glycérolipides complexes, qui regroupent:
- les glycérophospholipides (P)
- les glycéroglycolipides(sucres),
- soit une base sphingoïde = un alcool aminé à longue chaîne: ce sont les sphingolipides.
1. GLYCEROPHOSPHQLIPIDES (ou PHOSPHOGLYCÉRIDES)
On les appelle aussi les phosphatides, et ce sont les représentants les plus nombreux des lipides
complexes. On les trouve en forte concentration dans les membranes biologiques.
1.1. Acides phosphatidiques
Ce sont des esters phosphoriques de diglycérides.
Le glycérol est donc estérifîé par 2 AG et par l'acide phosphorique: 3 liaisons esters dont une
phophoester.
En général, les AG ont entre 16 et 18 atomes de C. Souvent l'un des AG est insaturé et il est en position
C2.
L'acide phosphorique n'a qu'une de ses acidités engagée, donc la molécule a un caractère acide.
Ils existent rarement à l'état libre, et jouent un rôle important dans la biosynthèse des
glycérophospholipides.
1.2. Glycérophospholipides dérivés des acides phosphatidiques
Le résidu phosphate a deux fonctions acides libres. Une des ces deux fonctions peut être estérifiée par
un nouvel alcool.
1.2.1. Glycérophosphoaminolipides (ou glycérophosphatides azotés ou phosphoglycérides
azotés).
X = serine
-->
Phosphatidyl-sérines.
X = éthanolamine
-->
Phosphatidyl-éthanolamines (autrefois faisant partie des céphalines).
X = choline
-->
Phosphatidyl-cholines (autrefois faisant partie des lécithines)
Sérine
Ethanolamine
Choline
- Les céphalines sont présentes dans tous les tissus animaux et beaucoup de végétaux. Elles sont
abondantes dans le cerveau (d'où leur nom).
- Les lécithines sont un des constituants du jaune d'œuf (acide oléique en 2, acide stéarique en 3), mais
aussi des cellules du foie, du rein, des muscles et du tissu nerveux.
Le groupement NH2 est plus basique que celui des céphalines.
1.2.2. Glycérophospholipides non azotés (ou glycérophosphatides non azotés ou
phosphoglycérides non azotés)
X = glycérol
-->
phosphatidyl-glycérols, abondants chez certains microorganismes et
les plantes
X = inositol
-->
phosphatidyl-inositols (inositides)
L'inositol est un polyalcool cyclique; le C1 est engagé dans la liaison phosphoester avec l'acide
phophatidique. Les phosphatidyl-insitols sont présents dans les membranes plasmiques et
mitochondriales, le plus souvent sous forme biphosphate: les C4 et C5 sont phosphatés pour donner le
phosphatidyl-inositol-4,5 diphosphate qui, suite à son hydrolyse enzymatique, libère du diacylglycérol
(DAG) et de l'inositol 1,4,5-triphosphate (IP3). Ces 2 molécules sont des seconds messagers = elles
interviennent dans la transduction des signaux d'activation intracellulaires suite à la stimulation d'une
cellule par une hormone par exemple.
1.3. Glycérophospholipides particuliers: les dérivés éther-oxydes
L'une des chaînes carbonées (de façon générale celle du C1) est liée au glycérol non pas par une
liaison ester mais par une liaison éther C-O-C. Ils sont des dérivés d'alcool gras. Les plus importants
sont:
- les plasmalogènes sont des dérivés alkényl-éthers, c'est-à-dire formés avec un alcool gras vynilique:
CH=CH-OH. Le 2ème alcool est en général l'éthanolamine. Ils sont présents dans le système nerveux et
le muscle cardiaque, ainsi que dans les macrophages et les cellules de la glande thyroïde.
Ils auraient pour rôle de stabiliser les membranes et de les protéger du stress oxydatif. Ces fixations sur
la double liaison conduisent à la rupture de la molécule avec production d'aldéhydes qui pourraient être
des régulateurs de l'activité cellulaire.
- le PAF ou PAF-acéther («platelet activating factor »):
Sa structure comprend:
- un alcool gras lié par une liaison éther en C1 ( donc dérivé alkyl-éther),
- un radical acétyl en C2. Ce groupe (10 fois + court que les chaînes d'acides gras) rend la molécule
beaucoup plus hydrosoluble que les autres glycérophospholipides et les plasmalogènes.
C'est un médiateur produit par les leucocytes pour activer les plaquettes sanguines et stimuler leur
agrégation il joue un rôle important dans le phénomène de coagulation sanguine. Sa diffusion dans le
plasma est liée à son caractère hydrophile.
1.4. Propriétés et rôles des glycérophospholipides
1.4.1. Molécules amohiphiles (structure bipolaire)
Les molécules de glycérophospholipides ont deux parties: l'une apolaire (correspondant aux acides
gras) = "queue" hydrophobe, l'autre polaire (groupement phosphorique, glycérol, alcool azoté ou non) =
"tête" hydrophile.
Par conséquent, en milieu aqueux, ces molécules ont tendance à associer leur zone hydrophobe entre
elles et à présenter au milieu aqueux leur zone polaire; elles forment des monocouches donnant des
micelles (vésicules formées par une monocouche délimitant un compartiment interne), ou des
bicouches,qui peuvent donner des liposomes (vésicules formées par une bicouche délimitant un
compartiment interne).
Les glycérophospholipides, en association avec d'autres molécules amphiphiles comme les glycolipides,
la sphingomyéline, le cholestérol... ont ainsi tendance à former la double couche très stable des
membranes biologiques (liaisons hydrophobes, liaisons électrostatiques). Ces bicouches lipidiques
présentent une certaine fluidité. Chaque couche se déplace par rapport à l'autre:
Différents mouvements possibles
pour les molécules de
glycérophospholipides
dans les membranes cellulaires
Cette structure amphiphile est celle des agents qui abaissent la tension de la surface de l'eau
(détergents, tensio-actifs).
Dans les poumons des vertébrés, les alvéoles sont tapissées d'un film lipoprotéique permettant d'éviter
leur collapsus: le surfactant. Il contient 10% de protéines et 90% de phospholipides, dont plus de la
moitié sont des glycérophospholipides (surtout le dipalmitoylphosphatidykcholine, qui, d'ailleurs est
saturé: il résiste bien aux conditions oxydantes de l'air alvéolaire riche en 02).
1.4.2. Hydrolyse des glycérophospholipides
L'hydrolyse de ces lipides est réalisée, in vivo, par des enzymes appelées des phospholipases. Elles
sont spécifiques du site de coupure:
Enzyme
origine
Site d'action
libération
Phospholipase A1
Lysosome, membranes
Liaison ester en C1
Acide gras en
lysophosphatide
1
+
Phospholipase A2
Venins de serpents, Liaison ester en C2
abeilles, scorpions
Acide gras en
lysophosphatide
2
+
Phospholipase C
membranes
Liaison ester entre acide Alcool phosphorylé
phosphorique et glycérol diglycéride
+
Phospholipase D
végétale
Liaison ester entre acide Alcool
+
phosphorique et alcool phosphatidique
azoté ou non
acide
Dans le cas des phospholipases A, on obtient un phospholipide n'ayant plus qu'un seul acide gras =
lysophosphatide (dans le cas d'une lécithine, on a une lysolécithine). Les lysophosphatides sont des
agents tensio-actifs très puissants, capables de provoquer une hémolyse. Ceci peut expliquer en partie
l'action de certains venins.
La phospholipase A2 est impliquée dans la biosynthèse des éicosanoïdes (prostaglandines et
leucotriènes): l'acide gras en position 2 est souvent l'acide arachidonique, qui est le précurseur des
éicosanoïdes (cf +loin).
La phospholipase C est l'enzyme qui génère les DAG et l'IP3 à partir du phosphatidyl-inositol
diphosphate.
2. GLYCEROGLYCOLIPIDES
Comme dans les glycérolipides précédents, les C1 et C2 du glycérol sont estérifiés par des acides gras,
mais sur le C3 un ose ou un oligoside est fixé par son carbone hémiacétalique par une liaison
glycosidique.
Ces glycéroglycolipides sont abondants dans les membranes des plantes (en particulier dans les
membranes des thylacoïdes des chloroplastes), et de certaines bactéries.
Ex: 1,2-diacyl-[β-D-galactosyl-1'-3]-glycérol
3. SPHINGOLIPIDES
3.1. Structure
L'alcool n'est plus du glycérol mais un aminoalcool à longue chaîne: la sphingosine
(18 atomes de C dont 1 C=C + 2 fonctions alcool + 1 fonction aminé)
La fixation sur le groupe aminé d'un acide gras donne une céramide, molécule précurseur de tous les
lipides du groupe: il s'agit d'une liaison amide entre le -COOH de l'acide gras et le -NH2 de la
sphingosine (ce n'est donc plus une liaison ester comme dans les autres lipides).
L'acide gras est principalement l'acide lignocérique (C24H48O2) ou stéarique (C18H36O2).
De plus, le OH terminal (sur le Carbone n°1) de la sphingosine peut être lié à un autre groupement X ,
qui est la phosphocholine ou un ose (ou dérivé d'osé):
- Si X = phosphocholine :
On obtient la sphingomyéline, constituant (avec les lécithines) de la gaine de myéline des fibres
nerveuses et du SNC. C'est un phospholipide représentant 15 à 20 % des phospholipides totaux.
- Si X = ose (hexose : glucose ou galactose) ou dérivé d'osé (hexosamine), on obtient les glycolipides
- un ose --> cérébrosides (cérébroglucosides ou cérébrogalactosides)
- un ose dont le OH en 3 est estérifié par l'acide sulfurique --> sulfatides
présents surtout dans le cerveau et le rein
- plusieurs oses ou hexosamines --> glycolipides neutres. Le 1er ose est le glucose (chez
les Vertébrés). On trouve ensuite fréquemment, le galactose, le mannose, le fucose, la glucosamine et
la galactosamine.
- plusieurs oses ou hexosamines dont l'acide neuraminique --> gangliosides présents
uniquement chez les vertébrés. Les principaux gangliosides des cellules humaines sont regroupés sous
le nom de GM1, GM2, GM3. Le GM1 est le récepteur à la toxine cholérique au niveau des cellules
épithéliales de l'intestin.
Remarque: il existe des glycosyldiglycérides: résultent de la fixation sur la fonction alcool libre d'un 1,2
diglycéride d'une ou plusieurs molécules d'oses (jusqu'à 10), en général le glucose et le galactose. Ils
sont des constituants des membranes plasmiques des bactéries. Ce sont des lipides complexes, mais
n'appartenant ni à la famille des glycérophospholipides (pas de phosphate), ni à celle des
sphingoglycolipides (alcool = glycérol).
3.2. Propriétés et rôles des sphingolipides
Découverts il y a plus d'un siècle, leur nom vient de leur rôle aussi énigmatique que les questions du
Sphinx...
Proches des lécithines pour les propriétés physiques.
Mais diffèrent pour les propriétés chimiques : fonction amide et non ester.
(NB rapport N/P = 2 alors que pour lécithines N/P = 1).
Rôle structural dans les membranes: les sphingolipides sont principalement des constituants de la
membrane des cellules. Rôle particulier déjà cité pour la sphingomyéline.
Ils sont insérés dans le feuillet externe de la membrane, la partie glucidique des glycosphingolipides est
toujours à la surface externe de la cellule (comme pour les glycoprotéines).
Rôle dans la reconnaissance cellulaire: les glycolipides présents dans la couche externe des
membranes plasmiques exclusivement; les chaînes pligoholosidiques font saillie à la surface des
cellules et jouent:
- un rôle antigénique: Ag des groupes sanguins A, B, O.
- un rôle de récepteur: récepteur de la toxine cholérique sur le ganglioside GM1 des entérocytes
récepteur du virus de la grippe sur le ganglioside GM3.
Rôle de médiateurs intracellulaires: la sphingomyéline joue un rôle dans la transduction d'un signal
extracellulaire à l'intérieur de la cellule:
- la fixation d'un ligand (cytokine par exemple) active une enzyme d'hydrolyse spécifique de la
sphingomyéline: une sphingomyélinase (coupure de type phospholipase C):
sphingomyéline + H2O --> phosphocoline + céramide
- la molécule de céramide diffuse dans la membrane et assure la fonction de second messager
intracellulaire. Cette voie de signalisation est impliquée dans la croissance et la différenciation cellulaire,
mais aussi l'apoptose.