Les Lipides (Pr Niama Diop Sall) FMPOS - PCEM1

Les Lipides (Pr Niama Diop Sall)
FMPOS - PCEM1 - Mai 2011

Objectifs :
1.Définir un lipide
2.Décrire la structure des AG
3.Décrire les propriétés chimiques des AG
4.Décrire la structure des glycéro et
sphingolipides
5.Décrire les propriétés des glycéro
et sphingolipides

Plan :
I.Généralités
II.Les acides gras (AG)
III.Les glycérolipides
IV.Les sphingolipides
Les lipides
I. Généralités
I.1. Définition : Les lipides sont des substances organiques,
huileuses ou graisseuses, insolubles dans l’eau, mais
extractibles des cellules et des tissus par des solvants non
pôlaires (chloroforme…)
I.2. Intérêt :
– Importante source énergétique
– Rôle hormonal
– Transporteur de vitamines liposolubles (A, D, E, K)
– Constituants essentiels des membranes.
Lipides
Lipides à base d'acides gras
Lipides saponifiables
Acides gras
AG saturés
AG insaturés
Lipides simples
Glycérides
Cérides
Stérides
Lipides complexes
L. Phosphorés
L. Soufrés
L. Azotés
Lipides polyisopréniques
Lipides insaponifiables
Terpénoïdes
Caroténoïdes
Quinones
(à chaîne isoprénique)
Stéroïdes
II. Les acides gras
II.1. Définition : Ce sont des acides carboxyliques,
comprenant habituellement un nombre pair de carbones
(4 à 10). Peuvent être saturés ou insaturés, parfois
hydroxylés ou ramifiés
II.2. Les acides gras saturés (AGS)

Formule générale : CH3- (CH2)n-COOH

Les plus représentatifs :
– L’acide palmitique : C16:0
– L’acide stéarique : C18:0
II.3. Les acides gras insaturés (AGNS)

Acides gras comportant une ou plusieurs doubles
liaisons

Nomenclature
– Numérotation à partir du carboxyle (COOH=1)
– Double liaison désignée par ∆ ou par ω
– Configuration cis dans les AG naturels.

AG monodésaturés (1 double liaison)
– Acide oléique : C18, ∆9
CH3-(CH2)7-CH=CH-(CH2)7-COOH
17
CH3 16
18
13
15
14
11
12
10 9
6
8
7
2
4
5
3
COOH
1


AG polyinsaturés (plusieurs doubles liaisons)
 Doubles liaisons maloniques, séparées par un
groupe méthylène (-CH2-)
 Acide linoléique : C18, ∆9, 12
 Acide linolénique : C18, ∆9, 12, 15
 Acide arachidonique : C20, ∆5, 8, 11, 14
Huiles oméga () : oméga-3 et oméga-6
 Acides gras insaturés essentiels
 Double liaison en 3 et 6 à partir du CH3
 Précurseurs des thromboxanes
 Poisson gras, algues, lin , colza…
 Effet bénéfique (limitation accidents cardio-vasculaires).
II.4. Propriétés physiques des AG
II.4.1. Solubilité
– AG  12 C solubles dans eau
– AG  12 C solubles dans solvants non pôlaires
– Solubilité AGNS  Solubilité AGS
II.4.2. Point de fusion et d’ébullition
– Point de fusion AG varie entre -8°C et 100°C
– AG  10 C liquides à température ordinaire
– AG  10 C sont habituellement solides
– AGNS ont point de fusion plus bas que AGS
– Point ébullition fonction longueur chaîne.
II.4.3. Propriétés spectrales
– AG incolores à l’état pur
– AGNS à ∆ conjuguées absorbent UV (dosage)
– AGNS à ∆ maloniques pas significativement
(transformation avant dosage).
II.5. Propriétés chimiques des AG
II.5.1. Celles liées à la fonction COOH
– Formation de sels alcalins (savons)
Obtenus par traitement AG avec hydroxyde métallique
(KOH, NaOH, NH4OH)
R-COOH + NaOH
Dissociation dans eau
R-COONa
R-COONa + H2O
R-COO- + Na+
Savon dissocié = 2 pôles
1 hydrophile COO- ( )
1 hydrophobe R (
)
Double polarité confère aux savons pouvoir tensioactif,
détersif et émulsionnant.
II.5.2. Celles liées à la fonction COOH

Formation de sels de métaux lourds
Obtenus par traitement solution de savon par solution d’un
métal non alcalin (Ca ou Ba)
2 (R-COONa) + Ca++
R-COO)2 Ca + 2 Na+
Particularité de précipiter. Si eau linge contient du Ca++,
linge non propre car le sel de Ca++ n’a pas de propriétés
détersives => « eau dure »
Propriété utilisée pour déterminer teneur en Ca++ de l’eau
de boisson (hydrotimétrie).
II.5.3. Celles liées à la fonction COOH
Formation d’esters
Par réaction avec les alcools
Propriété utilisée pour analyser les mélanges d’AG
. Estérification méthylique donne dérivés volatils
. Chromatographie en phase gazeuse (CPG)

II.5.4. Celles liées à la chaîne carbonée (AGNS)
 Hydrogénation catalytique
Fixation hydrogène pour donner AGS correspondant
Acide oléique
CH3-(CH2)7-CH=CH-(CH2)7-COOH
H2 + platine
Acide stéarique CH3-(CH2)7-CH2-CH2-(CH2)7-COOH
Fixation d’halogènes
A température ambiante par simple addition

Acide oléique
CH3-(CH2)7-CH=CH-(CH2)7-COOH
2 Iodes
Acide stéarique CH3-(CH2)7-CH-CH-(CH2)7-COOH
I
I
Cette réaction permet de connaître le nombre de ∆
contenues dans un AG. Chaque ∆ fixant 2 iodes,
le nombre de ∆ = Nombre iodes/2
2

Réactions d’oxydation

Oxydation énergique par KMnO4
Acide oléique : CH3-(CH2)7-CH=CH-(CH2)7-COOH
KMnO4
CH3-(CH2)7-COOH +
Monoacide en C9
HOOC-(CH2)7-COOH
Diacide en C9
Cette réaction permet de connaître la place des ∆
dans un AG
 Oxydation à l’air libre
Rancissement des graisses (aldéhydes et cétones)
Huiles siccatives (ploymérisation AG polyéthyléniques).
Applications -1
1. L’oxydation d’un AG naturel en C18, donne entre autres,
un diacide en C9 et un diacide en C3. Quelles sont la
nomenclature et la structure de cet AG ?
2. L’oxydation d’un AG naturel en C18 donne entre autres
produits, un monoacide en C6. Quelles sont sa
nomenclature et sa structure s’il est capable de fixer
deux molécules d’iode ?
II.6. Les Prostaglandines
Acides gras cycliques et oxygénés doués d’activité
hormonale et dérivant de l’acide prostanoïque
9
8
5
7
4
6
10
11
12
13
14
15
1
3
16
COOH
2
18
17
CH3
Acide
prostanoïque
20
19
Cycle pentagonal C8,C9,C10,C11 et C12
C8 reçoit une chaîne latérale commençant par COOH
C12 reçoit une chaîne latérale se terminant par CH3
Deux carbones asymétriquement substitués : C8 et C12
donc 22 isomères (4).
Deux seuls sont naturels : la série normale et la
série 8 iso
Série normale
Série 8 iso
Les prostaglandines diffèrent par :
- le nombre de doubles liaisons
- la position des doubles liaisons
- la nature des substituants oxygénés
- la série à laquelle elles appartiennent.
 Quelques types de prostaglandines
O
Type E = PGE
1 Fonction cétone en C9
2 OH en C11 et C15
PGE1 : ∆13-14
PGE2 : ∆13-14,5-6
PGE3 : ∆13-14,5-6,17-18
OH
OH
Type F = PGF
1 Fonction OH en C9
2 OH en C11 et C15
OH
PGF1 : ∆13-14
PGF2 : ∆13-14,5-6
PGF3 : ∆13-14,5-6,17-18
 Actions des prostaglandines

Stimulation contraction muscles lisses

Inhibition dégradation des lipides

Contrôle du transport d’ions à travers la
membrane.

 Mécanisme d’action des prostaglandines
Activation phospholipase libératrice AG précurseur
(oléate, linoléate) par hormone peptidique
(adrénaline, ACTH)

Transformation AG en prostaglandine au niveau
microsomal

Chélation du Ca++ membranaire
ioniques
ouverture pores
augmentation Na+ intracel
activation adényl cyclase
formation AMPc
Effet hormonal classique.
III. Les glycérolipides
III. 1. Les glycérides (acyl-glycérols)
III. 1. 1. Définition : Graisses neutres. Esters d’AG et
glycérol. Majeure partie des graisses de réserve.
III. 1. 2. Nomenclature :
Formule du glycérol : CH2OH-CHOH-CH2OH
Formule AG quelconque : R-COOH
Estérification de tous les alcools du glycérol.
CH2OH + HOOC-R1
CH2-O-CO-R1
CHOH + HOOC-R2
CH-O-CO-R2 + 3 H2O
CH2OH + HOOC-R3
CH2-O-CO-R3
Glycérol+3 acides gras
Triacylglycérol = Triglycéride

Triacylglycérol homogène = simple
R1 = R2 = R3 = acide oléique
CH2-O-CO-(CH2)7-CH=CH-(CH2)7-CH3
CH-O-CO-(CH2)7-CH=CH-(CH2)7-CH3
CH2-O-CO-(CH2)7-CH=CH-(CH2)7-CH3
Trioléylglycérol = Trioléine

Triacylglycérol hétérogène = mixte
R1 = acide stéarique
R2 = acide palmitique
R3 = acide laurique
CH2-O-CO-(CH2)16-CH3
CH-O-CO-(CH2)14-CH3
CH2-O-CO-(CH2)10-CH3
1-stéaryl-2-palmityl-3-laurylglycérol
III. 1. 3. Propriétés chimiques
Hydrolyse alcaline : Traitement TAG par une
base à chaud = saponification : libération du
glycérol et formation de savon
CH2-O-CO-(CH2)16-CH3
CH2OH + KOOC-(CH2)16-CH3
CH-O-CO-(CH2)14-CH3 + 3 KOH
CHOH + KOOC-(CH2)14-CH3
(à chaud)
CH2-O-CO-(CH2)10-CH3
Triacylglycérol
Indice de saponification
CH2OH + KOO-(CH2)10-CH3
Glycérol
Savon
= nombre mg de KOH nécessaires
pour saponifier 1 g de graisse. Inverse au nombre de carbones.

Hydrolyse enzymatique : réalisée par la lipase pancréatique
CH2-O-CO-R1
H2O R1-COOH
CH-O-CO-R2
lipase
CH2-O-CO-R3
Triacylglycérol
CH2OH
CH2OH
H2O R3-COOH
CH-O-CO-R2
lipase
CH2-O-CO-R3
2,3-diacylglycérol
HOOC-R2 H2O
CHOH
Glycérol
CH-O-CO-R2
CH2OH
2-monoacylglycérol
CH2-O-CO-R2
CHOH
lipase
CH2OH
CH2OH
CH2OH
1-monoacylglycérol
isomérase
III. 2. Les cérides (cires)
Esters AG et alcools primaires à nombre élevé et pair
de carbones (ex : alcool cérylique CH3-(CH2)24-CH2OH)
III. 3. Les stérides
Esters AG et alcools cycliques appelés stérols.
(Voir leçon sur les dérivés isopréniques).
III. 4. Les glycérophospholipides
(phosphoglycérides)
Base chimique = L-glycérol-3-phosphate
CH2OH
CHOH
CH2OH
Glycérol
CH2OH
+ H3PO4
CHOH
CH2O
OH
P-OH
O
L-Glycérol-3-phosphate
III.1.2. L’acide phosphatidique
Ester phosphorique de diglycéride
CH2-O-CO-R1
R2-CO-O-CH
CH2O
OH
P-OH
O
Acide phosphatidique
R1 = acide gras saturé (AGS)
R2 = acide gras non sturé (AGNS)
III.1.3. Phosphatidyl-choline (lécithine)
Structure de base = acide phosphatidique
Acide phosphorique estérifié par choline (alcool azoté)
CH2-O-CO-R1
R2-CO-O-CH
CH2O
OH
CH3
CH3
CH3
+
P-OH + HO-CH2-CH2-N
O
Acide phosphatidique
CH2-O-CO-R1
R2-CO-O-CH
CH2O
Choline
H2O
OH
+
P- O-CH2-CH2-N
O
Phosphatidyl-choline
CH3
CH3
CH3

Deux pôles
– 1 pôle hydrophile (pôlaire)
– 1 pôle hydrophobe (acides gras estérifiés)
Propriétés générales des savons

Caractère amphotère
– Acide par l’acide phosphorique
– Basique par la fonction ammonium quaternaire
Répandues dans nature : foie, cerveau, jaune d’œuf.

Hydrolyse alcaline douce
Libération AG en 1 et AG en 2 sous forme de savon
Reste L-glycérol-3-phosphoryl-choline
CH2-O-CO-R1
Phosphatidyl-choline
R2-CO-O-CH
CH2O
OH
P- O-CH2-CH2-N+
O
NaOH
CH3
CH3
CH3
+ R1-COO-Na + R2-COO-Na
Savon
CH2OH
CHOH
CH2O
OH
P- O-CH2-CH2-N+
O
CH3
CH3
CH3
L-glycérol-3-phosphoryl-choline

Hydrolyse alcaline forte
– Libération AG en 1 et AG en 2 sous forme de
savon
– Elimination de l’alcool X qui estérifie l’acide
phosphorique
– Reste le L-glycérol-3-phosphate

Hydrolyse acide
– Rupture de la liaison entre glycérol et acide
phosphorique
– Libération d’une molécule de glycérol
– Libération d’un acide phosphorique.

Hydrolyse enzymatique
Grâce à des phospholipases spécifiques
– Phospholipase A1, libère AG en 1
– Phospholipase A2, libère AG en 2
– Phospholipase C, rupture liaison entre glycérol et
acide phosphorique
– Phospholipase D, détache le substituant X
L’élimination AG en 2 donne un lysophospholipide :
conséquence fragilisation des membranes cellulaires
A1
A2
CH2-O-CO-R1
R2-CO-O-CH
Action des phospholipases
OH
C C
CH3
CH2O
P- O-CH2-CH2-N+ CH3
CH3
D
O
III.1.4. Phosphatidyl-éthanolamine (céphaline)
Même structure de base que lécithine
Le substituant X est l’éthanolamine : HO-CH2-CH2-NH2
Extraite du cerveau
III.1.5. Phosphatidyl-sérine
Même structure de base que lécithine
Le substituant X est la sérine : HO-CH2-CH-COOH
NH2
III.1.6. Phosphatidyl-inositol
Le substituant X est l’inositol
OH
OH
OH
OH
OH
OH
IV. Les sphingolipides
IV.1. Structure générale
Lipides complexes dont l’alcool = sphingosine qui va se lier à l’acide
gras par l’intermédiaire d’une liaison amide
18
HH
1
CH3-(CH2)12-CH=CH-C-C-CH2OH
HO NH2
Sphingosine = 1,3-dihydroxy-2-amino-octadéca-4-ène
Les sphingolipides comportent donc les éléments suivants :
 de la sphingosine
 un acide gras : ac. Lignocérique, ac. Cérébronique, ac.
Palmitique …
 d’autres acides : ac. Phosphorique, ac. Sulfurique, ac. Sialique
(neuraminique ou N-acétyl-neuraminique)
 parfois de la choline

parfois des oses (galactose, glucose).
IV.2. Les Acyl-sphingosines ou céramides
Sphingolipides élémentaires ne comportant que la sphingosine et
un acide gras venant « amidifier » la fonction amine de la
sphingosine.
HH
CH3-(CH2)12-CH=CH-C-C-CH2OH
HO NH
CO
R
Acyl-sphingosine = Céramide
IV.3. Les Sphingomyélines
Extraite de la gaine de myéline (tissu nerveux), du cerveau, du
poumon…
L’alcool primaire de la céramide est estérifié par une molécule
d’acide phosphorique, elle-même reliée à une molécule de choline.
SPHINGOMYELINE
HH
O-
CH3-(CH2)12-CH=CH-C-C-CH2O
Acide
Lignocérique
NH
O
CO
CH2
CH2
(CH2)22
CH3
CH3
N+
CH3
CH3
Choline
HO
O-P=O
IV.4. Les Cérébrosides
Sphingolipides ne contenant pas d’acide phosphorique.
Caractérisés par présence une ou plusieurs molécules
d’oses unis à la sphingosine par une liaison osidique.
Ils sont retrouvés dans le tissu nerveux, les
spermatozoïdes, hématies…
Deux grands groupes :
- Cérébrosides neutres
- Cérébrosulfatides
IV.5. Les Gangliosides
Présents dans le tissu nerveux et dans la plupart des
parenchymes. Outre la sphingosine et l’acide gras,
ils contiennent
- Une ou plusieurs molécules d’acide neuraminique ou acide
sialique
- Une ou plusieurs molécules d’hexoses (galactose ou glucose)
Sphingosine – Hexose – Hexose – Hexose
Schématisation
Acide
Gras
Acide
Sialique
IV. Les dérivés isopréniques
Résultent de la polymérisation d’un hydrocarbure insaturé à
5 carbones : l’isoprène
schématisation
CH2
C CH3
CH
CH2
Isoprène = 2-méthyl-1,3-butadiène
Monoterpène
sesquiterpène
Triterpène
Parmi les terpènes les plus importants on trouve :

Les vitamines liposolubles
 Vitamine A
 Vitamine E
 Vitamine K

Le caoutchouc

Certaines essences naturelles (géraniol, menthol…)
IV.1. La Vitamine A (Rétinol, Axérophtol)
IV.1.1. Généralités
Ne se rencontre que chez les animaux. Chez les végétaux
ses précurseurs existent sous le terme de caroténoïdes.
Les signes les plus précoces d’une déficience en vitamine A
sont oculaires : héméralopie et xérophtalmie. Au plan
général : anorexie, kératinisation des tissus épithéliaux,
moindre résistance aux infections.
IV.1.2. Structure chimique
17
1
2
3
4
20
19
16
7
6
8
9
10
17 et un 16
QuickTime™
15
11
7
décompresseur
CH
2OH
1
sont 13
requis pour visionner2cette6image.
12
14
3
5
18
4
20
19
15
CH2OH
11
8
9
10
12
13
14
5
18
Vitamine A1 = Rétinol 1
Vitamine A2 = Rétinol 2
Il existe 2 aldéhydes
17
2
16
1
3
4
20
19
6
QuickTime™ et un
CHO
1
13 décompresseur
2
pour
10 sont requis
12
14 visionner cette image.
11
7
8
9
15
17
3
5
18
Rétinal-a (tout trans)
4
19
16
11
7
6
8
5
9
10
20
12
13
18
Néo-rétinal-b (11-12 cis)
14
15 CHO
IV.1.3. Rôles physiologiques

Rôle vitamine A dans la vision
Rétine formée de 2 types de cellules
– Cônes
– Bâtonnets
Bâtonnets contiennent pigment rose photosensible,
la rhodopsine responsable vision crépusculaire.
Deux étapes dans vision crépusculaire.
Etape 1
Néorétinal b (11 cis)-Opsine
(Rhodopsine)
Lumière
Rétinal a (tout trans) + Opsine
Opsine
Rétinal a (tout trans)
Impulsion
nerveuse
Nerf optique
Vision .
Etape 2
Isomérase
Néo-rétinal b (11 cis)
Néo-rétinol
déshydrogénase
Rétinal a (tout trans)
NADH + H+
Rétinal
réductase
Néo-vitamine A1 (11 cis)
Vitamine A1
Isomérase
Néo-rétinal b (11 cis) + Opsine => Rhodopsine
Déficit en vitamine A => Troubles régénération rhodopsine
=> Cécité crépusculaire
ou héméralopie.
SANG
NAD+
IV.2. La vitamine E ou tocophérol
L’avitaminose E se manifeste expérimentalement par
des de la reproduction chez le rat.
CH3
HO
QuickTime™ et un
décompresseur
sont requis pour visionner cette image.
CH3
H3C
O
CH3
CH3
CH3
CH3
CH3
Structure chimique de l’-tocophérol
Propriété essentielle vitamine E = sensibilité à l’oxydation
Conséquence : D’autres composés protégés par vit. E (AGNS)
Rôle important dans oxydo-réductions cellulaires (similitude
avec ubiquinones).

IV.3. La Vitamine K
Vitamine antihémorragique. Provenance alimentation
et synthèse par bactéries intestinales.
Avitaminose K => Hémorragies diffuses
IV.3.1. Vitamine K1
O
CH3
CH3
CH3
CH3
QuickTime™ et un
décompresseur
sont requis pour visionner cette image.
O
CH3
CH3
Vitamine K1 = Phylloquinone
(chaîne latérale de 4 unités isopréniques)
IV.3.2. Vitamine K2 = Farnoquinone (noyau + 6 UI)
IV.3.3. Vitamine K3 = Ménadione (pas de chaîne latérale).

Rôle physiologique : Vit. K indispensable à la
synthèse hépatique de différents facteurs de la coagulation
– Prothrombine (facteur II)
– Proconvertine (facteur VII)
– Facteur antihémophilique B (facteur IX)
– Facteur Stuart (facteur X).
V. Les Stéroïdes
Dérivent d’un noyau commun formé de 3 cycles
benzéniques associés de façon phénanthrénique. Ces 3
cycles A, B et C sont associés ç un 4ème cycle
pentagonal D, formant ainsi le noyau stérane ou
cyclopentanoperhydrophénanthrène (CPPP)

QuickTime™ et un
décompresseur
sont requis pour visionner cette image.
A
Phénanthrène
C
B
CPPP
D
V.1. Le Cholestérol
Le plus répandu des stérols, surtout dans les membranes.
CH3
CH3
QuickTime™ et un
décompresseur
sont requis pour visionner cette image.
CH3
HO
H3C
CH3
V.1.1. Schématisation-Numérotation du cholestérol
21
18
12
17
20
11
13
19QuickTime™ et un
16
décompresseur
sont 1
requis pour visionner cette image.
9
2
HO
8
10
14
22
23
24
15
25
3
7
5
4
6
26
27
Plan du noyau CPPP => 
OH en 3, méthyles 10 et 13, chaîne latérale en 17 sont au dessus => 
V.1.2. Propriétés physiques

Solide blanc cristallisé

Température fusion = 150 °C

Insoluble dans eau

Soluble dans chloroforme, benzène, éther, alcool chaud
V.1.3. Propriétés chimiques

Formation d’esters avec AG (stérides)

Réactions de précipitation (condition OH en 3  libre)

Réactions colorées (identification et dosage)

Réaction de SALKOWSKI (coloration rouge sang)

Réaction de LIBERMANN-BURCHARD (coloration violacée, verte).
VI. Les Acides biliaires
Produits de dégradation du cholestérol
Rôle important dans digestion (émulsion lipides intestinaux)
QuickTime™ et un
décompresseur
sont requis pour visionner cette image.
Acide chénodésoxycholique ( OH en C3 et en C7)
Acide désoxycholique ( OH en C3 et en C12)
Acide lithocholique ( OH en C3).

Les acides biliaires ne sont pas libres mais conjugués,
ce qui les rend hydrosolubles.
Conjugaison
avec la glycine
=> acide glycocholique
Conjugaison
avec la taurine
=> acide taurocholique
CO-HN-CH2-COOH
CO-HN-CH2-CH2-SO3H

Propriétés détergentes (équivalent des avons)

Réaction colorée, PETTENKOFFER, coloration violette.
VII. La Vitamine D



Précurseur = 7- déhydrocholestérol
Avitaminose = Rachitisme
– Troubles de la calcification (fractures, déformations)
– Pays peu ensoleillés
Structure : Exemple la Vitamine D2
Cholestérol
QuickTime™ et un
décompresseur
H
2C visionner cette image.
sont requis pour
Irradiation UV
Ergostérol
HO
Vitamine D2 = ergocalciférol

Rôles physiologiques
7–déhydrocholestérol
Peau
Irradiation UV
Cholécalciférol (D3)
Foie
Hydroxylation en 25
25–hydroxycholécalciférol
(Sang, Tissus : Forme circulante)
2ème
Rein
hydroxylation en 1
1, 25-dihydroxycholécalciférol
Forme biologiquement active
Os : déplacement du calcium
Intestin : absorption Ca++