Les lipides structure et métabolisme M

DEPARTEMENT DE MEDECINE
2ème ANNEE
BIOCHIMIE
ETUDE DES LIPIDES
Dr. CHIKOUCHE. A
Laboratoire d’Hormonologie CPMC
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I - INTRODUCTION :
*DEFINITION
*ROLE:
*TRANSPORT
II - CLASSIFICATION DES LIPIDES :
III - Rappel structural :
1- LES ACIDES GRAS :
1-1 - Définition :
1-2 - Acides gras saturés :
1-3 - Acides gras insaturés (éthyléniques):
1-4 - Propriétés des acides gras.
2- LES LIPIDES SIMPLES :
2-1 - LES GLYCERIDES :
2-2 - LES CERIDES :
2-3 - LES STERIDES :
3 - LES LIPIDES COMPLEXES :
3-1 - LES GLYCEROPHOSPHOLIPIDES :
3-2 - LES SPHINGOLIPIDES :
I - INTRODUCTION
Définition des lipides:
• Substances très hétérogènes
•
+ Critère commun:
• Insolubles dans l’eau
• Solubles dans les solvants organiques
apolaires (tels que le benzène ou le
chloroforme, etc.)
Les lipides sont présents:
•
Dans les organismes comme:
– composants essentiels de structure
– forme de réserve d’énergie
• Dans l’alimentation sous forme:
– de graisses animales
– d’huiles végétales
• Dans des produits d’utilisation courante
comme:
– cosmétiques et autres
– médicaments (pommades)
Origine Double
• Exogène: Alimentation:
– 100 à 150 g /j (graisses exogènes)
– 95 à 97% = graisses neutres (TG)
– 3 à 5 % = phospholipides,
sphingolipides, cholestérol.
• Endogène: Synthétisée par l’organisme
– (graisses endogènes).
Rôles des lipides
Nombreux
1) Réserves d’énergie +++
• Intracellulaires (triglycérides dans le tissus adipeux)
• Besoins quotidiens minimum en énergie (métabolisme
basal): 7500 kJ (1 kJ = 0,238 kcal)
• L’ATP: réserve d’énergie pour les cellules,
– 75 g dans l’organisme: autonomie de 52 secondes !
• Le glucose: substrat énergétique cellulaire (+++)
– 10 g dans l’organisme: autonomie d’une demi-heure.
• Le glycogène: forme de réserve énergétique
– 400 g dans organisme: autonomie de 22 heures 30
mn.
• Les triglycérides: forme de réserve énergétique (+++)
– 7000 g dans l’organisme: autonomie d’un mois !
2) Matériaux de structure +++
• Couches de protection des cellules
• Composants des membranes biologiques
– Phospholipides et cholestérol
3) Molécules actives:
• En faible concentration
• Précurseurs d’hormones stéroïdes:
– Cortisol, testostérone, oestrogènes,
Progestérone, aldostérone.
• Médiateurs extracellulaires:
– en association avec des protéines au niveau
des récepteurs.
• Messagers intracellulaires:
– Diacyl -glycérol
• Vitamines liposolubles: A,D,E,K
Transport :
• Les lipides sont insolubles en milieu aqueux.
• Dans le sang: transportés sous forme d’une association
moléculaire lipidoprotéique soluble : Lipoprotéines
– (triglycérides, cholestérol, Phospholipides +
protéines).
NB: Acides gras libres transportés par l’albumine.
REMARQUE:
Stockage sous forme de TG peut être très
important = obésité
REMARQUE:
• Un trouble dans le métabolisme ou le
transport des lipides =
•
Pathologie très grave
•
avec conséquences désastreuses
•
L’athérosclérose.
II-CLASSIFICATION DES LIPIDES:
Lipides = acide gras + alcool
1 - Les lipides simples : ( C,H,O)
- Glycérides (glycérol)
- Cérides (alcool à longue chaîne
aliphatique)
- Stérides ( stérol= cholestérol)
2 - Les lipides complexes :
(C,H,O + N, P, S ou du sucre) :
- Glycérophospholipides (glycérol)
- Sphingolipides (sphingosine)
III - Rappel structural
1- LES ACIDES GRAS :
1-1 - Définition :
- Acides généralement
monocarboxyliques, généralement à
nombre pair d’atomes de carbone de 4 à
32
- Peuvent être saturés ou non saturés.
Selon le nombre pair d’atomes de
carbone, on parle de:
chaîne courte (‹ à C10)
chaîne moyenne (C12 et C16)
chaîne longue (› C16)
Saturés ou Insaturés
1-2 - Acides gras saturés :
•Les plus répandus dans la nature,
•Leur formule brute est :
• - Cn H2nO2 ou Cn (HnO)2
•
- CH3-(CH2)(n-2)- COOH
Représentation spatiale:
H\ /H H\ /H H\ /H
H\ /H /OH
C
C
C
C
C═O
/ \
/ \
/ \
/ \ /
C
C
C
C
C
/H3 H/ \H H/ \H H/ \H H/ \H
Exemple d’acides gras saturés :
3 1
Acide Butyrique
COOH
4 2
CH3-(CH2)2 - COOH
15 13 11 9
Acide Palmitique
7
5
16 14 12 10 8
6
3
1
4 2
COOH
CH3-(CH2)14 - COOH
17 15 13 11 9
Acide Stéarique
18 16 14 12 10 8
7
5 3 1
6 4
COOH
2
CH3-(CH2)16 - COOH
1-3 - Acides gras insaturés
(éthyléniques):
• Sont des acides gras qui possèdent dans leur
structure une ou plusieurs doubles liaisons (Δ).
• La présence de la double liaison introduit une
possibilité d’isomérie : Cis ou Trans
• Dans le corps elle est présente sous forme cis.
• CH2
CH2
CH2
•
\
/
/
•
CH ═ CH
CH ═ CH
•
Cis
/
•
H2C Trans
Acides gras monoéthyléniques
• monoéniques ou monoinsaturés (Cn :1) :
• Présence d’une double liaison dans leur
structure.
18 16 14 12 10 9 7
17 15 13 11
8
5
6
3
4
1
COOH Acide oléique
2
CH3- (CH2)7- CH= CH- (CH2)7 COOH
Représentation des AG Insaturés
Exemples monoinsaturés :
• Acide palmitoléïque ou acide 9,10hexadécénoïque
– (C16 9).
– CH3- (CH2)5- CH = CH - (CH2)7 – COOH
• Acide oléïque ou acide 9,10-octadécénoïque
– (C18 9). +++
– CH3- (CH2)7- CH = CH - (CH2)7 – COOH
• Très répandus dans la nature et présents dans
toutes les graisses animales et les huiles
végétales.
Représentation des AG Insaturés
15 13 11
7
8
6
5
3
4
2
1
COOH
(
(
16 14 12 10 9
C 16 :1 9
position de la 1ère double
liaison en partant du COOH
nombre de carbones
nombre de doubles liaisons
double liaison entre C9 et C10
Série n-7: position de la 1ère double liaison en
partant du CH3
Acide Palmitoléïque
Acides gras di, tri et
polyéthyléniques ou polyinsaturés
• Renferment dans leur structure 2, 3 ou plusieurs
doubles liaisons.
• Exemples :
• Acide linoléïque ou acide 9-10,12-13 –
octadécadiénoïque (C18 :29 , 12).
– CH3- (CH2)4- CH = CH - CH2 - CH = CH - (CH2)7 - COOH.
• Acide linolénique ou acide 9-10,12-13,15-,,16octadécatriénoïque (C18:39,12,15).
– CH3-(CH2)-CH=CH-CH2-CH=CH-CH2-CH=CH-CH2)7-COOH.
Remarque : Les Acides gras
indispensables
•
•
•
•
Acides gras polyinsaturés
Acides gras essentiels
Sont nécessaires du point de vue nutritionnel
Ils ne peuvent pas être synthétisés par
l’organisme
• Doivent être apportés par l’alimentation ;
• Sont au nombre de 3 :
– acide linoléique C18 :2 9 , 12
– acide linolénique C18 :3 9 , 12,15
– acide arachidonique C 20 : 4 5,8,11,14.
• A partir de l’acide linoléique, l’organisme peut
synthétiser les deux autres.
Remarque
• Les acides gras sont classés aussi par série
• Classification utilisé en nutrition
• Il existe 4 séries principales : ω 3 ou n-3, ω 6 ou n6, ω 7ou n-7, ω 9 ou n-9.
• Dans la série ω (oméga) 3, 3 est la position de la
premiere double liaison notée par rapport à la position
ω, dernier carbone de la chaîne aliphatique
nC
16
Nom courant
palmitoléique
série
ω7
18
Oléique
Linoléique
linolénique
arachidonique
ω
ω
ω
ω
20
9
6
3
6
Sources alimentaires d'AGE
Acide
Linoléique
Linolénique Arachidonique
% des AG tot(18:2 n-6) (18:3 n-3) (20:4 n-6)
Huile
maïs
50
2
olive
11
1
arachide
29
1
colza
16-23
10-11
soja
52
7
tournesol
52
traces
Viande (muscle)
bœuf maigre 26
1
13
agneau
18
4
7
poulet
18
1
6
1-4 - Propriétés des acides gras.
Composés amphotères avec deux pôles :
Partie
hydrophobe
Pôle non
réactif
Partie
hydrophile
CH3-(CH2)n-2 - COOH
Pôle réactif
Molécule amphiphile
Tête
polaire
O O
\\ /
C
Schématiser par:
/
o
pôle hydrophile
\
│
chaîne hydrophobe
Queue
/
hydrophobe \
/
\
/
Orientation des AG en phase aqueuse :
- sous forme de micelles (micelle huile
dans l’eau).
- sous forme de couche monomoléculaire
La forme en micelles favorise la digestion
des graisses
2- LES LIPIDES SIMPLES :
• Homolipides, ou corps ternaires (C,H,O).
• Ce sont des esters d’acides gras: classés en
fonction de l’alcool en:
•
Glycérides ( l’alcool = le glycérol)
• Cérides (l’alcool = alcool à longue chaîne
aliphatique)
• Stérides (l’alcool = le stérol).
2-1 - LES GLYCERIDES :
• Acylglycérols
• Esters d’acides gras et de glycérol.
• Graisses neutres, (+++).
• Le glycérol : est un trialcool qui présente 3
possibilités d’estérification.
 CH2OH
│
 CHOH
│
’ CH2OH
Nomenclature des glycérides
• Selon 2 critères :
• Nombre d’estérifications :
• - monoglycéride= 1 OH estérifiée
• - diglycéride= 2 OH
• - triglycéride= 3 OH
• Nature des acides gras :
• - Glycérides homogène= A.G identiques
• - Glycérides hétérogène= A.G différents.
Exemples :
CH2OH +
│
CHOH
│
CH2OH
Glycérol
HOOC-(CH2)n-CH3
Acide gras
CH2O-CO-(CH2)n-CH3
│
CHOH
│
CH2OH
CH2O-CO-R1
│
CHO CO- R2
│
CH2OH
Monoglycéride
Diglycéride
Triglycérides
• Glycérol + 3 AG
TRIGLYCERIDES
•
•
•
•
Réserve énergétique (graisses de réserve)
95% des graisses neutres
apolaires, très hydrophobes
Présents:
– Dans le cytoplasme des adipocytes sous
forme de gouttelettes huileuses.
– Dans les graines des plantes
– Dans l'alimentation:
• Dans les huiles végétales,
• Dans les produits laitiers,
• Dans les graisses animales
2-2 - LES CERIDES :
• Principaux constituants des cires animales,
végétales et bactériennes, d’où leur nom.
• Monoesters d’acides gras et d’alcools aliphatiques à
longue chaîne
• La longueur des chaînes carbonées varie de 14 à
30 carbones pour l’acide gras et de 16 à 36
carbones pour l’alcool gras.
• L’alcool gras est en général un alcool primaire, à
nombre pair de carbones, saturés et non ramifiés.
Exemple:
H3C-(CH2)n-CO-OH + HO-CH-(CH2)x-CH3
↓
H3-(CH2)n-CO-O-CH2-(CH2)x-CH3
O
║
CH3 - (CH2)14- C - O - CH2 - (CH2)14- CH3
Palmitate
alcool cétylique
Palmitate de cétyle
2-3 - LES STERIDES
• Esters d’acides gras et d’alcools (les
stérols).
• Les stérols : large famille de composés à
fonction biochimique et hormonale variée.
• Le noyau fondamental des stérols = noyau
cyclo pentano perhydro phanthène.
• Formé de 4 cycles dont un pentagonal,
désignés par les lettres A, B, C et D et
d’une chaîne latérale portant des
ramifications.
22
21
18
12
11
1
2
b
3
HO
H
tête
polaire
A
19
10
5
4
9
B
C
20
13
8
14
23
17
D
24
15
7
6
corps apolaire
cholestérol
Caractère Amphipathique
25
16
26
27
Acide gras
Cholestérol
22
20
18
12
11
Stéride
19
ester de cholestérol
O
17
24
25
16
1
9
2
10
14
8
5
3
CO
13
23
7
4
Palmitate de cholestérol
6
15
26
27
Stéride ester de cholestérol Cholestérol
Acide gras
22
20
18
12
11
19
13
23
17
24
25
16
1
9
2
10
O
8
5
3
CO
14
7
4
6
Palmitate de cholestérol
15
26
27
Caractéristiques du cholestérol:
• Cholestérol: stérol des animaux supérieurs
•
Ergostérol: stérol chez les végétaux .
• Important quantitativement
• Existe à l’état naturel sous forme libre ou
estérifiée par un AG dans le sang et la plupart
des tissus.
• A plusieurs fonctions ou rôles :
– Structural : constituant des membranes car présent
dans la bicouche lipidique
– Métabolique : précurseur des hormones stéroides,
de la vitamine D, des acides biliaires
• Peut former des dépôts pathologiques:
– à l’intérieur des parois des artères (athérosclérose)
– à l’intérieur du canal cholédoque (calculs biliaires).
3 - LES LIPIDES COMPLEXES :
sphingosine
AG
AG
P
sphingosine
AG
alcool
glycéro
phospholipides
P
choline
sphingo
phospholipides
Phospholipides
AG
sphingo
glycolipides
sphingolipides
3-1 - LES GLYCEROPHOSPHOLIPIDES :
Principaux constituants des membranes
cellulaires.
Esters phosphoriques de diglycérides.
• 1 AG est remplacé par
un groupe phosphate
• Nom basé sur le terme
phosphate
• Différentes chaînes
carbonées sur le
phosphate
• Amphipathique
Molécule de base = acide phosphatidique
= Acide glycérophosphorique ou glycérol
3 phosphate estérifié par 2 AG en C1 et C2.
CH2O-CO-(CH2)x-CH3
│
CHO- CO-(CH2)y-CH3
│
CH2O-P-OH
// \
O
OH
l’acide phosphatidique ou AP
Un glycérophospholipide =
Acide phosphatidique + un alcool aminé ou
un polyalcool ( ou polyol sans azote = XOH)
= phosphatidyl X
CH2O-CO-(CH2)x-CH3
│
CHO- CO-(CH2)y-CH3
│
CH2O-P-O-X
// \
O OH
Glycérphospholipide ou AP-X
Noter
- les alcools aminés =
la sérine,
l’éthanolamine
la choline
l’éthanolamine = produit de décarboxylation de
la sérine
la choline = dérivé N-triméthylé de
l’éthanolamine
-les polyols non azotés = l’inositol
le glycérol.
Glycérophospholipide
Phosphatidyléthanolamine (PE)
Phosphatidylsérine (PS)
Phosphatidylcholine (PC)
Phosphatidylinositol (PI)
Noter
Noms d’usage:
Selon l’origine de leur première
caractérisation
- lécithine : trouvé dans le jaune d’œuf
- céphalines: presence dans le tissu cerebral
- cardiolipides : isolé du muscle cardiaque
Nom réservé:
Lécithines: phosphatidyl-choline
Céphalines: phosphatidyl éthanolamine
phosphatidyl sérine
Caractéristiques:
• Solubilité dans l’eau très limitée:
• Organiser en micelles ou en couches.
• En s’agrégeant, ils dissimulent leur parties
hydrophobes et exposent leur parties
hydrophiles ; et se disposent spontanément
en doubles couches dans lesquelles les
chaînes hydrophobes sont prises en
sandwich entre les têtes polaires
hydrophiles.
Tête polaire
Queue hydrophobe
= 2 chaînes hydrocarbonées
Cette organisation joue un rôle fondamental
dans la constitution des membranes biologiques.
" Mer de lipides dans laquelle nagent des protéines"
3-2 - LES SPHINGOLIPIDES :
Dans les sphingolipides:
Alcool aminé à longue chaîne = la sphingosine :
H3C-(CH2)12-CH═CH-CH-CH-CH2-OH
│ │
OH NH2
H3C-(CH2)12-CH═CH-CH-CH-CH2-OH
│
│← Liaison amide
OH NH
│Acide gras
R─C═O
Céramide = unité de base des sphingolipides
= Acide gras + sphingosine
H3C-(CH2)12-CH═CH-CH-CH-CH2-O-R
│ │
OH NH
│
R─C═O
Sphingolipide = céramide + Acide P + autres
Liaison au niveau de la fonction alcool
primaire de l’alcool
Sphingomyéline
= Céramide + acide phosphorique + choline
= Acide gras + sphingosine
+ acide phosphorique + choline
Lipides simples
Glycérides
Glycérol + AG
Lipides complexes
C, H, O
Cérides
alcool ht PM + AG
Stérides
Stérol+ AG
C, H, O, P, N,S, oses, etc
Glycerophospholipides
Glycérol + AG + P + comp. azoté ou poly ol
comp. azoté: choline,
éthanolamine,
sérine,
comp. poly ol: Inositol
Sphingolipides
Sphingosine +AG + 1 sucre, etc
IV-Digestion et absorption des lipides
Apport alimentaire lipidique
• Lipides = 40 % de la ration
énergétique
• 45 % = graisses : beurre, margarine,
huiles
• 30 % = viande
Apports en TG
•
95% des graisses alimentaires
• AG saturés = graisses animales
• AG insaturés = huiles végétales, poissons
Apports de cholestérol
•
= 500mg/j
•
Abats(+ + +), cervelle ( 2g/100g)
•
Cœur, oeufs ( 500mg/100g)
•
Beurre (250mg/100g)
•
Lait de vache (10 à 20mg/100ml)
1 – Digestion des lipides
alimentaires
•
•
Se déroule au niveau de l’intestin grêle
Réalisée par des enzymes pancréatiques et des acides
biliaires
• Concerne les lipides de l’alimentation qui sont:
•
triglycérides,
•
phospholipides,
•
cholestérol.
• Les enzymes pancréatiques sont:
•
Lipases,
•
Phospholipases,
•
Cholestérol estérase
Les acides biliaires vont émulsionner
les lipides
La lipase pancréatique
• hydrolyse les TG
• a une activité maximum à pH neutre
• nécessite la colipase
2 – Absorption
• Après l’action complète
des enzymes, on aura
–
–
–
–
–
Des acides gras
Des 2-mono-acylglycérols
Du glycérol,
Du cholestérol libre,
Des lysophospholipides
• Qui vont être absorbés
par les entérocytes
(cellules absorbantes de
l’intestin grêle).
Remarque:
• AG à courtes chaînes et glycérol
passent dans le sang portal
• les autres produits sont utilisés dans
la cellule intestinale pour :
– la synthèse des TG
– la synthèse des phospholipides
– la synthèse du cholestérol
•
•
•
•
Ces molécules resynthétisées dans l’entérocyte
s’associent à des apolipoprotéines
et forment des lipoprotéines appelées chylomicrons
qui seront déversées dans les vaisseaux
lymphatiques chylifères.
Digestion et absorption des lipides
V-METABOLISME DES
LIPIDES
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
1-Métabolisme des Acides gras
1-1- LIPOGENESE
1-2 - ß-OXYDATION DES ACIDES GRAS
1-3- Devenir des acétyl-CoA
1-4 - Cétogénèse hépatique
1-5 - Devenir du propionylCoA
2-Métabolisme des triglycérides :
2-1- Catabolisme
2-2- Biosynthèse des TG .
3-Métabolisme des phospholipides
4-Métabolisme des sphingolipides
5-Métabolisme du cholestérol.
V-METABOLISME DES LIPIDES
ESTÉRIFICATION
LIPOLYSE
Acides gras
Alimentation
LIPOGÉNÈSE
Glucides
Acides aminés
Vue d’ensemble
du métabolisme
des lipides
Stéroïdes
Lipides
complexes
Stéroïdognèse
Triacylglycérol
(graisse)
-OXYDATION
Acétyl-CoA
Cholestérrol
Cholestérologénèse
Cétogénèse
Cycle
de l ’acide
citrique
2 CO2
Corps cétoniques
1-METABOLISME DES ACIDES GRAS
1-1 - LIPOGENESE =
BIOSYNTHESE DES AG
1-1-1-Caractéristiques
• Existe chez les animaux, les végétaux, les
micro-organismes.
• Toutes nos cellules sont capables de
synthétiser les AG (foie +++)
• Elle est cytosolique 16 C.
• Allongement (+16C) (RE)
• Point de départ :
– Acétyl CoA (CH3-CO S CoA) (2C)
• Intermédiaire métabolique obligatoire:
– malonyl CoA (COOH-CH2-CO S CoA) (3C)
• Effectuées par l’acide gras synthase
1-1-2Les étapes de la lipogénèse
1-1-2-1- Formation du malonyl CoA
• CH3-CO~SCoA + CO2 + ATP
Acétyl CoA
•
↓
acétyl CoA carboxylase
• HOOC-CH2-CO~SCoA + ADP + Pi Malonyl CoA
Caractéristique de cette réaction
• Etape nécessaire
• Etape clé de régulation
• Effectué par l’acétyl Coa Carboxylase =
enzyme clef = enzyme à biotine.
• CO2 fixé transitoirement
• Malonyl CoA (COOH-CH3-CO S CoA) =
acétyl CoA carboxylé ou acétyl CoA
activé.
1-1-2-2 - Transfert du
groupement acétyle sur HSACP
• Acétyl CoA
+
(CH3-CO ~SCoA)
↓
• Acétyl ACP
+
(CH3-CO~SACP )
HSACP
acétyltransférase
HSCoA
• Enz = Acétyltransférase: acétyl transacylase
1-1-2-2’ - Transfert du
groupement malonyle sur HSACP
• Malonyl CoA
+
(HOOC-CH2-CO~SCoA)
↓
malonyltransférase
• Malonyl ACP
+
(HOOC-CH2-CO~SACP)
• Enz = Malonyltransférase:
malonyltransacylase
HSACP
HSCoA
1-1-2-3- Condensation de
l'acétyl-ACP et du malonyl-ACP
• Acétyl ACP
+
Malonyl ACP
CH3-CO~SACP + HOOC-CH2-CO~SACP
↓
acétoacétyl-ACP synthase
• acétoacétyl-ACP + CO2 + HSACP
CH3-CO-CH2-CO~SACP
(4 C)
• acétoacétyl-ACP = b Cétoacyl S ACP
• Enz = acétoacétyl-ACP synthase = b
cétothiolase
= enzyme de condensation = enzyme condensant.
1-1-2-4- Réduction de l'acétoacétyl-ACP
• acétoacétyl-ACP
réductase
↓
+
NADPH,H+
acétoacétyl-ACP
• D (-) b hydroxyacyl ACP + NADP+
CH3-CHOH-CH2-CO~SACP
• Enz = acétoacétyl-ACP réductase
= ß cétoacyl-ACP réductase
1-1-2-5- Déshydratation du ßhydroxyacyl-ACP
• D (-) b hydroxyacyl ACP
↓
ß-hydroxyacyl-ACP déshydratase
• D 2 Enoyl ACP
+ H2O
CH3-CH=CH-CO~SACP
1-1-2-6- Réduction de la
double liaison par NADPH,H+
• D 2 Enoyl ACP + NADPH,H+
↓
2-énoyl-ACP réductase
• Buturyl ACP
+
NADP+
CH3-CH2-CH2-CO~SACP
1-1-2-7- Libération de l’acide
butyrique
• Buturyl ACP
↓
thioestérase
• Acide butyrique
CH3-CH2-CH2-COOH
L’acide gras synthase: Structure
L’acide gras synthase
• Effectue la lipogénèse
• complexe multienzymatique.
• homodimére = 2
monomères disposés
tête-bêche
• Chaque monomère est
constitué d’une
protéine porteuse
d’acyls (ACP : acyl
carrier Protéine) et
de 7 enzymes
effectuant chacune
une étape de la
lipogénèse.
L’acide gras synthase
• 2 monomères
• 2 sous unités fonctionnelles
L’acide gras synthase
• Les réactions s’effectuent au niveau d’un
coenzyme : la 4’ phosphopantéthéine portée
par l’ACP de l’un des 2 monoméres.
• Le groupement Thiol de l’ACP = thiol central
• Le thiol d’une cystéine de l’enzyme de
condensation d’en face = thiol périphérique
Fonctionnement de l’acide gras synthase
Fonctionnement de l’acide gras synthase
• Au départ de la réaction
• Le thiol central fixe un
radical acétyl provenant
de l’acétyl-CoA.
• La transacétylase
transfère le radical de
ce thiol de l’ACP vers le
thiol périphérique,
• Ceci libère le thiol
central qui va fixer un
malonyl.
• Il y aura condensation,
et les réactions
s’enchaînent les une
après les autres.
Fonctionnement de l’acide gras synthase
Fonctionnement de l’acide gras synthase
• Les réactions
s’enchaînent les unes
après les autres.
• A la fin de la 6ème
réaction:
• si la cellule a besoin de
l’AG = libération grâce
à la thioestérase,
• sinon le radical acyl
sera transférer sur un
thiol périphérique et le
thiol central libre va
fixer un malonyl et les
réactions s’enchaînent.
Enzymes de l’Acides gras synthase
• 1-Acétyl-CoA-ACP
transacétylase
• 2-malonyl-CoAACP transacétylase
• 3- ß-cétoacyl-ACP
synthétase
• 4- ß-cétoacyl-ACP
réductase
• 5- ß-hydroxyacylACP déshydratase
• 6-2-énoyl-ACP
réductase
• 7-Thioestérase
Composés nécessaires à la lipogénèse
• La lipogénèse nécessite :
• De l’énergie ( l’ATP)
• Du pouvoir réducteur ( NADPH,H+ )
• - Des précurseurs ( l'acétyl-CoA)
Origine des composés nécessaires
• Le CO2 est obtenu par
décarboxylation de l’oxaloacétate en
pyruvate.
• Le NADPH,H+ est donné par la voie
des pentoses phosphates.
• Relation entre lipogénèse et
métabolisme du glucose.
L'acétyl-CoA
• Provient de :
– la ß-oxydation des acides gras
(mitochondriale)
– l'oxydation du pyruvate (mitochondriale)
– la dégradation oxydative des acides aminés
dits cétogènes.
• Est dans la mitochondrie:
– il doit être transporté de la matrice
mitochondriale à travers la membrane
interne vers le cytosol.
Transfert du précurseur l’acétylCoA de
la mitochondrie dans le cytosol
• Par le système citrate en 2 phases:
– Phase mitochondriale
– Phase cytosolique
citrate translocase
citrate translocase
But de la lipogénèse
• La biosynthèse des acides gras répond
à deux impératifs dans la cellule :
– Fourniture des acides gras
nécessaires à la synthèse des lipides
de structure
– Mise en réserve de l’énergie.
Bilan de la biosynthèse du
palmitate
C2C4 C6 C8 C1O C12 C14 C16
↑
↑
↑
↑
↑
↑
↑
C3 C3 C3 C3
C3
C3
C3
• La synthèse de l'acide palmitique est
accomplie après 7 tours
Réactions globales
• 8 Acétyl-CoA + 7 ATP+ 14 (NADPH,H+)
↓
• Palmitate + 8 HSCoA + 7 ADP + 7 Pi +
14 NADP+
Régulation de la lipogénèse:
• Au niveau de l’Acétyl-CoA
carboxylase.
L’Acétyl-CoA carboxylase est:
• Acétyl-CoA phosphorylé= forme inactive
•
↓
protéine phosphatase
•
S+/ insuline
• Acétyl-CoA déphosphorylé= forme active
• Acétyl-CoA déphosphorylé= forme active
•
↓
protéine kinase A
•
S+/ adrénaline et glucagon
• Acétyl-CoA phosphorylé= forme inactive
L’Acétyl-CoA carboxylase est:
• Stimulée par déphosphorylation
catalysée par la protéine phosphatase
qui est activée par l’insuline
• Inhibée par phosphorylation par la
protéine kinase A sous l’action de
l’adrénaline et du glucagon.
Le citrate effecteur positif, permet la
structuration des oligomères inactifs
d’acétyl-CoA carboxylase en polymères
actifs
Le palmitoyl-CoA ; effecteur négatif qui
dépolymérise l’acétyl-CoA carboxylase et
la rend inactive.
Régulation hormonale
• Le glucagon inhibe la lipogénèse
• Tandis que l’insuline stimule la
lipogénèse.
ß-OXYDATION
Catabolisme des ACIDES
GRAS
Caractéristiques de la ß-oxydation :
• C’est la dégradation oxydative qui
détache de l’Acide Gras les 2 derniers
C sous forme d’acétyl CoA en partant
du COOH.
• Se déroule dans le foie, le cœur, le
rein et le muscle
• Elle est intramitochondriale.
Étapes préliminaires :
• Activation des acides gras par le
coenzyme A
• Par l’acyl CoA synthétase (liée à la face
interne de la membrane mitochondriale
externe )
• Cytoplasmique
Fonctionnement de l’acyl CoA
synthétase
Réactions
•
•
•
•
R-CH2-COOH + ATP
↓
R-CH2-CO-AMP +
PPi
Acyl adénylate
•
•
•
•
R-CH2-CO-AMP + HSCoA
↓
R-CH2-CO~SCoA + AMP
Acyl CoA
1
2
Réactions accessoires:
•
PPi
→
2 Pi
Pyrophosphatase
•
AMP + ATP
→
2ADP
Adénylate kinase
Transfert du radical acyle dans la
mitochondrie
Transfert du radical acyle dans la
mitochondrie
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
a- Transfert sur la carnitine
Acyl-CoA + Carnitine → Acyl-carnitine + HSCoA
acyl-carnitine transférase 1
face externe de la membrane interne
b- Traversé de la membrane mitochondriale
acyl-carnitine translocase
dans la membrane mitochondriale interne.
c - Transfert sur le HSCoA matriciel
Acyl-carnitine + HSCoA → Acyl-CoA + Carnitine
acyl-carnitine transférase 2
face matricielle de la membrane interne
Les étapes intramitochondriales de
la  oxydation
• En plusieurs cycles ou tours
• Comprenant chaqu’un 4 réactions
enzymatiques
• Les 4 réactions = tour.
a - Première déshydrogénation
de l’acyl CoA ou 1ère oxydation
• R-CH2-CH2-CH2-CO~SCoA + FAD
↓
acyl-CoA déshydrogénase
• R-CH2-CH=CH-CO~SCoA + FADH2
EnoylCoA
b-Hydratation de la double
liaison
• R-CH2-CH=CH-CO~SCoA + H2O
↓
énoyl-CoA hydratase
• R-CHOH-CH2-CO-ScoA
3-hydroxyacyl-CoA ou
L (+) Hydroxy acyl CoA
c - Deuxième déshydrogénation
• R-CHOH-CH2-CO~SCoA + NAD+
↓ 3-hydroxyacyl-CoA déshydrogénase
(Oxydoréductase à NAD+)
• R-CO-CH2-CO~SCoA + NADH,H+
3-cétoacyl-CoA
d - Thiolyse ou Clivage de
l'acide gras
• R-CO-CH2-CO~SCoA + HSCoA
↓
(2n) C
la ß-cétothiolase (lyase)
• CH3 ~CO~SCoA + R-CO~SCoA
Acétyl CoA
(2n-2) C
Les étapes intramitochondriales
de la b oxydation
Bilan énergétique d’1 tour
•
1 FADH2
•
1 NADH, H+ = 3 ATP
•
1 acétyl CoA = 12 ATP
•
= 2 ATP
(3 NADH H+, +1 FADH2+ 1 GTP)
• 1 tour donne 17 ATP
Bilan énergétique de la
dégradation de l’acide palmitique
• R COOH→ R CO SCoA
- 2ATP
• R CO SCoA→ 8 acétylCoA 8x12= 96ATP
7 FADH2
7x 2= 14ATP
7 NADH,H+ 7x 3= 21ATP
• Nombre d’ATP obtenues
=131ATP
• avec coût de 2 liaisons P de l’activation
• En final on a 131 – 2 = 129 ATP
Comparaison de la production d’énergie
entre un AG à 6 C et le glucose:
• Pour l’AG à 6 C
– Consommation de 2 ATP pour l’activation:
– La b oxydation de l’AG:
• 3Acétyl CoA =3 x 12 = 36
• 2 NADH, H+ = 2 x 3 = 6
• 2 FADH2
= 2 x 2 = 4
• TOTAL =
46 ATP
– mais – 2 ATP d’activations
– Total final = = 46-2 = 44 ATP
• Pour le glucose on a 38 ATP.
• A nombre de C égal, un AG donne plus
d’ATP qu’un glucide donc plus énergétique.
Noter bien
• 4 étapes = 1 tour ou cycle
• Les différents tours = hélice de LYNEN
• Chaque tour libére =
– 1 acétyl-CoA + 1 FADH2 + 1 NADH,H+.
• AG 2n carbones =
– (n - 1) tours
– (n - 1) FADH2
– (n - 1) NADH,H+.
– n acétyl-CoA
Bilan chimique de la β-oxydation
des AG
Acide gras
saturé 2 n C
Acide gras saturé
(2 n + 1) C
(n-1) FADH2
(n-1) FADH2
(n-1) NADH,H + (n-1) NADH,H +
n Acétyl-CoA
(n-1) Acétyl-CoA
propionyl-CoA
ß-Oxydation des acides gras
insaturés.
• Activation et liaison au CoA
• Même réactions de dégradation
(comme pour les AGS)
• Autres enzymes nécessaires
Exp: Dégradation de l’acide linoleique
But de la b bêta oxydation
• Synthèse d’ATP
•
donc production d’énergie
Période
• L’utilisation des AG à but énergétique
sera très importante
- Entre les repas
- Au cours du jeun
- Au cours du diabète
Noter Bien:
• Selon les besoins de l’organisme
• [ATP]  = [AMP]  = lipolyse
•
ou libération de l’énergie
• [ATP]  = [AMP]  = lipogénèse
•
ou mise en réserve de l’énergie
Devenir des acétyl-CoA
• 1) Condensation de l’acétylCoA + oxaloacétate
= citrate dans cycle de Krebs
• 2) Condensation d’acétylCoA
acétylCoA + acétylCoA= l’acétoacétylCoA
acétoacétylCoA + acétyl CoA
= Hydroxy méthyl glutaryl CoA
– a) Synthèse du cholestérol
– b) La formation de corps cétonique
• 3) Lipogénèse
Acétyl-CoA: intermédiaire centrale
• Résultats du cycle de Krebs:
• Acétyl-CoA + 3 NAD + + FAD + GDP + Pi
↓
• 2 CO2 + HSCoA + 3 NADH,H + + FADH2 + GTP
Cétogénèse hépatique
• Se déroule dans les mitochondries du
foie.
• C’est la formation des corps
cétoniques (acétoacétate, acétone et
3-hydroxybutyrate).
Cétogénèse hépatique
Caractéristiques des corps
cétoniques
• Les corps cétoniques sont formés dans la
mitochondries des cellules hépatiques
• Ils traversent la membrane
mitochondriale puis la membrane
cytoplasmique et sont libérés dans le
sang.
• Au niveau des tissus utilisateurs, ils
passent la membrane cytoplasmique, la
membrane mitochondriale où ils seront
utilisés
Caractéristiques des corps
cétoniques
• L'acétoacétate et le ß-hydroxybutyrate
sont des composés énergétiques pour les
muscles squelettiques et le muscles
cardiaque
• L’Acétone est un composé volatil
Période de la Cétogénèse
• En période de jeûne, il y aura une
dégradation importante des AG par
manque de substrat énergétique et
donc la cétogénèse hépatique
augmente.
• S’il y a beaucoup de glucides = les
corps cétoniques sont en faible
quantité
Cétolyse périphérique
• Utilisation des corps cétoniques
• L'acétoacétate et le ßhydroxybutyrate sont utilisés par les
muscles squelettiques et le muscles
cardiaque comme composés
énergétiques
Cétolyse périphérique
Noter Bien :
• Au cours du jeune prolongé et au cours
du diabète :
– Dégradation massive des AG
– Augmentation de la cétogénèse
– Accumulation de corps cétoniques dans
le sang
– Qui se traduit par un désordre
métabolique
Noter Bien :
• Ce désordre métabolique se traduit
avec :
– + hypercétonémie
– + cétonurie
– + odeur acétonémique de l’haleine
– + diminution du pH sanguin = acidose.
• Cet état peut aboutir à un coma et
même à la mort.
Devenir du propionylCoA
•
•
•
•
•
•
•
•
•
CH3-CH2-CO~SCoA + CO2 + ATP
↓
propionyl-CoA Carboxylase
CH3 \
COOH-CH-CO~SCoA + ADP
2-méthyl malonyl-CoA
↓ 2-méthyl malonyl-CoA carboxymutase
HOOC-CH2-CH2-CO~ScoA
Succinyl CoA
Succinyl CoA = intermédiaire du cycle de
KREBS
METABOLISME DES
TRIGLYCERIDES
1-Catabolisme
1-1- Catabolisme des TG
d’origine alimentaire
•
•
•
•
•
Par la lipase
pancréatique
Active à pH neutre
Nécessite la colipase
Active en 3 temps
(libère les AG en
1,3,2)
Mécanisme :
1-2- Catabolisme des TG sous
forme de lipoprotéines
• Se déroule au niveau des muscle, foie,
parois artérielles
• Les TG intégrés dans des structures
lipoprotéiques (chylomicrons et VLDL)
• Sont dégradés par la lipoprotéine lipase
( LPL)
• Celle-ci libère les AG sous forme libre
et le glycérol
• La LPL est stimulée par l’héparine et
inhibée par la protamine.
1-3- Catabolisme des TG
adipocytaires
• Se déroule dans le foie et le tissu
adipeux
• Les TG de réserve sont hydrolysés par
une TG lipase appellé TG adipocytaire ou
TG lipase hormonosensible
• Cette TG lipase est sensible aux hormones
• Stimulé par: adrénaline, glucagon,
noradrénaline, corticostéroïdes, hormones
hypophysaires ; TSH, ACTH, Prolactine,
STH ou GH etc.
• Inhibée par l’INSULINE.
• Son action libère un AG et un DG
Noter
• Le DG sera hydrolysé par une DG lipase
(lipase intracellulaire non sensible aux
hormones).
• On aura libération d’un AG et d’un MG
• Ce MG sera hydrolysé par une MG
lipase.
• Ces lipases ne sont pas hormonosensibles
Régulation de la lipase hormono-sensible du tissu adipeux
Adrénaline
Récepteur
Insuline
Récepteur
Adényl-cyclase
Protéine G
ATP
AMPc + PPi
Protéine kinase
AMPc-dépendante
(PKA)
ATP Lipase
Protéine
phosphatase
Pi
+
ADP
Lipase P
Triglycérides
AG + Diglycéride
+ Diglycéride lipase
+ Monoglycéride lipase
AG + glycérol
AG + monoglycéride
La Biosynthèse des TG
• 1- Voie de l’acide phosphatidique :
• Au niveau du foie et du tissu adipeux
Le glycérol phosphate est obtenu
comme suit
2-Voie des monoglycérides dans
l’intestin
•
•
•
Monoglycéride + Acyl CoA
↓ Acyl transférase
Diglycéride
•
•
•
Diglycéride + Acyl CoA
↓ Acyl trasférase
Triglycéride
Métabolisme des phospholipides
• 1-Biosynthèse des phospholipides
Métabolisme des phospholipides
• 2-Dégradation des phospolipides.
• Dans l’intestin et tissus:par phospholipases
Métabolisme des sphingolipides
• 1-Biosynthèse
des sphingolipides
• La biosynthèse
débute par la
synthèse du
Céramide
Métabolisme des sphingolipides
Métabolisme des sphingolipides
Dégradation des Sphingolipides
• Effectué par des hydrolases qui sont
des enzymes lysosomiales
Noter Bien :
• Un déficit héréditaire en ces enzymes
entraîne l’apparition d’affections avec
atteintes du SNC s’accompagnant de
troubles neurologiques très graves =
sphingolipidoses
• Donc les Sphingolipidoses = pathologie
due à des déficits enzymatiques
congénitaux avec incapacité à dégrader
les sphingolipides dans les lysosomes.
Métabolisme du cholestérol
Caractéristiques du cholestérol
• Existe sous forme de cholestérol libre
(1/3) et de cholesterol estérifié (2/3)
•
• Synthétisé dans de nombreux tissus à
partir d’acétyl-CoA
• Eliminé dans la bile sous forme de
cholestérol ou de sels biliaires.
Caractéristiques du cholestérol
• Est le précurseur de tous les autres
stéroïdes : tels que les corticoides,
les hormones sexuelles, les acides
biliaires et la vitamine D.
• Existe dans les aliments d’origine
animale comme le jaune d’œuf, la
viande, le foie et la cervelle (+++).
Biosynthèse du cholestérol
• La moitié du cholestérol de l’organisme
est produite par synthèse (à peu prés
700 mg /j) et le reste est fourni par la
ration alimentaire moyenne.
• Chez l’homme, le foie synthétise environ
10% du cholestérol total et les intestins.
Biosynthèse du cholestérol
• Pratiquement tous les tissus contenant
des cellules nucléées peuvent synthétiser
le cholestérol.
• Cette synthèse se fait essentiellement
dans la fraction microsomiale (réticulum
endoplasmique ) et dans le cytosol de la
cellule.
• L’acétylCoA est à l’origine de tous les
atomes de carbone du cholestérol.
BIOSYNTHESE DU CHOLESTEROL
CYTOPLASME
MITOCHONDRIE
Acides gras
-oxydation
OAAmalatepyruvate+NADPH
enzyme malique
oxaloacetate
Citrate
Citrate
Citrate lyase
(2) Acetyl CoA
(2) Acetyl CoA
Thiolase
Thiolase
Acetoacetyl CoA
HMG CoA synthase
Acetoacetyl CoA
HMG-CoA
synthase
HMG CoA
HMG CoA lyase
Acetoacetate
cytoplasme
HMG CoA
-Hydroxybutyrate
CORPS CETONIQUES
(dans le foie )
HMG CoA
reductase
reticulum
endoplasmic
Mevalonate
CHOLESTEROL
Synthése de l’HMG-CoA dans la mitochondrie (corps cétoniques) et le cytoplasme
(cholesterol)
Régulation de la synthèse du
cholestérol.
• Se fait est au niveau de la réaction
effectuée par l’HMG-CoA réductase
• C’est l’étape limitante de la biosynthèse
du cholestérol
• Elle est le site d’action des classes de
médicaments hypocholestérolémiants tels
que les inhibiteurs de la HMG-CoA
réductase (statines).
Régulation de la synthèse du
cholestérol.
• Noter bien:
• La synthèse du cholestérol endogène est
inhibée aussi par des apports
alimentaires riches en cholestérol.
Régulation de la synthèse du cholestérol
L’HMG-CoA réductase
• Rétro inhibée par le mévalonate, et par
le cholestérol.
• Inhibée par les LDL-cholestérol capturés
via les récepteurs des LDL.
• L’insuline et les hormones thyroïdiennes
augmentent l’activité de la HMG-CoA
réductase.
• Le glucagon ou les glucocorticoïdes la
diminuent.
L’HMG-CoA réductase
• Existe sous formes phosphorylée et
déphosphorylée.
– la forme phosphorylée est inactive
– La forme déphosphorylée est active.
• L’insuline permet la déphosphorylation en
stimulant la phosphatase.
• Le glucagon permet la phosphorylation en
stimulant la protéine Kinase.
Estérification du cholestérol
• Se fait sur le OH du 3ème C
• De différente manière
Estérification du cholestérol
• Au niveau des tissus:
• le foie, l’intestin, la corticosurrénale
• Acyl CoA + cholestérol → CE + CoASH
• Enz = ACAT ou
•
Acyl CoA - Cholestérol - acyl
transférase :
Estérification du cholestérol
• Au niveau du sang circulant:
• Lécithine + cholestérol → CE +
Lysolécithine
• Enz = LCAT
• ou lécithine cholestérol acyl
transférase :
ACAT: acyl CoA:cholesterol acyltransferase
O
||
O
R-C—S-CoA
||
ACAT (pour étre stocker
O
O
dans les cellules)
O
R-C
||
||
Acyl CoA
||
R-C
HO R-CO O O
R-CO
|| ||
|| O
Cholesterol
||
R-C
R-C
R-C
R-C—Olibre
P-choline LCAT
Lecithin (pour étre transporter par le
HDL)
LCAT: lecithin:cholesterol acyltransferase
Esterification du Cholesterol
O
||
R-C-O
Cholesterol
esterifié
L’hydrolyse du cholestérol
estérifié
• L’hydrolyse des esters de cholestérol
se fait grâce à des estérases
• Cholestérol estérifié
•
↓ Cholestérol estérase
• cholestérol libre + AG
Dégradation du cholestérol et
formation des acides biliaires.
• La dégradation du cholestérol est
strictement hépatique et aboutit à la
formation d’acides biliaires.
• Les acides biliaires sont stockés dans
la vésicule biliaire et déversés par la
bile au niveau du canal cholédoque
dans le duodénum.