– UE 7 : Sciences biologiques – 2016-2017 Métabolisme des lipides

2016-2017
Métabolisme des lipides
Biochimie
– UE 7 : Sciences biologiques –
Semaine : n°5 (du 03/10/16 au
07/10/16)
Date : 05/10/16
Heure : de 9H00 à
10h00
Binôme : n°73
Professeur : Pr. Brousseau
Correcteur : n°78
Remarques du professeur :
• Dispos disponibles sur Moodle
PLAN DU COURS
I)
Rappels : structure des acides gras
A)
Structure des lipides complexes
B)
Les triglycérides (TAG)
C)
Les phospholipides
II)
A)
Métabolisme des acides gras
Catabolisme des AG saturés à nombre pairs d'atomes de carbone : βoxydation
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I)
Métabolisme des lipides
Rappels : structure des acides gras
On peut classer les AG en 2 grands groupes :
– les acides gras saturés AGS
– les acides gras insaturés AGI
Un AG est une longue chaine carbonée aliphatique composée d'atomes de carbones qui se termine par
une fonction carboxylique. La fonction carboxylique (déprotonnée à pH physiologique) représente le
pôle hydrophile de la molécule alors que le reste à un caractère apolaire et hydrophobe
→ les AG sont des molécules amphiphiles
Ex : acide palmitique : 16 atomes de carbones et aucune double liaison car c'est un AGS
– Les AG saturés n'ont pas de doubles liaisons
– Les AG insaturés ont des doubles liaisons
– les mono insaturés ont une seule double liaison
– les poly insaturés ont plusieurs doubles liaisons
Les AGI ont :
– des doubles liaisons non conjuguées : on retrouve un carbone saturé entre deux doubles liaisons
– La double liaison rigidifie la structure
– les groupements autour de la double liaison se trouvent du même coté du plan, elle est en
configuration cis
A)
Structure des lipides complexes
C'est essentiellement le cholestérol : il est présent dans l'organisme sous 2 formes :
- forme estérifiée par une molécule d'AG (fonction OH estérifié)
- forme libre (non estérifié): il présente un fonction OH
•
Le cholestérol libre présente 4 cycles identifiés de A à D dont un cycle à 5 sommets et une
chaine latérale portée par le C17.
Attention : le cholestérol est une molécule cyclique mais NON aromatique
Il n'existe qu'une seule double liaison présente dans le cycle B
entre C5 et C6 → position Δ5
Il a une chaine aliphatique composée de 8 carbones portée par le
cycle D
– 4 cycles + chaine aliphatique → structure hydrophobe
– Sur le C3, on retrouve une fonction alcool → fonction
polaire = pôle hydrophile
Le cholestérol est amphiphile. C'est parce qu'il est amphiphile qu'on le trouve dans les membranes.
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Métabolisme des lipides
→ Sa première fonction est d'être un constituant des membranes. La membrane est une structure
hydrophobe qui fait interface entre deux compartiments hydrophiles : compartiments extracellulaire et
intracellulaire. La partie hydrophobe va être au contact des phospholipides membranaires hydrophobes
alors que la fonction OH va être orientée soit vers le compartiment intracellulaire soit vers le
compartiment extracellulaire.
→ Le cholestérol libre est un cholestérol membranaire
Le cholestérol est un précurseur métabolique :
– hormones stéroïdes :
– aldostérone → régulation de la pression artérielle, hypertensif
– cortisol → hyperglycémiant le matin au réveil
– testostérone / oestradiol
– acides biliaires
– vitamine D
► Toutes les cellules sont capable de synthétiser la molécule de cholestérol à partir de l'acétyl coA
•
Le cholestérol estérifié est la deuxième forme de cholestérol.
L'estérification par une molécule d'AG au niveau de la fonction OH portée par le C3 → cette
partie est hydrophobe.
L'estérification confère à la molécule la propriété hydrophobe.
Il n'est pas présent dans les membranes. On le trouve regrouper sous forme de gouttelettes lipidiques
dans la cellule → forme de stockage dans la cellule et forme de transport de cholestérol dans la
circulation sanguine.
Lors d'un dosage de cholestérol, on dose le cholestérol estérifié. Il est transporté sous forme de
complexes : les lipoprotéines (LDL).
B)
Les Triglycérides (TAG)
– 1 molécule de glycérol qui présente 3 fonctions OH estérifié par 3 molécules d'AG
– molécule hydrophobe → on peut les stocker sans stocker de l'eau
– forme de stockage des AG dans les adipocytes
–
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C)
Métabolisme des lipides
Les Phospholipides
2 groupes :
– les glycérophospholipides (GPL)
– les sphingolipides
•
Les glycérophospholipides : leur structure utilise le glycérol (structure apparentée à celle des
TAG)
Sur les 3 fonctions OH du glycérol, deux sont estérifiées par des molécules d'AG.
Fixation d'un groupement phosphate sur la 3ème fonction OH → formation des acides phosphatidiques
Ils se distinguent les uns des autres par la nature des AG. Ce sont les glycérophospholipides les plus
« simples », ensuite on différencie les autres glycérophospholipides par ce qu'il y a après le groupement
phosphate.
•
Les sphingolipides : leur structure utilise la sphingosine : longue chaine carbonée qui porte une
fonction amine et une fonction alcool.
Le squelette ressemble à un monoglycéride : glycérol + 1AG.
Les SL et GPL se ressemblent dans leur structure.
Sur la fonction amine, on fixe une molécule d'AG par amidification → céramides
Sur la fonction OH, on fixe :
– un groupement phosphate associé à la choline ou l'éthanolamine → sphingomyélines
– un glucose ou un galactose → cérébrosides
– un enchainement de glucides commençant par un glucose → gangliosides
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II)
Métabolisme des lipides
Métabolisme des acides gras
A)
Catabolisme des AG saturés à nombre pairs d'atomes de carbone : βoxydation
Le catabolisme repose sur des réactions d'oxydation
La β-oxydation a pour objectif de permettre de fabriquer de l'ATP.
Quand les apports en glucose sont inexistants et quand les réserves en glucose sont épuisées, on utilise
les AG → on consomme des AG quand on n'apporte pas de glucose.
Exemple : le sujet à jeun.
Quand les apports en glucose sont trop suffisants par rapport à la dépense énergétique, il y a stockage
sous forme d'AG dans le tissu adipeux
Catabolisme des AG : de l'adipocyte aux cellules periphériques
– La régulation démarre dès le site de stockage. Les AG sont stockés dans le tissu adipeux sous
forme de TAG
– Les AG sont libérés par hydrolyse des TAG grâce à la lipase hormono-sensible (LHS) →
hydrolyse des liaisons esters
– Les AG libérés dans l'adipocyte vont circuler dans le compartiment sanguin soit sous forme libre
(quand la chaine n'est pas trop longue, environ 10C) soit sous forme associée à l'albumine
– Deuxième source : les AG sont apporter par l'alimentation. Ils sont délivrer par l'entérocyte qui
les délivre au sang circulant
– Troisième source : les hépatocytes
Il faut être capable d'apporter les AG vers n'importe quelles cellules de l'organisme en passant par la
circulation grâce à des lipoprotéines.
La lipolyse → hydrolyse des TAG dans le tissu adipeux.
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Métabolisme des lipides
– Dans l'adipocyte, la LHS hydrolyse les liaisons esters en position 1 et 3 → libère deux
molécules d'AG sur trois et un 2-mono-glycéride (glycérol qui conserve l'AG en position 2)
– L'action de la LHS est complétée par une 2ème enzyme qui va hydrolyser la dernière liaison
ester : c'est la mono-glycéride lipase → libération de la 3ème molécule d'AG et donc du glycérol
– Dans l'adipocyte, l'action conjuguée des 2 enzymes permet de libérer 3 molécules d'AG et le
glycérol
Le glycérol formé par l'adipocyte ne peut pas être réutilisé et estérifié immédiatement dans l'adipocyte. Il
va donc quitter l'adipocyte et repasser par le foie pour pouvoir à nouveau être associé à des AG et
former des TAG.
La LHS est régulée en même temps que la β-oxydation.
Les AG traversent la membrane de l'adipocyte, gagnent la circulation et vont être distribués aux cellules
périphériques.
Deux exceptions : les neurones et les globules rouges ne peuvent pas fabriquer d'ATP à partir des AG.
Ces 2 types de cellules sont donc très dépendantes du glucose.
La β-oxydation a lieu dans la mitochondrie.
Il faut amener l'AG du compartiment extracellulaire jusqu'à la matrice mitochondriale. L'AG
traverse la membrane cellulaire, il entre dans le cytoplasme. Il passe la membrane externe de la
mitochondrie. Mais les AG ne passent pas librement la membrane mitochondriale interne et se retrouvent
bloqués dans l'espace intermembranaire.
Pour entrer dans la matrice mitochondriale, il faut utiliser un mécanisme régulé.
Catabolisme des AG : du cytoplasme à la mitochondrie
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Métabolisme des lipides
– L'AG va utiliser un transporteur : la carnitine (chaine carbonée qui possède une fonction alcool)
– On utilise la fonction acide de l'AG et la fonction OH de la carnitine pour le fixer par une réaction
d'estérification
– Il faut rendre l'AG plus réactif avant de le lier à la bite carnitine en le chargeant en énergie en le
liant en co-enzyme A → on va former un acyl co-enzyme A grâce à l'acyl co- enzyme A
synthétase
– L'énergie contenu dans l'ATP est transférée à l'acyl-coA
→ L'ATP sort de la réaction sous forme d'AMP et d'un groupement pyrophosphate P-P.
Pour le régénérer, il faut deux étapes (AMP → ADP puis ADP → ATP)
On considère que l'on a consommé l'équivalent de 2 liaisons énergétiques (2 équivalents ATP) pour
faire cette association.
– On transfert le radical acyl de l'acyl co-enzyme A présent sur la fonction OH sur la carnitine. On
forme l'acyl-carnitine grâce à la carnitine acyl transférase 1 et le co-enzyme A est libéré
– L'acyl-carnitine est capable de traverser la membrane mitochondriale interne grâce à une
translocase transmembranaire
– Une fois dans la matrice mitochondriale, on observe la réaction inverse : la carnitine est libérée en
utilisant le co-enzyme A. Cette réaction est assurée par la carnitine acyl transférase 2
La carnitine retourne dans l'espace intemrembranire en utilisant la même translocase. Cette translocase
assure les 2 mouvements, on l'appelle la carnitine acyl carnitine translocase.
L'AG présent dans l'espace intermembranaire a gagné la matrice mitrochondriale, il est présent sous
forme d'acyl co-enzyme A.
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