Upload
lenhu
View
216
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
Biochimie Structurale des Composés Lipidiques
Christophe Six
UMR UPMC CNRS 7144 Station Biologique de RoscoffBureau [email protected]
. Molécules organiques insolubles dans l’eau (lipos) et solubles dans les solvants
I. Définition et Fonctions Biologiques
Comment définir les lipides ?
. Groupe hétérogène, composés variés, structures très différentes.
On en connaît près d’un millier.
. Pas de polymérisation au sens strict mais des agrégations/condensations de molécules
. Plusieurs classifications anciennes, basées sur les produits d'hydrolyse, abandonnées
au profit d'une classification basée sur la structure.
. Molécules organiques insolubles dans l’eau (lipos) et solubles dans les solvants
organiques peu polaires comme acétone, benzène, chloroforme, éther, alcools, etc…
. Présence d’une chaine aliphatique (-CH2-) dite chaine grasse, d’au moins 8 atomes
de carbone (exception : acide butyrique en C4)
. Les termes de « graisse » ou d’« huile » désignent des mélanges de lipides,
respectivement solides et liquides à T°C ordinaire.
. Sont rattachés aux lipides, en raison de leur insolubilité dans l’eau : le cholestérol,
les stéroïdes, la vitamine D, et d’autres dérivés polyisopréniques.
- Les lipides représentent environ 20 % du poids du corps.
- 2 acides gras polyinsaturés indispensables (car non synthétisés par l’organisme)
doivent être apportés par l’alimentation : acide linoléique et acide linolénique.
Fonctions Biologiques des lipides
� Toutes les membranes cellulaires ont une structure lipidique
� Ils sont une réserve énergétique mobilisable : 1g lipides → 9 Kcal
� Ils ont des rôles de précurseurs, de catalyseurs, d’hormones
Acides (mono)carboxyliques, linéaires, à nombre pair de carbone (4 à 40), saturés ou
insaturés (double liaisons).
II. Les acides gras
. Rarement en molécule libre, souvent engagés dans liaisons éther ou amide.
Les plus fréquent sont en C16 et C18
. Les acides gras à nombre de C impairs existent mais sont rares et très peu
abondants
. En moins gde quantité, on trouve des acides à 14 et 20 carbones.
Les autres sont plus rares et se rencontrent dans des tissus spécialisés.
1°/ Les acides gras saturés
Formule générique : [CH3 - (CH2)n - COOH]
4 C Acide butyrique :
16 C Acide palmitique :
18 C Acide stéarique :
24 C Acide lignocérique :
abondants
CH3 – (CH2)2 – COOH
CH3 – (CH2)14 – COOH
CH3 – (CH2)16 – COOH
CH3 – (CH2)22 – COOH
. Principal produit de la synthèse des lipides dans nos cellules. Aliment très énergétique
. C’est un solide blanc, qui fond à 64°C
. Son nom vient de l’huile de palme, mais il est abondant dans toutes les graisses et
huiles animales ou végétales
. Industriellement on l’utilise pour la fabrication des margarines, des savons durs
. 16 C Acide palmitique : CH3 – (CH2)14 – COOH
Les acides gras saturés les plus courants dans le monde vivant :
. 18 C Acide stéarique : CH3 – (CH2)16 – COOH
. Solide blanc, qui fond à 70°C
. Son nom signifie graisse en grec : il est abondant dans toutes les graisses
animales (surtout chez les ruminants) ou végétales
. L’acide stéarique sert industriellement à faire des bougies, des savons.
Numérotation conventionnelle : Le premier carbone est toujours le carboxyle
Exemple : Acide palmitique (16 C) :
CH3 - (CH2)14 - COOH
16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1
2
COOH1
3
16
Notation chiffrée : 16 : 0
Chaine carbonnée‘grasse’
GroupementAcide
carboxylique
Acide palmitique (16:0)
Hydrophobe hydrophile
Le groupement carboxyle peut facilement perdre un atome d’hydrogène :
CH3 - (CH2)14 - COOH ���� CH3 - (CH2)14 – COO- + H+
2°/ Les acides gras monoinsaturés (=monodésaturés)
Dans les acides gras monoinsaturés, la position de la double liaison peut s’exprimer :
- soit en partant du carboxyle (1er C) ; le symbole est delta ∆
- soit en partant de l’extrémité méthyl (dernier C) ; le symbole est omégaω.
Insaturé = non saturé en hydrogène ���� double liaisons
En médecine clinique et en biologie, la désignation des acides gras insaturés la plus
courante est l’oméga ω.
Exemple : l’acide oléique C18 : 1 ω9 (abondant dans les graisses animales et végétales)
L’acide oléique possède : - 18 C
- 1 seule double liaison
- localisée au 9ème C en partant du méthyl terminal
∆ : 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
Acide oléique C18 : 1 ω9 = C18 : 1 ∆9
18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 ω
= C16 : 1 ∆9
∆ : 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
cis - Acide palmitoléique
C C C C C C C C C C C C C C C C
H H H H H H H H H H H H H H H
H H H H H H H H H H H H H
H
O
O
16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 ω
C16 : 1 ω7
CH CH
C C
C C
HH
H
CH2CH2
H2C
cis
Ce qu’implique une double liaison…
Isomère : même formule générale mais
conformation différente
C CH CH2
trans
Isomères cis et trans
de l’acide oléique
Les acides gras naturels sontdes isomères cis
Les isomères trans sont peu utilisables par l’organisme.
Acide oléique
C18 : 1 ω9
Acide stéarique
C18 : 0
MonoinsaturéSaturé
Groupe carboxylique
Ce qu’implique une double liaison…
(cis)
Department of Biochemistry and Molecular Biophysics, University of Arizona
Chaine carbonnée
. L’acide oléique est le plus abondant des acides gras insaturés dans notre organisme
. Son nom vient de l’huile d’olive, mais il est abondant dans toutes les huiles animales
ou végétales
L’acide oléique
ou végétales
. Aliment énergétique
. A la température de notre corps, c’est un liquide ; solidification à 4°C
. Comme beaucoup d’acides gras usuels, il est utilisé pour la fabrication des
savonnettes
3°/ Les acides gras polyinsaturés (=polydésaturés)
� Plusieurs double-liaisons
Dans le monde du vivant :
. Mammifères : jusqu’à 22 carbones et 6 insaturations
. Végétaux : Jusqu’à 18 C et 4 insaturations
• La famille linoléique (ω6)
Acide linoléique C18 : 2 ω6,9
9
Acide linoléique C18 : 2 ω
C’est un acide gras en C18 avec 2 doubles liaisons cis aux carbones 9 et 12
. A la température de notre corps c’est un liquide ; solidification à -12°C.
. En présence d’air, il s’oxyde rapidement (rancissement)
. L’acide linoléique est un acide gras indispensable : il ne peut pas être synthétisé
. Son nom vient de l’huile de lin, mais il est abondant dans toutes les huiles végétales
Acide linoléique C18 : 2 ω6,9
. L’acide linoléique est un acide gras indispensable : il ne peut pas être synthétisé
par les organismes animaux (besoins quotidiens humains : 3-4 g).
. L’acide linoléique est essentiel à la formation de la barrière imperméable de la peau
(épiderme).
. Dans l’organisme, il conduit à l’acide arachidonique par voie enzymatique.
3°/ Les acides gras polyinsaturés
• La famille linoléique (ω6)
Acide arachidonique C20 : 4 ω6,9,12,15
Il possède 20 C avec 4 doubles liaisons cis aux carbones 5, 8, 11 et 14
6
9
ω
En l’absence d’acide linoléique dans l’alimentation, l’acide arachidonique devient
indispensable à l’organisme
12
15
ω
• La famille linolénique (ω3)
Acide linolénique C18 : 3 ω3,6,9
Il possède 18 C avec 3 doubles liaisons cis aux carbones 9, 12 et 15
HOOC 6ω
3°/ Les acides gras polyinsaturés
9 3
. A la température de notre corps c’est un liquide ; solidification à -11°C
. Les acides gras polyinsaturés s’oxydent à l’air en se saturant ce qui élève leur point
de fusion et les rend solides. Cette propriété permet la fabrication des peintures à
l’huile, du linoléum, etc...
• L’indice d’iode
- L'indice d'iode d'un lipide est la masse de diiode (I2) exprimée en g capable de se
fixer sur les insaturations pour 100 g d’acide gras (pas d’unité)
- L’indice d’iode d’un acide gras saturé est nul
- on détermine l'indice d'iode par la méthode de Wijs
�si l'on connaît la masse molaire de l'acide gras et son indice d'iode,
on peut déterminer le nombre de doubles liaisons de cet acide gras
- on détermine l'indice d'iode par la méthode de Wijs
���� Réactif de Wijs = monochlorure d’iode
Saindoux : 52-68Olive : 83-87Mais : 110-128Tournesol : 120-136Sardine : 170-190
- Exemples d’indices d’iode
pour des graisses et huiles:
4°/ Acides gras hydroxylés
. Les végétaux synthétisent des acides gras portant un ou plusieurs
groupements hydroxyle
Acide ricinoléique (acide 12-hydroxy-9-cis-octadecenoïque) 18 : 1 ω9
9
.
Certains de ces acides gras servent à la formation de la cutine des végétaux
1
12
18
�Constitue 90% de l’Huile de ricin
Nbreuses applications
(Purgatif puissant utilisé pour torturer ; Italie fasciste)
5°/ Acides gras ramifiés
. Beaucoup d’acides gras présentent des ramification méthyl et/ou éthyl
. On trouve ce type d’acides gras en abondance dans les parois bactériennes
Acide 15-méthylhexadécanoïque
HOOC
6°/ Acides gras à longue chaine6°/ Acides gras à longue chaine
. Présents dans tout le monde vivant : bactéries, végétaux, animaux, etc…
. Généralement de 25 à 40 C, nbre de C pair ou impair
. Linéaires, ramifiés et/ou hydroxylés…
Acides mycoliques
� Jusqu’à 70 C !
7°/ Prostaglandines et leukotriènes
. Prostaglandines et leukotriènes = dérivés d’acides gras polyinsaturés à 20 C
ω3 et ω6 = eicosanoïdes
Acide arachidonique
Cyclooxygénase Lipoxygénase
E2
E1H1
Prostaglandines
A4
B4
Leukotriènes
7°/ Prostaglandines et leukotriènes
. Chez les mammifères, ce sont des composés à actions hormonales diverses
- Les Prostaglandine F et leukotriènes BCD activent la contraction de muscles lisses
. Généralement de courte durée de vie : vite métabolisés en composés inactifs
- Les leukotriènes sont d’importants acteurs de la réponse inflammatoire (B4) ; ils
sont impliqués dans l’asthmesont impliqués dans l’asthme
Inflammation
Leukotriène B4 produit
par les globules blancs
Activation et adhésion des
globules blancs à l’endothélium
7°/ Prostaglandines et leukotriènes
Prostaglandine D2Leukotriène B4
8°/ Quelques propriétés des acides gras
• Propriétés physiques
• Solubles dans les solvants organiques apolaires : benzène, chloroforme…
• L’acide butyrique à 4C est soluble dans l’eau, puis la solubilité des acides gras
baisse progressivement
Acide stéarique 18:0 : 70°CAcide stéarique 18:0 : 70°CAcide oléique 18:1 : 13°CAcide linoléique 18:2 : -5,8°CAcide linolénique 18:3 : -11°CAcide arachidonique 20:2 : -49,5°C
• Point de fusion augmente avec le nombre de C et diminue quand le nbre de
doubles liaisons augmente.
• Ils sont liquides à 20°C si n <10 C, solides si n > 10 C
- Formation de sels de sodium ou potassium
Ce sont des savons à propriétés moussantes, mouillantes et émulsionnantes. Dans
l’eau les savons se dissocient en : Na+ + R-COO-
• Propriétés chimiques
Hydrophobe hydrophile
Ces molécules dites amphiphiles ou amphipathiques, sont tensioactives : elles
abaissent la tension superficielle de l’eau
L’anion a 2 pôles :
- Estérification et saponification
L’estérification est la condensation d’un alcool et d’un acide carboxylique
R C
O
OH
R ’ OH+ R C
O
O R ’
+ H2O
(réaction de Fisher)
. Réaction lente, limitée, athermique
La saponification est l’hydrolyse d’un ester en milieu basique, donnant un ion
carboxylate et un alcool.
R C
O
O R ’
+ OH- + Na+ R C
O
O-
R ’ OH++ Na+
. Réaction lente, totale et exothermique
Le savon est soluble dans l'eau, a des propriétés détergentes et un pouvoir moussant
- Indice de saponification
- Indice d’acide
On peut doser les acides gras à l'aide d'une solution de potasse (KOH) alcoolique, en
présence de phénolphtaléine. Ceci permet d'évaluer la quantité globale d'acides gras
- Indice d’ester
présence de phénolphtaléine. Ceci permet d'évaluer la quantité globale d'acides gras
libres.
On obtient un indice d'acide, correspondant aux mg de potasse nécessaires pour
neutraliser l'acidité libre contenue dans 1 g de matière grasse
C’est la quantité (mg) de potasse nécessaire pour estérifier 1 g de matière
grasse.
Indice de saponification = indice d'acidité + indice d'estérification
III. Glycérolipides
Ce sont des lipides dont la structure est basé sur l’estérification d’acides gras et d’un
alcool : le glycérol
� liquide translucide, très visqueux, inodore, non toxique, au goût sucré
Glycérol (glycérine)Propan-1,2,3-triol
- Les glycérides = acyl-glycérols
- Les Glycérophospholipides :
- Les Glycosylglycérides
- Etc…
On distingue un grand nombre de classes de glycérolipides :
1°/ Les Glycérides
HC
H2C OH
OH
. Ce sont des esters du trialcool glycérol et d’acide(s) gras, insolubles dans l’eau
solubles dans l’acétone car très apolaires, ≠ phospholipides.
+ R3HOOC HC
H2C O
O
R
R
CO
CO3 H2O +Triglycéride homogène
� Mono, di et triglycérides GroupementAcyl
A/ Structure
H2C OH
+
H2C O R
CO
CO
homogène
HC
H2C
H2C
OH
OH
OH
+
R1HOOC
HC
H2C
H2C
O
O
O
R1
R2
R3
CO
CO
CO
R2HOOC
R3HOOC
Triglycéride hétérogène
3 H2O +
. Pour indiquer la position des acides gras, on numérote les 3 atomes de
carbone du glycérol
HC
H2C
H2C
O
O
OH
CO
CO
(CH2)14 CH3
(CH2)7 CH CH (CH2)7 CH3
1-palmitoyl 2-oléyl glycérol1
2
3
Diglycéride
1Triglycéride
HC
H2C
H2C
O
O
O
CO
CO
(CH2)14 CH3
(CH2)7 CH CH (CH2)7 CH3
1
2
3CO (CH2)16 CH3
1-palmitoyl 2-oléyl 3-stéaroyl glycérol
Triglycéride
Isomère de type I
1
CH
H2C
H2C
O
O
O
CO
CO
(CH2)14 CH3
(CH2)7CH CH(CH2)7H3C2
3CO (CH2)16 CH3
Isomère de type II : le plus courant dans la nature
. Ce sont les lipides naturels les plus nombreux : 90% des tissus adipeux, bcp d’huiles
végétales. Réserve énergétique importante chez bcp d’organismes : 10% du poids
d’un animal non obèse
. D’importantes quantités de triglycérides peuvent être stockés par les organismes, car
ils sont hydrophobes et n’affectent pas l’équilibre osmotique (≠ sucres)
B/ Les glycérides comme réserve énergétique
d’un animal non obèse
. Présents dans les cellules sous forme liquide à l’état d’inclusions cytoplasmiques
Adipocyte
Catabolisme : l'ensemble des réactions de dégradations moléculaires
Anabolisme : l’ensemble des réactions de synthèse
Catabolisme + Anabolisme = Métabolisme
C/ Digestion des glycérides
. Durant la digestion, des molécules complexes sont dégradées en molécules
plus facilement assimilables � catabolisme
. Durant la digestion, l’absorption des lipides � enzymes lipolytiques + émulsification
. Agents émulsifiants = sels biliaires (glycocholate de sodium)
plus facilement assimilables � catabolisme
. Les enzymes lipolytiques
Les lipases pancréatiques hydrolysent spécifiquement les esters du glycérol :
Triglycérides ���� monoglycéride + 2 acides gras
(Fonction estérase)
R1 – COOHR2 – COO
R3 - COOH
R2 – COO
Les lipases pancréatiques agissent uniquement sur les lipides émulsionnés
2°/ Les glycérophospholipides ou phosphatides
. Ce sont les éléments de base des glycérophospholipides, résultant de l’estérification
du glycérol par 2 acides gras et par l’acide phosphorique :
A/ Les acides phosphatidiques
. Ce sont les représentants les plus nombreux de la grande famille des phospholipides
. Composants essentiels des membranes cellulaires de tous les êtres vivants
. Molécule asymétrique � isomérie
HC
H2C
CH2
O
O
R1
R2
CO
COOO-
O- OP
CH2OH
CH3OH
CH3OHO
R1
R2
COOH
COOH
O-
O- O-P + +
Acide phosphatidique(Isomère naturel)
+ 3 H2O
HC
H2C
CH2
O
O
R1
R2
CO
COOO-
O-
OP
Acide phosphatidique
. Les deux acides gras ont une chaîne longue (≥ 14C), l’acide gras en position 2 est
souvent insaturé.
. L’acidité de la molécule provient des 2 H+ libres de l’acide phosphorique. Au pH
sanguin (7.35 – 7.45), les 2 fonctions acides sont ionisées.
. L’acide phosphatidique est un second messager intracellulaire.
Selon l’alcool, on obtient des classes différentes de lipides :
Phosphatidyl-sérines = Acides Phosphatidiques + Sérine
Phosphatidyl-éthanolamines = Acides Phosphatidiques + Ethanolamine
Phosphatidyl-cholines = Acides Phosphatidiques + Choline
Phosphatidyl-inositols = Acides Phosphatidiques + Inositol
B/ Les classes de glycérophospholipides
. Estérification entre une molécule d’alcool et une fonction acide de
l’acide phosphorique (liaison phosphodiester)
HC
H2C O R1
R
CO
COOO-
Phosphatidyl-éthanolamine
HC
H2C
CH2
O
O
R1
R2
CO
COOO-
O OPCH2CH2N+
H3C
H3C
H3C
Phosphatidyl-choline ou lécithine
Choline
. Dans le cerveau, le foie,
le jaune d’œuf, etc…
HC
CH2
O
R2COOO-
O OPCH2CH2NH3
+
HC
H2C
CH2
O
O
R1
R2
CO
COOO-
O OPCH2
Phosphatidyl-sérine
CHNH3+
COO-
L’inositol est un hexaalcool cyclique qui a 9 isomères possibles.
Le myoinositol est le plus fréquent dans les lipides.
HC
H2C
CH2
O
O
R1
R2
CO
COOO-
O OP
Phosphatidyl-inositol
1
23
45
6
Myoinositol
Il existe beaucoup d’autres groupes de glycérophospholipides…
. Alkényl-phosphatides : l’acide gras au carbone 1 est remplacé par un aldéhyde gras
. Alkyl-phosphatides : l’acide gras au carbone 1 est remplacé par un alcool gras
. Phosphonolipides : présence d’une liaison Phosphore-Carbone
. Etc…
C/ Propriétés des glycérophospholipides
• Ce sont des molécules amphiphiles car elles présentent 2 pôles :
- l’un hydrophobe dû aux AG
- l’autre hydrophile dû à l’ester phosphorique.
HC
H2C O R1
R2
CO
COOO-H3C
Phosphatidyl-choline ou lécithine
• Une molécule ayant deux charges opposées (amphiphile) a des propriétés
tensioactives, c'est-à-dire qu'elle permet de stabiliser des émulsions.
• Ce sont des molécules amphotères car elles possèdent à la fois :
- une fonction acide apportée par H3PO4
- une fonction basique apportée par l’AA alcool (sérine, thréonine) ou par la choline.
CH2
O
O OPCH2CH2N+H3C
H3C
D/ Digestion des glycérophospholipides
Chez tous les être vivants, ces lipides sont dégradées par plusieurs types
d’enzymes lipolytiques :
. Les phospholipases détachent les acides gras des glycérophospholipides
���� Plusieurs classes de phospholipases aux activités différentes :
H2C O R1CO
O-
Phosphatidyl-choline ou lécithine PL A1
HC
CH2
O
R2COOO-
O OPCH2CH2N+
H3C
H3C
H3C
PL A2
PL CPL D
. Certains venins de serpent contiennent des phospholipases A : � hydrolyse membranes
� hémolyse
. Les acides gras seront activés et subiront la β-oxydation dans les mitochondries
� 8 ATP par atome de carbone (contre 6 pour le glucose)
HC
H2C
CH2
OH
OHO-
O OPCH2CH2N+
H3C
H3C
Glycéryl-phosphoryl-choline
. Les phosphodiestérases hydrolysent les liaisons phosphodiester en agissant
sur la glycéryl-phosphoryl-choline obtenue après action des phospholipases A
Elles peuvent rompre : - soit la liaison ester entre l’acide phosphorique et la choline
- soit la liaison ester entre l’acide phosphorique et le glycérol
OH3C
CH2OHCH2N+
H3C
H3C
H3C
Glycérophosphate
Choline
HCOH
H2COH
CH2
O
O-
OPO-+CHOHH2OHC CH2OH
CH2CH2N+
H3C
H3C
H3C
Glycérol
O
O-
PO O-
+
Phosphorylcholine
H20
. Les phosphomonoestérases (ou phosphatases) finissent l’hydrolyse des produits libérés
par les phosphodiestérases
Glycérophosphate
HCOH
H2COH
CH2
O
O-
OPO-CH2CH2N+
H3C
H3C
H3CO
O-
PO O-
Phosphorylcholine
CH2OHCH2N+
H3C
H3C
H3CCholine
+
CHOHH2OHC CH2OH
Glycérol
+
O
O-
O-PO-Acide
phosphorique O
O-
O-PO-Acide
phosphorique
3°/ Les glycosyldiglycérides
. Ils résultent de la fixation, sur la fonction alcool libre d’un 1,2-diacylglycérol, d’une
ou plusieurs molécules d’ose (jusqu’à 10).
. Les oses les plus fréquents sont le glucose
et le galactose.
Un Digalactosyl-diacyl-glycerol . Composant essentiel des systèmes
membranaires bactériens et des organites
issus d’endosymbiose
et le galactose.
IV. Les Sphingolipides
. Chez ces lipides, l’alcool n’est plus le glycérol mais un aminoalcool à longue chaine.
Le plus souvent, c’est l’aminodiol appelé sphingosine :
Sphingosine
12
34
5
6
7
8
9
10 12 14 16 18
13 15 1711
1°/ Sphingosine et céramides
.18 Carbones et une double liaison entre C4 et C5
Sphingosine
. On peut aussi trouver :
- la dihydrosphingosine (= sphingosine saturée)
- la phytosphingosine (= sphingosine saturée et hydroxylée)
� Surtout dans les végétaux et les invertébrés
Les sphingolipides sont des amides de la sphingosine : ils se forment par liaison du
carboxyle de l’acide gras sur le -NH2 de la sphingosine (liaison amide)
R1+ COOHH2N CH
CHOH
CH2OH
CH CH(CH2)12H3C
NH CH
CHOH
CH2OH
CH CH(CH2)12H3C
C
O
R1
Céramide
Formation d’un acylsphingosine = céramide
Acyl
Sphingosine
A partir de cette structure de céramide, on distinguera ici deux groupes principaux
de sphingolipide :
- les sphingomyélines
- les sphingoglicolipides
Acide lignocérique
L’acide gras est généralement saturé
à longue chaîne.Exemple :
2°/ Les Sphingomyélines
. Le céramide est lié par sa fonction alcool primaire (carbone 1) à une molécule de
phosphorylcholine :
Choline
Acidephosphorique
. Les sphingomyélines existent dans la plupart des organismes. Elles sont présentes
dans les membranes cellulaires, en particulier la membrane plasmique
Sphingomyéline
CholineAcide gras
Sphingosine
. L’acide gras le plus fréquent est l’acide lignocérique (C24:0).
. Les sphingomyélines sont les constituants fondamentaux de la gaine de myéline
des cellules nerveuses
� Augmentation de la vitesse de propagation de l’influx nerveux : 10 à 75 m.s-1
(Soma)
Axone
Dendrites
Sclérose en plaques : Maladie neurologique auto-immune chronique du système
nerveux central.
� Démyélinisation des fibres nerveuses du cerveau, de la moelle épinière et du nerf
optique.
3°/ Les Sphingoglycolipides
. Ce sont des lipides caractérisés par la présence dans leur molécule d’un ou plusieurs
oses liés au carbone 1 d’un céramide. L’ose est toujours fixé sur le céramide par
sa fonction réductrice.
Monogalactosylcéramide = Sphingosine + Acide gras + 1 β-D-galactose
Céramide
. Galactosylcéramides (ou cérébroside) : tissus rénal, nerveux et cérébral des vertébrés
Monogalactosylcéramide
. Grande variété de structures de sphingoglycolipides :
- Jusqu’à une dizaine de sucres peuvent être fixés
Exemple :
- On peut trouver plusieurs sucres : glucose, galactose, mannose, fucose,
glucosamine, galactosamine, etc…
Lactose = glucose + galactose Groupement acyl = palmitoyl 16:0
. Chez les mammifères, le premier sucre est un glucose : groupe des glucosylcéramides
β-D-galactosyl-(1-4)-β-D-glucosyl-céramide = Lactosylcéramide
. On retrouve les glucosylcéramides depuis les procaryotes jusqu’aux mammifères
où ils peuvent représenter jusqu’à 20% des lipides totaux.
Sphingosine
. Des sphingoglycolipides particuliers : les Gangliosides
- Leur structure est celle d’un lactosylcéramide sur lequel sont fixées une ou
plusieurs molécules d’oses.
- L’ose caractéristique des lipides gangliosides est l’acide neuraminique.
Acide neuraminique
- Le cerveau des vertébrés est riches en
gangliosides complexes
Acide neuraminique
GM2 ganglioside
Neuraminic acid
V. Les lipides polyisopréniques
H2C
CH2
C
HC
CH3Isoprène
1°/ Hydrocarbures polyisopropéniques
. Un grand nombre de composés présents surtout chez les végétaux, mais aussi
chez les animaux et bactéries, sont formés par la polymérisation d’unités isoprène
Limonène = 2 unités
Huiles essentielles
d’agrumes
Squalène = 6 unités
Sebum humain,
Huile de foie de requin
Lycopène = 8 unités
Pigment végétal rouge
2°/ Les caroténoïdes
A/ Carotènes et xanthophylles
. Molécules trouvées abondamment chez les végétaux (photosynthèse)
et les champignons, et aussi parfois chez les animaux
. 2 fonctions majeures chez les vgtx : Absorber la lumière et photoprotéger
β-carotène (8 unités isoprène)
Antioxydant végétal
Biosynthèse des carotènes chez les végétaux
D’après Liang et al. 2006
���� Beaucoup de végétaux accumulent ces composés
Pamplemousse Pastèque Goyave Papaye
Lycopène
β-carotène
. Les xanthophylles sont des carotènes oxygénés
Lutéine
Astaxanthine
CanthaxanthineCanthaxanthine
Zéaxanthine
Fucoxanthine
B/ Les vitamines A
. Dérivent directement des carotènes
. Sensibles à l’oxygène, la lumière et la chaleur
β-carotène
. Effet sur la croissance animale (os)
. Système reproducteur
. Croissance/protection des tissus épithéliaux,
apoptose : acide rétinoïque
« Vitamères »
. Cofacteur dans le processus de la vision
Composant de la rétine
Acide rétinoïque
. Carence sévère �cécité, peau pâle et sèche, mort
. Les surdoses sont toxiques
. Absorption d’un photon entraine une isomérisation (� dépliement) :
11-cis-rétinal � tout-trans rétinal � Influx nerveux dans le nerf optique
Régénération par voie enzymatique : rétinal tout-trans� Rétinol tout-trans � 11-cis-rétinal
. La vitamine A est un constituant de la photopile de l’œil. Dans les bâtonnets de l’œil :
11-cis-rétinal + opsine � rhodopsine
Rétine
CelluleBatonnet
Cone
Nucleus
Howgego & May, Bristol University, UK
3°/ Stérols et Stéroides
. Ce sont des composés nombreux et très variés, dérivant d’un noyau polycyclique :
le cyclo-pentano-phénanthrène= stérane (17 C)
A B
C D1
2
3
108
9
11
12
14
1317
16
15vCarbone asymétrique
3
4
5
6
7
. La stéréochimie et la nomenclature des stéroïdes est très complexe � noms usuels
. Quasiment tous les dérivés sont substitués par un méthyl en C10 et C13.
. Les stéroïdes ont des activités biologiques diverses.
Une petite modification de structure/substituants � modification de l’activité
A/ Les stérols
. Groupe d’alcools important, présents chez tous les eucaryotes. On en connaît une
centaine
Stérol
A B
C D
Principal stérol des vertébrés Principal stérol des champignons
Cholestérol
A B
C D
A B
C D
Ergostérol
Les procaryotes ne savent pas
synthétiser le cholestérol
Présent aussi chez les végétaux
et les invertébrés
. C’est un constituant majeur des membranes : rôle dans la stabilité, le maintien, la
perméabilité et la fluidité
. Il s’intercale entre les phospholipides des membranes
. Il est un précurseur fondamental de la synthèse de 3 groupes de molécules : les
hormones stéroïdes, les acides biliaires et les vitamines D
Le cholestérol
. Environ un tiers du cholestérol provient de l'alimentation (viandes, œufs, abats,
produits laitiers, etc.) tandis que les 2/3 restants sont synthétisés par l'organisme
dans le foie et l’intestin (dans le cas d'une alimentation équilibrée)dans le foie et l’intestin (dans le cas d'une alimentation équilibrée)
. Le cholestérol n’est pas soluble ds le sang � transporteurs = lipoprotéines de basse
(LDL) et de haute (HDL) densité
. Récepteurs aux LDL sont sensibles � si oxydation des LDL, dépôt de cholestérol
sur les parois (Athérome)
. Les HDL conduisent le cholestérol au foie où il est dégradé
. Estérification des stérols par un acide gras � les stérides
. Petites quantités dans
les tissus, un peu dans
les membranes
biologiques+
B/ Les Stérides
. L’accumulation de stéride dans les parois des vaisseaux sanguins est pathologique
(Athérome)
Un exemple de stéride :Le palmitate de cholestéryle
A B
C D
+ H2O
. Le stéride le + rencontré
dans le sang est le
linoléate de cholestéryle
. L'oléate de cholestérol est un stéride présent dans beaucoup de cellules animales
où il constitue une réserve de cholestérol
- Hormones testiculaires mâles : la testostérone, l’androstérone
Testostérone
C/ Les hormones stéroïdes
� Hormone importante impliquée dans la régulation de nombreux processus :
- le développement embryonnaire
- le fonctionnement sexuel & caractères sexuels secondaires (ex: puberté)
- la voix
- la production de cellules sanguines
- le comportement général
- la force musculaire
- etc…
- Hormones ovariennes et placentaires :
. Les hormones œstrogènes : l’œstradiol, l’œstrone, l’œstriol
Œstradiol
- Développement et maintien du sein.
- Force, croissance et densité osseuse
- Apport de lipides aux seins, hanches, cuisses lors de la puberté
- Développement de l'utérus et de l'endomètre
- Développement et maintien des muqueuses et des sécrétions vaginales
- Hormones ovariennes et placentaires :
. Les hormones lutéales : la progestérone
Progestérone
- Sécrétée par le corps jaune des ovaires
- Impliquée dans le cycle menstruel féminin, la grossesse et l'embryogenèse
� Cette hormone peut être convertie en œstradiol ou en testostérone
- Hormones corticosurrénales : la corticostérone, le cortisol, l’aldostérone
. Synthétisée et secrétée par le cortex de la
glande surrénale, à partir du cholestérol
. Stimule l'augmentation du glucose sanguin :
elle permet donc de libérer de l'énergie à partir
des réserves de l'organisme
. Rythmes circadien et annuel de sécrétion
Cortisol
Le rôle fondamental du cholestérol en tant que précurseur dans la
http://healthwriter.eu/testosterone-effects-low-testosterone-causes-and-symptoms/
précurseur dans la biosynthèse des hormones
D/ Autres dérivés stéroïdes
. Les acides biliaires : les acides choliques et desoxycholique
- Très faible solubilité dans l’eau
- Présents dans la bile intestinale, conjugués à des acides aminés (glycine, taurine, etc…)
Acide glycocholique
stérol
Acide cholique
glycine
stérol
- Production dans le foie à partir du cholestérol, stockés dans la vésicule biliaire, puis
déversé avec la bile dans l’intestin
- Facilitent la digestion des graisses en déstabilisant leurs liaisons hydrophobes
- Les vitamines D sont un groupe de molécules d’origine stéroïde
- 2 précurseurs de la forme active : D2 (ergocalciférol) � végétaux, invertébrés, champignons
D3 (cholécalciférol) � animaux (huile de foie de poisson)
- Action hormonale : régulation du taux de calcium sanguin � action au niveau de
l’absorption du calcium et du phosphore par les intestins et les reins
- Incorporation du calcium par les os (prévient notamment le rachitisme)
. La vitamine D ou calcitriol
Calcitriol
7-déhydro-cholestérol
- Un précurseur est formé à partir d’un dérivé du cholestérol
- Ce précurseur se transforme en vitamine D3 sous l’effet des UV au niveau de la
peau
- Première hydroxylation (foie) puis seconde hydroxylation (reins)
Vitamine D3
Vitamine D fonctionelle (calcitriol)
Vitamine D3
A/ Les hopanoïdes
- Les procaryotes sont incapables de synthétiser du cholestérol
- Certains utilisent des dérivés voisins des stéroïdes : les hopanoïdes
2°/ Autres dérivés polyisopréniques
- Structure de base = hopane (30 C)
- On connaît une 50aine de composés dérivés
- Rôle dans l’adaptation aux milieux extrêmes
B/ Les quinones à chaine isoprénique et dérivés
. Ubiquinone50 = Coenzyme Q10 : chaine latérale à 50 C (10 unités isoprène)
Plastoquinone
. Quinone = dicétone éthylènique cyclique :
2H+ + 2e-
Benzoquinone
Naphtoquinone
Ubiquinone Ubiquinol = Hydroubiquinone
. Les vitamines K
- K1 (végétale) = naphtoquinone + une chaine phytyle (4 unités isoprène)
Phylloquinone (Vitamine K1)
- K2 = ménaquinones = jusqu’à 10 unités isopréniques
- Synthétisée par bactéries intestinales et à partir de la phylloquinone (alimentation)
- K2 Impliquée ds la maturation de facteurs de coagulation sanguine (prothrombine)
- K2 : Fixation du calcium sur l’ostéocalcine, une protéine constituant des os
� carboxylation de protéines
- Antidote en cas d’ingestion de mort aux rats
(action anti hémorragique)
VI. Cérides et hydrocarbures
1°/ Les cérides
. Ce sont les constituants des cires : cires végétales, cires d’insectes (hyménoptères),
plumage des oiseaux, sebum cutané, humain, etc…
. Substances solides, incolores et chimiquement inerte : protections biologiques
. Secrétées par des mycobactéries � tuberculose
. Esters jusqu’à 50 C, entre des acide gras et des alcools à longue chaine. Esters jusqu’à 50 C, entre des acide gras et des alcools à longue chaine
Exemple : le palmitate de cétyle
OC(CH2)14H3C
O
(CH2)15 CH3
Présent dans le « blanc de baleine » = spermaceti
du cachalot Physeter macrocephalus (sperm whale)
Spermaceti
D’après Clark, 1979
Un appareil stabilisateur du Cachalot à base de cérides
Inhalation d’eau froide
Etat solide : diminution du volume
Plongée
Circulation du sang à 37°C
Etat liquide : augmentation du volume
Remontée en surface
2°/ Les hydrocarbures
. Composés de structure générale : CH3H3C (CH2)n
. Uniquement composé de C et de H Peuvent être ramifiés, désaturés, (alcanes, alcènes, alcynes), etc…
. Très hydrophobe
. En faible concentration dans les organismes vivants
. Exemple : la cuticule des insectes contient des alcanes à 40 C. Exemple : la cuticule des insectes contient des alcanes à 40 C