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C. Métabolisme des acides gras :

1. Synthèse des acides gras :

a) Synthèse des acides gras saturés et monoinsaturés :

La synthèse de novo des acides gras saturés se déroule dans le cytoplasme des cellules des

tissus lipogéniques comme le foie, le tissu adipeux et les glandes mammaires. Dans le cas

du cancer, les cellules tumorales possèdent la caractéristique de voir leur lipogenèse

augmentée pour soutenir leur prolifération [117].

La lipogenèse dépend de plusieurs enzymes dont les premières dans la séquence de réaction

sont : l’acétyl-coenzyme A carboxylase (ACC) [4] et la fatty acid synthase(FAS). Il existe

deux isoformes d’ACC : ACC1 et ACC2, qui possèdent une activité enzymatique similaire

mais ont une spécificité d’expression tissulaire. ACC1 est exprimée dans tous les tissus

mais son expression est plus importante dans le tissu adipeux, le foie et les glandes

mammaires. Tandis que ACC2 est principalement exprimée dans le muscle squelettique et

cardiaque et dans une moindre mesure dans le foie [227]. ACC est responsable de la

production de malonyl-coenzyme A à partir d’acétyl-coenzyme A. Le malonyl-CoA généré

par ACC1 est pris en charge par la FAS pour la synthèse d’AG dans le cytosol. Le malonyl

-CoA généré par ACC2 agit comme un inhibiteur de la carnitine-palmitoyltransferase-1

(CPT-1) impliquée dans l’entrée des AG dans la mitochondrie pour la β-oxydation [228].

Le malonyl-CoA généré par ACC1 est pris en charge par la FAS pour allonger la chaîne de

l’acétyl-CoA localisée dans le site de fixation des acyls (ACP) de la FAS. La FAS est un

complexe multienzymatique composé de 7 sous unités qui possèdent des activités

catalytiques différentes : acétyl/malonyl-CoA transférase, β-cétoacyl synthase, β-cétoacyl

réductase, β-hydroxylacyl déshydratase, énoyl réductase, thioestérase. L’élongation se fait

par cet enchaînement de réactions conduit par la FAS qui permet de transformer de

l’acétyl-coenzyme A à 2 carbones, en acide palmitique (C16:0) à 16 carbones en 7 cycles

réactionnels. A chaque tour se rajoute 2 carbones par ajout de malonyl-CoA à la chaîne

carbonée fixée à l’ACP. ACC a un rôle clef dans la néo-synthèse des acides gras car il y a

consommation d’un malonyl-coenzyme A à chaque fois que la chaîne carbonée est allongée

de 2 carbones. La dernière étape a lieu lorsque la chaîne carbonée liée à l’ACP a atteint une

longueur de 16 carbones : la fatty acyl-ACP thioesterase va briser la liaison reliant cette

chaîne à l’ACP, libérant majoritairement de l’acide palmitique (C16:0) et d’autres

intermédiaires (figure 14). L’activité des enzymes ACC et FAS nécessite de l’ATP

(Adénosine TriPhosphate) et le pouvoir réducteur du NADPH,H

+

(Nicotinamide Adénine

Figure 14: Biosynthèse des acides gras saturés.

Les acides gras insaturés sont obtenus par la désaturation des acides gras saturés qui a lieu

au niveau de la membrane du réticulum endoplasmique. La désaturation des acides gras

C16 :0 et C18 :0 est réalisée par la Δ9-désaturase, ou Stéaroyl-CoA désaturase (SCD), une

partir du groupement carboxyle terminal conduisant respectivement à l’acide palmitoléique

(C16 : 1 n-7) et à l’acide oléique (C18 : 1 n-9), pour ce qui concerne les deux principaux.

Quantitativement, l’acide oléique représente l’élément majeur des acides gras

mono-insaturés et est activement synthétisé par les cellules. A partir de ces acides gras

monoinsaturés, les chaînes carbonées peuvent être allongées par des élongases et le nombre

d’insaturations peut être augmenté par l’action de désaturases pour former les acides gras

de la famille n-7 et n-9 (figure 15).

Figure 15: Synthèse des acides gras saturés (AGS), monoinsaturés et polyinsaturés de la famille n-7 et n-9.

Les cellules cancéreuses reprogramment leur métabolisme lipidique pour répondre à un

taux anormalement élevé de prolifération et pour faire face à un environnement défavorable

à leur multiplication. Les modifications de leur métabolisme lipidique sont dues

principalement à une altération de l’expression des enzymes de la lipogenèse tout en

conservant la capacité de capter des lipides dans le microenvironnement en fonction du

contexte cellulaire [229-232].

Dans des conditions physiologiques, l’alimentation constitue l’apport majeur en AG alors

que la synthèse de novo est faible dans la plupart des organes exceptée dans le foie et le

tissu adipeux qui régulent l’homéostasie lipidique. Cependant dans les tumeurs, 95% des

AG proviennent de la synthèse de novo avec un taux de synthèse élevé d’AGS et AGMI

[233].Ainsi dans les tumeurs coliques, on observe une accumulation des acides palmitique

et oléique [234]. A l’inverse, on observe un appauvrissement en AGPI, notamment en

AGPI n-3, dans des tumeurs coliques comparées à la muqueuse saine à l’exception d’un

augmentation de l’expression et de l’activité d’enzymes impliqués dans la lipogenèse tels

que ACC, FAS et SCD [236]. Ceci concorde avec les modifications de la composition

lipidique des tumeurs et l’augmentation de la synthèse de novo des AGS et AGMI. La

lipogenèse est donc un élément clé dans la prolifération cellulaire cancéreuse. Ainsi,

l’extinction de l’expression d’ACC, FAS et SCD1 à l’aide d’ARN interférents (siARN) ou

d’inhibiteurs pharmacologiques ralentit la prolifération et induit la mort par apoptose des

cellules cancéreuses sans effet cytotoxique sur les cellules saines [237-239].

b) Synthèse des acides gras polyinsaturés n-3 et n-6 :

Les précurseurs des AGPI de la famille n-6 et n-3 : acide linoléique (C18 : 2 n-6) et acide

α-linolénique (C18 : 3 n-3), sont dits indispensables car ils sont nécessaires à la croissance

normale et aux fonctions physiologiques de tous les tissus, mais non synthétisables par

l’Homme. L’acide linoléique et l’acide α-linolénique ont leur première double liaison située

respectivement à 6 carbones (n-6) et 3 carbones (n-γ) de l’extrémité méthyle. Or, les

mammifères ne possèdent pas les désaturases nécessaires à l’insertion de ces doubles

liaisons. Seuls les végétaux expriment les Δ1β et Δ15-désaturases capables d’insérer une

double liaison à 6 carbones (n-6) et 3 carbones (n-γ) de l’extrémité méthyle à partir de

l’acide oléique. Cependant, l’Homme peut ajouter à ces deux précurseurs des doubles

liaisons vers l’extrémité carboxyle grâce aux désaturases FADS1 et 2, et allonger la chaîne

carbonée grâce à une élongase pour obtenir les autres acides gras polyinsaturés essentiels

n-6 et n-3. Le tissu principal de la biosynthèse des AGPI est le foie mais elle peut

également s’effectuer au niveau d’autres organes comme le cerveau, les reins ou encore les

intestins [240-242].

Le métabolisme des deux familles d'acides gras polyinsaturés n-3 et 6 suit deux voies

parallèles dont au moins 3 enzymes sont impliquées : la Δ6-désaturase (ou fatty acid

desaturase 2, FADS2), les élongases-5 et 2 (ELOVL5 et ELOVL2) ainsi que la

Δ5-désaturase (ou fatty acid desaturase 1, FADS1) [243].

Concernant la famille des AGPI n-6, l’acide linoléique (LA, C18 :β n-6) est converti en

acide -linolénique (GLA, C18 :3 n-6) par l’ajout d’une double liaison sous l’action de la

Δ6-désaturase puis l’ajout de β carbones par l’élongase-5 permet d’obtenir l’acide

dihomo- -linolénique (DGLA, C20:3n-6). Le DGLA est ensuite converti en acide

Dans la famille des AGPI n-3, l’acide α-linolénique (ALA, C18:3 n-3) peut être converti

par la Δ6-désaturase en acide stéaridonique (SDA, C18:4 n-3) grâce à l’ajout d’une double

liaison. L’élongation de SDA par l’élongase-5 permet d’obtenir l’acide eicosatetraénoique

(C20:4 n-3) auquel est ajouté une double liaison par la Δ5-désaturase conduisant à la

synthèse de l’acide eicosapentaénoique (EPA, C20:5 n-3). L’EPA peut subir l’action de

l’élongase-5 suivie de l’élongase-2 puis de la Δ6-désaturase pour former successivement

l’acide docosapentaénoique (DPA, Cββ:5 n-γ), l’acide tetracosapentaénoique (C24:5 n-3) et

l’acide tetracosahexaénoique (Cβ4:6 n-3). Ce dernier peut entrer dans la voie de

β-oxydation peroxisomale pour raccourcir la chaîne de β carbones et ainsi obtenir l’acide

docosahexaénoïque (DHA, 22 :6 n-3) (figure 16).

Les désaturases étant communes aux deux familles, les acides gras oméga-3 et 6 entrent en

compétition pour les enzymes du métabolisme des AGPI. En effet, un afflux de substrat

oméga-6 compromet la génération d’EPA et de DHA à partir de leur précurseur ALA et

inversement. De plus, il n’y a pas de transformation métabolique de l'une à l'autre des deux

familles n-6 et n-3.

Figure 16: Structure et métabolisme des acides gras n-6 et n-3 [244]

La majorité de l’acide α-linolénique (ALA) est utilisée comme substrat pour la β-oxydation

afin de fournir de l’énergie à la cellule et, dans une plus faible proportion (5%), utilisée

par une réaction de β-oxydation peroxysomale. Contrairement au DHA, AA est synthétisé

efficacement chez l‘Homme par conversion de son précurseur, l‘acide linoléique, dès lors

que l‘alimentation apporte une quantité suffisante de ce dernier [222].