La synthèse de triglycérides

Les acides gras libres sont des molécules cytotoxiques à forte concentration et doivent être estérifiées dans des lipides complexes tels que les esters de cholestérol, les phospholipides et les triglycérides. Les triglycérides permettent le stockage énergétique et,

Céramides

Esters de

cholestérol

Triglycérides

ACAT

Phospholipides

LPA

AGPAT

DAG

DGAT

Glycérol-3-P

GPAT

SPTLC

CERS

CEPT1/CHPT1/CDIPT

Acides gras

hépatiques

Figure 8. Synthèse des triglycérides hépatiques. La synthèse de triglycérides est réalisée par trois enzymes : la « glycerol-3-

phosphate acyltransférase » (GPAT), la « 1-acylglycerol-3-phosphate O-acyltransferase » (AGPAT) et la « diacylglycerol acyltransferase » (DGAT), qui catalysent respectivement l’estérification d’acyl-CoA sur le premier, deuxième et troisième carbone du glycérol-3-phosphate. Les produits de synthèse de la GPAT et de l’AGPAT sont respectivement l’acide lysophosphatidique (LPA) et le diacylglycérol (DAG). Les acides gras peuvent également être incorporés dans d’autres lipides complexes tels que les phospholipides, les céramides et les esters de cholestérol. Les phospholipides sont synthétisés à partir du DAG par différentes enzymes. La « choline/ ethenolaminephosphotransferase 1 » (CEPT1) catalyse la synthèse de phosphatidylecholine et de phosphatidyléthanolamine alors que la « choline phosphotransferase » (CHPT1) catalyse exclusivement la synthèse de phosphatidylecholine. La « CDP-diacylglycerol-inositol-3-phosphatidyltransferase » (CDPIT) catalyse la synthèse de phosphatidyleinositol. Les acides gras peuvent aussi être estérifiés sur du cholestérol par « acetyl-CoA acyltransferase » (ACAT). Les céramides sont synthétisés par l’incorporation de deux acides gras sur une sérine puis sur une sphinganine, respectivement par la « serinepalmitoyltransferase » (SPTLC) et la « ceramide synthase » (CERS).

comme nous l’avons vu précédemment, jouent un rôle important dans le développement des NAFLD. Dans cette partie nous verrons les processus enzymatiques conduisant à la synthèse de triglycérides (Figure 8).

Les acyl-CoAs à longue chaine produits par la lipogenèse de novo peuvent être estérifiés sur un noyau glycérol pour former des glycérolipides. Il y a trois étapes conduisant à l’incorporation de trois acyl-CoAs sur du glycérol-3-phosphate. La première étape est catalysée par la « glycerol-3-phosphate acyl transferase » (GPAT). Elle consiste en l’estérification d’un acyl-CoA sur le carbone en position 1 du glycérol-3-phosphate et conduit à la formation d’acide lysophosphatidique (LPA). Le LPA peut ensuite servir de composé de base à la synthèse de phospholipides ou de triglycérides. Il existe quatre GPATs appartenant à la même famille d’acyltransférases et qui sont codées par quatre gènes différents (Ganesh Bhat, Wang et al. 1999; Cao, Li et al. 2006; Harada, Hara et al. 2007; Wang, Lee et al. 2007; Chen, Kuo et al. 2008; Nagle, Vergnes et al. 2008). GPAT1 et GPAT2 sont localisés dans la membrane externe de la mitochondrie (Lewin, Schwerbrock et al. 2004) alors que GPAT3 et GPAT4 sont présents dans la membrane du réticulum endoplasmique (Gimeno and Cao 2008). Contrairement à GPAT2 et GPAT3, GPAT1 et GPAT4 sont fortement exprimés dans le foie. GPAT1 joue un rôle important dans la synthèse de triglycérides. En effet, les souris transgéniques invalidées pour Gpat1 présentent une quantité de triglycérides hépatiques, une sécrétion de VLDLs ainsi qu’une triglycéridémie plus faible que les souris de type sauvage (Hammond, Gallagher et al. 2002; Hammond, Neschen et al. 2005). Ces souris sont également protégées contre l’obésité et la résistance à l’insuline induites par un régime riche en graisses (Neschen, Morino et al. 2005). Elles présentent une diminution de 40% et 30% de la proportion d’acide palmitique dans les triglycérides et dans les phospholipides respectivement (Hammond, Gallagher et al. 2002). Cette observation met en lumière la préférence de GPAT1 pour l’acide palmitique comme acide gras à estérifier en position sn-1 sur le glycerol-3-phosphate. L’invalidation de Gpat1 chez des souris ob/ob induit une diminution de la quantité de triacylglycérol et de diacylglycérol dans le foie ainsi qu’une diminution de la glycémie (Xu, Wilcox et al. 2006). Les souris transgéniques invalidées pour

Gpat4 sont aussi protégées de l’obésité induite par un régime riche en graisse et en

carbohydrate et par la déficience en leptine (Vergnes, Beigneux et al. 2006). Il semblerait que GPAT4 est moins spécifique que GPAT1 et peut estérifier aussi bien des acides gras saturés que mono-insaturés sur du triglycérol-3-phosphate pour produire de l’acide lysophosphatidique (Chen, Kuo et al. 2008).

L’étape suivante dans la synthèse de triglycérides est l’estérification d’un second acide gras en position sn-2 sur le noyau glycérol du LPA. Cette réaction conduit à la synthèse d’acide phosphatidique (PA) et est catalysée par les enzymes de la famille des « 1- acylglycerol-3-phosphate acyltransferase » (AGPATs). Il existe dix protéines supposées avoir une activité AGPAT (AGPAT1-10) (Leung 2001; Li, Yu et al. 2003; Ye, Chen et al. 2005; Agarwal, Barnes et al. 2006; Tang, Yuan et al. 2006; Agarwal, Sukumaran et al. 2007; Sukumaran, Barnes et al. 2009). Cependant, seuls AGPAT1 et AGPAT2 possèdent une activité enzymatique clairement démontrée (Leung 2001) et il semble que AGPAT2 soit l’isoforme impliquée dans l’acylation du LPA pour former des triglycérides. En effet, AGPAT2 présente une plus forte activité comparé aux AGPAT3-5,9 lors d’essais in vitro (Lu, Jiang et al. 2005; Agarwal, Sukumaran et al. 2007). De plus, 80% des souris nouveaux nés transgéniques invalidés pour Agpat2 meurent dans les trois semaines suivant leur naissance (Cortes, Curtis et al. 2009) confirmant ainsi que AGPAT2 joue un rôle crucial et ne peut être substitué par d’autres isoformes. Les ARN messagers des autres Agpat ont été mesurés et la déficience en Agpat2 n’induit qu’une faible augmentation de l’expression de ces derniers. L’activité totale d’AGPAT est réduite de 90% dans le foie de ces souris, confirmant que AGPAT2 prend en charge la majorité de l’activité AGPAT dans le foie (Cortes, Curtis et al. 2009). Enfin, le substrat préférentiel estérifié sur le LPA par AGPAT2 est l’oleyl-CoA (C18:1 n-9). D’autres substrats sont également incorporés comme les C14:0, C16:0, le C18:2 acyl- CoAs et avec une affinité plus faible les C18:0 et C20:4 acyl-CoAs (Eberhardt, Gray et al. 1997; Hollenback, Bonham et al. 2006). Ces données sont en accord avec la composition en acides gras sur la position sn-2 des triglycérides présentant principalement des groupes acyl monoenoic et dienoic plutôt que des acyl polyenoic généralement enrichis sur la position sn-2 des phospholipides (Glosset 1996).

Afin de synthétiser un triglycéride en estérifiant un acyl-CoA sur la position sn-3 d’un PA, ce dernier doit être déphosphorylé. Cette déphosphorylation est catalysée par une famille de protéines appelées « phosphatidate phosphatase 1 » (aussi appelées LIPIN). Trois enzymes appartiennent à cette famille : LPIN1, LPIN2 et LPIN3 (Carman and Han 2009). La dernière étape de la synthèse de triglycérides est catalysée par la « diacylglycerol acyltransferase » (DGAT). Jusqu’à présent deux protéines possédant une activité DGAT ont été identifiées : DGAT1 et DGAT2 (Coleman and Lee 2004). Ces deux protéines sont codées par deux gènes différents (Cases, Smith et al. 1998; Oelkers, Behari et al. 1998; Cases, Stone et al. 2001; Lardizabal, Mai et al. 2001). Dans des conditions basales DGAT2 est localisée

dans le réticulum endoplasmique. Lors d’un apport en acide oléique, DGAT2 est localisée à proximité de la surface des gouttelettes lipidiques à proximité des mitochondrie (Stone, Levin et al. 2009). DGAT1 est localisée dans le réticulum endoplasmique (Cao, Cheng et al. 2007), mais il a été rapporté qu’il co-localisait avec les gouttelettes lipidiques chez S. cerevisae (Sorger and Daum 2002). La surexpression de Dgat1 ou Dgat2 a pour conséquence une augmentation de la quantité de triglycérides dans les cellules transfectées. Dans les cellules surexprimant Dgat1, l’accumulation de triglycérides se fait sous la forme de petites gouttelettes lipidiques en périphérie de la cellule alors que dans les cellules transfectées avec

Dgat2 les triglycérides s’accumulent dans de grandes gouttelettes lipidiques (Stone, Myers et

al. 2004). Dgat1 et Dgat2 sont exprimées dans de nombreux tissus dont le foie (Cases, Smith et al. 1998; Cases, Stone et al. 2001). DGAT2 semble avoir une activité plus importante que DGAT1 car les cellules surexprimant Dgat2 accumulent plus de triglycérides que les cellules surexprimant Dgat1 (Stone, Myers et al. 2004). De plus, les souris transgéniques invalidées pour Dgat2 présentent une lipopénie natale létale non compensée par la présence de Dgat1. Les souris transgéniques invalidées pour Dgat1 sont viables mais sont protégées de l’obésité induite par un régime riche en graisses (Smith, Cases et al. 2000).

La synthèse de triglycérides est un moyen de stocker de l’énergie. Les acides gras des différentes familles peuvent cependant être incorporées dans d’autres lipides complexes et leur conférer des propriétés signalisatrices.