Les Lipides
Rôle des lipides
-Lipide alimentaire
Lipides endogènes synthétisé par l’organisme
Le rôle principal des triglycérides et des acides gras (AG) -> fournir de l’énergie à l’organisme via la béta- oxydation et la cétogenèse (en rouge)
En bleu :
-Participation des lipides à des structures cellulaires (membranes) -> lipides tels que le cholestérol Les AG utilisés proviennent de 3 sources :
- Graisses de l’alimentation (40% des besoins quotidiens par les triglycérides) - Graisses stockés dans les cellules, les gouttelettes lipidiques
- Graisses nouvellement synthétisés par l’organisme (foie)
Les lipides sont en majorité, surtout les AG, hydrophobes.
Il existe des lipides simples et des lipides complexes.
Il existe des lipides simples et des lipides complexes.
I. Lipides Simples
A. Les Acides Gras
Les acides gras sont des acides carboxyliques avec une chaîne hydrocarbonée.
La formule générale d’un AG est : R- COOH, R pour la chaîne hydrocarbonée et COOH, la fonction carboxyle.
Cette chaîne hydrocarbonée peut être : - ± Saturée,
- ±Ramifiée, - ± Longue.
Certains AG contiennent des noyaux à 3C ou des groupements hydroxyles.
1) Acides Gras Saturés
La première forme d'acides gras correspond à des acides gras saturés à chaîne linéaire.
Ils sont les AG les plus répandus dans la nature et leur formule brute est : CnH2nO2.
Avec n un nombre paire compris entre 4 et 36, ce qui exclut notamment : - L’acide formique,
- L’acide acétique qui a que 2C - L’acide propionique.
a) La Double Nomenclature des AG :
On peut attribuer le numéro 1 au C du carboxyle terminal, puis le C du groupe méthyle lié au carboxyle est le C2, le suivant est le C3 et ainsi de suite...
Une 2ème nomenclature est également employée, celle-ci ne tient pas compte du C du groupe carboxyle, mais seulement les C de la chaîne hydrocarbonée :
- Le plus proche du carboxyle est le Cα, - Le suivant est le Cβ
- Puis γ, suivant les lettres de l’alphabet grec.
Le dernier C de la chaîne hydrocarbonée porte toujours la lettre ω et on peut se référer à partir de ce Cω (pour les AG insaturés).
→ Dans cette double nomenclature, le Cα = C2, Cβ = C3 ...
Compte tenu des distances interatomiques et de l’angle de valence de l’atome de carbone, la représentation dans l’espace d’un AG saturé est une chaîne en zigzag.
b) La Classification des AG :
Les AG portent tous un nom systémique dérivé de leur nombre de C et un nom commun qui traduit leur origine.
Acide palmitique est majoritaire dans l’huile de palme.
Acide arachidique est présent dans l’huile d’arachide.
Exemples à retenir :
- AG à 4 C (le plus petit) : acide butanoïque ou butyrique - AG à 10 C : acide décanoïque ou caprique
- AG à 16 C : acide hexadécanoïque ou acide palmitique - AG à 18 C : acide octadécanoïque ou acide stéarique - AG à 20 C : acide eicosanoïque ou acide arachidique - AG à 22 C : acide docosanoique ou acide béhénique
D’une manière générale :
- Les AG de 4 à 10 C se trouvent dans le lait et ses dérivés.
- Les AG de 12 à 24 C se retrouvent dans les huiles végétales et les graisses animales.
Ce sont eux qui représentent les réserves énergétiques de l’organisme.
- Les AG de 26 à 36 C sont des constituants de la famille des cires, leur rôle est essentiellement de structure et de second messager et ils ne servent jamais de réserves énergétiques.
2) Acides Gras Insaturés
Les AG insaturés peuvent être mono-insaturés ou poly-insaturés.
Qu'ils soient mono ou polyinsaturés, dans la majorité des cas, l’insaturation des AG est de type éthylénique c'est-à- dire de type liaison double. On n’a peu d’AG avec des liaisons triples.
La Nomenclature des AG Saturés : On caractérise les AG insaturés :
- Par le nombre de carbone constituant l’AG, comme pour les AG saturés, - Mais aussi par le nombre des liaisons doubles et leurs positions.
Pour décrire cette position, on va utiliser la même double nomenclature.
- La nomenclature en chiffres arabes est utilisée pour préciser la position de la double liaison.
- La nomenclature en lettres grecques est utilisée pour définir une même famille d’AG (partage voies métaboliques communes)
Dans ce cas, les AG seront dits de la série ω-y.
Le « - y » est obtenu en faisant la soustraction entre le numéro du 1er C de la dernière double liaison en partant du carboxyle (de droite à gauche) moins le nombre total de C de l'AG.
Exemple : on a une seule liaison double, le 1er C de la double liaison est le C9, et le nombre total de C est 16.
On a 9-16 = -7, donc cet AG est de la série y série ω -7.
La Structure des AG Insaturés :
La présence des liaisons doubles introduit une possibilité d’isomérie optique de type CIS et TRANS.
La configuration CIS est la plus répandue en biologie, mais des AG TRANS sont parfois obtenus dans les processus musculaires.
Notre organisme a l’enzyme nécessaire à la métabolisation efficace des AG insaturé CIS. Les AG TRANS lui posent problème parfois et sont moins bons pour notre santé.
a) AG Mono-Insaturés
Les AG mono-insaturés ont une formule de type Cn : 1 (X), où X est la position du 1er C de la double liaison.
Leur nom est basé :
- Sur le nombre de carbones de la chaîne hydrocarbonée, - Sur leur nom commun.
Exemples :
AG mono-insaturé C 16 : 1 (9) = Acide palmitoléique = Acide 9-10 déhydro-hexadécanoique.
Il appartient à la série ω-7 (car 9-16 = - 7).
AG mono-insaturé C 18 : 1 (9) = Acide oléïque = Acide 9-10 déhydro-octadécanoïque
= Acide 9-10 déhydro-stéarique (si l'on se réfère à l'AG polyinsaturé correspondant).
Il appartient à la série ω-9 (car 9-18 = -9)
Cet AG est très répandu :
→ Il représente jusqu’à 40 % des graisses animales (porc ou bœuf) et 85 % de l’huile d’olive, d’où il tire son nom et 15 % de l’apport lipidique de notre alimentation.
b) AG Polyinsaturés
Chez les mammifères, les doubles liaisons sont toujours situées tous les 3 carbones : - Position 9-10,
- Position 12-13,
- Position 15-16, vers le méthyl terminal.
Autrement dit, les doubles liaisons ne sont jamais conjuguées et sont toujours séparées par un groupe méthyle.
Il y a 2 familles d'AG polyinsaturés :
→ Les AG de la série ω-6
→ Les AG de la série ω-3.
Ces 2 familles ont un chef de file : - L'acide linoléique (-6), - Et l'acide α-linolénique (-3).
Ag de la Série ω-6
▪ Acide Linoléique :
L'acide linoléique, ou acide 9,12 octadécadiénoique est un AG à 18 C, soit : C18 : 2 (9,12).
Il appartient à la série ω-6, car 12-18 = -6.
Cet AG est indispensable pour l’homme, car de manière générale l’organisme humain n'a pas l'équipement enzymatique pour positionner des doubles liaisons au-delà du C9 de la chaîne hydrocarbonée, donc ici en position 12-13.
Il peut être est le précurseur dans l'organisme de tous les AG polyinsaturés de la série ω-6, et en particulier de l’acide arachidonique.
▪ Acide Arachidonique :
L'acide arachidonique, ou acide 5, 8, 11, 14 eicosatétraénoique est un AG à 20 C et 4 doubles liaisons, Soit : C20 : 4 (5, 8, 11, 14).
Comme l'acide arachidonique peut être synthétisé par l'organisme par l'acide linoléique, il n'est pas indispensable.
Il est, cependant, important car il est le précurseur de nombreux composés importants d’une catégorie de molécules appelées les eicosanoides (20C) ainsi que des endocannabinoïdes.
• Les ENDOCANNABINOÏDES : - Anandamides
- 2-Arachidonoylglycerol (2-AG) qui est un monoglycéride
Ce sont les ligands endogènes des récepteurs cannabinoïdes, récepteurs plus connus de par leur activation par le ligand végétal qui est le THC (issu du cannabis ou du chocolat avec cacao)
Ce sont des voies très intéressantes pour la recherche notamment dans la séparation des effets bénéfiques des endocannabinoïdes des effets délétères.
• Les ÉICOSANOIDES sont des dérivés oxygénés avec des groupements hydroxyles ou cétones d’AG poly-insaturés à 20C.
L'acide arachidonique est à l’origine :
- Des prostaglandines de série type 2 (PGE2) (donc pas toutes les prostaglandines), qui jouent un rôle important dans :
→ L’inflammation,
→ La contraction des muscles lisses,
→ L’agrégation plaquettaire.
- De certains leucotriènes, qui jouent un rôle important dans les processus allergiques, en particulier dans l’asthme.
- Du thromboxane, qui agit dans le processus de la coagulation sanguine.
Ainsi, les AG ω-6, de par tous leurs dérivés, ont un rôle important dans : - Le système nerveux,
- L’équilibre cardio-vasculaire, - Le système immunitaire.
On trouve ces AG ω-6 dans : - Les graisses animales,
- Les huiles végétales : lin (qui a donné son nom à l'acide linoléique), pépin de raisin, tournesol, maïs, - Les œufs de volaille.
Ag de la Série ω-3
▪ Acide α-linolénique :
L’acide α-linolénique compte 18 C et 3 liaisons doubles situées en positions 9-10, 12-13, 15-16, c'est donc un acide 9, 12, 15 octadecatriénoique. Sa formule est C18 : 3 (9, 12, 15).
Cet AG est indispensable pour l’Homme, car il est le précurseur de tous les AG insaturés de la série ω-3 (car 15-18 = -3), et notamment de l'EPA.
▪ L'EPA :
Il s'agit d'un AG à 20 C et 5 doubles liaisons, soit C 20 : 5 (5, 8, 11, 14, 17), on parle aussi d'acide éicosapentaénoique.
Il est retrouvé sur les produits alimentaires, sous l’abréviation EPA.
Cet AG est important à double titre car il est lui-même le précurseur :
• De certains éicosanoides comme certaines prostaglandines de type 3
• De l’acide docosahéxaénoïque qui est un AG à 22 C et 6 doubles liaisons, soit C 22 : 6 (4, 7, 10, 13, 16, 19).
Il est aussi appelé DHA ou acide cervonique.
Cet AG polyinsaturé à longue chaîne s’accumule de façon préférentielle dans les membranes des cellules de la rétine et des neurones, où il joue un rôle essentiel.
Les AG de la Série ω -3 participent à :
- L’élasticité des membranes cellulaires,
- Au développement cérébral et rétinien (DHA en particulier),
- Intervention dans de nombreux processus biochimiques de l’organisme comme :
→ L’élasticité des vaisseaux sanguins,
→ La régulation de la tension artérielle,
→ Les réactions immunitaire et inflammatoire.
On retrouve ces AG de la série ω-3 dans les huiles végétales comme l’huile de colza ou de soja, et plus particulièrement l’acide linolénique.
Les AG polyinsaturés à longue chaîne comme l’EPA et DHA sont abondants dans les poissons dits gras comme les sardines, le thon, le maquereau, le saumon, car ils se nourrissent d’algues qui sont riches en ω-3.
On souligne un caractère indispensable uniquement pour les acides linoléique et -linolénique, Mais il peut tout de même y avoir quelques exceptions.
Depuis 2013, les recommandations françaises et européennes ANSES qui est l’agence nationale de sécurité sanitaire, suivant les recommandations de l’agence européenne EFCA (la même chose au niveau européen) a ajouté à la liste des acides gras indispensable le DHA.
Le DHA a été rajouté à la liste des AG indispensables. Pourquoi ?
→Il y a une forte limitation au niveau de la dernière étape enzymatique de la synthèse de cet AG. Le DHA ne peut donc pas être synthétisé en quantité suffisante pour répondre aux besoins de l’organisme même en présence en forte quantité de son précurseur. Il est donc qualifié d’AG indispensable.
Cette hypothèse a été confirmée cette année (en 2020). Cette étude montre que nous ne sommes pas tous égaux.
On a des niveaux de ces enzymes surtout au niveau des désaturases et donc on a une capacité, qui pour certain, peut être déficitaire de synthèse de DHA.
L’EPA et l’acide arachidonique ont été requalifiés en AG polyinsaturés à longue chaine conditionnellement indispensables, c’est-à-dire que dans certaines situations ils peuvent être considérés indispensables. Quand ?
→ Particulièrement dans les périodes de vie avec une demande accrue en AG polyinsaturés à longue chaine comme par exemple en période de grossesse ou durant la première année de vie.
Par exemple, les bébés prématurés n’ont pas le système enzymatique nécessaire à l’élongation des 2 AG essentiels, c'est-à-dire l'acide linoléique et l'acide α-linolénique.
De plus, ces bébés sont privés du transfert maternel d’AG polyinsaturés à longue chaine lors du dernier trimestre de grossesse.
Pour ces bébés, un supplément en AG polyinsaturé à longue chaîne, acide arachidonique, EPA et DHA, est nécessaire pour un bon développement, en particulier nerveux, rétinien et vasculaire.
Le lait maternel contient l’ensemble de ces AG polyinsaturés à longue chaîne, et le lait infantile destiné au prématuré est également enrichi en AG polyinsaturés à longue chaîne.
Pour les nourrissons nourris au biberon, en théorie, le lait infantile en poudre devrait aussi en être enrichi.
Sauf que ce n’est pas toujours le cas. La nécessité d’ajouter des AG polyinsaturés a été attestée depuis 2005- 2008. Le rapport d’experts de 2010, ECSA l’a proposé en 2013, le parlement Européen l’a voté en 2016 et donc la législation va imposer une composition minimale de DHA sera en conséquent obligatoirement ajouté dans les laits infantiles en poudre seulement à partir de 2022 et avec une petite dispense avec le lait déjà
commercialisé jusqu’à 2025. Il a fallu 20 ans pour que cela soit la réalité.
Mais cela fait toujours débat concernant l’ajout oméga-6 et d’acide arachidonique qui n’ont pas été ajoutés à la liste d’AG à introduire dans le lait infantile en poudre. À l’heure actuelle le contenu d’AG polyinsaturés à longue chaine varie d’une quantité nulle à des quantités acceptables.
Les systèmes enzymatiques utilisés par les 2 séries sont principalement des élongases et des désaturases
c) Équilibre Nutritionnel entre AG ω -6 et ω -3
On trouve des produits alimentaires ainsi que des compléments alimentaires enrichis en -6 et -3. On a même une filière agricole qui donne à manger aux animaux des graines de lin ce qui permet d’augmenter la quantité -3 dans les produits finis.
L'intérêt est limité : ce qui est important est le rapport entre les quantités des AG ω-6 et ω-3.
En effet un ratio optimal est considéré environ de − 𝟔 − 𝟑
=
𝟓. (5/1)Dans notre alimentation, il est plutôt déséquilibré en faveur de ω-6.
Les enzymes participant à la métabolisation des AG ω-6 et ω-3 sont les mêmes, c'est-à-dire que les deux types d'AG se retrouvent en concurrence face aux enzymes.
Si on a une dominance des ω-6, leur métabolisme sera privilégié, ce qui va empêcher le métabolisme des AG ω-3, d'où un déséquilibre dans l'organisme avec des conséquences importantes, par exemple la présence d’eicosanoïdes de la série -6 et -3 vont avoir des effets contraires.
Ce ratio est présent par exemple dans l’huile d’olive ; bien qu’elle ne contienne que peu d'AG ω-6 et ω-3, ils sont dans le bon rapport.
Une alimentation par exemple de type occidentale classique à un ratio − 𝟔 − 𝟑= 10/1. Donc il parait logique de rééquilibrer notre alimentation en faveur des ω-3.
On a regardé la corrélation entre le pourcentage de l’apport totale de graisse, des ω-6 et la survenue d’un diabète de type II. Dans les pays occidentaux il touche entre 4 et 8 % de la population. Quand on fait l’analyse de dizaines de milliers de patients pendant des années, ils ont conclu à un effet favorable de l’acide linoléique et un effet neutre de l’acide arachidonique, donc des deux formes des ω-6. Et cela indépendamment du pourcentage des ω-3.
À l’heure actuelle il parait que les 2 catégories -6 et -3 sont considérées bonnes pour notre santé.
Seulement les graisses saturées et insaturées de type trans (rares dans la nature, proviennent des processus industriels de traitement de gaz) restent à l’heure actuelle délétères pour la santé.
3) Les AG Cycliques : Exemple des Prostaglandines
Les prostaglandines sont caractérisées par la présence d’un cycle de 5 C formé par une liaison entre les C8 et C12 d'un AG polyinsaturé précurseur à 20 C.
Sur cette structure cyclique, il y a un nombre variable des doubles liaisons, qui dépend du nombre de liaison double l'AG polyinsaturé précurseur à 20C.
→ C'est ce nombre qui caractérise le numéro de la série : 1, 2 ou 3
Dans la structure des prostaglandines, on a des groupements attachés au cycle, il peut s'agir d'hydroxyle ou de cétone.
Ces groupements permettent ainsi se distinguer des sous-groupes de prostaglandines, de A jusqu'à H.
Par exemple, Le sous-type E est caractérisé par une fonction céto dans la position C9, ce qui la différencie notamment des prostaglandines de types F qui ont une fonction hydroxyle au niveau du C9.
En fonction de ces modifications de la structure de base (le nombre de liaisons doubles, le nombre de groupements hydroxyle et cétone), les prostaglandines peuvent avoir des propriétés biologiques différentes, voire opposées.
Cependant, d’une manière générale, les prostaglandines interviennent toutes essentiellement dans la réaction inflammatoire.
L’aspirine (acide acétylsalicylique, un vieux médicament, aucune étude double aveugle n’a été réalisée) est un inhibiteur puissant de la synthèse des prostaglandines.
En fait, il agit (inhibe) sur l'enzyme cyclo-oxygénase, qui catalyse la formation du cycle des prostaglandines.
C'est pourquoi ce médicament présente une activité anti-inflammatoire. Il existe des anti-inflammatoires plus récent, développés il y a 40-50 ans. Il faut prendre le médicament à la bonne dose. Pour avoir une réaction inflammatoire, il faut prendre des doses relativement importante d’aspirine et que son effet est différent à de faibles dosages.
B. Les Glycérides
Les AG peuvent être estérifiés par divers alcools.
Les glycérides sont les lipides les plus représentés dans notre organisme sur le plan quantitatif.
Ce sont des esters d’AG et de glycérol (tri-alcool à 3C).
Le glycérol étant un tri-alcool, il y a 3 positions d'estérifications différentes : - 2 en position α d'alcool primaire
- 1 en position β d'alcool secondaire.
Ces positions sont importantes pour les enzymes, car certaines ne peuvent agir que sur l'une ou l'autre des formes.
En fonction du nombre d’hydroxyles estérifiés, on va parler de mono-, di-, ou tri-glycérides.
La nomenclature dépend :
- Des AG qui entrent dans leur composition, - De la position de l'estérification,
→ Pour les monoglycérides, l’estérification peut se faire :
o En position α (α-monoglycéride)
o Ou β (β-monoglycéride).
Leurs propriétés biologiques peuvent être différentes
→ Pour les di-glycérides, on peut avoir 2 estérifications :
o En α et β (αβ diglycéride)
o Ou les 2 en α (αα diglycérides). On peut aussi appeler ces di-glycérides, des di-α-glycérol.
Si les 3 groupements hydroxyles sont estérifiés par 3 AG, on obtient un triglycéride.
Ici, le triglycéride est formé à partir de 3 AG saturés (il n'y a pas de liaisons doubles).
Ainsi, les triglycérides se différencient en fonction de la nature des AG (insaturés ou saturés) et du nombre de C qu'ils contiennent.
Si on tient compte des variations des AG, on a un grand nombre de structures possibles.
Sur le plan quantitatif le plus important dans l’organisme, nos graisses de réserves sont représentées par ces glycérides plutôt sous forme de tryglycérides.
C. Les Stérides
Les stérides sont des esters d’AG et d'un alcool particulier, le stérol.
II. Lipides Complexes
A. Généralités
Un lipide complexe est un lipide simple qui associe dans sa structure : - Soit des atomes de phosphore, de soufre ou d'azote,
- Soit des molécules d’oses (= glucide)
Les lipides complexes jouent un rôle important dans les métabolismes intermédiaires des cellules d’organes vitaux, comme le cerveau ou le foie.
B. Glycérophospholipides
Tous les glycérophospholipides dérivent d’une structure de base qui est l’acide phosphatidique.
C’est la présence d'un atome de phosphore qui est à l’origine du fait qu’ils soient complexes.
1) Structure de Base : Acide Phosphatidique
L'acide phosphatidique est formé du glycérol estérifié par 2 AG en position α et β et par 1 acide phosphorique au niveau du 3ème hydroxyle.
On peut également l’appeler : diacylphosphoglycérol.
C’est un diglycéride qui a la troisième fonction hydroxyle estérifiée par un phosphate en alpha du glycérol.
Sur cette structure de base de l’acide phosphatidique, on va rajouter des alcools comme la choline ou l’inositol, liés à l'acide phosphatidique par des liaisons esters :
→ Il s'agit de glycérophospholipides.
2) Phosphatidylcholine : Les Lécithines
La phosphatidylcholine, ou lécithine (trouvée dans les compléments alimentaires), résulte de l'accrochage d’un alcool azoté, la choline, sur un acide phosphatidique.
La choline a la particularité d'être un ammonium quaternaire. Cela joue un rôle important dans les caractéristiques de solubilité de ces lécithines.
Les lécithines sont des composants essentiels de la membrane cellulaire, ils font notamment partie des lipoprotéines.
On peut les synthétiser, mais on les trouve aussi dans l'alimentation, notamment dans le jaune d’œuf, qui est riche en lécithine.
Hydrolyse des Lécithines
Les lécithines peuvent être modifiées sous l'action d'enzymes spécifiques, les phospholipases.
Celles-ci sont capables d'hydrolyser partiellement les liaisons esters des lécithines.
Les lécithines perdent alors des AG en α ou en β pour donner des composés appelés des lysolécithines.
Les lysolécithines, comme les lécithines, sont des composants importants des membranes cellulaires.
3) Les Plasmalogènes
Les plasmalogènes, autre cas particulier des phospholipides qui représentent jusqu’à 10 % des phospholipides du cerveau ou du myocarde.
Ils partagent en commun avec le facteur d’activation des plaquettes.
▪ La particularité est qu’1 des 2 fonctions du glycérol est rattachée à un AG par une liaison de type éther (au lieu d'ester).
Une telle liaison est obtenue par déshydratation de la liaison ester entre glycérol et acide gras :
→ On a perdu 2 H et 1 liaison double est apparue.
▪ Dans le plasmalogène, il y a une 2nde différence : 1 autre alcool est lié au phosphate, c'est l'éthanolamine.
4) Phosphatidyl-inositides
La structure de base d'un phosphatidyl-inositide est l'acide phosphatidique,
Mais la fonction acide de l’acide phosphorique est estérifiée par l’inositol, qui est un hexa-alcool cyclique qui a 5 autres fonctions hydroxyles qui peuvent être estérifiés à leur tour.
Les phosphatidyl-inositides sont aussi des lipides membranaires qui possèdent des propriétés de 2nd messager.
Ils interviennent notamment dans les voies de signalisation intracellulaires qui impliquent des modifications de la concentration de Ca++.
C. Les Sphingolipides
Les sphingolipides sont des lipides complexes qui contiennent dans leur structure une molécule de sphingosine.
1) Structure de base : La Sphingosine
Les sphingolipides ont une structure de base qui est la molécule de sphingosine (sphingénine).
La sphingosine est constituée d’une chaîne hydrocarbonée de 18 C avec : - 1 liaison double en position 4-5,
- 1 fonction amine en position 2, - 2 fonctions hydroxyles :
→ En position 1 = hydroxyle d'alcool I°,
→ En position 3 = hydroxyle d'alcool II°.
La sphingosine en elle-même n'est pas un lipide, mais c'est un composant important du métabolisme lipidique.
En effet, un AG peut se lier à la sphingosine via une liaison amide.
On obtient alors les plus simples des sphingolipides, les céramides.
L'organisme utilise la sphingosine sous forme de sphingosine-1-phosphate comme un médiateur important dans la régulation de la prolifération cellulaire, dans la migration de certaines cellules, ainsi que dans l'angiogenèse.
Quand on parle de prolifération cellulaire on peut parler de cancers, métastases et donc le récepteur de cette sphingosine-1-phosphate est une cible des nouveaux médicaments dirigés contre l’action de la sphingosine-1- phosphate.
La particularité des sphingolipides est que l'AG n'est pas lié par une liaison ester à la sphingosine, mais via une liaison amide : il utilise donc la fonction amine de la sphingosine.
2) Les Céramides
Les céramides sont les plus simples de sphingolipides, et résultent d'une liaison amide entre l'amine en position 2 de la sphingosine et un AG saturé.
La particularité est que la sphingosine conserve sa fonction alcool primaire en position 1 (hydroxyle libre).
Les céramides jouent un rôle important comme 2nds messagers dans le processus de mort cellule programmée (l'apoptose).
3) Les Phospho-Sphingolipides
Les phospho-sphingolipides sont des structures plus complexes des sphingolipides.
En fait, la liaison hydroxyle des AG fonction alcool primaire des céramides est estérifiée par une phosphocholine (choline liée à un acide phosphorique) pour donner une molécule de sphingomyéline.
Ces sphingomyélines sont très abondantes au niveau du tissu nerveux en particulier dans la gaine de myéline des fibres nerveux d’où elle porte son nom. Elles ont aussi un rôle stabilisateur de la membrane plasmique neuronale.
Les AG impliqués dans la liaison amide peuvent être saturés ou monoinsaturés de 16 ou 24C.
4) Les Glycosphingolipides
Les glycosphingolipides sont des lipides neutres, formés d’1 céramide, dont la fonction hydroxyle primaire d’une céramide libre est liée à 1 ose.
→ Il s'agit donc d'une liaison osidique.
L'ose peut être du glucose ou du galactose.
Lorsqu'1 seule molécule d'ose est ajoutée, on parle de cérébroside.
Par exemple, si le galactose est lié à la céramide, il s'agit de Galactosyl cérébroside, ou galactosyl céramide (GalCer).
On peut avoir une structure plus complexe si la fonction hydroxyle est reliée à une chaîne d’oligosaccharides, contenant fréquemment l’acide sialique.
Dans ce cas, les glycosphingolipides s’appellent les gangliosides.
Comme toutes les structures qui combinent lipides et glucides, la fonction des gangliosides n'est pas encore précisément connue.
Dans le système nerveux, on en compte une quinzaine, dont on ne connaît pas précisément les fonctions.
Cependant, on sait que s'ils ne sont pas bien synthétisés (par exemple accumulation), ou s'ils ne sont pas synthétisés, ils sont à l'origine de maladies génétiques gravissimes. Par conséquent, il est nécessaire d’avoir une quantité
raisonnable de gangliosides.
Les gangliosides (glycosphingolipides) jouent un rôle majeur dans le processus de reconnaissance cellulaire : - Ils sont exprimés sur la face externe de la membrane plasmique cellulaire,
- Au niveau des globules rouges, ils sont les déterminants des groupes sanguins humains A, B, O.
- C'est un ganglioside qui est la cible de l'attachement membranaire de la toxine cholérique, responsable au niveau intestinal (se lie à la membrane plasmique intestinale) de la maladie du choléra (les gens avaient peurs de cette épidémie qui a presque disparu dans les pays civilisés mais qui pose des problèmes dans certains pays en cours de
développement→ liée à la qualité de l'eau et donc fréquente dans les pays où l'accès à l'eau propre est difficile, maladie caractérisée par une déshydratation importante et qui est facilement corrigée par une hydratation aussi bien par voie orale ou intra veineuse, qui coute pas chère et qui sauve des vies).
- Il y a également des virus qui utilisent des gangliosides pour s’attacher et rentrer dans les cellules de l’organisme. C’est un mécanisme qui est bien connu pour le virus du HIV (depuis longtemps) mais qui est probable également pour le virus SRAS COV 2.
➔ Ces deux virus ont des domaines appelés dans leurs structures : domaines de liaisons aux gangliosides.
III. Propriétés des Lipides
A. Propriétés Physiques 1) Solubilité
Les lipides sont caractérisés par leur insolubilité dans l’eau et leur solubilité dans les solvants organiques non miscibles à l’eau comme l’éther, le chloroforme, le benzène.
On dit des lipides que ce sont des composés hydrophobes ou apolaires.
Néanmoins, ce caractère est modulé par les caractères de leurs structures.
Plusieurs Facteurs Modifient ce Caractère Apolaire
▪ Plus la chaine hydrocarbonée d’un AG sera longue, plus le lipide qui le contient sera apolaire.
▪ La présence d’un cycle, comme pour la prostaglandine, augmente l’insolubilité dans l’eau.
▪ La présence d’une insaturation (double liaison) augmente la polarité :
Pour un nombre de C égal, un AG monoinsaturé sera plus polaire que l’AG saturé correspondant et moins polaire qu’un AG polyinsaturé.
▪ Pour certains lipides, la solubilité dans l'eau est tellement forte qu'on parle de lipides amphiphiles, c'est-à-dire des molécules dont la partie hydrophobe (soluble dont les solvants organiques) et la partie hydrophile (soluble dans l’eau) sont aussi importantes.
C'est par exemple le cas des α et β mono glycérides, ainsi que des lécithines, qui possèdent à la fois une fonction basique (ammonium quaternaire), et une fonction acide (acide phosphorique).
▪ Le type d’isomérie de la double liaison est également important : Les isomères CIS sont plus polaires que les isomères TRANS.
▪ Inversement, les groupements polaires vont augmenter la solubilité dans l’eau des molécules de lipides les contenant tels que des fonctions alcools, des fonctions carboxyles, des fonctions amines (primaires ou quaternaires comme la choline) et des groupements phosphate.
2) Point de Fusion
▪ Plus le nombre de C augmente, plus le point de fusion est élevé.
Ainsi, à la température de l'organisme (37°C), les AG sont : - Liquides si le nombre de C <10,
- Solides si le nombre de C >10.
▪ L’insaturation d’un AG fait diminuer le point de fusion pour nombre égal d’atome de C.
Par exemple, l'acide oléique a un point de fusion plus bas que l'acide stéarique.
▪ Le type d'isomérie cis/trans modifie également le point de fusion.
Ainsi, l'acide oléique cis(huile d’olive)a un point de fusion plus bas que son isomère trans(produits solides de type margarine)
3) Point d’Ébullition
▪ Le point d’ébullition augmente aussi avec le nombre d’atome de C.
▪ Cependant, l’insaturation ne modifie pas le point d’ébullition.
B. Propriétés Chimiques liées à la Présence d’une Double Liaison
1) La Réduction
L’hydrogénation d’un AG insaturé peut se faire par voie chimique dans l'industrieou par voie enzymatique dans l'organisme.
La réduction partielle est des AG est importante surtout dans l’industrie parce qu’à partir des AG polyinsaturés on va fabriquer des AG trans insaturés qui sont toxiques pour notre organisme. Les AG trans insaturés notre organisme ne peut pas les réduire car il n’a pas le système enzymatique nécessaire à les réduire et les transformer en AG saturés.
Ainsi, à partir d’un AG monoinsaturé, on obtient ainsi un AG saturé.
Par exemple, à partir de l’acide oléïque comportant 18C et une double liaison, on obtient l’acide stéarique, sans double liaison, par réduction.
La voie chimique n’est pas stéréospécifique, par contre la voie enzymatique est stéréospécifique, c'est-à-dire qu’il y a certaines enzymes qui vont réduire les dérivés CIS-déhydro et d’autres qui vont réduire les dérivés TRANS-déhydro.
L'organisme n'a donc pas la même capacité d'utiliser les dérivés CIS et TRANS-déshydro.
1) L’Oxydation et peroxydation
Les AG insaturés subissent un processus d’oxydation (dues aux liaisons doubles) de façon naturelle (normale) lors de leur exposition à l’air.
Cette oxydation confère aux lipides une odeur rance très caractéristique, et génère des produits toxiques, souvent cancérigènes (faire attention aux dates de péremption des crèmes).
Des phénomènes d'oxydation ont aussi lieu dans l'organisme sous l'action de radicaux libres oxygénés générés par le stress oxydant.
On a une réaction en chaine (non détaillée). Le résultat est la formation des peroxydes lipidiques (instables), suivie d'une rupture de la chaîne hydrocarbonée (plusieurs AG coupés donc plus petits), avec la formation d'aldéhyde, de cétones et d'acide toxiques pour notre organisme. La vitamine E va neutraliser les peroxydes lipidiques et arrêter ainsi la propagation de la réaction en chaîne.
La peroxydation lipidique est l’un des mécanismes qui font que ces radicaux libres oxygénés sont toxique pour l’organisme.
C. Propriétés Biologiques
1) Éléments de réserves
Les lipides sont les constituants fondamentaux du tissu adipeux (il y a une vingtaine d’année, on le considérait comme amorphe sans aucune activité en dehors de celle de réserve. Or, maintenant on sait que c’est un tissu avec un métabolisme très actif avec la synthèse des acides gras, des phospholipides, des triglycérides. On a même des hormones qui sont produits par le tissu adipeux. Donc qui contribue à l’homéostasie général des tissus), qui est une excellente réserve énergétique pour l'organisme.
Cette réserve énergétique se trouve sous forme de lipidique et non de glucidique pour deux raisons :
- Comme les lipides sont hydrophobes, l’organisme peut les stocker en grande quantité et sans problème de pression osmotique. En effet l’énergie est surtout stockée sous forme de triglycérides qui n’ont pas besoin d’eau pour être stockés, ils ne sont pas hydratés comme les polysaccharides qui sont stockés sous une forme lié à l’eau (problème rencontré par exemple avec les polysaccharides), L’eau n’a pas de potentiel énergétique donc on stock une masse plus importante pour moins d’énergie. Ce n’est pas le cas pour les triglycérides.
- La capacité énergétique des lipides est supérieure à celle des glucides.
Si la masse du tissu adipeux varie de façon considérable d’un individu à un autre, mais une masse de 20kg 15kg de graisse, donc dans la moyenne basse, peut assurer les réserves énergétiques de plus d'un mois.
En comparaison, les réserves glucidiques ne peuvent assurer que les besoins énergétiques d’une journée.
Ceci dépend bien évidemment du type d’activité, en effet les réserves dureront plus ou moins longtemps selon qu’on soit au repos ou si on fait une activité physique.
2) Éléments de Structure
Les lipides sont capables de s’associer dans des structures très organisées selon la surface représentée par les parties hydrophobes et hydrophiles (proportions variables) de leurs molécules.
On retrouve par exemple 3 structures :
- Les micelles (petite structure), qui se forment lorsque la surface hydrophile est plus grande que la surface hydrophobe.
C'est le cas des β-mono-glycérides qui peuvent s’organiser ainsi dans la flore intestinal.
- La bicouche (surfaces hydrophiles et hydrophobes équivalentes), - Le liposome.
3) Éléments de signaux intracellulaires
Les signaux sont le résultat, au niveau des cellules ou dans la circulation sanguine, de l'action de nombreuses enzymes capables de dégrader les différentes structures lipidiques et les transformer.
Par exemple, les phospholipases existent sous 4 types principaux : A1, A2, C et D, qui peuvent agir sur les différents glycérophospholipides, comme les lécithines, formant des lysolécithines, ou sur un phosphatidyl-inositide.
Exemple d'une lécithine :
- La Phospholipase A1 hydrolyse la liaison ester au niveau du Cα où on a un AG : On obtient alors une lysolécithine.
- La Phospholipase A2 hydrolyse la liaison ester du Cβ et génère également une lysolécithine.
- La Phospholipase C hydrolyse la liaison ester entre l’alcool du glycérol et le phosphate, ce qui forme :
→ Un diglycéride (ou di-acylglycérol)
→ De la phosphocholine.
- La Phospholipase D : hydrolyse la liaison ester entre le phosphate et la choline, et libère ainsi :
→ De la choline,
→ De l’acide phosphatidique, ou phosphodiacylglycérol.
L'action de chacune de ces enzymes est différente et génère des éléments utilisés par la cellule pour la signalisation ou la construction.
La phospholipase C est une enzyme qui est activée par les récepteurs de nombreuses hormones ou de neurotransmetteurs.
Par exemple, l'hormone cholécystokinine (CCK) (on parle de premier messager) active son récepteur, qui active une protéine Gq qui active la phospholipase C, qui agit sur la liaison ester entre le glycérol et le phosphate.
Dans cet exemple, l'enzyme hydrolyse le phosphatidyl-inositol 4-5-diphosphate, pour donner : - Du phosphodiacylglycérol (DAG),
- De l'IP3 (l'inositol reste lié aux deux phosphates et un autre se rajoute).
Le DAG active une kinase : la protéine kinase C qui phosphoryle et active divers substrats dans la cellule.
L'IP3 favorise la sortie du Ca++ du RE.
Leur action combinée est responsable du résultat : la libération du zymogène des granules de sécrétion intracellulaires.
Ce mécanisme qui va du récepteur en passant par la phospholipase C est à l’effet final se retrouve pour de nombreux hormones et neurotransmetteurs.
Stérols et Stéroïdes
I. Structure A. Noyau stérol
Le noyau fondamental des stérols, appelé également noyau stérol ou stéroïde, a une structure cyclique (4 cycles) à 17 C, appelée cyclo-pentano-perhydro-phénentrénique. (Pas de question sur le nom de la structure)
Mais tous les dérivés des noyaux stérols n’ont pas tous que 17C.
Sur cette structure de base, on peut avoir des radicaux plus ou moins alkylés qui se lient. (Exemple à droite sur le poly page 127, groupement méthyl en position 10 et 13.)
Dans l’exemple du cholestérol (27 C), on a : - Un noyau stérol,
- 2 groupements méthyle en position 10 et 13 (à ce niveau on a donc 19 C), - Une chaîne latérale de 8 C en position C17.
- Double liaison en position 5-6
- Alcool secondaire sur la position du C3 On peut numéroter les 4 cycles A, B, C, D.
Dans les plantes, le cholestérol est remplacé par un autre stérol : l’ergostérol.
Ce dernier a une structure de base proche car il possède ce noyau stérol, mais pas tout à fait identique car il a un méthyle en plus dans la chaîne latérale, soit au total 28 C.
L'isoprène est une structure à 5 C et 2 doubles liaisons conjuguées.
Elle est à l'origine de la formation du noyau stérol.
Mais cette structure chimique est très réactive, car elle donne : - Le noyau stérol sous l'action d'enzymes spécifiques,
Dans la nature, à partir de cette structure, aussi bien chez les plantes, les animaux et les hommes.
- D'autres vitamines liposolubles,
B. Stérides et Cholestérol
En plus d'un noyau stérol, le cholestérol présente également : - Une liaison double en position 5-6,
- Une fonction alcool secondaire au niveau du C3.
Cette fonction hydroxyle est importante car elle peut être estérifiée par un AG pour donner un stéride.
On obtient ainsi du cholestérol estérifié, qui appartient à la classe des stérides donc qui est un vrai lipide.
Le cholestérol non estérifié, aussi appelé cholestérol libre, présente une fonction alcool libre sur C3.
D'un point de vue biochimique strict, ce n’est pas un vrai lipide, c’est un alcool.
Cependant, les échanges fréquents entre ces deux formes, sur le plan biologique, on ne peut pas séparer ces deux cholestérols : on va donc les étudier en même temps dans le métabolisme des lipides.
II. Biosynthèse du Cholestérol
Le cholestérol est très important pour l'organisme.
Notre alimentation apporte à l'organisme relativement peu de cholestérol.
Il y a donc une faible absorption intestinale de cholestérol.
C’est notre organisme qui est chargé de synthétiser la majorité du cholestérol et presque toutes nos cellules sont capables de le synthétiser. Malgré tout, ce sont les hépatocytes (foie) qui vont synthétiser le plus de cholestérol.
L'hépatocyte va faire entrer le cholestérol, à côté d'autres lipides, dans la composition des lipoprotéines (structures spécialisées) appelées VLDL, et va le distribuer dans l'organisme aux autres cellules via des lipoprotéines appelées LDL.
La synthèse du cholestérol se déroule dans le cytosol et le substrat de départ est l’acétyl-CoA cytoplasmique.
De façon schématique, on décrit dans la synthèse du cholestérol 3 produits intermédiaires importants : - Le mévalonate,
- L'isopentényl-pyrophosphate (qui est une forme d'isoprène), - Le squalène.
Il y a un assemblage progressif avec l'augmentation du nombre de carbones.
Il y a beaucoup d'étapes, mais on ne s'intéresse qu'aux plus importantes dans la régulation de la synthèse (jusqu’à mévalonate).
A. Condensation de 2 molécules d’acétyl-CoA
Dans une première étape, on a la condensation de 2 molécules d’acétyl-CoA, ce qui va donner de l'acétoacétyl-CoA, également appelé β-cétobutyril-CoA. Dans cette réaction on libère une molécule de CoA et elle est RÉVERSIBLE.
Cette réaction est catalysée par une thiolase, et la constante d'équilibre de cette réaction réversible est égale à 1.
C'est une étape qui permet à l'organisme de diriger les composés, soit vers la synthèse de cholestérol, soit vers la formation d'acétyl-CoA utilisé comme matériel énergétique.
B. Formation de l’HMG-CoA
On a les 4C, on passe à 6 et on obtient le HGM-CoA.
La 2ème étape correspond à la formation de l’hydroxy-méthyl-glutaryl-CoA (HMG-CoA).
Il résulte de la condensation de l’acétoacétyl-CoA avec une nouvelle molécule d’acétyl-CoA.
On libère une molécule de coenzyme A.
C’est une réaction IRRÉVERSIBLE catalysée par l’HMG-CoA Synthase.
La cellule est donc déjà engagée vers la synthèse de cholestérol.
C. Réduction de l’HMG-CoA
L’HMG-CoA subit un processus de réduction catalysé par l’HMG-CoA réductase, qui est l'enzyme clé de la synthèse du cholestérol.
C'est à ce niveau que s'exerce une régulation physiologique, un rétrocontrôle négatif, car cette enzyme est inhibée par un excès de cholestérol libre au niveau du cytoplasme de la cellule.
Cela veut dire que si la cellule a assez de cholestérol, le cholestérol va inhiber HMG réductase et va empêcher la production de cholestérol supplémentaire.
C’est cette enzyme qui est la cible des médicaments hypocholestérolémiants appelés statines (les + utilisés) (ils représentent le 2ème budget de la SECU après les médicaments anticancéreux). (Ils sont très prescrits, prévention secondaire : ils diminuent le risque de récidives d’un infarctus du myocarde par exemple, prévention primaire chez les patients présentant des facteurs de risques cardiovasculaires importants) C’était un poids important pour le budget de santé).
Ils sont plus efficaces qu'un régime car c'est surtout l'organisme qui synthétise du cholestérol.
La cause de mortalité pour les pays développés qui était les maladies cardio-vasculaires ont été remplacées par le cancer. Les statines ont contribué à la diminution de la mortalité vasculaire.
Cette réaction est irréversible, et nécessite de l'énergie sous forme de 2 molécules de NADPH (NADP réduit).
Elle aboutit à la formation de l'acide mévalonique ou mévalonate, c'est un dihydroxy-acide à 6C car il a 2 fonctions OH.
D. Décarboxylation de Mévalonate
Le Mévalonate possède 6 C.
Il va subir 4 réactions successives (non détaillées) pour être décarboxylé (perdre 1 C) et former une unité isoprénique à 5 C.
C’est l’association de 6 isoprènes à 5 C pour former le squalène, un complexe à 30 C qui, par des réactions de cyclisation et de déméthylation successives, va donner le cholestérol à 27 C.
III. Devenir du Cholestérol
Les cellules fabriquent ou reçoivent du cholestérol du foie, car c'est un constituant essentiel des membranes cellulaires, mais aussi car il a des rôles de précurseur des hormones stéroïdes, des acides/sels biliaires et la vitamine D.
Il fait partie de la structure des lipoprotéines notamment important pour les causes de l’hypercholestérolémie (peut être délétère pour notre organisme).
A. Précurseur des hormones stéroïdes
La synthèse des hormones stéroïdes à partir du cholestérol concerne les cellules des organes spécialisés dans la stéroïdogenèse comme la cortico-surrénale ou les gonades.
Au niveau de la cortico-surrénale, le cholestérol va donner 2 hormones à 21 C : - L'aldostérone
- Le cortisol (sans lequel on ne peut pas vivre)
Au niveau des gonades, le cholestérol est à l'origine des hormones sexuelles : - La progestérone, à 21 C
- Les oestrogènes, dont le plus important est l'estradiol à 18 C - Les androgènes, dont le plus important est la testostérone à 19 C.
Toutes ces hormones conservent un noyau stérol.
Les changements entre les différentes structures concernent des différences d'insaturation de saturation (nombre de liaisons doubles), des différences d'hydroxylation, et la longueur variable de la chaîne latérale (18, 19, 21 C). (Les formules détaillées des hormones ne sont pas à retenir).
2 enzymes sont communes aux gonades et aux glandes cortico-surrénales, et sont responsables du raccourcissement de la chaîne latérale du cholestérole en 2 étapes : de 27 à 21, puis de 21 à 19 C.
Il s'agit :
- Du cytochrome P450 SCC (Side Chain Cleavage = coupure de la chaîne latérale) responsable de 3 activités enzymatiques successives sur ces cibles (c'est une hydroxylase et desmolase).
Il coupe 6 C de la chaîne latérale et transforme le cholestérol en prégnélonone à 21 C. C’est seulement l’intermédiaire qui sera utilisé par la suite pour la synthèse des hormones stéroïdes à 21 C.
Cytochrome ayant une longueur d’onde de 450nm c’est pour cela que l’on le nomme cytochrome P450.
- D'un autre cytochrome, le P450 c17, responsable de 2 activités enzymatiques successives :
→ On obtient une 1ère hormone stéroïde à 19 C : la DHEA, pour déhydroépiandrostérone, qui est un androgène faible, toutefois, il est synthétisé et sécrété en quantité importante dans l’organisme comme le cortisol, appelée "hormone de la jouvence" (il y a 20 ans aux USA, on vendait des compléments alimentaires avec cette hormone). La DHEA n’était pas sur la planche principale des hormones stéroïdes.
Malgré ça, on trouve des quantités importantes dans notre organisme. Ces quantités décroît avec l’âge. Il y a une trentaine d’années environ, on a spéculé le rôle du DHEA et on l’a corrélé avec le vieillissement. On a eu l’idée de donner du DHEA aux personnes âgées. Aux USA, des millions de comprimés de DHEA ont été vendus.
Les compléments alimentaires ne sont pas des médicaments et ne sont soumis à aucune régulation.
Aucune étude n’a montré un vrai intérêt de substituer cette baisse de DHEA avec la vieillesse. Seuls les personnes qui ont une pathologie surrénaliennes (pas toujours) ont une indication de prendre des compléments de DHEA. Peut-être que si on a plus d’argents et plus de personnes, on pourra démontrer que le supplément de DHEA est bénéfique à une période de la vie.
→ En Europe, aucune étude n'a démontré l'intérêt d'une supplémentation de cette hormone chez les personnes âgées. Toutefois cela peut changer car les études académiques utilisent des effectifs limités.
B. Précurseur des acides et des sels biliaires
Comme pour les stéroïdes, cette forme de catabolismese déroule uniquement au niveau du foie, et a pour origine surtout le cholestérol des lipoprotéines appelées HDL.
→ C’est un mécanisme d’élimination du cholestérol de l’organisme.
Il y a plusieurs étapes successives pour la synthèse :
- Hydroxylation du cholestérol en 7, donnant du 7-hydroxy-cholestérol, - Réduction de la double liaison en position 5-6,
- Coupure de 3 C de la chaîne latérale suivie de son oxydation ce qui va aboutir à la formation d’une fonction carboxyle.
On obtient ainsi 2 acides biliaires primaires:
- L'acide chénodésoxy-cholique,
- L'acide cholique, qui nécessite une 2ème hydroxylation en position 12, contrairement au 1er. Il s'agit d'acides primaires car ils sont synthétisés directement par la cellule hépatique.
Ces 2 acides biliaires sont alors conjugués au niveau de la bile par le biais d’une liaison amide : - À la glycine pour donner du glyco-cholate et du glycochenodésoxycholate,
- À la taurine, pour former du tauro-cholate et du taurochénodesoxycholate
Ces composés seront salifiés par des sels de sodium et calcium au niveau de la bile et vont donc devenir les sels biliaires qui vont jouer un rôle essentiel dans l’élimination du cholestérol et la digestion des lipides dans l’intestin.
La taurine est un des composants des boissons énergisantes, mais dans ce cas, son action est surtout cardiaque et neuromusculaire.
Une dernière étape a lieu au niveau intestinal : il s'agit d'une déconjugaison (on enlève la glycine et la taurine) et une réduction en position 7.
On a alors la synthèse de 2 autres acides biliaires : - Acide désoxycholique,
Quel rôle jouent-ils ?
→L’organisme ne peut pas toujours perdre du cholestérol c’est pourquoi il va parfois le réutiliser. En fonction de ses besoins, on a une réabsorption de ces acides biliaires qui passent dans la circulation et se retrouvent dans l’organisme. Ils contribuent également au processus de digestion.
On a un médicament très peu utilisé qui contient une forme modifiée de sels biliaires et qui s’utilise dans certaine forme de lithiases biliaires.
Ils ont un cycle de réabsorption, et on les retrouve également dans tout l'organisme.
C. Précurseur de la Vitamine D
Il existe en fait 2 vitamines D qui sont des stérols avec plusieurs liaisons doubles (di-insaturés en position 5-6 et 7-8), et surtout un cycle B du noyau stérol rompu par une coupure de la liaison entre C9 et C10.
La vitamine D est présentée comme un devenir du cholestérol, mais il y en a 2 sortes :
- La vitamine D3 ou cholécalciférol produite par les animaux (donc l'homme) à partir du cholestérol,
- La vitamine D2 ou ergocalciférol produite par les végétaux à partir de l'ergostérol et qui remplit la même fonction.
On trouve donc des vitamines D dans notre alimentation :
- Sous forme de vitamines D2 végétales (notamment dans les graines ou les champignons)
- Sous forme de vitamines D3 animales (l'huile de foie de poisson (morue) est très énergétique et riche en D3, utilisés surtout en après guerre contre le déficit ou actuellement dans les pays du Tiers Monde).
Mais notre organisme est aussi capable de synthétiser la vitamine D, au niveau de la peau sous l'action des UV B.
C'est une réaction photochimique qui va casser ce cycle B.
La vitamine D est une vitamine liposoluble.
Chez l'homme, les 2 formes de vitamine D exercent la même activité biologique, mais dans les 2 cas, elles doivent être activées par 2 réactions d'hydroxylation successives :
- En position 1 au niveau des reins, - En position 25 au niveau du foie.
C’est l’hydroxylation rénale en position 1 qui est le facteur limitant de l’hydroxylation des vitamines D. Cela veut dire si une personne a les reins détruits à cause d’une maladie lambda, personne qui arrive à une insuffisance rénal terminale, on aura également un défaut d’activation de la vitamine D.
On obtient ainsi la 1-25-dihydroxy-vitamine D, qu'on appelle également calcitriol (car on a toujours l'hydroxyle d'origine du cholestérol en position 3) : c'est cette forme qui est active dans l'organisme. Quand on va utiliser complètement du calcitriol, l’organisme n’a aucun moyen de se défendre Dans les autres cas, si on donne de la vitamine B non hydroxylé, ce sera l’organisme qui va reguler la quantité de vitamine D active.
La vitamine D joue un rôle essentiel dans le métabolisme phospho-calcique, où elle facilite l'absorption intestinale du Ca++ en favorisant la fixation du Ca++ au niveau de l'os.
cardio-vasculaire, mais il n'y a pas l'accord de toute la communauté scientifique.
La vitamine D n’a pas réellement un rôle indispensable pour l’homme.
Une carence en vitamine D (hypovitaminose D) entraîne une fragilisation des os, traduite surtout aux niveaux des âges extrêmes notamment chez les enfants par une maladie, le rachitisme, que l'on trouve surtout dans les pays sous-développés. Un apport de vitamine D associé à des protéines permet de corriger cette défaillance. Ce problème a pu être observé chez des enfants en France durant la période d’après-guerre et les premiers traitements furent composés d’huile de foie de morue.
Dans les pays développés, on constate plutôt une fragilisation des os chez les personnes âgées, ce qui constitue un terrain favorable pour l'ostéoporose (facteur important pour les fractures lors de chutes, jouent un rôle très délétère pour le confort et l’espérance de vie des personnes âgée).
Bien que l’apport de vitamine D ne soulève aucune question chez les nouveaux-nés et les enfants, chez les personnes âgées, cela crée un débat.
La majorité des scientifiques ne considère qu'une majorité 80 % de la population âgée et 50% de la population entière sont déficitaires en vitamine D. La vitamine D est largement prescrite. On présume qu’elle a d’autres rôles dans l’organisme (action pléiotrope) sans trop bien savoir. Il y a des études qui ont montré que si on a un taux de vitamine D plus élevé, on a moins d’hypertension et il y a aussi des études qui ont été corrélé avec l’apparition de certains cancers mais il n’y a pas de consensus général.
Par ailleurs, pour suivre l’actualité, plusieurs études (cette année, 2020), ont montré qu’un taux bas en vitamine D est un facteur de risque pour la COVID 19. Les Britanniques envisagent une administration à toute la population de vitamine D.
La norme de la vitamine D n’est pas établie de façon statistique mais de façon scientifique en considérant la population « normale » car elle constitue un paramètre très différent des autres paramètres biologiques. Ainsi si on dose la vitamine D, on va tomber dans les 50% déficitaires en vitamine D, la décision revient donc au scientifique de prendre en compte dans son analyse ce déficit ou non.
Cependant, la vitamine D est synthétisée par l'organisme, elle n'est donc pas indispensable, mais la synthèse a lieu sous l'action des UV.
Mais ces UV sont aussi à l'origine de cancers de la peau, il faut donc se protéger du soleil et éventuellement prendre des compléments en vitamine D.
L'hypervitaminose en vitamine D est rare mais peut tout de même entraîner une hypercalcémie et des troubles rénaux.
IV. Autres vitamines liposolubles A, E, K
Les autres vitamines liposolubles A, E, K ne dérivent pas du cholestérol. Elles ont toutefois une structure en commun.
Ils ont tous dans leur structure une ressemblance avec le cholestérol car ce sont des dérivés poly isopréniques, c'est- à-dire qu’on trouve des répétitions de ces structures de base de 5C (leurs formules ne sont pas à apprendre).
A. La vitamine A
La vitamine A, ou rétinol, dans sa forme la plus abondante du point de vue quantitatif, possède une fonction alcool primaire au bout de la chaîne latérale.
Les détails de la structure ne sont pas demandés.
Dans la nature, on la retrouve sous 2 formes :
- La forme active ou rétinol (forme retrouvée chez les animaux), - La forme inactive appelée pro-vitamine A ou β-carotène.
Cette pro-vitamine A est un dimère de rétinol rétinal de vitamine A (même structure que le rétinol mais avec un groupement aldéhyde à la place d’un groupement alcool) et son activation en vitamine A nécessite une hydrolyse intestinale sous l'action de la bile. La forme rétinol coexiste avec la forme rétinal. Il est transformé sous la forme aldéhyde de la vitamine A qui est rétinal puis réduit en rétinol.
Les intoxications par excès de vitamine A interviennent chez les personnes qui pour des raisons diverses mangent des quantités excessives de foie (source riche de lipides), comme les esquimaux par exemple.
L'apport alimentaire de vitamine A provient des végétaux, sous forme de pro-vitamine A : la carotte et aussi les poivrons rouges en sont riches. Mais on trouve aussi cette vitamine A sous forme de rétinol en quantité importante dans le foie des animaux.
La vitamine A possède un rôle antioxydant en agissant sur les radicaux libres oxygénés. Elle joue aussi un rôle dans la vision, en particulier la vision crépusculaire, sous la forme de rétinal (aldéhyde dérivé de la vitamine A où la fonction alcool est transformée en fonction aldéhyde).
L’oxydation finale du rétinol rétinal conduit à la formation de l’acide rétinoïque qui intervient dans : - La différenciation cellulaire,
- La prolifération cellulaire,
- La modification de l’expression de nombreux gènes au niveau des promoteurs. Dans ce cas il est rarement seul, donc fréquemment associé à d’autres facteurs régulateurs de la transcription.
La carence en vitamine A, ou hypovitaminose en vitamine A, surtout par une carence de rétinal, produit des troubles visuels, en particulier de la vision nocturne, appelé héméralopie (vision diurne claire mais vision nocturne affectée), qui peut aller jusqu’à la cécité (= perte complète de la vue).
Dans les pays développés, il y a peu de carences en vitamine A, car l'alimentation est riche en graisses, et les vitamines liposolubles suivent. Cependant, la chirurgie bariatrique peut entraîner une carence en supprimant de l'alimentation les graisses, et donc le rétinol.
L'hypervitaminose A provoque des problèmes au niveau de la peau, augmentation de la pression intracrânienne et trouble hépatique grave.
Chez la femme, en début de grossesse (1er trimestre), l’hypervitaminose A est tératogène (elle peut entraîner engendre malformation majeur au niveau de l’embryon).
L'acide rétinoïque est utilisée comme traitement de l'acné, la contraception est donc obligatoire avant tout traitement contenant de l’acide rétinoïque. Prescrit que pour acné grave et cela peut engendrer des troubles de l’humeur (= suicide).
B. La Vitamine E ou α tocophérol
La vitamine E également appelée tocophérol est abondante dans notre alimentation aussi bien dans les huiles végétales (tournesol ++) et dans les graines et les fruits secs : noix, amandes ou noisettes...
Une étude américaine a prouvé que la consommation quotidienne de noix protège des troubles cardio-vasculaires jusqu'à 45 ans.
La vitamine E est aussi un antioxydant (l’antioxydant par excellence) très actif pour lutter contre les radicaux libres oxygénés, et notamment ceux résultant de la peroxydation lipidique. Cette peroxydation produit des aldéhydes et des cétones toxiques, la vitamine E est capable d’inverser ce processus de peroxydation lipidique.
Dans divers modèles in vivo et in vitro, chez l’animal, la vitamine E limite les effets délétères des radicaux libres sur la paroi des vaisseaux sanguins.
Elle pourrait donc jouer un rôle important dans la prévention cardio-vasculaire (diminution d’infarctus du myocarde ou accidents), mais les essais cliniques n'ont pas validé les intérêts de supplémentassions en vitamine E chez l’Homme. Il faut faire des études sur plusieurs années. Les études sont exclusivement des études académiques et sont souvent sous-financés. On n’a pas pu tirer clairement la conclusion. Il y a certaines études qui donnent un effet favorable des vitamines E mais non significatif ou peu significatif. En tout cas, il n’avait pas d’effets délétères.
Les vitamines E naturelles ou de synthèse sont utilisées dans l’industrie agro-alimentaire comme conservateurs. Sur pleins de produits, on marque les adjuvants sous la forme d’une série de nombres. Certains de ces adjuvants alimentaires correspondent à des colorants alimentaires de différentes classes de produits. De plus, certains de ces colorants alimentaires ont montré un effet défavorable surtout chez les enfants mais ce n’est pas le cas pour les vitamines E.
Il s'agit de tous les adjuvants de type E306, 307, 308, 309.
Ils ne sont donc pas toxiques pour l’organisme. De l’acétate de vitamine E a été utilisé pour la conservation des produits de vapotage. Cela a produit des décès des personnes qui vapotaient aux USA. Autres que la plupart de ces personnes utilisées des produits huileux qui contenait du THC (huile de cannabis). La première hypothèse c’est qu’ils inhalaient de l’huile et faisaient une pneumopathie huileuse. L’agence américaine été aussi le rôle éventuelle de l’acétate de le vitamine E qui a été utilisé pour la conservation.
La vitamine E est aussi associée à la vitamine A dans les crèmes dites antirides qui ont en réalité un effet superficiel donc elles ne vont pas pénétrer dans les couches profondes de l’épiderme et donc n’agiront pas sur les radicaux libres.
Les hyper et hypovitaminose E sont extrêmement rares.
C. La Vitamine K
Les vitamines K sont des dérivés decumarol avec une chaîne latérale isoprénique.
La vitamine K est retrouvée dans les légumes verts et les germes de blé (très utilisés dans les produits bio ou alimentation végétarienne), mais elle est synthétisée en quantité suffisante par notre flore intestinale (ensemble des bactéries de l'intestin).
On dit d’ailleurs que les nouveaux-nés nés par césarienne mettent plus de temps à établir une flore intestinale que ceux nés par voie naturelle.
La vitamine K est nécessaire à la synthèse d'un certain nombre de facteurs de coagulation sanguine.
Si on bloque la vitamine K, ces facteurs ne sont plus ou moins synthétisés, le temps de coagulation s'allonge.
Dans certaines maladies cardiovasculaires, pour empêcher la coagulation, on peut utiliser des antivitamines K (AVK).
On dit donc que ces médicaments sont des anti-coagulants.
Le problème est que ces médicaments ont une marge d'utilisation très étroite, ainsi il faut faire des contrôles fréquents pour voir si on se situe dans la zone qui réalise l’anticoagulation désirée car les problèmes d'anticoagulation sont fréquents ce qui favorise des accidents hémorragiques.
Les AVK sont en fait les produits actifs de la mort aux rats (première utilisation des AVK) : ils entraînent la mort par hémorragie.
Chez l'homme, en cas de surdosage, on peut utiliser la vitamine K pour rétablir la coagulation sanguine, ce qui permet d’éviter les accidents hémorragiques, mais la vitamine K n'a aucune efficacité par les hémorragies induites par les nouveaux anticoagulants oraux (NACO). Car la marge d’utilisation est plus large, moins besoin de suivis et moins d’hémorragie avec NACO mais en cas de surdosage, on a du mal à intervenir.
Ces derniers agissent par un mécanisme direct au niveau d'un facteur de coagulation, mais induisent plus rarement des accidents hémorragiquesmais quand bien même ils surviennent, il faut faire une dialyse, c’est-à-dire qu’on élimine le produit du sang par une membrane externe. Leur usage était donc controversé mais dans certaines indications on a de plus en plus de prescription de ce type de médicament.
L'hypervitaminose est exceptionnelle. Ce n’est pas au niveau de l’absorption intestinal c’est surtout chez les personnes qui mangent bio, germe de blé, de soja en quantité importante ont beaucoup de vitamine K. On peut avoir une hypervitaminose qui pose problème seulement s’il prend des médicaments en même temps. L'hypovitaminose est rare sauf chez les nouveaux nés, sauf ceux nourris au sein : c'est le seul cas où un apport préventif de vitamine K est conseillé. On donne une petite fiole de vitamine K au bébé puis deux semaines après.
Lipoprotéines et rôles biologiques
I. Généralités – Lipides et lipoprotéines
Les cellules utilisent les lipides et les AG pour produire de l’énergie par : - La β-oxydation,
- La cétogenèse (synthèse des corps cétoniques).
Mais pour donner de l'énergie, les AG doivent être transportés de leur lieu d'origine à leur lieu d'utilisation.
Les AG utilisés proviennent de 3 sources : - Graisses alimentaires,
- Graisses stockées dans les cellules sous forme de gouttelette lipidique,
- Graisses synthétisées par l'organisme principalement au niveau du foie (la majorité étant des triglycérides) Dans les pays industrialisés, 40 % ou plus des besoins énergétiques quotidiens sont assurés par les lipides.
