Les lipides

Les lipides

Généralités

Chez les organismes vivants, les graisses représentent les formes de stockage de l’énergie cellulaire. La structure de base d’un lipide est représenté par des acides gras. Ce sont des hydrocarbures dont les métabolismes vont, par oxydation produire beaucoup d’énergie qui sera utilisée par les cellules. Ces lipides ayant un niveau d’oxydation extrêmement faible, ils représentent les éléments fondamentaux de la structure de base des membranes cellulaires. Les lipides se divisent en plusieurs groupes, notamment entre les lipides simples et les lipides composés. Parmi les lipides simples, on a les acides gras. Ce sont des acides carboxyliques dont la chaîne hydrocarbonée (constituée de carbone et d’hydrogène) est plus ou moins longue. Ils ont pour formule générale (R-COOH). La chaîne est plus ou moins saturée et plus ou moins ramifiée. Certains acides gras peuvent posséder des groupements hydroxyles. Certains, même, possèdent des cycles.

A Les lipides simples

I Les acides gras

Les acides gras saturés à chaîne droite (= non ramifiée):

Ce sont les plus répandus et leur formule brute est : C_nH_2nO₂ où n est un nombre paire compris entre 4 et 36, ce qui va exclure des acides gras, l’acide formique (en C1), l’acide acétique (en C2) et l’acide propionique (en C2). La nomenclature : le carbone 1 est celui qui porte le carboxyle, plus on s’en éloigne plus la valeur augmente. Il existe une autre nomenclature basée sur l’alphabet grec : dans ce cas, l’a correspond au carbone 2 et le b est le carbone 3, puis le gamma. Le carbone en bout de chaîne est l’oméga, le précédent est l’oméga-1. La chaîne carbonée a une structure en zig zag, ils possèdent un nom systémique qui permet de connaître le nombre d’atomes de carbone et un nom commun qui représente l’origine de l’acide gras suivant qu’il est végétal ou animal. Ex : l’acide butanoïque =acide butyrique (4 carbones), l’acide décanoïque (10 C) = l’acide caprique (découvert dans le câpre), l’acide hexadécanoïque (16 C) = acide palmitique (issu de l’huile de palme). En règle général, les acides gras dont la chaîne est comprise entre C4 et C10 dérive du lait, entre C12 et C24 ce sont des acides gras que l’on retrouve dans des huiles végétales ou des graisses animales et qui sont à l’origine de la production d’énergie, de C26 à C36, ce sont des cirres qui ont un rôle de structure et ces cirres n’interviennent jamais dans les métabolismes énergétiques

Les acides gras saturés à chaîne ramifiée.

La majorité sont issus de la bacille de coque, responsable de la tuberculose. Il y a l’acide tuberculostéarique (en C18) = acide 10 méthyl stéarique parce qu’il possède sur le carbone 10, un groupement méthyle. La carbone présent dans le groupement méthyle ne compte pas dans la numérotation des carbones. L’acide mycocérosique est un acide gras à 28 carbones, il porte 4 groupements méthyles. C’est un acide tétra méthyle,2,4,6,8 montanique.

Les acides gras insaturés :

Nomenclature : ils peuvent être soit monoinsaturés soit poly insaturés. Une insaturation est une double liaison. Dans la majorité des cas, l’insaturation est éthylénique, c’est-à-dire avec deux doubles liaisons exceptionnellement acétylénique (c’est-à-dire avec trois doubles liaisons). On les caractérise par leur nombre d’atomes de carbones, on précise le nombre de doubles liaisons et leur position. Ex : acide oléique : 18 C avec une double liaison entre le carbone 9 et le carbone 10. On peut aussi utiliser l’alphabet grec : oméga -X avec x représentant la position de la dernière double liaison. Ces doubles liaisons permettent d’avoir des isomères par isomérie cis ou trans. L’isomérie cis étant la plus répandue dans la nature et l’isomérie trans étant plus rare mais beaucoup plus stable.

Les acides gras poly insaturés ont une double liaison en général en position 9-10, il n’y a pratiquement jamais de double liaison qui se suivent, il faut au moins trois atomes de carbone entre les doubles liaisons et en général, entre ces doubles liaisons, il y a des radicaux méthyle qui stabilisent la molécule. Exception : acide arachidonique qui comporte 4 doubles liaisons dont la première est au 5, 8, 11, 14). C’est un acide qui n’est pas indispensable parce qu’il est formé à partir de l’acide linoléique qui est indispensable. Cette acide arachidonique est à l’origine de la synthèse d’un nombre important de composés biologiques indispensables. Ces dérivés sont regroupés sous le nom d’éïcosanoïde. Ils ont des propriétés hormonales mais qui se différencient des hormones vrais par le fait qu’ils réagissent, in situ (c’est-à-dire où ils sont formés). Dans cette famille, on retrouve les prostaglandines impliqués dans les processus de réaction inflammatoires, dans la reproduction. On retrouve aussi les leucotriènes qui ont une importance dans les processus inflammatoires allergiques et dans la douleur. Il y a aussi les thromboxanes qui ont une grande importance dans la coagulation et dans la régulation de la pression artérielle.

Les acides gras cycliques.

D’origine végétale : le plus important est l’acide chaulmoogrique qui est extrait de la graine de chaulmoogra et cette huile a été le seul traitement contre la lèpre. L’acide prostanoïque (d’origine animale) est dérivée de l’acide arachidonique qui se présente sous différentes formes suivant le nombre, la position des doubles liaisons, le nombre et la position des groupements hydroxyles et on distingue plus d’une quinzaine de composés différents regroupés sous le nom de prostaglandines. Toutes les prostaglandines possèdent un cycle entre les carbones C ₈ et C ₁₂. On peut observer quelques modifications ® changement de l’activité physiologique. Elle peut même être totalement opposé mais toujours avec le même champ d’application (inflammatoire). L’aspirine ou l’acide acétyl salicilique est un inhibiteur puissant de la synthèse des prostaglandines. C’est l’explication thérapeutique de l’aspirine qui en réalité a une réaction inflammatoire.

II Les glycérides :

Sur la plan quantitatif, ce sont les lipides les plus représentés dans la nature et ce sont des esters de glycérol et d’acide gras. Le glycérol est un triol qui possède trois atomes de carbone pour la nomenclature les carbones des extrémités sont des carbones a et le carbone central étant un carbone b. Les fonctions alcools sont primaires quand elle est porté par le carbone a et secondaires quand elle est portée par le carbone b. Elle peut être estérifiée trois fois. La nomenclature dépend du nombre d’acides gras et aussi de la position de l’estérification. On distingue les glycérides homogènes dont le plus connu est le triglycéride qui est estérifié par trois acides gras de même type et des glycérides hétérogènes : soit pas totalement estérifiés sur les trois fonction alcool, soit estérifié sur les trois fonctions alcools par des acides gras différents. Si une seul estérification, on parle de mono glycéride, si 2, c’est un di glycéride et si 3, c’est un triglycéride. Les mono et les di glycérides sont hétérogènes. Pour les triglycérides, l’estérification se fait en a ou en b ® a ou b mono glycéride. Pour les di glycérides, on peut estérifier sur les deux carbones a ou sur une a et sur une b ® a a di glycéride ou a b di glycéride.

Configuration spatiale de ces glycérides. A l’état liquide, on admet que la structure d’un triglycéride est formé d’un angle de 120°, configuration confirmé par celle du glycérol. Quand on effectue une étude par diffraction aux rayons X, le glycéride a une structure en diapason par plan.

Les sérides

Ce sont des esters d’acides gras à longue chaîne saturée ou insaturée dont le nombre d’atomes de carbone est compris entre 16 et 36. Cette estérification se fait avec des alcools qui ont également de longues chaînes comprises entre 16 carbones et 30 carbones. Ces sérides sont des lipides constitutifs des cirres animales et végétales. On retrouve dans ces sérides, le palamitate de tri-anco-tannol qui est l’élément constitutif de la cire d’abeille. Le point de fusion de ces cires sont toujours supérieur à 40°C donc toujours a l’état solide, elles sont insolubles dans l’eau donc elles ont un rôle de protection. Certaines glandes de la peau des vertébrés sécrètent des cires dans un but de protection de la chevelure, de la peau (sébum = séride sécrété par les glandes sébacées). Les oiseaux sécrètent de la cire qui leur permet d’imperméabiliser leur plumage, les végétaux aussi puisque leurs feuilles sont recouvertes d’une cire brillante qui les protège de l’évaporation de l’eau. Toutes ces cirres biologiques ont trouvé une grande variété d’application dans les industries cosmétiques et pharmaceutiques. Les pommades toutes à base de lanoline (récupérée de la laine des agneaux) ou à partir de la spermaceti (huile récupérée de la masse graisseuse de la tête des cachalots).

Les stérides :

Ce sont des esters d’acides gras et d’un alcool de type particulier. Cet alcool possède un noyau stérol (ou stéroïde). Sa structure est de type cyclopentanopérhydrophénantrénique : il possède deux noyaux stéroïdes (benzéniques) juxtaposés + cycle à 5 carbones + un noyau phénol + double liaison entre le C5 et le C6 et la fonction alcool est portée sur le C3. Ce cycle est le cycle de base pour la presque totalité des hormones. Ce noyau stéroïde peut être plus ou moins alkylé (avec plus ou moins de groupements méthyle), c’est une des structures de base des glutamines liposolubles. Ce sont des molécules qui sont chimiquement très actives. Parmi les nombreux stérols, le plus connu est le cholestérol à 27 atomes de carbones et la fonction alcool est estérifié par un acide gras pour donner un stéride qui est un lipide vrai. Dans la majorité des cas, l’acide gras entrant dans cette estérification est l’acide oléique, puis l’acide stéarique et l’acide palmitique. Seul le cholestérol estérifié est un stéride, quand il n’est pas estérifié, c’est un alcool, c’est alors un cholestérol libre.

B. Les lipides complexes

Généralités :

C’est un lipide simple qui possède dans sa structure un atome de phosphore ou un atome de soufre ou encore un atome d’azote et surtout des molécules d’oses. Les lipides complexes sont des structures chimiques importantes de part leur rôle dans le métabolisme intermédiaire pour les cellules des organes nobles (comme le cerveau et le foie). Par contre, ils n’ont aucun rôle énergétique. Ils peuvent rentrer en combinaison sous forme d’une liaison alcool-alcool ® éther ou sous forme d’une liaison acide alcool par une estérification.

Les glycérophospholipides

Ils dérivent tous de l’acide phosphatidique qui vient d’un glycérol dont l’une des fonctions a est estérifiée par un acide phosphorique sur un carbone a. Sur le carbone b, il y a fixation d’acide gras sur l’acide phosphatidique pour obtenir un glycérophospholipide.

Les phosphatidylcholines

= Les lécithines : dans jaune d’œuf, dans les poumons des embryons et c’est l’apparition des lécithines qui permet d’apprécier la maturation pulmonaire. Ce genre de dosage permet au médecin un accouchement prématuré.

La seconde fonction de l’acide phosphatidique est estérifiée par un alcool. Dans la majorité des cas, les autres fonctions alcools du glycérol sont estérifiées par un acide gras saturé en a et par un acide gras insaturé en b : ce sont les chaîne R1 et R2. Dans deux cas précis, 1) les plasmalogènes qui représentent un certain nombre de lipides cardiaques 2) le facteur d’activation des plaquettes, les deux fonctions alcools ou une des fonction alcool du glycérol sont rattachées à des acides gras par une liaison éther. Le facteur d’activation des plaquettes est un glycérophospholipide à propriétés hormonales. Il est sécrété par des globules blancs : les basophiles qui stimuleront l’agrégation des plaquettes et ce sont ces plaquettes qui vont jouer un rôle croissant dans les processus inflammatoires et dans la réaction allergique.

Les phosphatidylinositides

la structure de base est toujours celle de l’acide phosphatidique mais l’acide phosphorique est estérifié par un inositol. Ce sont eux aussi, des lipides membranaires qui ont un rôle de messager dans la transmission de certains influx nerveux.

Les sphingolipides

la structure de base des sphingolipides est un alcool, la sphingosine. Ils se caractérisent par la présence d’une fonction amine qui sera engagée dans une liaison amide avec un acide gras en C₁₈. Il se différencie donc des autres par le fait qu’il est engagée par une liaison amide (pas ester, ni éther).

Les céramides : ce sont les plus simples. La sphingosine se présente sous la forme d’alcool primaire et la fonction amide toujours saturée est sur le carbone 2 et la fonction alcool primaire reste toujours libre. Ces céramides ont un rôle biologique important en tant que second messager dans le processus de mort cellulaire (=apoptose). Ceci se fait sous l’action d’une phospholipase C.

Les sphyngomyélines : se différencient des céramides par le fait que la fonction alcool primaire de la sphingosine est estérifiée par une phosphocholine. Ce sont les représentants les plus abondants du tissu nerveux et de la gaine de myéline. L’acide gras impliqué dans la liaison amide est un acide gras saturé ou mono insaturé entre C₁₆ et C₂₄.

Les glycosphingolipides : ce sont des glycolipides neutres. La sphingosine est substituée sur la fonction alcool primaire soit par un ose ® groupe des cérébrosides, soit par une chaîne oligosaccharidique ® groupe des gangliosides. Dans les deux populations, l’acide gras impliqué dans la liaison est un acide gras saturé entre 22 et 24 atomes de carbones.

Les propriétés biologiques des sphingolipides : les sphingolipides jouent un rôle majeur dans le processus de reconnaissance cellulaire. Les glycosphingolipides sont les déterminants des groupes sanguins A, B et O. Les membranes du système nerveux contiennent environ une quinzaine de gangliosides différents et pour la majorité d’entre eux, la fonction spécifique est encore inconnue. Par contre, leur absence est à l’origine de nombreuses maladies génétiques humaines graves.

C Les vitamines liposolubles

Ce sont des molécules hydrophobes apolaires, insolubles dans l’eau, et elles dérivent toutes d’une structure commune, d’une structure isoprénique (5 carbones présentant deux doubles liaisons conjuguées). Il existe 4 vitamines liposolubles : A,D E et K.

La vitamine A = rétinol : elle intervient dans les processus de reproduction et favorise la sécrétion de mucus mais son rôle le plus important est son activité dans les processus de vision crépusculaire. Au niveau de l arétine, le rétinol est oxydé en un composé supérieur : le rétinal qui est un aldéhyde qui intervient dans la vision crépusculaire. Le rétinol est apporté par l’alimentation, il n’est pas synthétisé par l’organisme et c’est la carotte qui est le plus riche en b carotène qui est le précurseur du rétinol. La vitamine A possède en plus des propriétés antioxydantes puissantes donc utilisé dans de nombreux produits anti-rides.

La vitamine D  = cholécalciférol : c’est une vitamine indispensable pour les animaux non exposés aux rayonnements lumineux car c’est sous l’influence de rayons UV du soleil que le cholestérol de la peau est transformé en pro vitamine D3 (=pro-hormone qui sous l’action d’enzymes hépatiques permet la transformation en di hydro cholécalciférol). Cette hormone intervient dans le métabolisme phosphocalcique, c’est-à-dire la formation de l’os en régulant à la fois l’absorption intestinale du calcium et sa fixation au niveau des os. La carence en vitamine D aboutit au rachitisme.

La vitamine E : c’est l’a tocophérol : elle appartient aussi au groupe de substances anti-oxydantes, elle peut agir en inhibant la plupart des radicaux libres qui apparaissent lors de la réaction inflammatoire et, en particulier, ceux créés par les brûlures dues aux rayonnements solaires. C’est, en plus, le constituant de la plupart des boîtes de conserve ou elle empêche l’oxydation et améliore la conservation. Elle est présente dans les huiles végétales, les œufs et les germes de blé.

La vitamine K : dérivé du coumarol : elle a des propriétés coagulantes et elle représentait la traitement idéal de l’hémophilie (il y a quelques décennies). Présente dans le légume vert, le germe de blé mais notre flore intestinale, par l’intermédiaire des bactéries qui l’héberge, la synthèse de vitamine K endogène est largement suffisante pour qu’elle ne soit pas nécessaire à notre alimentation.

Les propriétés des lipides

Les propriétés physiques :

Les lipides sont insolubles dans l’eau mais ils sont solubles dans des solvants organiques : le benzène et le chloroforme (non miscibles à l’eau = composé apolaires hydrophobes). Plus la chaîne hydrocarbonée est longue, plus ils sont apolaires. La présence de cycle, comme dans le cholestérol augmente l’insolubilité dans l’eau, inversement, la présence d’un groupement ionisable tel qu’un hydroxyle phénolique et la présence d’un carboxyle, d’une fonction amine primaire, quaternaire, va augmenter la polarité de ces lipides. On peut dire que, pour certains d’entre eux, ils sont solubles, à la fois dans l’eau et dans les composés organiques non miscibles à l’eau : ils sont alors amphiphiles. Quand acide gras substitué avec beaucoup de molécules d’oses ® oses d’un coté et partie acide gras de l’autre côté. La présence de doubles liaisons augmentent la solubilité dans l’eau et un nombre de carbone égale, les acides gras insaturés sont plus polaires que les acides gras saturés. L’isomérie cis est plus polaire que les isomères trans qui sont plus stables. Pour les glycérides, leur solubilité dépend du nombre d’acides gras et de leur nature. Les a mono glycéride sont plus polaires que les di glycérides, eux-mêmes étant plus polaires que les tri glycérides. De manière générale, à la température corporelle, les acides gras sont liquides si la chaîne hydrogénocarbonée est inférieure à 10 carbones, au-delà ils deviennent solides. La présence d’insaturations dans les acides gras diminue le point de fusion, même avec le même nombre d’atomes de carbone. Le point d’ébullition augmente avec le nombre de carbone mais avec le nombre d’insaturation ne fait pas bouger le point d’ébullition.

Les propriétés chimiques :

Les propriétés vont dépendre de la présence ou non de groupement carboxyle et de la présence ou non des doubles liaisons. Pour les acides gras, la présence d’une fonction carboxylique permet l’obtention d’un sel alcalin et on obtient un savon :

(CH3-(CH2)n-COOH + NaOH ® CH3-(CH2)n - CONa + eau.

On peut avoir une hydrolyse chimique des tri glycérides : elle va porter sur les liaisons esters par un traitement acide avec un acide dilué, soit par un traitement alcalin à chaud. Le traitement par l’acide sulfurique dilué conduit à la formation d’un glycérol et de trois acides gras. Si on traite le tri glycérides par la potasse ou par la soude, on obtiendra un stérol et trois savons = réaction de saponification.

Propriétés liées à la présence de doubles liaisons : lorsqu’il y a des doubles liaisons , on peut effectuer des réductions. L’hydrogénation d’acides gras insaturés peut se faire par hydrolyse chimique ou enzymatique® aboutit à l’acide saturé. On peut oxyder une double liaison. L’oxydation des acides gras insaturés se déroule spontanément, à l’aire et les cellules en cis génèrent une odeur de rance et ils produisent, en même temps des produits toxiques dont la plupart sont cancérigènes. Plus la température s’élève, plus le procédé est important ® formation d’époxy. Ne pas utiliser pour la friture des huiles insaturés et pour les huiles saturés, ne pas les utiliser trop longtemps.

L’importance biologique des lipides

Ce sont des éléments des signaux intracellulaires. Aussi bien, dans la circulation qu’à l’intérieure des cellules, il existe de nombreuses enzymes capables de dégrader les structures lipidiques et la conséquence de cette hydrolyse des sphingomyléine est la fabrication d’un céramide qui va engendrer l’apoptose de la cellule. En premier lieu, l’hydrolyse de la phosphatidyl inositil : 4 enzymes en sont capables : la phospholipase A1 qui va hydrolyser la fonction ester par le carbone a, la phospholipase A2 va hydrolyser la liaison ester sur l’alcool en b, la phospholipase C va hydrolyser la liaison entre l’alcool du glycérol et l’acide phosphorique ® libération d’un di acyl glycérol et d’un inositolphosphate ; la phospholipase D va hydrolyser l’inositol pour libérer phosphodiacylglycérol.

Phospholipase C : sous l’action d’un second messager, elle va entrer dans une cellule grâce à un transport membranaire actif. Cette hormone va activer la phospholipase C qui va alors hydroxyler le phosphotidylinosityl avec formation de diacylglycérol (DAG) et inositol phosphate. Le DAG a une propriété : il active une protéine kinase et cette protéine kinase activée va permettre la phosphorylation de deux types d’enzymes antagonistes : les enzymes E1 et E2. Quand l’un est phosphorylé, il devient actif, l’autre une fois phosphorylé est inactif. La dégradation du glycogène dépend de la dégradation des lipides.

Le second grand rôle est un rôle en tant qu’élément de réserve. Les lipides sont les constituants fondamentaux des tissus adipeux (tissu où le métabolisme est très actif, où se déroule la synthèse des acides gras, lipides…). Ce tissu est une excellente réserve d’énergie pour l’organisme. En plus, comme les lipides sont hydrophobes, l’organisme peut les stocker à l’infini et peut stocker la masse de tissu adipeux parce qu’il n’y a aucun problème de pression osmotique. C’est l’inverse avec le polysaccharide : on ne peut pas mettre en réserve car on risque un éclatement des membranes. La masse de tissu adipeux peut atteindre une 100n de kg. Une masse de tissu adipeux de 20 kg peut assurer les besoins énergétiques pendant plusieurs mois alors que pour les lipides seulement une journée. Ce système est mis à profit pour les animaux hibernant. Les couches de tissu adipeux permettent une isolation du froid. Ils servent aussi d’éléments de structures.

Ils ont un rôle en élément de structure : ils sont capables de s’associer en structure très organisée et en fonction de la surface représentée par la partie hydrophile et la partie hydrophobe, trois types de structures différentes sont possibles. En premier lieu, formation de micelles : ces micelles se forment quand la surface hydrophile est plus grande que la partie hydrophobe, c’est la cas des b-monoglycéride qui possèdent deux zones hydrophiles pour une seule zone hydrophobe. La zone hydrophile est située à la périphérie de la micelle alors que la zone hydrophobe se trouve à l’intérieur de la micelle de façon à éviter tous contact avec l’eau. Elles se présentent sous forme de sphère. Autre structure : la bicouche se forme quand les deux surfaces (hydrophile et hydrophobes) sont égales. Les zones hydrophiles sont de part et d’autre d’une couche hydrophobe. C’est le cas des insositides, des lécithines et des phosphatidines. La troisièmes structure : les liposomes, on ne les retrouve pas dans la nature ; ils ne sont fabriqués que par l’homme. C’est l’équivalent d’une bicouche qui s’enroule jusqu’à former une sphère et les parties hydrophiles sont donc à la fois à l’extérieur et à l’intérieur. C’est une structure intéressante en cosmétologie car elle permet d’apporter une substance hydrophile dissoute à l’intérieur du liposome.

La digestion des lipides

La cellule tire une partie de son énergie à partir de l’oxydation des acide gras. Ces acides gras ont trois origines possible. D’une part, les graisses apportées par l’alimentation, d’autre part, les graisses stockées par la cellule et enfin les graisses qui sont transportées d’un organe à un autre. Parmi les acides gras, seuls ce qui ont entre 12 et 24 carbones sont capables de fournir de l’énergie. Dans les pays industrialisés, l’alimentation contient 40 % de lipides, dont 80 % sont des tri glycérides. Ces tri glycérides sont le substrat idéal pour produire de l’énergie donc la première étape sera celle de la transformation du tri glycéride en acide gras. Dans des cellules spécialisées, ces acides gras seront ensuite dégradés par maillon de deux carbones, ce qui aboutira à la formation d’énergie grâce à la synthèse de coenzymes réduits à NAD ou FAD et surtout à la formation d’acétyl coenzyme A. Cet acétyl coenzyme A a plusieurs devenir : soit, il sera totalement transformé en CO₂ et H₂O par l’intermédiaire du cycle de Krebs qui nécessite la présence d’un substrat : l’oxaloacétate qui n’est fournie que par le métabolisme des glucides, soit, il y aura la resynthèse de nouveaux lipides ou de lipides plus complexes pour alimenter des structure cellulaires. La troisième voie possible est la fabrication de corps cétoniques qui ont un pouvoir énergétique non négligeable. Un problème : un lipide est insoluble dans l’eau, quand il doit être transporté de l’intestin vers un organe, il y a de l’eau. Comment vont être transporté ces acides gras dans la circulation sanguine? On utilise comme transporteur, les lipoprotéines. Il existe 4 types de lipoprotéines qui vont de la moins dense à la plus dense : le chylomicron qui est la plus légère (= moins dense), VLDL, LDL et le HDL. Ce sont ces quatre lipoprotéines qui se chargeront du transport.

La digestion intestinale : quand on ingère des lipides, à la sortie de l’estomac arrivent les sécrétions pancréatiques qui contiennent une enzyme particulière : la lipase pancréatique qui attaque les tri glycérides au niveau des liaisons a. Ceci aboutit à la formation de deux acides gras et d’un b-mono glycéride. Les b-mono glycérides seront ensuite isomérisés en a, et de ce fait, hydrolysés par la lipase pancréatique ce qui aboutira à la production de glycérol et d’acides gras. Le cholestérol est présent dans toutes nos structure cellulaires : il peut être libre (surtout dans les membranes) et il peut être estérifié (principalement dans les cytoplasmes). Sous l’action de cette lipase pancréatique, le cholestérol estérifié est hydrolysé en cholestérol libre et en acides gras et seulement 10 % du cholestérol alimentaire sera réabsorbé par la muqueuse intestinale. Ce transfert est effectué par un transporteur spécifique dérivé du stanol, que l’on ajoute à certaines matières grasses. Ce sont des alicaments (médicaments alimentaires) qui saturent le transporteur du cholestérol et vont donc empêcher la réabsorption du cholestérol. Si on sature le transporteur, le cholestérol n’est plus réabsorbé. Une petite quantité de ces stanols vont malgré tout pénétrer avec les transporteurs dans la circulation sanguine pour séjourner dans l’organisme or, il n’existe aucune voie métabolique pour détruire les stanols. Donc, en réalité on accumule des stanols que ne sont jamais éliminé et personne ne sait si, à long terme ça ne produira pas des dommages graves.

L’absorption intestinale. Les acides gras libres et les b mono glycérides étant insolubles dans l’eau ne pourront pas passer dans la circulation tel qu’elle : ils seront solubilisés par une micelle qui provient de la bile dont la sécrétion de fait au niveau hépatique (les sels biliaires). La micelle formée peut solubiliser des acides gras en constituant une micelle mixte absorbée en bloc au niveau du jéjunum.

Le métabolisme anthérocytaire des triglycérides

L’anthérocyte est la cellule qui borde l’intestin. Dans l’anthérocyte, le triglycéride qui vient d’être dégradé va être reconstitué par deux voies différentes : 1) la voie majeure des b mono glycéride (des b MG) et par la voie mineure.

Þ la voie des b MG

C’est une voie assez simple : pour refaire un tri glycéride, il faut estérifier deux acides gras sur les fonctions alcools a du bMG. Cette réaction nécessite la consommation d’énergie apportée par l’ATP et la réaction est catalysée par la triglycéride synthétase.

Þ la voie mineure : elle va faire intervenir tous les acides gras qui ont été réabsorbé et qui n’ont pas pu emprunter la voie des bMG. C’est-à-dire qu’on se retrouve avec des acides gras seuls, donc il va falloir resynthétiser le b mono glycéride, il va donc former un glycérol et pour cela il faut obtenir un glycéraldéhyde 3P qui va provenir de la dégradation du glucose par la voie anaérobie. En effet, le glycérol obtenu par la digestion est passé rapidement dans la cellule, puis dans la circulation sanguine et le temps qu’il arrive au foie pour former du glycogène, les micelles ne sont pas encore arriver dans les cellules intestinales. C’est donc à partir de nouvelles molécules de glycéraldéhyde 3P qui proviennent du glucose qu’il y aura reformation du triglycéride et de glycérol. Il faut trois ATP, 3 coenzymes A pour fixer les trois acides gras sur le glycéraldéhyde phosphate. La digestion des lipides nécessite donc beaucoup d’énergie, c’est un processus lent c’est pourquoi la digestion des matières grasses est lente et difficile.

Métabolisme du chylomicron

La synthèse : dans l’intestin la lipoprotéine chargée de transporter les lipides dans le sang porte le nom de chylomicron. Comme toutes les lipoprotéines, il est constitué à la périphérie de molécules amphiphiles auxquelles s’associent à des protéines : les apoprotéines. A la surface du chylomicron, les apoprotéines sont de plusieurs types, la plus importante étant l’apo E qui permet l’endocytose rapide de ces particules au niveau de la cellule hépatique. Au centre du chylomicron, on retrouve les triglycérides qui viennent d’être reconstitués. Ces triglycérides contiennent donc les acides gras alimentaires mélangés à toute petite fraction de cholestérol estérifié. Et ces triglycérides passent dans la circulation général et on ne les retrouve qu’au moment de la période post randiale.

Son catabolisme est beaucoup plus rapide puisque sa demi-vie sanguine est d’environ 1 heure. C’est une hydrolyse des tri glycérides sous l’action d’une lipoprotéine lipase qui est présente à la surface de tous les vaisseaux de l’organisme. Elle est activée par l’héparine mais sa synthèse est largement augmentée par l’insuline. L’insuline est principalement sécrétée pendant la phase de la digestion, ce qui explique la courte demi-vie du chylomicron. Comment va agit cette lipoprotéine lipase? C’est une enzyme membranaire et c’est le chylomicron qui doit se fixer sur l’enzyme et non pas l’inverse comme cela se produit dans la plupart des réactions. Cette fixation va être réalisée grâce à la présence sur la surface du chylomicron d’une autre apolipoprotéine : l’apo CII. Plus le temps passe et plus le chylomicron va s’enrichir en apo CII qui va s’échanger avec les HDL. On va assister à une hydrolyse progressive du chylomicron qui deviendra de plus en plus petit et il va changer de nom, son reste sera nommé remnant. Les acides gras issus de cette hydrolyse vont se fixer sur l’albumine et c’est l’albumine qui les transportera jusqu’aux tissus. Ce remnant va posséder à sa surface une grande quantité d’apo E qui sera captée par des récepteurs spécifiques qui vont provoquer une endocytose. Et rapidement ce remnant sera dégradé dans les cellules hépatiques sous l’action de la lipoprotéine lipase et la dégradation des triglycérides restants se fera in situ dans le foie. Ceci est vrai pour 90 % du remnant, les 10 % restant seront dégradés par le système réticulo-endothéliales par les macrophages.

Le métabolisme des VLDH

Ils ne sont formés au niveau du foie qu’en dehors des périodes post tranguiale, le rôle de ces VLDL est d’apporter des acides gras aux différentes cellules de l’organisme qui consomment de l’énergie (muscle squelettique, cardiaque). Elles possèdent à l’intérieur des lipides hydrophobes comme les cholestérols estérifiés que le foie a synthétisé. À sa surface, on trouve des lipides amphiphatiques : les cholestérols libres, les phospholipides et des protéines. Ces protéines sont l’apo B100 en grande quantité et l’apo E en faible quantité. On y trouve aussi un petit peu d’Apo CII. Comme on est à des périodes loin des repas, l’insuline est basse et de ce fait, la lipoprotéine lipase extrahépatique est peu active et peu nombreuse à la surface des vaisseaux. Dans la circulation général, la VLDL va s’enrichir en Apo CII par échange avec la HDL. Comme l’activité de la lipoprotéine lipase est faible, la demi vie du VLDL va être beaucoup plus longue que celle du chylomicron. Et, de ce fait, la VLDL va subir l’action d’une enzyme circulante : la LCAT (lécithine cholestérol acyl transférase), cette LCAT est capable d’hydrolyser un acide gras d’une lécithine et de le transférer sur la fonction alcool du cholestérol libre. Il en résulte donc la formation d’une lysolécithine et de cholestérol estérifié. On aboutit donc à une particule qui a perdu des tri glycérides, qui s’est fortement enrichie de cholestérol estérifié et qui a acquis une nouvelle densité intermédiaire et le VLDL devient une IDL (intermédiaire) qui sera catabolisé. Comme cette IDL est très pauvre en Apo E, elle ne sera pas dégradée dans le foie. En grande majorité, elle continue à être délipidée par la lipoprotéine lipase extrahépatique et au bout d’un moment, on obtient une particule qui ne contient que presque plus que du cholestérol estérifié. Quand sa densité à chuté, l’IDL devient la LDL.

Il existe aussi une voie mineure : c’est l’endocytose du système réticuloendothéliale par les macrophages.

Les LDL ont un catabolisme exclusivement extracellulaire qui a lieu au niveau des myocytes (cellules musculaires). Cette réaction est le résultat d’une endocytose avec un recyclage du récepteur. L’endocytose se fait au niveau des cellules musculaires car le myocyte possède des récepteurs spécifiques capables de reconnaître la lipoprotéine B100 pour que le LDL soit endocyté. Le cholestérol estérifié de la LDL va être hydrolysé au niveau des lysosomes et va donc redonner du cholestérol libre qui gagnera la membrane du myocyte pour être relargué. En ce qui concerne la partie protéique du LDL, elle sera entièrement dégradée en acides aminés. Qu’elles vont être les processus de régulation du cholestérol intra cellulaire? Il va y avoir une inhibition de la synthèse et du turn-over des récepteurs au LDL. Les conséquences de cette inhibition sont 1) de freiner la pénétration du cholestérol circulant c’est-à-dire de freiner l’absorption des LDL 2) inhibition d’une enzyme, l’hydroxy méthyle glutaryl coenzyme A (HMG CoA) qui est l’enzyme clé du métabolisme du cholestérol 3) activation d’une enzyme cellulaire cytoplasmique, l’acyl cholestérol acyl transférase (ACAT) ; elle est capable d’estérifier le cholestérol libre sous forme d’oléate, de stéarate ou de palmitate.

Le métabolisme des HDL

Ce sont les plus petites et les plus denses de lipoprotéines. Elles sont synthétisées en permanence par le foie et par les intestins. A leur surface on retrouve deux lipoprotéine essentielles : l’apo A1 et l’apo C2. Lors de sa synthèse, cet HDL ne contient pratiquement pas de lipides hydrophobes, elle ressemble à un tube plus ou moins aplatie. Dans la circulation sanguine, elle va rencontrer les cholestérols libres donc elle va, progressivement s’enrichir en cholestérol. Puis elle va rencontrer la LCAT qui à partir de la lécithine va permettre un enrichissement de cholestérol estérifié  --> arrondissement des HDL. Au contact, des chylomicrons et des VLDL elle va changer son apo CII en Apo E donc elle va avoir une quantité d’apo E suffisante pour être captée par les cellules hépatiques. Dans l’hépatocyte, le cholestérol estérifié des HDL va être transformé en acides biliaires puis en sels biliaires qui seront donc excrétés par la bile et qui vont permettre de solubiliser les b-mono glycérides et les acides gras en formant des micelles.

Le cholestérol :

Il existe deux grands groupes de lipoprotéines qu’on peut classer : celles qui contiennent l’apo B (VLDL, LDL et chylomicrons) et celles qui contiennent les apo A I (HDL). Deux sont riches en cholestérols estérifiés (HDL et LDL) pour le LDL, ça dépend des photorécepteurs aux apo b100, si la concentration augmente, les LDL vont s’accumuler dans la circulation sanguine pour être dégradés par le système réticulo endoplasmique. Ces macrophages gorgés de lipides deviennent des cellules spumeuses et ces cellules ont la particularité de s’associer aux plaquettes pour former des caillots d’où le risque de thrombus dans le cas d’hypercholestéromie. Ils sont à l’origine de la quasi-majorité des accidents cardiovasculaires. La dégradation des cholestérols estérifiés des HDL est relativement rapide. Cette dégradation ne dépend que de la quantité d’Apo E à la surface du HDL mais cette quantité n’est pas limitée, et son catabolisme conduit à la formation de sels biliaires qui sont soit utilisé, soit éliminé par la bile. Le cholestérol des LDL est le mauvais cholestérol. Il est important d’identifier et de doser le cholestérol HDL et le cholestérol LDL. Plus le rapport apo AI /apo B augmente, plus on se porte bien, à l’inverse, les risques augmentent.

La dégradation des acides gras :

Les acides gras proviennent de la dégradation des tri glycérides alimentaires. Ils seront dégradés dans des cellules spécialisés dans les cellules du muscle, du myocarde,et du foie. Il existe de légères différences selon que l’acide gras est saturé ou insaturé ou à nombre paire ou impaire de carbones.

Les acide gras saturés à nombre paire de C. cette dégradation va se faire par oxydation sur la c b : c’est la voie de b oxydation = hélice de Lynen. Il y a d’abord, l’activation de l’acide gras . Cette acide gras va être donc activé en deux étapes distinctes. La première étape va se faire avec l’adénylate lyase et c’est une réaction irréversible. Cette réaction nécessite de l’énergie apportée par l’ATP et l’acide gras va donner une molécule d’acyl adénylate et une molécule de pyrophosphate. Cette première partie se déroule dans le cytoplasme. Dans la seconde partie de cette réaction, les produits formés vont réagir avec du CoA par l’action de la pyrophosphatase. C’est une réaction irréversible. Le bilan de cette réaction est la formation d’u acyl coA, de deux Pi (ou pyrophosphate) et d’un AMP. A cet endroit, il n’y a pas assez d’énergie pour que les deux pyrophosphates refassent un ATP mais dans une troisième réaction ATP + AMP --> 2 ADP. Cette réaction produit donc une enzyme correspondant à 10 Kcal alors que la fixation du Co A sur l’acide gras ne nécessite que 7 Kcal. Il existe donc un excédent d’énergie qui se retrouve dans l’acyl Coa activé. A partir de cette étape, plus aucune réaction n esa fait dans le cytoplasme. Tous le matériel nécessite à cette réaction se trouve dans la mitochondrie et l’acyl CoA va pénétrer dans cette mitochondrie. Problème : l’acyl co enzyme A ne peut traverser seul la membrane de la mitochondries. Il va donc y avoir une étape intermédiaire avec formation d’un composé : la carnitine. Dans le cytoplasme, l’racyl co A se fixe sur la carnitine pour former de l’acyl carnitine libérant ce co A qui pourra recommencer à travailler. L’Enzyme qui réalise cette réaction est une enzyme membranaire de la mitochondrie : l’acyl carnityl transférase. Une fois la membrane traversée, production de la réaction inverse, la carnitine va rencontrer l’acyl coA. Ces dernières réactions sont réversibles et la constante d’équilibre est égale à 1. Chacune de ces réactions n’est donc commandé que par la loi d’action de masse : c’est-à-dire que seule la quantité des réactifs influe sur la réaction. Le facteur limitant est la concentration en Co enzyme A mitochondriale.

La b oxydation : cette dégradation va se faire par élimination successive de fragment de deux carbones jusqu’à obtenir un dernier fragment comportant deux carbones. Dans la première étape, l’acyl co enzyme A avec une oxydoréductase va être oxydé. Cette enzyme fonctionne avec la coez FAD. Le produit de cette réaction est un trans déhydro acyl coez A. c’est une réaction réversible. La deuxième réaction aussi réversible, est faite par une hydratase stéréospécifique, c’est-à-dire qu’elle est capable de fixer une molécule d’eau sur une molécule trans de part et d’autre de la double liaison , on obtient alors un b hydroxy acyl co enzyme a. L’étape suivante est une oxydoréduction par une oxydoréducatse avec une co enzyme à NAD : cette enzyme va arracher deux H portés par le carbone b et on obtient un b céto acyl coez A. La 4^ème étape aussi réversible catalysée par une thiolase et va réaliser une lise de la fonction thiol qui lie l’acyle co enzyme A et va donc couper la liaison entre els carbones a et b. on aboutit alors à une acide gras qui a perdu deux atomes de carbones et à la formation d’un acétyl co enzyme A. lorsque la dégradation de la formation d’un acide gras a commencer, l’hélice va continuer son action jusqu’à la dégradation totale de l’acide gras. On fera donc pour un acide gras (n tour/2)-1 pour un acide gras qui a n atomes de carbones. À la dernière étape de cette hélice, on obtient un butyril coez A (4 carbones) qui sera scindé en deux pour donner deux acétyl co enzyme A. cette dégradation des acides gras est conditionnée par le fait que toutes ces réactions sont réversibles uniquement par la disparition de l’acétyl co enzyme A. dans le cas contraire, où ces acétyl co enzyme A pourraient s’accumuler, ils vont finir par s’associer entre eux et être à l’origine de synthèse d’un nouvel acide gras, lipide ou corps cétonique. Bilan de la dégradation d’un acide gras en C16 Þ figure 18b. 1 ATP + 7 co enzyme A (1 par hélice et il y a 7 hélice) + une autre coez A + 7 H2O + 7NAD + 7FAD --> 8 acétyl co enzyme A qui vont rentrer dans le cycle de Krebs qui vont provoquer la synthèse de 8 * 12 = 96 ATP. Les FADH2 vont rentrer dans la chaîne respiratoire et vont donner la fabrication de 7 * 2 ATP = 14 ATP. Le NADH2 va rentrer aussi dans le cycle respiratoire et va donner 7 * 3 ATP = 21 ATP, soit au total, 131 ATP de fabriqués - 1 pour l’activation, soit le bénéfice net de 130 molécules d’ATP. Une molécule d’ATP représente a peu près 8 Kcal = 1040 Kcal par mole d’acide gras. Les lipides sont beaucoup plus énergétiques que les glucides.

Le catabolisme des acides gras à nombre impaire de carbone. Dans cette voie toutes les étapes sont identiques à celles de Lynen. Seul la différence porte sur l’avant dernière étape. On obtiendra un pentanoylacyl Co A (5 atomes de carbones) et la thiolyse va libérer deux composés : un acétyl (C2) et propionyl co enzyme A (C3) . L’acétyl co enzyme A va rentrer telle quel dans le cycle de Krebs alors que le propionyl va être carboxylé, isomérisé pour donner du succynil co enzyme A qui est un composé du cycle de Krebs, il y sera donc intégré. Contrairement aux acides gras à nombre paire de carbones, les acides gras à nombres impaires peuvent donner du glucose par une voie particulière : la voie malique. Les acides gras à nombre paires de carbones ne sont pas glucoformateurs, à la différence des autres acides gras. Les glucides peuvent toujours donner des lipides.

Le catabolisme des acides gras insaturés :

L’acide oléique est le plus répandue des acides gras insaturés. C’est une acide gras à 18 carbones avec double liaison portée sur le carbone 9 en position cis. La b oxydation de cet acide gras est tout à fait classique jusqu’à ce qu’elle rencontre la double liaison, c’est-à-dire jusqu’à la formation du 3,4 cis déshydro dodécanoyl co enzyme A. le déshydrogénation avec la coez FAD ne peut pas avoir lieur car on a déjà une double liaison. Par contre l’hydratase ne peut pas agir parce que la double liaison est en position cis. C’est à ce moment, qu’entre en jeu une isomérase qui va basculer la double liaison de 3,4 en 2,3. On obtient alors une trans déhydro décanoylco enzyme A puisque cette double liaison bascule et se met en position trans. Donc l’hydrolyse va pouvoir se faire et libérées une molécule à deux atomes de carbones. L’hydratase peut donc agir et la dégradation suit le schéma classique de l’hélice de Lynen. Mais dans le bilan, on a sauté l’étape à FAD, il y aura un FADH2 de moins dans le bilan final. Donc on considère qu’ils sont moins énergétiques que l’acide saturés. Plus ils est insaturés, moins il est énergétique mais il est plus il est bon pour la santé.

La synthèse des acides gras

Cette biosynthèse des acides gras se déroulent dans le cytoplasme et bien que ces réactions soient très voisines à la b oxydation de Lynen, ce n’est pas du tout un processus inverse. Moléculaire Walkyl a découvert ce système.

De très nombreuses cellules sont capables de fabriquer des acides gras mais ce sont principalement les hépatocytes, les glandes mammaires et le tissu adipeux qui sont impliqués. La biosynthèse d’un acide gras passe toujours par la synthèse d’un acide gras insaturé : l’allongement de la chaîne et la désaturation interviennent après.

Le précurseur de cette synthèse est l’acétyl co enzyme A au niveau cytoplasmique. Cette localisation pose un problème, c’est que les acétyl co enzyme a sont toujours formé dans la mitochondrie qu’ils soient lipidiques ou glucidiques. Dans la mitochondrie, le mécanisme glucidique forme de l’acétyl co enzyme A à partir du pyruvate et donc c’est la glycolyse anaérobie. Dans la première étape du cycle de Krebs, on obtient du citrate : c’est la voie glucidique principale et parmi tous les éléments du cycle de Krebs, le citrate est un des très rares éléments à pouvoir traverser librement la membrane de la mitochondrie. Si la cellule ne consomme pas d’énergie, on aura un excès de NADH2 dans la mitochondrie et le cycle de Krebs sera freiné et ne fonctionnera que peu ou pas du tout. Dans ce cas, le citrate passe dans le cytoplasme, où sous l’action du citrase et en présence de co enzyme a il donnera de l’acétyl co enzyme A et de l’acétate …….., réaction irréversible. L’oxaloacétate formé peut être à l’origine de la fabrication de glucose mais l’actyl co enzyme A est le précurseur de l’acétyl co enzyme A. il existe d’une autre manière un acétyl co enzyme A pour sortir de la cve, c’est une voie mineur, c’est l’acétyl co enzyme A transférase qui est une enzyme transmembranaire : elle va permettre la sortie directe de l’acétyl co enzyme A de la mitochondrie vers le cytoplasme.

La synthèse de l’acide gras commence par une activation c’est-à-dire par la transformation de l’acétyl co enzyme A en malonyl co e A, réaction irréversible. Transformation du à une carboxylation. L’Enzyme est une acéty co enzyme A carboxylase qui utilise comme co enzyme de la biotine et cette biotine est la vitamine H. Ce malonyl co enzyme A formé est un puissant inhibiteur de l’acétyl co enzyme A transférase (= enzyme de la membrane des mitochondrie qui peut faire sortir ce composé de suite. Cette réaction d’activation peut être inhibé et nécessite de l‘ATP. Le citrate est donc sortie, est u activateur puissant de l’acétyl co enzyme A carboxylase. Il joue un rôle important car il est le fournisseur d’acétyl co enzyme A et il est l’activateur de la réaction qui va former le malonyl.

Hélice de l’ATP. La synthèse d’un acide gras nécessite l’intervention d’un complexe multi enzyme. Ce complexe et composé de - sous unités enzymatique distribuées en forme de couronne autour d’une protéine centrale chargée de transporter les groupements acyl. On l’appelle l’ACP (acyl carrier protein) Þ figure 20. Cet ACP est caractérisé par la présence sur la fonction hydroxyle de la sérine de deux groupements thiol : l’un central et l’autre périphérique. Ceci débute par la synthèse du palmitate qui débute par une étape d’ancrage. L’acétyl coA rencontre l’enzyme …….., se fixe et donne ….. avec libération d’1 HS coA. 1) Fixation : le groupement thiol libre de l’ACP va fixer le malonyl coA préalablement activé dans le cytoplasme. Le début de l’hélice de Walkyl : il y a une seconde phase d’activation par fixation d’une molécule acétyl coA ® le malonyl va se fixer sur l’ACP ® malonyl-ACP. L’Enzyme responsable de cette fixation est une b céto acyl synthétase. Seconde étape : transfert du groupement acétyl qui va se fixer sur le groupement COOH du malonyl avec régénération du groupement thiol réduit. Cette réaction aboutit à la libération du CO2 et d’un b céto butyril ACP. Le CO2 dégagé au cours de cette étape est le CO2 fixé lors de l’activation de l’acétyl co enzyme A. le groupement thiol de l’enzyme1 de l’ACP se trouve libre. 3) la réaction d’oxydoréduction par une oxydoréductase va utiliser comme co enzyme, le NADP et la réaction va donner un b-hydroxy butyril ACP. (réduction d’une fonction cétone en fonction alcool). 4) déshydrogénation par une 3-cétoacyl déshydratase qui va enlever une molécule d’eau entre le carbone a et le carbone b, ce qui va donner un trans déhydrobutyril ACP Þ figure 20a. C’est une réduction au moyen d’une NADH2 qui va réduire la double liaison. On va donc avoir un butiryl ACP. par une isomérase, il y aura transfert du radical butyrique sur l’autre fonction thiol et à partir de ce moment là, le groupement thiol de l’ACP peut fournir une nouvelle molécule de malonyl activée par le co enzyme A. même enchaînement de réaction et, après 7 tours d’hélices de Walkyl, on aboutit à la formation d’un palmityl ACP (en C16). C’est au stade de cette molécule que le tissu adipeux et que le tissu hépatique vont faire intervenir la sous unité de enzymatique E6 du complexe acide gras synthétase. Cette enzyme a une activité thioestérasique, c’est une thiolase que libère le palmityl lié à l’ACP sous forme de palmytil coA Þ figure 20b. Au niveau des glandes mammaires, il existe plusieurs types de thioestérases capables d’agir à différents stades de l’allongement de la chaîne. Certaines peuvent agir quand on a entre 4 et 10 carbones. Ceci explique que le lait ne contienne pas d’acides gras compris entre 4 et 10 carbones, qui sont des acides gras beaucoup plus faciles à digérer.

Bilan de la synthèse : pour une molécule d’acide palmitique, on a besoin d’une molécule d’acétyl co A et de 7 malonyl co enzyme A; elle consomme donc 7 ADP et 14 NADPH2.

Synthèse des acides gras à longue chaîne : environ 60 % du palmytil co enzyme A va servir à la synthèse d’acides gras de longueur de chaîne supérieure à 16 carbones. Au départ, l’élongation a lieu dans le REG, l’ajout de deux carbones à partir du malonyl conduit au stéaryl co enzyme A. cette réaction se déroule dans la mitochondrie. Les enzymes sont différentes car on est dans la mitochondrie.

Désaturation des acides gras:

Le palmitate et le stéarate servent de précurseur aux deux acides gras mono insaturés : la palmitate et l’oléate. Les deux acides gras ont une double liaison (C9 = C10) avec une isomérie cis. Chez les mammifères, la désaturation d’un acide gras au-delà du C9 est impossible, il n’existe pas d’enzymes capables de désaturer spécifiquement au-delà du C9. Seul, les végétaux en sont capables, ce sont eux qui apporteront les acides gras indispensables. Le devenir des acides gras : l’augmentation de la concentration en acyl co enzyme A dans le cytoplasme entraîne 3 conséquences :

1) inhibition de l’acétyl co enzyme A carboxylase, d’où arrêt de l’hélice de Walkyl et donc d’accumulation d’acétyl co enzyme A dans le cytoplasme

2) la triglycéride synthétase favorise la synthèse de triglycérides mais, à condition, que l’on dégrade le glucose pour avoir la glycéraldéhyde 3 P qui est le point de départ des triglycérides.

3) acyl co enzyme A qui va s’accumuler, va être à l’origine de la synthèse du cholestérol.

Étude du cholestérol :

C’est un des constituants fondamental des membranes cellulaires. Une alimentation équilibrée n’apporte que très peu de cholestérol et l’absorption intestinale est très faible (environ 10 %). En réalité, c’est l’organisme qui synthétise le cholestérol. Presque toutes les cellules du corps en sont capables, mais principalement les cellules du foie. La synthèse se fait dans le cytoplasme et le substrat de départ est l’acétyl coA cytoplasmique. Cette synthèse de cholestérol est donc essentiellement le résultat : d’une part, de l’inhibition de l’acétyl coA carboxylase et cette inhibition se fait par un excès de d’acétyl coA cytoplasmique et, d’autre part, cette synthèse se déroule du fait que l’enzyme qui intervient à la première étape de cette synthèse, cette enzyme catalyse la réaction dont Keq=1. Le noyau cyclopentanophénantrénique. Schéma de la synthèse: première étape de la synthèse : condensation de deux molécules d’acétyl coA et, on obtient un butiryl coA. Cette étape se fait dans le cytoplasme, étape irréversible. 2) condensation d’une autre molécule d’acétyl coA avec le b-céto butyril coA obtenu à l’étape précédente (réaction irréversible). Il y a libération de coA. Le produit obtenu est l’hydroxyméthylglutaryl coA ( =b HMG coA). 3) réduction du b HMG coA catalysée par une b HMG coA réductase qui va utiliser comme coA, le NADH₂. Le produit sera du mévalonate (réduction irréversible). La b HMG coA réductase est l’enzyme clé de la synthèse du cholestérol. La presque totalité du cholestérol agit sur cette enzyme. 4) décarboxylation qui utilise de l’ATP qui va donc fournir du pyrophosphate et donner 1 isopentényl pyrophosphate. Ce composé contient une structure isoprénique constituée de 5 atomes de carbone. C’est la répétition 6 fois de ces étapes qui va donner 6 molécules d’isopentényl qui vont se conjuguer pour obtenir un composé en C 30 qui, après décarboxylation donnera le cholestérol (en C 27)

Le devenir du cholestérol :

C’est un élément constitutif des membranes cellulaires. Il est présent dans toutes les apoprotéines. C’est le précurseur de la vitamine D, des sels biliaires et de toutes les hormones stéroïdes. Le cholestérol est transformé en prégnénolone qui est le point de départ dans les cellules spécialisée de la synthèse de testostérone et de progestérone. Au niveau des surrénales, la progestérone va donner l’aldostérone et le cortisol.

C’est le catabolisme du cholestérol, qui se déroule au niveau du foie, qui est à l’origine du cholestérol des HDL. Au niveau du foie, le cholestérol va être hydroxyler pour donner du 7 hydroxy cholestérol et sera transformé dans le foie pour donner des acides biliaires, l’acide cholique et l’acide chenodesoxycholique. Ces deux composés sont, ensuite, conjugués par la glycine et la thorine pour donner 4 acides biliaires primaire : l’acide glycocholique, l’acide glyco D chenodesoxycholique, l’acide glycotaurique et l’acide glycocheno desoxy taurique. Les quatre acides primaires vont donner des sels de sodium et de calcium qui vont former des sels biliaires au niveau de la bile.

L’implication des glucides dans la synthèse du cholestérol et des acides gras :

Cette synthèse du cholestérol et des acides gras est étroitement lié au catabolisme des glucides. Les glucides apportent l’oxaloacétate nécessaire pour assurer l’oxydation totale surtout des acétyl coA du cycle de Krebs. Ils apportent le glycéraldéhyde 3 P nécessaire et indispensable à la synthèse des tri glycérides, que ce soit au niveau de la digestion ou des triglycérides de réserves. Les glucides sont les éléments majeurs de la synthèse de NADPH₂ par la voie des pentoses phosphates. Sans NADPH₂, on ne peut pas fabriquer de glucides.

La cétogenèse = la fabrication des corps cétoniques

Cette synthèse se fait dans la mitochondrie et un des produits les plus important est l’oxaloacétate (=composé essentiel souvent peu abondant). Cet oxaloacétate peut être soit formé par la glycolyse, soit par les réactions de transamination de l’acide acétique. L’absence relative de cet oxaloacétate par rapport à l’acétyl coA est la conséquence d’une voie métabolique : la cétogenèse. La cétogenèse se déroule dans la mitochondrie hépatique et les constituants diffusés dans la circulation sanguine, fabriqués dans cette voie vont être utilisés par le muscle cardiaque et le cortex surrénalien. Ces corps cétoniques ne peuvent pas être utilisables par les neurones cérébraux quand la concentration sanguine est normale. Quand ils sont produits en excès, dans des conditions pathologiques, cette augmentation de concentration sanguine peut servir de substrat à la fabrication d’énergie cellulaire par les neurones. Ce qui veut dire que, dans des conditions physiologiques normales, le peu de corps cétoniques qui circulent dans le sang n’est pas utilisé par le cerveau. Les deux corps cétoniques présents, dans des conditions physiologiques normales sont le b cétobutyrate (=acétoacétate) et le b hydroxubutyrate. Il existe un corps cétonique pathologique : l’acétone.

La synthèse des corps cétoniques :

1) condensation de deux acétyl coA qui ont tendance à s’associer pour donner un b cétobutyril coA et ceci se fait à la suite d’un excès quasi permanent d’acétyl coA.

2) condensation du b céto butyril coA avec une autre molécule d’acétyl coA --> formation d’un b HMG coA.

Ces deux premières étapes se font dans la mitochondrie.

3) étape irréversible, elle est sous la dépendance d’une enzyme spécifique de la mitochondrie : c’est la b HMG coA liase (= enzyme spécifique de la mitochondrie, c’est pourquoi elle ne peut pas détourner la synthèse du cholestérol dans le cytoplasme). Cette enzyme possède un acétyl coA va donner un acétoacétate (ou b cétobutyrate).

4) la formation du b hydroxybutyrate se fait par simple réduction du cétobutyrate (hydroxylation d’une fonction cétone). La proportion d’acétoacétate et de b hydroxybutyrate ne dépend que de la quantité de NAD et de NADH₂ qui sont des fournisseurs d’hydrogène. Plus il y aura de NAD, moins il y aura d’hydroxybutyrate.

Dans des conditions physiologiques, les concentrations peuvent varier de 1 à 10. A quoi vont servir ces cops cétoniques?

Les corps cétoniques sont des composés sans coA, ils vont pouvoir traverser les membranes cellulaires et passer librement dans la circulation sanguine. Ils vont alors être captés par le tissu cardiaque et le tissu surrénalien : deux endroits où la consommation d’énergie est très abondante. Ce sont des endroits où le taux de NAD est supérieur au taux de NADH₂. Ces corps cétoniques seront réinjectés au niveau du cycle de Krebs qui se fait au niveau de ces organes. Ceci va permettre de transformer tous le b hydroxybutyrate en oxaloactétate : réaction qui va générer des protons et régénérer du NADH₂ et donc indirectement 3 ATP. Dans tous ces tissus utilisateurs, il existe une enzyme particulière : l’oxaloacétate succinyl coA. On va donc obtenir de la céto acétyl coA et du succinate. L’inconvénient de ce transfert, c’est qu’on bloque la synthèse du GTP (molécule énergétique) donc ce transfert commence par une perte d’énergie mais, par contre, on forme un acétoacétyl coA dans des lieux où le cycle de Krebs fonctionne à plein régime. Dans ce cas, le cycle de Krebs est consommateur d’acétyl coA. On sait que l’acéto acétyl coA est susceptible de subir une thiolyse pour donner deux acétyl coA. Ces acétyl coA vont rentrer dans le cycle de Krebs. Pour une molécule d’acétyl coA, ce cycle de Krebs produit 12 ATP donc pour un corps cétonique, on forme donc 24 ATP - la molécule de GTP utilisée au départ Þ bénéfice de 23 ATP. Cette voie de la cétogenèse est une des voies les plus importantes de l’organisme dans la mesure où, à elle seule, elle assure quotidiennement 40 % des besoins énergétiques du myocarde.

La cétogenèse pathologique :

C’est le résultat d’une insuffisance en oxaloacétate c’est-à-dire du métabolisme du glucose. Cette condition est, en général, réalisée dans le diabète ou dans les régimes stricts. C’est un dérèglement du cycle du glucose. Dans ces conditions, le glucose ne pénètre plus dans les cellules. Ceci peut provenir d’actes volontaires (anorexie, grève de la faim) ou de mal nutrition. Dans tous ces cas, le taux de corps cétoniques sanguin augmente et va dépasser le taux de captation des organes périphériques -> abaissement du pH sanguin ® production d’acédocétose métabolique qui peut aboutir à un coma diabétique ou cétonique.

L’excès d’acétoacétate s’élimine par les urines ou par les poumons. Au niveau des urines, le pH est normalement acide et l’acétoacétate va être spontanément décarboxylé par ce pH bas et la décarboxylation donne de l’acétone. On parle alors de crise d’acétonurie. Au niveau des poumons, la pression partielle en oxygène est élevée, ce qui va provoquer la décarboxylation de l’acétoacétate ® production d’acétone au niveau des poumons. Étant très volatil, il est éliminé par la respiration qui produit une haleine typique des comas diabétiques et des nourrissons fiévreux. (car le foie est de petite taille et les concentrations en glycogène sont faibles voire très faibles et dans les périodes de fièvres nocturnes, il y a une augmentation de la consommation de glucose et donc un épuisement rapide de réserves de sucre. Indirectement, il y a un épuisement de l’oxaloacétate d’où production de corps cétoniques. Chez les nourrissons, le seul remède est d’absorber de l’eau sucrée. En ce qui concerne l’hydroxybutyrate, on s’est aperçu qu’en cas d’excès, certaines cellules neuronales mettent en route des systèmes enzymatiques qui deviennent compétents pour transformer ce substrat en énergie.