Fiche de révision : Lipides complexes et membranes

📋 Plan du Cours

1. Système cannabinoïde endogène
2. Phosphatidylglycérol et cardiolipine
3. Glycérophospholipides modifiés
4. Hydrolyse et rôles des glycérophospholipides
5. Céramide et sphingolipides
6. Phosphosphingolipides
7. Glycosphingolipides neutres
8. Sulfatides et gangliosides
9. Fonctions et pathologies des sphingolipides
10. Membrane, asymétrie et radeaux lipidiques

📖 1. Système cannabinoïde endogène

★ À maîtriser

• Le tétrahydrocannabinol est le principe actif du cannabis et se fixe notamment aux récepteurs cannabinoïdes CB1 et CB2, abondants surtout dans le système nerveux central.

• Le 2-arachidonylglycérol (2-AG) est un cannabinoïde endogène agoniste des récepteurs CB1 et CB2, présent dans le système nerveux central.

• Le 2-AG agit comme messager rétrograde en inhibant la libération de neurotransmetteurs et module plusieurs voies de transduction du signal.

Compléments

• Le 2-AG est produit à la demande à partir du phosphatidylinositol par l’action de la phospholipase C, qui forme un diacylglycérol, puis d’une enzyme qui conduit au 2-AG.

• Le 2-AG contribue à la plasticité synaptique et influence l’inflammation, la mémoire, la locomotion, la douleur, la protection neuronale, l’humeur, le stress et les comportements addictifs.

💡 Astuce mémo

Production à la demande → messager rétrograde → inhibition des neurotransmetteurs

📖 2. Phosphatidylglycérol et cardiolipine

🔑 Notions clés & Définitions

• Phosphatidylglycérol : Phospholipide sécrété presque exclusivement par les alvéoles pulmonaires matures et constituant du surfactant pulmonaire.

• Cardiolipine : Formée par condensation de deux phosphatidylglycérols avec libération d’un glycérol.

★ À maîtriser

• La présence de phosphatidylglycérol dans le liquide amniotique témoigne de la maturité pulmonaire fœtale.

Compléments

• Un déficit en surfactant pulmonaire peut provoquer un syndrome de détresse respiratoire du prématuré, traité par administration de surfactant exogène, principalement du dipalmitoyl-phosphatidylcholine, en attendant la maturation alvéolaire.

• La cardiolipine est présente dans la membrane interne des mitochondries, où elle est associée à la cytochrome oxydase et contribue à la forte imperméabilité de cette membrane aux protons.

• Le syndrome des antiphospholipides implique des anticorps circulants, essentiellement des anticardiolipides, responsables de thromboses artérielles ou veineuses.

• Des anticorps antiphospholipides sont présents chez 10 % des femmes faisant des fausses couches à répétition.

📖 3. Glycérophospholipides modifiés

🔑 Notions clés & Définitions

• Lysoglycérophospholipide : Intermédiaire du métabolisme des glycérophospholipides auquel manque au moins un acide gras, souvent formé sous l’action d’une phospholipase A2.

★ À maîtriser

• L’acide lysophosphatidique (LPA) peut être produit à partir de la 2-lysophosphatidylcholine par l’autotaxine, qui enlève la choline.

• Les plasmalogènes protègent les membranes du stress oxydant en piégeant les radicaux libres oxygénés et constituent la classe de phospholipides la plus abondante dans la myéline.

• Le PAF est produit par les leucocytes et peut induire l’agrégation plaquettaire.

Compléments

• Les PLA2 contenues dans certains venins forment des lysoglycérophospholipides membranaires, désorganisant les membranes et contribuant aux effets hémolytiques et cytolytiques.

• La libération d’acide arachidonique par la phospholipase A2 favorise la formation de prostaglandines et une réaction inflammatoire aiguë lors de piqûres ou morsures venimeuses.

• Le LPA agit sur des récepteurs liés aux protéines G et possède une action mitogène associée à la cicatrisation, à la réparation des vaisseaux lésés et à la cancérogenèse.

• Dans les plasmalogènes, l’acide gras en position sn-1 du glycérol est remplacé par un alcool gras insaturé lié par une liaison éthérenyl.

• Les principaux plasmalogènes sont le plasménylcholine et le plasményléthanolamine, présents notamment dans la rétine, le cerveau, le cœur, les muscles, la glande thyroïde et les macrophages.

• Le DHA est l’acide gras le plus abondant dans les plasmalogènes de la rétine, généralement en position 2.

• La diminution des plasmalogènes est associée à la DMLA, qui provoque une perte progressive de la vision.

• La perte de plasmalogène à éthanolamine et de sphingolipides dans la substance blanche est associée à la sclérose en plaques, maladie démyélinisante.

• Le PAF provoque une contraction des fibres musculaires lisses des bronches et de l’utérus, ainsi qu’une vasodilatation puissante pouvant entraîner une hypotension.

• Le PAF augmente le chimiotactisme des éosinophiles et des neutrophiles ainsi que la perméabilité vasculaire, participant à la réaction inflammatoire.

📖 4. Hydrolyse et rôles des glycérophospholipides

★ À maîtriser

📌 En milieu acide, l’hydrolyse chimique d’un glycérophospholipide clive toutes ses liaisons, tandis qu’en milieu basique elle clive seulement les liaisons esters des acides gras.

• La phospholipase A1 clive l’acide gras en position 1 d’une phosphatidylcholine et libère une lysophosphatidylcholine.

• La phospholipase C clive avant le phosphate et produit un diacylglycérol et une phosphorylcholine.

• La phospholipase D clive après le phosphate et produit de l’acide phosphatidique et de la choline.

• Les glycérophospholipides sont des éléments structuraux des membranes, des médiateurs de signalisation intra- et intercellulaire et des transporteurs de lipides hydrophobes dans les lipoprotéines grâce à leur structure amphipathique.

Compléments

• La phospholipase B possède les activités A1 et A2 et peut cliver l’acide gras en position 1 ou 2 d’une lysophosphatidylcholine.

• Les phospholipases C et D sont des phosphodiestérases qui agissent sur les liaisons ester phosphoriques.

💡 Astuce mémo

PLA coupe les acides gras ; PLC et PLD coupent de part et d’autre du phosphate

📖 5. Céramide et sphingolipides

🔑 Notions clés & Définitions

• Sphingolipide : Lipide complexe contenant une sphingosine ou un dérivé de cette molécule à base sphingoïde.

• Céramide : Formée par la fixation d’un acide gras sur le groupement aminé de la sphingosine avec formation d’une liaison amide et élimination d’une molécule d’eau.

★ À maîtriser

• La céramide participe à l’apoptose et à la différenciation et à la prolifération cellulaires par activation de kinases et de phosphatases.

Compléments

• La céramide libre est quantitativement mineure dans la cellule, car elle est toxique, et s’associe rapidement à une autre molécule après sa synthèse.

• Les acides gras des céramides comportent un nombre pair de carbones, généralement de C16 à C24, et sont souvent saturés ou hydroxylés.

📖 6. Phosphosphingolipides

🔑 Notions clés & Définitions

• Sphingomyéline : Phosphosphingolipide portant un groupement choline et constituant majeur des membranes, notamment du cerveau, du tissu nerveux et de la cornée.

★ À maîtriser

📌 Les sphingolipides se répartissent en phosphosphingolipides, qui portent un acide phosphorique, et glycosphingolipides, qui portent un résidu osidique.

• La sphingomyélinase hydrolyse la sphingomyéline en céramide, tandis que la phospholipase D libère la choline.

Compléments

• La céramide-1-phosphate est synthétisée à partir de la céramide par la céramide kinase, qui ajoute un phosphate à sa fonction alcool primaire.

• La sphingomyéline est le deuxième phospholipide le plus abondant dans le plasma et possède un caractère amphotère et amphipathique.

• La sphingomyéline acide se trouve plutôt dans les lysosomes, tandis que la forme neutre se trouve plutôt dans les membranes cellulaires.

💡 Astuce mémo

Sphingomyélinase → céramide ; phospholipase D → libération de choline

📖 7. Glycosphingolipides neutres

🔑 Notions clés & Définitions

• Glycosphingolipide : Lipide dont la fonction alcool primaire de la céramide fixe une chaîne oligosaccharidique par une liaison osidique.

★ À maîtriser

• Les glycosphingolipides sont présents dans le feuillet externe de la membrane plasmique, avec leur partie glucidique tournée vers l’extérieur, et participent à l’identité cellulaire et à la reconnaissance du soi et du non-soi.

• Le galactosylcéramide est le principal glycosphingolipide du tissu nerveux, en particulier de la myéline.

Compléments

• Le glucosylcéramide est un glycosphingolipide ubiquitaire, majoritaire dans les tissus non nerveux, et précurseur de la majorité des glycosphingolipides plus complexes.

• L’accumulation de glucosylcéramide est associée à la maladie de Gaucher et à une hépatosplénomégalie.

• Le lactosylcéramide, constitué de galactose et de glucose, est ubiquitaire, présent dans les radeaux lipidiques et précurseur de gangliosides neuronaux dans le cerveau.

• Le lactosylcéramide intervient dans la signalisation cellulaire, l’adhérence, la phagocytose et la réponse inflammatoire.

• Les antigènes ABO de surface des globules rouges sont des glycanes liés à des protéines ou à des lipides membranaires, dont les glycosphingolipides, et leur composition contribue à la reconnaissance cellulaire.

📖 8. Sulfatides et gangliosides

🔑 Notions clés & Définitions

• Sulfoglycosphingolipide : Glycosphingolipide dont les résidus osidiques portent un groupement sulfate.

★ À maîtriser

• Un déficit en arylsulfatase A entraîne l’accumulation de sulfatides urinaires et une démyélinisation centrale et périphérique appelée leucodystrophie métachromatique.

• Les gangliosides dérivent du lactosylcéramide et portent un ou plusieurs résidus d’acide sialique, ou N-acétyl-neuraminique (NANA).

📌 Dans la nomenclature des gangliosides, G désigne un ganglioside, M, D, T ou Q indiquent respectivement un, deux, trois ou quatre résidus NANA, et le chiffre 1, 2 ou 3 indique respectivement quatre, trois ou deux résidus osidiques hors NANA.

Compléments

• Le sulfogalactosylcéramide est abondant dans les membranes du système nerveux central, notamment la myéline, ainsi que dans les reins, et est synthétisé par une sulfotransférase.

• Les groupes sulfate négatifs des sulfogalactosylcéramides favorisent des interactions électrostatiques et des liaisons hydrogène entre couches de myéline, renforçant sa compaction et sa stabilité.

• GM1 comporte quatre sucres et un NANA et sert de récepteur à la toxine cholérique, tandis que GM3 comporte deux sucres et un NANA et est le ganglioside le plus simple.

• Les sialyltransférases ajoutent des résidus NANA aux gangliosides, tandis que les glycosyltransférases ajoutent d’autres résidus osidiques.

📖 9. Fonctions et pathologies des sphingolipides

★ À maîtriser

• Les sphingolipides participent aux radeaux membranaires, aux interactions cellulaires, à l’apoptose, à la transduction du signal et à la reconnaissance du non-soi par le système immunitaire.

• Les sphingolipidoses sont des maladies héréditaires de surcharge lysosomale liées à un déficit enzymatique et à une accumulation de sphingolipides.

Compléments

• Un déficit en sphingomyélinase peut provoquer la maladie de Niemann-Pick, tandis qu’un déficit en céramidase peut provoquer la maladie de Farber.

• La maladie de Krabbe est caractérisée par l’absence de galactosylcéramidase et l’accumulation lysosomale de galactosylcéramide.

• La maladie de Gaucher est caractérisée par l’absence de glucosylcéramidase et l’accumulation lysosomale de glucosylcéramide, avec notamment une hépatomégalie.

• La maladie de Tay-Sachs résulte d’un déficit en hexosaminidase avec accumulation de GM2 et présente un tableau neurologique.

💡 Astuce mémo

Déficit enzymatique → accumulation lysosomale → sphingolipidose

📖 10. Membrane, asymétrie et radeaux lipidiques

★ À maîtriser

• La membrane cellulaire est composée de 35 % de lipides, 60 % de protéines et 5 % de glucides.

• Le cholestérol libre rigidifie les bicouches de phospholipides et diminue leur fluidité, tandis que les glycérophospholipides contribuent à la fluidité membranaire, notamment grâce aux acides gras insaturés.

• Le feuillet externe est enrichi en sphingomyéline et phosphatidylcholine, tandis que le feuillet interne est enrichi en phosphatidyléthanolamine, phosphatidylsérine et phosphatidylinositol.

• Les radeaux lipidiques sont riches en :
  • Cholestérol libre.
  • Sphingolipides.
  • Protéines de signalisation.
  • Récepteurs membranaires.
  • Protéines à ancre.
  • Cavéoline.

Compléments

• La diffusion latérale des glycérophospholipides et la rotation sont des mouvements membranaires, tandis que le flip-flop est un passage entre feuillets, plus lent et assuré par des flippases.

• La cavéoline forme des oligomères qui produisent de petites invaginations membranaires appelées cavéoles.

• La myéline blanche est dominée par les sphingolipides et les acides gras à longues chaînes, notamment lignocérique C24:0, nervonique C24:1 et cérébronique C24:0(OH), tandis que la substance grise est riche en phospholipides et en acides gras plus courts ou polyinsaturés, notamment stéarique C18:0, oléique C18:1, arachidonique C20:4 et DHA C22:6.

💡 Astuce mémo

Feuillet externe : SM et PC ; feuillet interne : PE, PS et PI

📊 Tableaux de synthèse

Hydrolyse des phospholipides