Fiche de révision : Lipides et métabolisme du cholestérol

📋 Plan du Cours

1. Rôles et sources des lipides
2. Acides gras saturés
3. Acides gras insaturés
4. Prostaglandines et glycérides
5. Lipides complexes membranaires
6. Propriétés et fonctions biologiques
7. Structure des stérols
8. Biosynthèse du cholestérol
9. Devenir hormonal du cholestérol
10. Vitamine D et cholestérol
11. Précurseurs stéroïdiens du cholestérol
12. Activation et rôles de la vitamine D
13. Structure et classification des lipoprotéines
14. Digestion et absorption intestinales
15. Catabolisme des chylomicrons
16. Métabolisme des VLDL et des LDL
17. Régulation cellulaire du cholestérol
18. HDL et athérosclérose

📖 1. Rôles et sources des lipides

★ À maîtriser

• Les lipides proviennent soit de l’alimentation comme source exogène, soit d’une synthèse par l’organisme comme source endogène.

• Les triglycérides et les acides gras fournissent principalement de l’énergie par la β-oxydation et la cétogenèse via les corps cétoniques.

• Les acides gras utilisés proviennent de trois sources:

  • les graisses de l’alimentation
  • les graisses stockées dans les cellules sous forme de gouttelettes lipidiques
  • les graisses nouvellement synthétisées par l’organisme, notamment par le foie

Compléments

• Les lipides participent aux structures cellulaires, notamment aux membranes, par l’intermédiaire du cholestérol et d’autres lipides.

💡 Astuce mémo

Triglycérides et acides gras → énergie ; autres lipides → membranes

📖 2. Acides gras saturés

🔑 Notions clés & Définitions

• Acides gras : Acides carboxyliques comportant une chaîne hydrocarbonée et une fonction carboxyle de formule simplifiée $R-COOH$.

★ À maîtriser

• Les acides gras saturés à chaîne linéaire ont pour formule brute $C_nH_{2n}O_2$, avec un nombre pair de carbones compris entre 4 et 36.

📌 Dans la nomenclature des acides gras, le carbone du carboxyle est numéroté 1 en nomenclature arabe, tandis que la nomenclature grecque commence par le carbone α, qui correspond au carbone 2.

Compléments

• Les acides gras de 4 à 10 carbones se trouvent surtout dans le lait et ses dérivés, ceux de 12 à 24 carbones dans les huiles végétales et les graisses, et ceux de 26 à 36 carbones dans les cires.

📖 3. Acides gras insaturés

🔑 Notions clés & Définitions

• Acide linoléique : L’acide linoléique est un acide gras C18:2(9,12) de série ω-6, indispensable chez l’homme et précurseur de nombreux acides gras ω-6, notamment de l’acide arachidonique.

📝 Points essentiels

📌 Les acides gras insaturés possèdent une ou plusieurs doubles liaisons, principalement de type éthylénique, et peuvent être mono-insaturés ou poly-insaturés.

• L’acide oléique est un acide gras mono-insaturé C18:1(9), de série ω-9, dont la double liaison se situe entre les carbones 9 et 10.

• L’acide arachidonique est à l’origine de:

  • certains eicosanoïdes
  • des endocannabinoïdes
  • certaines prostaglandines de série 2
  • certains leucotriènes
  • du thromboxane

• L’acide α-linolénique est un acide gras indispensable C18:3(9,12,15) de série ω-3 et le précurseur de nombreux acides gras ω-3, notamment de l’EPA.

• Le DHA est un acide gras C22:6(4,7,10,13,16,19) particulièrement présent dans les membranes de la rétine et des neurones, où il contribue à leur élasticité.

📐 Formule — Le rapport nutritionnel optimal entre les acides gras ω-6 et ω-3 est d’environ $\frac{\omega-6}{\omega-3}=5$, tandis qu’une alimentation occidentale classique atteint environ 10/1.

💡 Astuce mémo

ω-6 et ω-3 partagent des enzymes, mais leurs familles et dérivés diffèrent

📖 4. Prostaglandines et glycérides

🔑 Notions clés & Définitions

• Prostaglandines : Les prostaglandines sont des dérivés d’acides gras poly-insaturés à 20 carbones comportant un cycle de 5 carbones formé entre les carbones 8 et 12.

• Glycérides : Esters d’acides gras et de glycérol, comprenant les mono-, di- et triglycérides selon le nombre de fonctions hydroxyles estérifiées.

📝 Points essentiels

📌 L’aspirine inhibe la cyclo-oxygénase, enzyme qui catalyse la formation du cycle des prostaglandines, ce qui explique son activité anti-inflammatoire.

• Les triglycérides sont les glycérides quantitativement les plus importants dans l’organisme et constituent la principale forme de réserve lipidique du tissu adipeux.

📖 5. Lipides complexes membranaires

🔑 Notions clés & Définitions

• Lipides complexes : Lipides simples associés à des groupements contenant du phosphore, du soufre ou de l’azote, ou à des oses.
• Acide phosphatidique : Glycérol estérifié par deux acides gras en positions α et β et par un acide phosphorique sur le troisième hydroxyle.
• Phosphatidylcholine : La phosphatidylcholine, ou lécithine, résulte de l’ajout de choline à l’acide phosphatidique et constitue un composant essentiel des membranes cellulaires et des lipoprotéines.
• Sphingolipides : Lipides complexes contenant une molécule de sphingosine, à laquelle un acide gras peut être lié par une liaison amide.

★ À maîtriser

• Les phosphatidyl-inositides sont des lipides membranaires dont l’inositol peut participer aux voies de signalisation comme second messager.

• Les gangliosides sont des glycosphingolipides portant une chaîne d’oligosaccharides, exprimés sur la face externe des membranes et impliqués dans la reconnaissance cellulaire.

Compléments

• Les céramides sont les sphingolipides les plus simples et jouent un rôle de seconds messagers dans l’apoptose.

📖 6. Propriétés et fonctions biologiques

★ À maîtriser

• Les solvants organiques concernés comprennent:
  • l’éther
  • le chloroforme
  • le benzène

📌 À nombre de carbones égal, un acide gras mono-insaturé est plus polaire qu’un acide gras saturé et moins polaire qu’un acide gras poly-insaturé.

• La peroxydation des acides gras insaturés produit des peroxydes lipidiques instables qui provoquent des ruptures de chaînes hydrocarbonées et forment des aldéhydes, des cétones et des acides toxiques.

• La phospholipase C hydrolyse le phosphatidyl-inositol 4,5-diphosphate pour produire du diacylglycérol et de l’IP3; le diacylglycérol active la protéine kinase C et l’IP3 favorise la sortie du calcium du réticulum endoplasmique.

• Les triglycérides constituent une réserve énergétique durable parce qu’ils sont hydrophobes et ont une capacité énergétique supérieure à celle des glucides.

Compléments

📌 La vitamine E neutralise les peroxydes lipidiques et arrête la propagation de la réaction en chaîne d’oxydation.

💡 Astuce mémo

Insaturation → oxydation ; enzymes lipidiques → signaux cellulaires

📖 7. Structure des stérols

🔑 Notions clés & Définitions

• Noyau stéroïde : Structure cyclique à 17 carbones constituée de quatre cycles, appelée cyclopentanoperhydrophénanthrénique.

📝 Points essentiels

• Le cholestérol possède 27 carbones, une double liaison en 5-6, une fonction alcool secondaire en C3, deux groupements méthyle et une chaîne latérale de 8 carbones en C17.

📌 Le cholestérol libre est un alcool biologiquement étudié avec les lipides, tandis que le cholestérol estérifié est un véritable lipide de la classe des stérides.

💡 Astuce mémo

Un noyau stéroïde à quatre cycles porte une chaîne latérale et des groupements fonctionnels

📖 8. Biosynthèse du cholestérol

★ À maîtriser

• La synthèse endogène du cholestérol est plus importante que l’apport alimentaire, et les hépatocytes en synthétisent particulièrement beaucoup avant de le distribuer par les lipoprotéines.

• 🔄 Les principaux intermédiaires de la synthèse sont:
  1. acétyl-CoA
  2. mévalonate
  3. isopentényl-pyrophosphate
  4. squalène
  5. cholestérol

📌 L’HMG-CoA réductase catalyse une étape irréversible et régulatrice de la synthèse du cholestérol; elle est inhibée par l’excès de cholestérol libre et ciblée par les statines.

Compléments

• La condensation de deux molécules d’acétyl-CoA forme l’acétoacétyl-CoA, puis l’ajout d’un nouvel acétyl-CoA forme l’HMG-CoA avant sa réduction en mévalonate.

💡 Astuce mémo

Acétyl-CoA → HMG-CoA → mévalonate → isoprènes → squalène

📖 9. Devenir hormonal du cholestérol

★ À maîtriser

• Le cholestérol est le précurseur des hormones stéroïdes produites notamment par la corticosurrénale et les gonades.

• La corticosurrénale produit à partir du cholestérol l’aldostérone et le cortisol, deux hormones stéroïdes à 21 carbones.

• Les gonades produisent à partir du cholestérol la progestérone à 21 carbones, les œstrogènes à 18 carbones et les androgènes, dont la testostérone à 19 carbones.

Compléments

• Le cytochrome P450 SCC coupe six carbones de la chaîne latérale du cholestérol pour former la prégnénolone à 21 carbones, puis le cytochrome P450 c17 permet d’obtenir notamment la DHEA à 19 carbones.

📖 10. Vitamine D et cholestérol

★ À maîtriser

• La peau peut synthétiser la vitamine D sous l’action des UVB, par une réaction photochimique qui rompt le cycle B.

Compléments

📌 L’hydroxylation rénale est le facteur limitant de l’activation de la vitamine D, et l’insuffisance rénale peut nécessiter l’administration de vitamine D préactivée.

💡 Astuce mémo

D2 végétale ou D3 animale → hydroxylations hépatique et rénale → calcitriol

📖 11. Précurseurs stéroïdiens du cholestérol

🔑 Notions clés & Définitions

• DHEA : Hormone dont le taux diminue avec l’âge, mais l’intérêt d’une supplémentation chez les personnes âgées n’est pas confirmé et sa vente libre comme complément alimentaire repose uniquement sur un argument commercial.

📝 Points essentiels

• Le cholestérol est le précurseur des acides biliaires, des sels biliaires et de la vitamine D.

💡 Astuce mémo

Cholestérol → DHEA, acides biliaires et vitamine D

📖 12. Activation et rôles de la vitamine D

🔑 Notions clés & Définitions

• Calcitriol : La 1,25-dihydroxy-vitamine D, forme active de la vitamine D dans l’organisme.

★ À maîtriser

📌 La vitamine D3, ou cholécalciférol, est produite par les animaux à partir du cholestérol, tandis que la vitamine D2, ou ergocalciférol, est produite par les végétaux à partir de l’ergostérol et possède une fonction similaire.

• Les vitamines D2 et D3 doivent subir deux hydroxylations, d’abord en position 25 dans le foie puis en position 1 dans le rein, pour devenir du calcitriol actif.

📌 L’insuffisance rénale empêche l’hydroxylation rénale de la vitamine D et justifie l’administration d’une vitamine D préactivée.

📌 La vitamine D facilite l’absorption intestinale du calcium et favorise sa fixation au niveau de l’os.

Compléments

• Une carence en vitamine D peut provoquer le rachitisme chez l’enfant et favoriser l’ostéoporose chez la personne âgée.

• L’hypervitaminose D peut entraîner une hypercalcémie et des troubles rénaux, mais elle reste très rare.

💡 Astuce mémo

Peau → foie → reins → calcitriol actif

📖 13. Structure et classification des lipoprotéines

🔑 Notions clés & Définitions

• Lipoprotéine : Structure moléculaire composée de lipides et de protéines qui transporte les lipides hydrophobes dans le sang.

★ À maîtriser

📌 La périphérie d’une lipoprotéine contient des phospholipides, du cholestérol libre et des apoprotéines, tandis que son centre contient surtout des triglycérides et du cholestérol estérifié.

• L’ordre de densité croissante des lipoprotéines est:
  • Chylomicrons
  • VLDL
  • IDL
  • LDL
  • HDL

Compléments

• Les chylomicrons contiennent plus de 95 % de lipides, tandis que les HDL contiennent environ 50 % de protéines et 50 % de lipides.

💡 Astuce mémo

Grande particule = beaucoup de lipides ; petite particule = beaucoup de protéines

📖 14. Digestion et absorption intestinales

🔑 Notions clés & Définitions

• Chylomicron : Lipoprotéine de très grande taille qui transporte les lipides alimentaires des entérocytes vers la circulation générale.

📝 Points essentiels

• L’alimentation apporte environ 80 % de triglycérides, 10 % de cholestérol libre ou estérifié et 10 % de phospholipides.

• Dans la lumière intestinale, la lipase pancréatique dégrade les triglycérides et transforme le cholestérol estérifié en cholestérol libre.

• Environ 40 % du cholestérol libre est réabsorbé par la muqueuse intestinale grâce au transporteur NPC1L1.

💡 Astuce mémo

Lumière intestinale → entérocyte → chylomicron → sang

📖 15. Catabolisme des chylomicrons

★ À maîtriser

• Les chylomicrons contiennent initialement les apoprotéines Apo-B48, Apo-E et une faible quantité d’Apo-A1.

• Dans les vaisseaux, l’Apo-C2 acquise auprès des HDL permet la fixation du chylomicron à la lipoprotéine lipase, qui hydrolyse ses triglycérides en acides gras libres.

• Après l’hydrolyse progressive de leurs triglycérides, les chylomicrons diminuent de taille et deviennent des remnants rapidement captés par les cellules hépatiques grâce à la reconnaissance de l’Apo-E.

Compléments

• La demi-vie des chylomicrons est d’environ 1 heure.

💡 Astuce mémo

Apo-C2 → LPL → acides gras → remnant hépatique

📖 16. Métabolisme des VLDL et des LDL

🔑 Notions clés & Définitions

• VLDL : Lipoprotéines synthétisées par le foie qui transportent des triglycérides endogènes et du cholestérol vers les tissus périphériques.

★ À maîtriser

• Sous l’action de la lipoprotéine lipase, les VLDL diminuent de taille et deviennent successivement des IDL puis des LDL.

• Les LDL distribuent principalement le cholestérol aux cellules périphériques, tandis que les VLDL distribuent aussi des acides gras issus de leurs triglycérides.

• Les récepteurs cellulaires aux LDL reconnaissent l’Apo-B100, permettent l’endocytose des LDL, puis les LDL sont dissociées de leur récepteur dans les endosomes acidifiés et hydrolysées dans les lysosomes.

📌 La PCSK9 dirige les récepteurs aux LDL vers la dégradation lysosomale, tandis que son inactivation augmente le nombre de récepteurs disponibles et diminue le taux de LDL circulant.

Compléments

📌 ANGPTL3 inhibe la libération des acides gras par la lipoprotéine lipase, et l’évinacumab bloque cette action afin de favoriser le retour hépatique des VLDL et de réduire leur transformation en LDL.

💡 Astuce mémo

VLDL → IDL → LDL, avec distribution progressive du cholestérol

📖 17. Régulation cellulaire du cholestérol

📝 Points essentiels

• La cellule régule son cholestérol en réduisant la synthèse endogène par inhibition de l’HMG-CoA réductase, en diminuant la synthèse et le recyclage des récepteurs aux LDL, et en activant l’ACAT pour stocker le cholestérol sous forme estérifiée.

📌 L’ACAT est une enzyme intracellulaire qui estérifie le cholestérol à partir d’Acyl-CoA, tandis que la LCAT est une enzyme extracellulaire qui utilise les acides gras des lécithines.

💡 Astuce mémo

ACAT intracellulaire ≠ LCAT extracellulaire

📖 18. HDL et athérosclérose

🔑 Notions clés & Définitions

• HDL : Les plus petites et les plus denses des lipoprotéines et ramènent le cholestérol excédentaire des tissus vers le foie.

★ À maîtriser

• Les HDL captent le cholestérol libre des cellules périphériques via ABC A1, puis la LCAT l’estérifie et le déplace vers le centre de la particule, qui devient progressivement sphérique.

• Les HDL sont reconnues par les récepteurs hépatiques SRB1, puis leur cholestérol estérifié est transformé en acides et sels biliaires éliminés par la bile dans l’intestin.

• Les LDL oxydées sont captées par les macrophages via des récepteurs éboueurs, qui se chargent en lipides et deviennent des cellules spumeuses à l’origine des plaques d’athérome.

📌 Le cholestérol des LDL est qualifié de mauvais cholestérol car il est distribué aux cellules et peut contribuer à l’athérosclérose, tandis que le cholestérol des HDL est qualifié de bon cholestérol car il est ramené vers le foie pour être éliminé.

• Les statines et l’acide bempédoïque inhibent la biosynthèse endogène du cholestérol, tandis que l’ézétimibe agit sur l’absorption intestinale et les inhibiteurs de PCSK9 sur les récepteurs aux LDL.

Compléments

📌 La CETP transfère une partie du cholestérol estérifié des HDL vers les VLDL, ce qui constitue un court-circuit du transport inverse du cholestérol.

• Les recommandations thérapeutiques de l’hypercholestérolémie reposent principalement sur le taux de LDL.

📌 Dans les exemples de QCM, l’acide gras C18:3 (9,12,15) appartient à la série oméga-3, l’acide arachidonique est précurseur des prostaglandines de type 2, les céramides possèdent une liaison amide, et les triglycérides sont plus hydrophobes que les diglycérides.

💡 Astuce mémo

LDL dépose le cholestérol ; HDL le ramène au foie

📊 Tableaux de synthèse

Principales familles d’acides gras

Principales lipoprotéines