Fiche de révision : Biochimie des lipides

📋 Plan du Cours

1. Définition et fonctions des lipides
2. Structure et nomenclature des acides gras
3. Acides gras insaturés et filiation
4. Propriétés et oxydation des acides gras
5. Eicosanoïdes et médiateurs lipidiques
6. Lipides simples
7. Leucotriènes et médiateurs inflammatoires
8. Lipides simples et glycérides
9. Cérides et stérides
10. Glycérophospholipides et signalisation
11. Sphingolipides et pathologies
12. Membranes et organisation lipidique
13. Dérivés isopréniques et stéroïdes
14. Modulateurs des récepteurs hormonaux
15. Vitamine D et métabolisme phosphocalcique
16. Vitamine A et vision nocturne

📖 1. Définition et fonctions des lipides

🔑 Notions clés & Définitions

• Lipides : Composés peu ou pas solubles dans l’eau, solubles dans des solvants organiques, et souvent issus de la condensation d’acides gras avec des alcools ou des amines.

★ À maîtriser

📌 Un lipide apolaire est maintenu par des interactions hydrophobes, tandis qu’un lipide amphiphile associe une chaîne carbonée apolaire à une tête polaire.

📌 Les triglycérides assurent une réserve énergétique compacte et calorique, tandis que les lipides amphiphiles contribuent à la structure des membranes et à la protection cellulaire.

Compléments

• Les lipides représentent 18 à 25 % de la masse corporelle chez un adulte mince.

• Les lipides interviennent aussi dans la signalisation et la communication intercellulaires, les fonctions hormonales, les acides biliaires, les glycolipides et les vitamines liposolubles A, D, E et K.

💡 Astuce mémo

La queue hydrophobe s’oppose à la tête polaire

📖 2. Structure et nomenclature des acides gras

🔑 Notions clés & Définitions

• Acide gras : Acide carboxylique R–COOH dont le radical R est une chaîne carbonée hydrophobe de longueur variable.

★ À maîtriser

📌 Un acide gras saturé ne possède aucune double liaison, tandis qu’un acide gras insaturé en possède une ou plusieurs ; chez l’humain, le maximum indiqué est de 6 doubles liaisons.

Compléments

• Les acides gras sont généralement monocarboxyliques, à chaîne linéaire et à nombre pair de carbones, avec au moins 4 carbones ; ils peuvent aussi être cycliques.

• Dans l’organisme, seuls 2 à 3 % des acides gras sont libres ; ils sont surtout stockés dans les glycérides ou transportés liés aux FABP ou à l’albumine.

• La longueur des chaînes d’acides gras est classée ainsi :

  • Courte : 4–6 carbones
  • Moyenne : 8–12 carbones
  • Longue : 14–20 carbones
  • Très longue : 22 carbones et plus

• Pour un acide gras, le carbone du carboxyle est C1, le carbone α est C2, le carbone β est C3 et le carbone ω est le dernier carbone de la chaîne.

• L’acide stéarique est un acide octadécanoïque saturé de 18 carbones, noté C18:0.

📖 3. Acides gras insaturés et filiation

★ À maîtriser

• Les doubles liaisons des acides gras insaturés sont le plus souvent cis et non conjuguées, séparées par un groupe méthylène ; la première se situe souvent entre C9 et C10.

• Les chefs de file des séries sont :

  • Acide palmitoléique : ω7
  • Acide oléique : ω9
  • Acide linoléique : ω6
  • Acide α-linolénique : ω3

📌 Un acide gras indispensable ne peut pas être synthétisé par l’organisme et doit être apporté par l’alimentation ; un acide gras conditionnellement indispensable peut être synthétisé si son précurseur est disponible.

• Les élongases allongent les acides gras par ajouts de 2 carbones, ce qui décale leurs doubles liaisons.

• Chez l’humain, aucune désaturase ne peut introduire de double liaison au-delà de C9, ce qui explique l’indispensabilité de certains acides gras.

Compléments

• Les acides gras insaturés comptent généralement au moins 16 carbones ; chez l’humain, les plus longs indiqués ont au maximum 24 carbones et 6 doubles liaisons.

• Pour obtenir l’acide nervonique à partir de l’acide oléique, l’ajout de 4 carbones forme l’acide érucique C22:1(13), puis l’ajout de 2 carbones forme l’acide nervonique C24:1(15).

• Les familles d’acides gras insaturés utilisées en diététique sont :

  • ω3
  • ω6
  • ω7
  • ω9

💡 Astuce mémo

Précurseur disponible → voie métabolique favorisée

📖 4. Propriétés et oxydation des acides gras

★ À maîtriser

• La solubilité aqueuse d’un acide gras diminue quand sa chaîne carbonée s’allonge et augmente quand le nombre de doubles liaisons augmente.

• Chez les acides gras saturés, le point de fusion augmente avec le nombre de carbones ; les chaînes de moins de 10 carbones sont liquides à température ambiante et celles de plus de 10 sont solides.

• Le point de fusion des acides gras insaturés diminue avec le nombre de doubles liaisons et est plus bas en configuration cis qu’en configuration trans.

• Les acides gras saturés s’alignent étroitement dans les membranes et favorisent leur rigidité, tandis que les doubles liaisons cis des acides gras insaturés créent des cassures qui augmentent leur fluidité.

Compléments

• La saponification résulte de l’action d’une base forte, comme NaOH ou KOH, sur un acide gras et produit un sel alcalin, qui constitue un savon.

• L’indice d’iode est la masse d’iode en grammes fixée par 100 g de lipides et augmente avec le nombre de doubles liaisons.

• La peroxydation lipidique produit notamment du malondialdéhyde, marqueur du stress oxydant, et du 4-hydroxynonénal.

• La réaction de Fenton favorisée par Fe²⁺ transforme H₂O₂ en radicaux hydroxyles selon $\mathrm{Fe^{2+} + H_2O_2 \rightarrow Fe^{3+} + OH^- + OH^{\bullet}}$.

💡 Astuce mémo

Plus de carbones : solubilité moindre ; plus de doubles liaisons : solubilité accrue

📖 5. Eicosanoïdes et médiateurs lipidiques

🔑 Notions clés & Définitions

• Eicosanoïdes : Médiateurs diffusibles, généralement dérivés d’acides gras insaturés à 20 carbones, qui participent à la signalisation intercellulaire et intracellulaire.

★ À maîtriser

📌 À partir de l’acide arachidonique, la voie de la cyclo-oxygénase produit les prostanoïdes de série 2, tandis que la voie de la lipo-oxygénase produit les leucotriènes de série 4.

• La biosynthèse des prostanoïdes de série 2 libère d’abord l’acide arachidonique membranaire par la PLA₂, forme ensuite PGG₂ puis PGH₂ grâce aux activités COX et endoperoxydase, et produit enfin des prostanoïdes spécifiques à partir de PGH₂.

📌 COX-1 est constitutionnelle et physiologique, tandis que COX-2 est inductible lors de l’inflammation et contribue à la synthèse des prostaglandines inflammatoires.

📌 La PGI₂ est antiagrégante et vasodilatatrice, tandis que le TXA₂ est agrégant plaquettaire et vasoconstricteur ; ces deux médiateurs sont antagonistes.

Compléments

• Les prostanoïdes comprennent :
  • Les prostaglandines
  • Les prostacyclines
  • Les thromboxanes

• La PGE₂ contribue à l’inflammation, à la vasodilatation, au déclenchement de l’accouchement et à la protection gastrique en inhibant la sécrétion d’HCl et en stimulant le mucus.

📌 Les corticoïdes et les antipaludéens limitent la synthèse des prostanoïdes en favorisant la lipocortine, qui inhibe la PLA₂ et empêche la libération d’acide arachidonique.

• L’aspirine bloque irréversiblement la COX en acétylant un résidu sérine de son site actif, tandis que l’inhibition de COX-1 peut perturber la coagulation et la protection gastrique.

• Les leucotriènes sont des molécules linéaires insaturées à 20 carbones et 4 doubles liaisons, principalement issues du métabolisme oxydatif de l’acide arachidonique.

• Les leucotriènes C₄, D₄ et E₄ participent aux processus inflammatoires, aux réactions allergiques et à l’asthme, tandis que des inhibiteurs de la 5-lipo-oxygénase sont utilisés contre l’asthme.

💡 Astuce mémo

COX cyclise vers les prostanoïdes ; lipoxygénase mène aux leucotriènes

📖 6. Lipides simples

🔑 Notions clés & Définitions

• Lipides simples : Composés uniquement de carbone, d’hydrogène et d’oxygène et correspondant à des esters d’acides gras classés selon l’alcool.

📖 7. Leucotriènes et médiateurs inflammatoires

★ À maîtriser

• Les leucotriènes sont des molécules linéaires de 20 carbones comportant quatre doubles liaisons et deux substituants polaires, dont une fonction OH.

• Parmi les lipo-oxygénases 5, 12 et 15, seule la 5-lipo-oxygénase conduit à la synthèse des leucotriènes.

• Le LTB4 est un agent chimiotactique et agrégant, tandis que les leucotriènes C4, D4 et E4 constituent la SRS-A impliquée dans l’inflammation, l’hypersensibilité immédiate, l’anaphylaxie et l’asthme.

Compléments

• Les leucotriènes B5 et C5, synthétisés à partir de l’EPA, ont une action anti-inflammatoire opposée à celle des leucotriènes de série 4.

💡 Astuce mémo

LTB4 attire les cellules, tandis que les leucotriènes C4 à E4 participent à l’anaphylaxie

📖 8. Lipides simples et glycérides

★ À maîtriser

• Les lipides simples comprennent : les acylglycérols, esters de glycérol, les cérides, esters d’alcools gras à longue chaîne, les stérides, esters de stérols

📌 Un glycéridé est constitué de glycérol estérifié par un à trois acides gras et devient insoluble dans l’eau lorsque ses fonctions hydroxyle et carboxyle ne sont plus libres.

📌 Les glycérides sont homogènes s’ils contiennent un seul type d’acide gras et hétérogènes s’ils en contiennent plusieurs; ils sont mono-, di- ou triacylglycérols selon le nombre d’estérifications.

• Le point de fusion des triglycérides augmente avec la longueur des chaînes d’acides gras et diminue avec le nombre d’insaturations.

Compléments

• Le glycérol est un trialcool soluble dans l’eau et les alcools, mais insoluble dans les solvants hydrophobes des lipides.

💡 Astuce mémo

Le glycérol est soluble dans l’eau, contrairement au glycéridé

📖 9. Cérides et stérides

🔑 Notions clés & Définitions

• Cérides : Monoesters d’acides gras et d’alcools aliphatiques à longue chaîne; les chaînes comptent de C14 à C30 pour l’acide gras et de 16 à 36 carbones pour l’alcool gras.
• Stérides : Esters d’acides gras et de stérols, dont l’hydroxyle est une fonction alcool secondaire située à une position constante.

★ À maîtriser

📌 Le cholestérol libre est un dérivé isoprénique et n’est pas considéré comme un lipide constitué d’au moins un acide gras, mais son estérification par un acide gras forme un lipide.

Compléments

• Les cérides sont très apolaires, solides à température ambiante et possèdent une température de fusion élevée; ils protègent notamment les oiseaux, les animaux marins, les feuilles, les fruits et les bactéries.

📖 10. Glycérophospholipides et signalisation

🔑 Notions clés & Définitions

• Glycérophospholipides : Contiennent un glycérol dont une fonction alcool primaire est estérifiée par l’acide phosphorique, les deux autres par des acides gras, et dont le phosphate porte un alcool aminé ou un polyalcool.

★ À maîtriser

• L’acide phosphatidique, ou 1,2-diacyl-sn-glycérol-3-phosphate, est le glycérophospholipide le plus simple et le squelette précurseur des autres glycérophospholipides.

• La phosphatidylcholine est le glycérophospholipide quantitativement majeur de l’organisme et le plus abondant dans les membranes; elle est amphipathique et amphotère et constitue une réserve de choline et de groupements méthyle.

• La phosphatidylinositol se trouve sur la face interne des membranes et peut être phosphorylée par une kinase utilisant l’ATP pour former des phosphoinositides comme le PIP2.

• L’hydrolyse du PIP2 par la phospholipase C libère l’IP3, qui mobilise le calcium intracellulaire, et le DAG, qui active la protéine kinase C membranaire.

📌 La PLA1 clive l’acide gras en position 1, la PLA2 celui en position 2, la PLB possède les activités PLA1 et PLA2, la PLC clive en amont du phosphate et la PLD en aval du phosphate.

Compléments

• Le phosphatidylglycérol contribue au surfactant pulmonaire, qui aide à maintenir la tension superficielle et à éviter le collapsus des alvéoles.

💡 Astuce mémo

L’hydrolyse du PIP2 libère IP3 et DAG, qui déclenchent des voies de signalisation

📖 11. Sphingolipides et pathologies

🔑 Notions clés & Définitions

• Sphingosine : Base sphingoïde à 18 carbones portant deux fonctions OH en C1 et C3, une amine primaire en C2 et une double liaison trans entre C4 et C5.
• Céramide : Formé par la fixation d’un acide gras sur le groupement amine de la sphingosine au moyen d’une liaison amide.

★ À maîtriser

📌 La sphingomyéline est un phosphosphingolipide contenant une choline, tandis que les glycosphingolipides portent une chaîne glucidique et ne sont pas des phospholipides.

• Les sphingolipides dominent dans la substance blanche avec des chaînes longues souvent C24, tandis que la substance grise est riche en phospholipides et en acides gras plus courts ou polyinsaturés.

• Les déficits enzymatiques associés aux sphingolipidoses entraînent l’accumulation de substrats lysosomaux; le cours associe Krabbe à la galactosylcéramidase, Gaucher à la glucosylcéramidase, Niemann-Pick à la sphingomyélinase et Farber à la céramidase.

Compléments

• Les acides gras des céramides comptent généralement de 16 à 24 carbones, sont souvent saturés et parfois hydroxylés; les céramides libres sont peu abondants et peuvent induire l’apoptose.

• Les glycosphingolipides sont présents sur le feuillet externe de la membrane plasmique, où leur partie glucidique est tournée vers l’extérieur et contribue à la reconnaissance du soi.

💡 Astuce mémo

La substance blanche est riche en sphingolipides C24, la substance grise en phospholipides plus insaturés

📖 12. Membranes et organisation lipidique

🔑 Notions clés & Définitions

• Radeaux lipidiques : Plateformes membranaires rigides riches en cholestérol libre, sphingolipides, protéines de signalisation, récepteurs et cavéoline; ils contribuent à la transmission des signaux et à l’importation de molécules.

★ À maîtriser

• La composition chimique indiquée pour la membrane plasmique est de 60 % de protéines, 35 % de lipides et 5 % de glucides.

• La membrane plasmique est une bicouche en mosaïque fluide, avec les parties polaires des lipides orientées vers l’extérieur et les parties apolaires vers l’intérieur.

📌 La membrane est asymétrique : la sphingomyéline et la phosphatidylcholine se trouvent principalement sur le feuillet externe, tandis que la phosphatidyléthanolamine, la phosphatidylinositol et la phosphatidylsérine se trouvent sur le feuillet interne.

• Le cholestérol libre inséré entre les phospholipides rigidifie la bicouche et diminue sa fluidité.

Compléments

• Les glycérophospholipides diffusent rapidement latéralement, tandis que leur diffusion transversale entre les feuillets est plus lente et fait intervenir des flipases.

💡 Astuce mémo

Le cholestérol rigidifie la bicouche, tandis que les mouvements des phospholipides contribuent à sa fluidité

📖 13. Dérivés isopréniques et stéroïdes

🔑 Notions clés & Définitions

• Cholestérol : Dérivé stérolique à 27 carbones comportant une tête polaire avec une fonction OH en C3 et un corps apolaire.

📝 Points essentiels

• L’unité isoprénique comporte cinq carbones, deux doubles liaisons et un groupe CH3; les terpènes sont classés selon leur nombre d’unités isopréniques.

• Les monoterpènes comptent 10 carbones, les sesquiterpènes 15, les diterpènes 20 et les triterpènes 30.

• Le cholestérol est le précurseur des acides biliaires, des hormones stéroïdes et de la vitamine D; l’ACAT peut estérifier sa fonction OH en C3 avec un acide gras.

• Les hormones stéroïdes dérivent des squelettes :
  • prégnane à 21 carbones
  • androstane à 19 carbones
  • œstrane à 18 carbones

• Une hormone stéroïdienne traverse la membrane, se lie à un récepteur cytoplasmique dont la protéine HSP90 se dissocie, puis le complexe dimérisé entre dans le noyau, se fixe aux séquences HRE de l’ADN et active la transcription des gènes cibles.

• La vitamine D3 est produite à partir du 7-déhydrocholestérol photolysé par les UV dans la peau, hydroxylée en 25 par le foie, puis en 1 par le rein pour former le calcitriol actif.

💡 Astuce mémo

Prégnane C21, androstane C19, œstrane C18

📖 14. Modulateurs des récepteurs hormonaux

🔑 Notions clés & Définitions

• Phytoœstrogènes : Composés non stéroïdiens produits par les plantes, dont l’analogie structurale avec les œstrogènes leur permet de provoquer des effets œstrogéniques ou anti-œstrogéniques.

★ À maîtriser

📌 Le RU486 se fixe au récepteur spécifique de la progestérone sans provoquer de changement de conformation ni de dimérisation, empêchant ainsi la fixation du récepteur aux HRE et la transcription des gènes cibles.

• Le RU486 est une anti-hormone anti-progestérone à contragestion, utilisée notamment comme pilule du lendemain en tout début de grossesse et associée aux prostaglandines pour déclencher les contractions.

Compléments

• Les phytoœstrogènes ont des propriétés antioxydantes, mais sont aussi des perturbateurs endocriniens.

• Le soja et les graines de lin contiennent des lignanes, et les graines de lin contiennent le plus de phytoœstrogènes.

💡 Astuce mémo

RU486 bloque le récepteur ; les phytoœstrogènes peuvent produire des effets œstrogéniques ou anti-œstrogéniques.

📖 15. Vitamine D et métabolisme phosphocalcique

🔑 Notions clés & Définitions

• Vitamine D : Appartient au groupe des triterpènes à 30 carbones, a pour précurseur le cholestérol et joue un rôle essentiel dans le métabolisme du calcium et du phosphore.

★ À maîtriser

• 🔄 La vitamine D3 est synthétisée en trois étapes :

  1. Dans la peau, les UV transforment le 7-déhydrocholestérol en cholécalciférol.
  2. Dans le foie, une 25-hydroxylase forme le 25-hydroxycalciférol.
  3. Dans les reins, une 1α-hydroxylase produit le calcitriol, forme active de la vitamine D3.

• La vitamine D3 favorise la minéralisation du squelette en augmentant l’absorption intestinale et la réabsorption rénale du calcium et du phosphate, ainsi que la synthèse osseuse de collagène.

📌 La 25-OH-vitamine D, forme de stockage dosée couramment, a une demi-vie de 2 à 3 semaines, tandis que la forme active a une demi-vie de 4 à 6 heures et ne reflète pas l’état des réserves.

📌 Un déficit en vitamine D provoque un rachitisme chez l’enfant, caractérisé par un trouble de la calcification osseuse et cartilagineuse, et une ostéomalacie chez l’adulte, caractérisée par des douleurs osseuses, un ramollissement et une déformation des os longs avec des pseudofractures.

Compléments

📌 La vitamine D3 (cholécalciférol) provient notamment des aliments d’origine animale comme les poissons et les œufs, tandis que la vitamine D2 (ergocalciférol) provient d’aliments végétaux comme le germe de blé et les champignons.

📌 La 24,25-hydroxylase peut agir à la place de la 1,25-hydroxylase, mais elle forme des composés inactifs.

💡 Astuce mémo

Peau → foie → reins : la vitamine D3 est activée en trois étapes.

📖 16. Vitamine A et vision nocturne

🔑 Notions clés & Définitions

• Rétinol : Aussi nommé all-trans-rétinol, est un diterpène à 20 carbones et le précurseur du rétinal, impliqué dans la vision, et de l’acide rétinoïque, qui active la transcription de gènes liés à la croissance et au développement.

★ À maîtriser

• Lors d’une stimulation lumineuse, un photon isomérise le 11-cis-rétinal en all-trans-rétinal, active l’opsine puis la métarhodopsine II, la transducine et la phosphodiestérase ; la baisse du GMPc ferme les canaux Na⁺/Ca²⁺, hyperpolarise le photorécepteur et déclenche la transmission du signal vers la rétine interne puis le nerf optique.

• La régénération de la rhodopsine transforme l’all-trans-rétinal en all-trans-rétinol, le transporte vers l’épithélium pigmentaire où il est isomérisé en 11-cis-rétinol puis oxydé en 11-cis-rétinal, avant son retour au photorécepteur.

• Un déficit en vitamine A peut provoquer une sécheresse de la peau, des muqueuses et de l’œil, un retard de croissance et de développement chez l’enfant, une stérilité masculine et une cécité nocturne appelée héméralopie.

Compléments

• Le bêta-carotène est clivé pour former le rétinal, qui est réduit en rétinol ou oxydé en acide rétinoïque.

• Dans l’obscurité, la rhodopsine associe l’opsine au 11-cis-rétinal, qui maintient l’opsine inactive ; les canaux Na⁺/Ca²⁺ restent ouverts et le photorécepteur est dépolarisé.

📌 Les esters de rétinol d’origine animale constituent une source directe majeure de vitamine A, tandis que le bêta-carotène végétal doit être clivé dans la cellule intestinale en rétinal.

💡 Astuce mémo

11-cis-rétinal → lumière → all-trans-rétinal → régénération du 11-cis-rétinal.

📊 Tableaux de synthèse

Précurseurs des médiateurs lipidiques