Fiche de révision : Les lipides : structure et fonctions

📋 Plan du Cours

1. Rôles et définition des lipides
2. Classification des lipides
3. Acides gras : structure et nomenclature
4. Propriétés et réactions des acides gras
5. Sphingosines et lipides isopréniques
6. Glycérolipides et glycérides
7. Glycérophospholipides membranaires
8. Sphingolipides et stérides

📖 1. Rôles et définition des lipides

🔑 Notions clés & Définitions

• Lipides : Groupe hétérogène de composés organiques caractérisés davantage par leurs propriétés physiques que chimiques, notamment leur solubilité dans des solvants organiques apolaires et leur faible solubilité dans l’eau.

★ À maîtriser

• Les lipides servent de combustible : les acides gras sont utilisés dans les mitochondries pour produire de l’ATP.

• Les lipides participent à la construction et à la structuration des membranes biologiques, à la thermo-isolation et à l’isolation électrique.

Compléments

• Les lipides comprennent notamment les vitamines liposolubles E, D et K, des hormones et des médiateurs chimiques tels que les eicosanoïdes et l’acide rétinoïque.

📖 2. Classification des lipides

★ À maîtriser

📌 Les molécules lipidiques hydrolysables peuvent être décomposées par l’eau en composants hydrophiles et hydrophobes, tandis que les molécules non hydrolysables ne peuvent pas être coupées en éléments plus simples par l’eau.

Compléments

• Les lipides non hydrolysables comprennent : les acides gras, les sphingosines, les lipides isopréniques, notamment le cholestérol et les stéroïdes

• Les lipides hydrolysables comprennent :

  • les glycérolipides
  • les sphingolipides
  • les stérides

💡 Astuce mémo

Hydrolysables : coupés par l’eau ; non hydrolysables : restent entiers.

📖 3. Acides gras : structure et nomenclature

🔑 Notions clés & Définitions

• Acide gras : Acide carboxylique à chaîne carbonée aliphatique comportant un nombre pair de carbones, qui peut être saturée ou insaturée.

★ À maîtriser

• Les acides linoléique et α-linolénique doivent être apportés par l’alimentation, car l’organisme ne peut pas les synthétiser ; l’acide arachidonique peut être synthétisé à partir de l’acide linoléique.

• La nomenclature 18:1;9 désigne un acide gras comportant 18 carbones, une insaturation et une double liaison en position 9.

Compléments

📌 Un acide gras monoinsaturé possède une double liaison, tandis qu’un acide gras polyinsaturé en possède plusieurs, successives et séparées par un groupe CH₂.

• Un acide gras est généralement estérifié à un alcool, mais peut exister non estérifié sous forme d’acide gras non estérifié, ou AGNE, aussi appelé acide gras libre.

• La numérotation d’un acide gras peut partir du carbone carboxylique C-1, utiliser la numérotation grecque où le carbone α est C-2, ou repérer l’extrémité opposée par le carbone oméga, dernier carbone de la chaîne.

📖 4. Propriétés et réactions des acides gras

🔑 Notions clés & Définitions

• Eicosanoïdes : Dérivés oxygénés de l’acide arachidonique à 20 carbones, produits par oxygénation enzymatique ou non enzymatique d’un acide gras polyinsaturé et impliqués dans la signalisation cellulaire.

★ À maîtriser

• Les acides gras dont la chaîne comporte plus de 8 carbones ne sont pas solubles dans l’eau, tandis que ceux de moins de 8 carbones sont volatils à température ordinaire.

📌 La température de fusion augmente avec la longueur de la chaîne carbonée et diminue avec le nombre d’insaturations.

📌 L’oxydation des acides gras peut contribuer à leur catabolisme énergétique, tandis que leur peroxydation ou auto-oxydation détruit les lipides et peut causer des dommages tissulaires associés notamment aux cancers, aux maladies inflammatoires, à l’athérosclérose et au vieillissement.

Compléments

• Dans l’eau, les acides gras orientent leur tête COOH hydrophile vers l’eau et leur queue hydrophobe vers l’intérieur, ce qui permet la formation de micelles.

• La neutralisation du groupe carboxyle d’un acide gras par une base telle que KOH forme un sel d’acide gras.

• L’estérification du groupe carboxyle d’un acide gras avec un alcool forme une liaison ester et transforme l’acide gras en acyl gras.

• Les doubles liaisons des acides gras naturels de configuration cis peuvent s’isomériser en configuration trans sous l’effet de la chaleur.

• Les doubles liaisons des acides gras peuvent être réduites par hydrogénation, rompues par fixation d’halogènes et introduites à des positions spécifiques par les désaturases.

💡 Astuce mémo

Plus la chaîne s’allonge, plus la fusion augmente ; plus les insaturations augmentent, plus elle diminue.

📖 5. Sphingosines et lipides isopréniques

🔑 Notions clés & Définitions

• Lipides polyisopréniques : Polymères constitués d’unités d’isoprène, une structure organique de base à 5 carbones.
• Sphingosine : Les sphingosines sont des lipides à chaîne hydrocarbonée portant une tête polaire avec des groupes alcool OH et amine primaire NH₂.

★ À maîtriser

• Le cholestérol comporte 27 carbones et six unités isopréniques, un noyau stérane de 17 carbones, deux méthyles angulaires, une chaîne latérale, une insaturation au carbone 5 et un groupe hydroxyle au carbone 3.

Compléments

• Les vitamines polyisoprénoïdes liposolubles sont :

  • la vitamine A
  • la vitamine D
  • la vitamine E
  • la vitamine K

• Les quinones isopréniques sont des composés membranaires présents dans presque tous les organismes vivants, dotés d’une tête polaire et d’une chaîne hydrophobe qui les ancre dans les bicouches lipidiques.

• Les quinones isopréniques transportent principalement des électrons et des protons dans les chaînes respiratoires et photosynthétiques et peuvent aussi avoir une fonction antioxydante.

• Les caroténoïdes alimentaires convertibles en vitamine A sont :

  • l’α-carotène
  • le β-carotène
  • la β-cryptoxanthine

• Le rétinol peut être transformé en acide rétinoïque, qui participe à la régulation de l’expression génique et à la différenciation tissulaire.

• La vitamine A est le précurseur du rétinal 11-cis, qui se lie de manière covalente à une opsine pour former la rhodopsine, impliquée dans la vision des contrastes par les bâtonnets, ou les photopsines, impliquées dans la vision des couleurs par les cônes.

📖 6. Glycérolipides et glycérides

🔑 Notions clés & Définitions

• Glycérides : Les glycérides sont formés d’une molécule de glycérol dont une, deux ou trois fonctions alcool sont estérifiées par des acides gras, donnant respectivement des mono-, di- ou triacylglycérols.
• Glycérol : Polyalcool à trois carbones portant chacun une fonction hydroxyle hydrophile.

★ À maîtriser

• Les glycérides alimentaires constituent une source d’énergie, transportent des vitamines liposolubles et sont stockés en gouttelettes dans les adipocytes.

• L’hydrolyse alcaline des glycérides, appelée saponification, les dissocie en glycérol et sels d’acides gras.

Compléments

• Les triacylglycérols sont hydrophobes et sont stockés dans des vacuoles lipidiques adipocytaires dépourvues d’eau.

📌 Les triacylglycérols animaux, riches en acides gras saturés, sont solides à température ordinaire, et leur point de fusion dépend des résidus acyl présents.

• Les glycérides peuvent aussi subir une hydrolyse acide ou enzymatique par les lipases, qui libère le glycérol et un, deux ou trois acides gras.

📖 7. Glycérophospholipides membranaires

🔑 Notions clés & Définitions

• Glycérophospholipides : Lipides principalement présents dans les membranes et sous-membranes biologiques.
• Acide phosphatidique : Formé par estérification du glycérol avec deux acides gras et un acide phosphorique.

★ À maîtriser

• La phosphatidylcholine, ou lécithine, est le phospholipide le plus abondant de la membrane cellulaire et porte une choline liée à l’acide phosphorique.

• La dipalmitoyl-lécithine est un tensioactif qui empêche l’adhérence des surfaces alvéolaires internes, et son absence ou sa production insuffisante contribue au syndrome de détresse respiratoire du nouveau-né prématuré.

• Dans une bicouche de phospholipides, les têtes hydrophiles sont orientées vers l’extérieur et les queues hydrophobes vers l’intérieur ; les doubles liaisons cis courbent les chaînes, augmentent l’espace occupé et rendent la membrane plus fluide.

• Les phospholipases A₁ et A₂ coupent respectivement l’acyl en position 1 et celui en position 2 du glycérol, formant dans les deux cas un lysophospholipide.

Compléments

• L’estérification de l’acide phosphorique avec la choline, la sérine, l’éthanolamine ou le myo-inositol donne différentes phosphatides.

• La phosphatidyléthanolamine porte une éthanolamine à la place de la choline.

• La phosphatidylinositol contient du myo-inositol, et son dérivé phosphorylé phosphatidylinositol-4,5-bisphosphate peut être hydrolysé enzymatiquement en DAG et IP₃.

• Un lysophospholipide est un phosphoacylglycérol portant un seul résidu acyle.

• La cardiolipine, formée par la liaison de deux résidus phosphatidyl à un glycérol, se trouve particulièrement dans la membrane interne des mitochondries.

• La phospholipase C coupe la liaison entre le glycérol et l’acide phosphorique, produisant un diacylglycérol et une base azotée phosphorylée ou un sucre-alcool phosphorylé.

• La phospholipase D coupe la liaison entre l’acide phosphorique et le sucre-alcool ou l’alcoolamine, produisant un acide phosphatidique.

📖 8. Sphingolipides et stérides

🔑 Notions clés & Définitions

• Sphingolipides : Famille de lipides dont la charpente est la sphingosine, un alcool aminé.
• Stérides : Formés par estérification d’un stérol, tel que le cholestérol, par un acide gras, ce qui les rend entièrement hydrophobes et incapables de s’ancrer à la membrane.

★ À maîtriser

• La liaison amide entre la sphingosine et un acide gras forme une céramide, présente dans toutes les familles de sphingolipides.

• Le groupement glycanique des gangliosides peut contenir :

  • du galactose
  • du glucose
  • de l’acide sialique
  • de la N-acétylgalactosamine

Compléments

📌 Les sphingomyélines sont des céramides phosphorylées portant une choline et abondantes dans la myéline des neurones.

📌 Les cérébrosides sont des sphingoglycolipides dépourvus de phosphate qui contiennent du galactose et parfois du glucose, et leur accumulation dans les tissus est impliquée dans la maladie de Gaucher.

📊 Tableaux de synthèse

Principales familles de sphingolipides