Fiche de révision : Lipides simples et complexes

📋 Plan du Cours

1. Définition et fonctions des lipides
2. Acides gras saturés et généralités
3. Acides gras insaturés et nomenclature
4. Filiation et rôles des oméga
5. Propriétés et acides gras atypiques
6. Eicosanoïdes et médiateurs lipidiques
7. Premières familles de lipides simples
8. Leucotriènes et inflammation
9. Glycérides, cérides et stérides
10. Glycérophospholipides et signalisation
11. Sphingolipides et glycolipides
12. Membranes et radeaux lipidiques
13. Dérivés isopréniques et cholestérol
14. Hormones stéroïdes et vitamine D
15. Phytoœstrogènes et anti-hormones
16. Vitamine D : synthèse et rôle
17. Effets et déficit en vitamine D
18. Vitamine A et dérivés

📖 1. Définition et fonctions des lipides

🔑 Notions clés & Définitions

• Lipides : Composés peu ou pas solubles dans l’eau et solubles dans les solvants organiques, souvent dérivés d’acides gras condensés 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 constituent une réserve énergétique compacte à valeur calorique élevée, tandis que les lipides amphiphiles participent aux membranes biologiques et à la protection cellulaire.

Compléments

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

• Les lipides participent aussi à la signalisation et à la communication intercellulaire, et comprennent notamment des hormones, des acides biliaires, des glycolipides et les vitamines A, D, E et K.

💡 Astuce mémo

Queue apolaire, tête polaire : réserve ou membrane

📖 2. Acides gras saturés et généralités

🔑 Notions clés & Définitions

• Acide gras : Acide carboxylique monocarboxylique R-COOH dont la chaîne carbonée, généralement linéaire et à nombre pair de carbones, confère un caractère hydrophobe à la molécule.

★ À maîtriser

• Les acides gras sont classés selon la longueur de leur chaîne : courte, 4 à 6 carbones ; moyenne, 8 à 12 ; longue, 14 à 20 ; très longue, 22 et plus.

• Les principaux acides gras saturés présentés sont :

  • l’acide myristique C14:0
  • l’acide palmitique C16:0
  • l’acide stéarique C18:0
  • l’acide arachidique C20:0
  • l’acide lignocérique C24:0
  • l’acide cérotique C26:0

Compléments

• Les acides gras libres ne représentent que 2 à 3 % des acides gras de l’organisme, car ils sont hydrophobes ; ils sont surtout stockés dans les glycérides ou liés à des protéines de transport.

• Les protéines de transport citées sont les FABP, spécifiques des acides gras, et l’albumine, non spécifique, qui transporte des molécules peu solubles et contribue au maintien de la pression osmotique.

📖 3. Acides gras insaturés et nomenclature

★ À maîtriser

📌 Un acide gras monoénique possède une double liaison, tandis qu’un acide gras polyénique en possède plusieurs.

• Les acides gras insaturés importants comprennent :

  • le palmitoléique C16:1(9)
  • l’oléique C18:1(9)
  • le linoléique C18:2(9,12)
  • l’α-linolénique C18:3(9,12,15)
  • l’arachidonique C20:4(5,8,11,14)
  • l’EPA C20:5(5,8,11,14,17)
  • le DHA C22:6(4,7,10,13,16,19)

• L’acide linoléique est le chef de file ω6 et l’acide α-linolénique celui des ω3 ; tous deux sont indispensables, alors que le palmitoléique et l’oléique sont non indispensables.

Compléments

• Chez l’Homme, les acides gras insaturés peuvent compter jusqu’à 24 carbones et six doubles liaisons, et leur première double liaison se situe souvent entre C9 et C10.

• Les doubles liaisons des acides gras insaturés sont le plus souvent en configuration cis et non conjuguées, séparées par un groupe méthylène –CH2–.

📖 4. Filiation et rôles des oméga

🔑 Notions clés & Définitions

• Série oméga : Position de sa première double liaison en comptant depuis le carbone terminal ω de la chaîne.

★ À maîtriser

• Lors de la filiation des acides gras, les élongases ajoutent les carbones par groupes de deux, ce qui décale les doubles liaisons.

• Chez l’Homme, la Δ9 désaturase ne permet pas d’introduire de doubles liaisons au-delà de C9, ce qui explique que certains acides gras doivent être apportés par l’alimentation.

Compléments

• Les quatre familles d’acides gras insaturés sont :
  • ω3
  • ω6
  • ω7
  • ω9

💡 Astuce mémo

Précurseur disponible → voie métabolique favorisée

📖 5. Propriétés et acides gras atypiques

★ À maîtriser

• Les propriétés physico-chimiques des acides gras dépendent de la longueur de leur chaîne carbonée et de leur degré d’insaturation.

📌 La solubilité des acides gras dans l’eau diminue quand le nombre de carbones augmente et augmente quand le nombre de doubles liaisons augmente.

📌 Pour les acides gras saturés, le point de fusion augmente avec le nombre de carbones ; pour les acides gras insaturés, il diminue avec le nombre de doubles liaisons et davantage avec la configuration cis qu’avec la configuration trans.

Compléments

• L’acide undécylénique, acide gras à 11 carbones, est présent dans le sébum des cheveux dès la puberté et possède une action antifongique contre la teigne.

📌 L’acide élaïdique C18:1(9) est l’isomère trans de l’acide oléique.

💡 Astuce mémo

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

📖 6. Eicosanoïdes et médiateurs lipidiques

🔑 Notions clés & Définitions

• Eicosanoïdes : Molécules diffusibles dérivées d’acides gras insaturés à 20 carbones, principalement de l’acide arachidonique, qui assurent une signalisation locale ou hormonale.

★ À maîtriser

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

• La biosynthèse des prostanoïdes de série 2 débute par la libération de l’acide arachidonique membranaire par la PLA2, se poursuit par la formation de PGH2 via la PGH2 synthase, puis produit différentes prostaglandines, la PGI2 et le TXA2.

📌 La COX-1 est constitutionnelle et physiologique, tandis que la COX-2 est inductible par l’inflammation et les cytokines.

📌 La PGI2 est antiagrégante et vasodilatatrice, tandis que le TXA2 est agrégant plaquettaire et vasoconstricteur.

Compléments

• La PGE2 participe à l’inflammation, à la vasodilatation, au déclenchement de l’accouchement et à la protection gastrique en inhibant la production 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 ; les AINS et le paracétamol agissent en aval en empêchant la synthèse de PGH2.

• La 5-lipo-oxygénase est la seule des lipo-oxygénases citées qui conduit à la synthèse des leucotriènes, notamment les leucotriènes C4, D4 et E4 impliqués dans l’inflammation, l’hypersensibilité immédiate, l’anaphylaxie et l’asthme.

💡 Astuce mémo

COX cyclique → prostanoïdes ; lipo-oxygénase linéaire → leucotriènes

📖 7. Premières familles de lipides simples

📝 Points essentiels

• Les acylglycérols, aussi appelés glycérides, sont des esters d’acides gras et de glycérol.

📖 8. Leucotriènes et inflammation

🔑 Notions clés & Définitions

• Leucotriènes : Molécules linéaires insaturées à 20 carbones, portant quatre doubles liaisons et deux substituants polaires dont une fonction OH.

★ À maîtriser

• Seule la 5-lipo-oxygénase conduit à la synthèse des leucotriènes à partir des acides gras polyinsaturés oxydés.

• Le LTB4 est un agent chimiotactique et agrégant, tandis que les LTA4 sont des intermédiaires très instables.

• Les leucotriènes C4, D4 et E4, appelés SRS-A, participent aux processus inflammatoires, à l’hypersensibilité immédiate, aux réactions anaphylactiques et à l’asthme.

Compléments

• Les inhibiteurs de la 5-lipo-oxygénase sont utilisés dans le traitement de l’asthme.

📌 Les leucotriènes de série 4 et de série 5 ont des actions biologiques opposées ; les LTB5 et C5 issus de l’EPA ont une action anti-inflammatoire.

💡 Astuce mémo

LTB4 attire et agrège, tandis que les leucotriènes C4, D4 et E4 participent à l’anaphylaxie.

📖 9. Glycérides, cérides et stérides

🔑 Notions clés & Définitions

• Lipides simples : Homolipides composés uniquement de carbone, d’hydrogène et d’oxygène, constitués d’esters d’acides gras classés selon l’alcool auquel ils sont liés.
• Glycérol : Trialcool soluble dans l’eau et les alcools, insoluble dans les solvants hydrophobes des lipides, qui possède trois fonctions alcool estérifiables.
• Glycéride : Un glycéride est formé par estérification d’une à trois fonctions alcool du glycérol par des acides gras ; l’hydrolyse de ses liaisons ester libère les acides gras et le glycérol.

★ À maîtriser

📌 Un glycéride homogène contient un seul type d’acide gras, tandis qu’un glycéride hétérogène en contient plusieurs ; les glycérides peuvent être mono-, di- ou triglycérides selon le nombre d’acides gras estérifiés.

• La lipase pancréatique hydrolyse les acides gras en positions α et α′ des triglycérides exogènes, en libérant successivement un diacylglycérol puis deux acides gras libres et un 2-monoacylglycérol.

📌 Le cholestérol libre est un dérivé isoprénique et non un lipide constitué d’acides gras ; estérifié par un acide gras, il devient un lipide.

Compléments

• Les principales classes de lipides simples sont : les acylglycérols, esters de glycérol principalement présents dans les graisses de réserve, les cérides, esters d’alcools à longue chaîne, les stérides, esters de stérols

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

📌 Les sels biliaires et la colipase favorisent l’action des lipases ; une insuffisance en sels biliaires entraîne une mauvaise digestion des graisses et une stéatorrhée.

• Les cérides sont des monoesters d’acides gras et d’alcools aliphatiques à longue chaîne, solides et très apolaires ; ils constituent notamment des revêtements protecteurs chez les oiseaux, les animaux marins, les feuilles, les fruits et les bactéries.

💡 Astuce mémo

Un glycérol en diapason porte jusqu’à trois acides gras.

📖 10. Glycérophospholipides et signalisation

🔑 Notions clés & Définitions

• Glycérophospholipides : Lipides complexes dont le glycérol porte deux acides gras, un phosphate et un alcool aminé ou un polyalcool lié au phosphate.

★ À maîtriser

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

• La phosphatidylcholine est le glycérophospholipide quantitativement majeur de l’organisme et le plus abondant dans les membranes cellulaires ; elle est amphipathique et amphotère.

• L’hydrolyse du PIP2 par la phospholipase C libère de l’IP3, qui mobilise le calcium intracellulaire et active des enzymes calcium-calmoduline-dépendantes, ainsi que du DAG, qui active la protéine kinase C membranaire.

📌 L’hydrolyse alcaline des glycérophospholipides clive les liaisons ester des acides gras, tandis que l’hydrolyse acide clive les liaisons ester et phosphodiester.

Compléments

• La phosphatidylsérine est généralement estérifiée par l’acide stéarique en R1 et l’acide oléique en R2, et son caractère acide est marqué par ses deux fonctions acides, le phosphate et le COOH.

• Le phosphatidylglycérol participe au surfactant pulmonaire, qui contribue à maintenir la tension superficielle et à éviter le collapsus des alvéoles lors de l’entrée de l’air.

• La cardiolipine, ou diphosphatidylglycérol, est présente dans la membrane interne mitochondriale et contribue à son imperméabilité aux protons.

• Les phospholipases agissent de la manière suivante :

  • PLA1 clive le premier acide gras
  • PLA2 clive le deuxième acide gras
  • PLB possède une activité PLA1 et PLA2
  • PLC libère un diacylglycérol et une phosphorylcholine à partir d’une phosphatidylcholine
  • PLD libère un acide phosphatidique et une choline à partir d’une phosphatidylcholine

💡 Astuce mémo

PIP2 → IP3 + DAG : calcium mobilisé et protéine kinase C activée.

📖 11. Sphingolipides et glycolipides

🔑 Notions clés & Définitions

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

★ À maîtriser

• La substance blanche est riche en sphingolipides à longues chaînes souvent saturées ou monoinsaturées, notamment des acides gras C24 tels que l’acide lignocérique C24:0 et l’acide nervonique C24:1 ; la substance grise est plus riche en phospholipides et en acides gras polyinsaturés.

📌 La sphingomyéline est un phosphosphingolipide majeur des membranes, tandis que les glycosphingolipides portent une chaîne oligosaccharidique et ne sont pas des phospholipides.

• Les principales sphingolipidoses associent déficit enzymatique et substrat accumulé :
  • maladie de Krabbe : déficit en galactosylcéramidase et accumulation de galactosylcéramide
  • maladie de Gaucher : déficit en glucosylcéramidase et accumulation de glucosylcéramide
  • maladie de Niemann-Pick : déficit en sphingomyélinase et accumulation de sphingomyéline
  • maladie de Farber : déficit en céramidase et accumulation de céramide

Compléments

• Le galactosylcéramide est le principal glycosphingolipide du tissu nerveux et est particulièrement présent dans la myéline.

• Les gangliosides portent un ou plusieurs résidus d’acide sialique, tandis que les sulfatides portent un groupement sulfate.

📌 Un déficit en hexosaminidase entraîne une accumulation de GM2 et la maladie de Tay-Sachs, caractérisée par une atteinte neurologique.

💡 Astuce mémo

La substance blanche privilégie les sphingolipides C24, la substance grise des phospholipides plus fluides.

📖 12. Membranes et radeaux lipidiques

★ À maîtriser

• La membrane plasmique est composée, selon les valeurs données dans le cours, de 60 % de protéines, 35 % de lipides et 5 % de glucides.

• La membrane plasmique est une bicouche en mosaïque fluide dont les parties polaires sont orientées vers l’extérieur et les parties apolaires vers l’intérieur.

📌 La membrane est asymétrique : le feuillet externe est enrichi en sphingomyéline et phosphatidylcholine, tandis que le feuillet interne est enrichi en phosphatidyléthanolamine, phosphatidylinositol et phosphatidylsérine.

📌 Les glycérophospholipides diffusent rapidement latéralement dans la membrane, tandis que leur diffusion transversale par flip-flop est plus lente et fait intervenir des flipases.

Compléments

• Le cholestérol libre, situé entre les phospholipides, rigidifie la bicouche et diminue la fluidité membranaire.

• Les radeaux lipidiques sont des plateformes rigides riches en cholestérol libre, sphingolipides, protéines de signalisation, récepteurs membranaires et cavéoline, impliquées dans la transmission des signaux et l’importation de molécules.

💡 Astuce mémo

La diffusion latérale est rapide, le flip-flop est lent.

📖 13. Dérivés isopréniques et cholestérol

🔑 Notions clés & Définitions

• Unité isoprénique : Molécule à cinq carbones comportant deux doubles liaisons et un groupe CH3.
• Cholestérol : Dérivé stérolique à 27 carbones, comportant une fonction OH en C3, une double liaison C5=C6 et une chaîne latérale ramifiée à huit carbones.

📝 Points essentiels

• Les monoterpènes comportent deux unités isopréniques, soit 10 carbones, les sesquiterpènes trois unités, soit 15 carbones, les diterpènes quatre unités, soit 20 carbones, et les triterpènes 30 carbones.

📌 Le cholestérol libre est présent dans les membranes et les lipoprotéines et rigidifie les membranes, tandis que le cholestérol estérifié, totalement apolaire, se trouve dans les lipoprotéines et les vésicules lipidiques de stockage.

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

📖 14. Hormones stéroïdes et vitamine D

★ À maîtriser

• Les hormones stéroïdes sont synthétisées à partir du cholestérol dans les corticosurrénales, les testicules, les ovaires et le placenta, puis circulent dans le sang pour agir à distance sur des cellules cibles.

• Les hormones à noyau prégnane comptent 21 carbones, celles à noyau androstane 19 carbones et celles à noyau œstrane 18 carbones.

• Le cortisol est un glucocorticoïde qui stimule la néoglucogenèse hépatique, favorise le catabolisme protéique, osseux et conjonctif, mobilise les graisses et inhibe la PLA2.

• L’aldostérone est un minéralocorticoïde qui favorise la réabsorption rénale du sodium et l’excrétion du potassium et des protons, contribuant à la régulation des échanges ioniques et hydriques et de la pression artérielle.

• Les hormones stéroïdiennes diffusent à travers la membrane, se lient à un récepteur cytoplasmique activé par dissociation de HSP90, puis le complexe dimérisé entre dans le noyau, se fixe aux séquences HRE de l’ADN et active la transcription des gènes cibles ainsi que leur traduction.

• La vitamine D participe au contrôle du métabolisme phosphocalcique ; sa forme active, le calcitriol, est obtenue par hydroxylations successives dans le foie puis dans les reins.

Compléments

• La vitamine D3 est produite dans la peau par photolyse du 7-déhydrocholestérol sous l’action des UV, puis hydroxylée dans le foie en 25-hydroxycalciférol et dans les reins en 1,25-dihydroxyvitamine D3, ou calcitriol actif.

💡 Astuce mémo

Vitamine D : peau → foie → reins, jusqu’au calcitriol actif.

📖 15. Phytoœstrogènes et anti-hormones

★ À maîtriser

• Les phytoœstrogènes sont des composés non stéroïdiens produits par les plantes, dont l’analogie structurale avec les œstrogènes permet des effets œstrogéniques ou anti-œstrogéniques.

Compléments

• Le soja et les graines de lin sont des sources de phytoœstrogènes, et les graines de lin en contiennent le plus.

• Les bactéries intestinales transforment les lignanes en entérodiols et en entérolactone, qui se fixent sur les récepteurs des œstrogènes.

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

📖 16. Vitamine D : synthèse et rôle

🔑 Notions clés & Définitions

• Vitamine D : La vitamine D appartient au groupe des triterpènes à 30 carbones et a le cholestérol comme précurseur.

★ À maîtriser

• La vitamine D joue un rôle essentiel dans le contrôle du métabolisme du calcium et du phosphore.

• 🔄 La synthèse de la vitamine D3 comporte trois étapes :

  1. Dans la peau, les UV photolysent le 7-déhydrocholestérol en cholécalciférol.
  2. Dans le foie, une 25-hydroxylase forme la 25-hydroxycalciférol.
  3. Dans le rein, une 1α-hydroxylase forme le calcitriol, forme active.

Compléments

• Chez l’enfant, la synthèse de vitamine D est insuffisante pendant la croissance et nécessite une supplémentation.

• La vitamine D3 (cholécalciférol) est présente dans les aliments d’origine animale, notamment les poissons et les œufs, tandis que la vitamine D2 (ergocalciférol) est présente dans des aliments d’origine végétale, notamment le germe de blé et les champignons.

💡 Astuce mémo

Peau → foie → reins : de la D3 au calcitriol actif.

📖 17. Effets et déficit en vitamine D

★ À maîtriser

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

📌 La 25-OH-vitamine D est la forme de stockage couramment dosée et sa demi-vie est 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.

📌 Chez l’enfant, un déficit en vitamine D provoque le rachitisme, trouble de la calcification osseuse et cartilagineuse, tandis que chez l’adulte il provoque l’ostéomalacie, avec douleurs, ramollissement et déformation des os longs et pseudo-fractures.

Compléments

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

💡 Astuce mémo

25-OH-D stockée longtemps ; calcitriol actif, mais à demi-vie courte.

📖 18. Vitamine A et dérivés

🔑 Notions clés & Définitions

• Rétinol : Le rétinol, aussi nommé all-trans-rétinol, est un diterpène à 20 carbones.

★ À maîtriser

• Le rétinol est le précurseur du rétinal, impliqué dans la vision, et de l’acide rétinoïque, qui active la transcription de gènes impliqués dans la croissance et le développement.

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

• Dans l’obscurité, la rhodopsine est formée d’opsine et de 11-cis-rétinal ; ce dernier maintient l’opsine inactive et les canaux Na⁺/Ca²⁺ ouverts, ce qui dépolarise le photorécepteur.

• La lumière isomérise le 11-cis-rétinal en all-trans-rétinal, active l’opsine puis la transducine et la phosphodiestérase, diminue le GMPc, ferme les canaux Na⁺/Ca²⁺ et hyperpolarise le photorécepteur, déclenchant un signal nerveux vers la rétine interne puis le nerf optique.

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

Compléments

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

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