Les composés à caractère lipidique

Les composés à caractère lipidique
Ces lipides ne sont ni des acides gras, ni le résultat de l'association entre un acide gras et un alcool
insaponifiables.
\
Ils possèdent donc le caractère commun à tous les lipides: l'insolubilité en milieu aqueux.
Ils existe 2 familles chimiquement distinctes:
- les isoprénoïdes, avec
- les terpènes
- les dérivés des stérols.
- les éicosanoïdes, dérivés de l'acide gras polyinsaturé : l'acide arachidonique.
1. LES ISOPRÉNOÏDES OU LIPIDES ISOPRÉNIQUES
Ils constituent une famille de molécules dérivées d'un hydrocarbure ramifié à doubles liaisons: l'isoprène
= 2-méthyl 1,3-butadiène.
Un grand nombre d'unités d'isoprènes peuvent s'associer entre elles pour former de longues molécules
à multiples doubles liaisons, qui peuvent être linéaires ou cycliques : on parle alors de terpènes.
1.1. Hydrocarbures polyisopréniques
Les hydrocarbures polyisopréniques résultent de la polymérisation d'unités isoprène.
ex : - limonène : 2 unités d'isoprène
- squalène (intermédiaire de biosynthèse des stérols) : 6 unités d'isoprène
- carotène : 8 unités d'isoprène
- dolichols : environ 20 unités d'isoprène, intervenant dans la synthèse des protéines N-glycosylées.
- autres composés chez les végétaux tel que le caoutchouc (milliers d'unités).
Un certains nombre de lipides peuvent être considérés comme dérivés de l'isoprène: stéroïdes,
caroténoïdes, quinone à chaîne latérales...
1.2. Caroténoïdes et dérivés
Carotènes: hydrocarbures de formule C40H50.
Longue chaîne carbonée, possédant un grand nombre de doubles liaisons conjuguées, d'où leur
coloration allant du jaune au rouge. Les extrémités peuvent être cyclisées.
Ce sont des pigments végétaux impliqués dans la photosynthèse.
Le β-carotène ou provitamine A est un pigment jaune orangé présent dans les carottes, les myrtilles et le
jaune d'oeuf. Il est cyclisé aux 2 extrémités. Le y-carotène n'a qu'un seul cycle.
Le lycopène (= pigment de la tomate) n'est pas cyclisé.
Xanthophylles: ces pigments dérivent des carotènes par oxydation et ont des groupements hydroxyle
sur le cycles.
Vitamine A ou rétinol : C20H30O (existence de doubles liaisons conjuguées).
Définition: les vitamines sont des molécules nécessaires en faible quantité pour un certain
nombre de fonctions métaboliques. Les Mammifères sont incapables de les synthétiser de
novo: leur synthèse se fait à partir de précurseurs contenus dans les végétaux et apportés
par l'alimentation. On classe souvent les vitamines en 2 catégories: les vitamines
hydrosolubles (Vitamines B et C) et liposolubles (Vitamines A,D, E, K).
Elle est issue des carotènes par transformation dans l'intestin et le foie. Elle peut s'accumuler dans le
foie en quantité très importante (cf foie de morue...).
La carence en vitamine A aboutit expérimentalement chez le rat à un arrêt de la croissance, une
xérophtalmie (= dessèchement et infection de la cornée), ainsi qu'à une diminution de la résistance aux
infections.
Il existe en effet 2 dérivés importants de la vitamine A dans l'organisme :
- le rétinal: aldéhyde la vitamine A. Présent dans les bâtonnets de la rétine (cf cours sur la vision). Le
rétinal se combine à une protéine (l'opsine), pour former la rhodopsine (ou pourpre rétinien), pigment qui
joue un rôle dans la vision crépusculaire.
- l'acide rétinoïque: acide dérivé du rétinol ou de la vitamine A. Il intervient dans la division et la
différenciation cellulaire, notamment des cellules de l'épidémie de la peau.
La vitamine A a donc un rôle dans la croissance et la vision.
1.3. Dérivés phénoliques et quinoniques
C'est la chaîne latérale liée au noyau phénol ou quinone qui est un assemblage d'unités isopréniques.
Ubiquinone (CoE Q) et Plastoquinone: la chaîne latérale comporte 10 ou 9 unités isopréniques.
Elles assurent les transferts d'électrons dans les membranes mitochondriales (chaîne respiratoire) et
chloroplastiques (photosynthèse), respectivement.
ubiquinone
plastoquinone
Vitamine K ou phylloquinone: structure très semblable.
Elle n'est présente que chez les végétaux (d'où son caractère de vitamine).
Elle est transformée en forme active dans le foie.
Elle est transformée en forme active dans le foie.
Elle est le co-facteur d'une enzyme catalysant la synthèse de la prothrombine, indispensable à la
coagulation sanguine: elle a un rôle antihémorragique.
Vitamines E ou tocophérol (huile jaunâtre):
Ce sont des composés susceptibles d'être transformés en hydroquinones et d'être oxydés en quinones
--> propriétés anti-oxydantes --> rôle protecteur contre les formes actives de l'oxygène = antioxydant
naturel ( particulier de acides gras insaturés) + rôle dans la reproduction et le système nerveux.
1.4. Dérivés stéroliques: stérols et stéroïdes
Dérivés du squalène qui résulte de la polymérisation de 6 isoprènes. Précurseur de la synthèse des
stérols. Les stérols ont un noyau polycyclique appelé cyclopentanophénanthrène : il possède 6
carbones asymétriques. Des carbones asymétriques supplémentaires sont créés par l'introduction de
substituants dans le cycle. La quasi-totalité des stérols et de leur dérivés ont un substituant en position
10 et 13.
1.4.1. Cholestérol
Formule brute: C27H45OH
II est hydroxylé en position 3 (--> fonction alcool, comme son nom l'indique) et méthylé en position 10 et
13. Double liaison 5-6.
Présence de 8 carbones asymétriques (28 = 256 isomères possibles). Le cholestérol est le seul isomère
naturel.
Il est synthétisé dans le foie.
Propriétés physiques :
- pouvoir rotatoire: il est lévogyre α = -39° .
- Point de fusion: 149 °C
- solubilité: insoluble dans l'eau => le cholestérol n'est pas libre dans le sérum. Son transport est
réalisé sous forme combinée (estérifié ou non) : lipoprotéines (voir plus loin).
La cholestérolémie (= teneur du sang en cholestérol, estérifié ou non) est constante physiologique
soumise à régulation. Quand le taux de cholestérol augmente, il ne peut plus être solubilisé et
transporté. On observe alors des dépôts sur les parois des vaisseaux = dépôts d'athérome. Il est
responsable d'un grand nombre de maladies cardio-vasculaires.
Valeurs usuelles de la cholestérolémie : de 1,4 à 2,6 g.L-1
Non estérifié: 0,5 à 0,9 g.L-1
Estérifié : 0,9 à 1,7 g.L-1
En moyenne 25 % de cholestérol non estérifié.
Il y a lieu de suivre la cholestérolémie pour des valeurs >2,5 g.L-1
Propriétés chimiques :
- dues à la fonction -OH: - formation d'esters (stérides)
- combinaison avec des hétérosides : utilisé pour le dosage du cholestérol.
- dues à -C=C-: addition d'halogènes Iiode = 65,8.
addition H2: rend le C5 asymétrique, ce qui crée une nouvelle isomérie.
Les bactéries intestinales le réduisent en 5β dihydrocholestérol qui est éliminé.
- autres réactions: réaction de Llebermann-Buchard : cholestérol + anhydride acétique + acide sulfurique
concentré --> complexe vert, (dosage colorimétrique)
Rôles biologiques:
- rôle structural: association aux phospholipides de la membrane plasmique des cellules animales, en
quantité plus faible dans les mitochondries.
Les molécules de cholestérol se localisent entre les phospholipides et diminuent la fluidité mernbranaire.
Le cholestérol est stocké sous forme estérifiée (stérides), en particulier dans le foie.
- rôle de précurseurs pour la synthèse de dérivés importants: hormones sexuelles, hormone des
corticosurrénales, sels biliaires, vitamine D. voir ci-dessous.
1.4.2. Dérivés du Cholestérol
Ce sont toutes des molécules comportant un noyau stérol.
Hormones stéroïdes
Elles sont de 2 types :
- hormones sexuelles:
- androgènes: testostérone..., sécrétée parles testicules, hormone androgène, responsable
des caractères sexuels masculins et du développement des spermatozoïdes.
- oestrogènes: oestradiol, oestriol, oestrone, sécrétées par les ovaires et le placenta,
hormones responsables des caractères sexuels féminins + fonctionnement de l'appareil génital féminin.
- progestérone, sécrétée par les ovaires et le placenta, hormone responsable du maintien
de la gestation.
- hormones de la cortico-surrénale :
- minéralo-corticoïdes: aldostérone. Rôle dans le métabolisme de Na et K (stimule la
réabsorption du Na+ et la sécrétion du K+ par les reins)
- glucocorticoïdes: cortisol, corticostérone. Rôles variés : métabolisme des glucides, des
lipides, rôle anti-inflammatoire, stress...
Leur synthèse est sous dépendance hypophysaire (ACTH).
Remarque: les hormones impliquées dans la métamorphose des insectes sont analogues aux hormones
stéroïdes des Mammifères. La plus importante est l'ecdysone.
Acides et sels biliaires:
Ce sont des molécules synthétisées dans le foie, stockées dans la vésicule biliaire et déversées au
moment du passage du bol alimentaire venant de l'estomac dans l'intestin grêle comme constituants de
la bile.
Ce sont des dérivés du cholestérol combinés à des acides aminés: glycine, taurine --> acide
glycocholique et taurocholique (et leurs sels): forme d'excrétion du cholestérol.
Ils jouent un rôle important dans l'absorption intestinale des lipides : rôle de détergent, émulsionnant les
graisses alimentaires et facilitant l'action de la lipase intestinale (cf hydrolyse des TG).
Vitamines D:
Elles dérivent de certains stérols:
- à partir du cholestérol par simple irradiation ultra-violette: origine endogène,
- à partir de l'ergostérol (stérol végétal): origine exogène.
Il existe plusieurs types de vitamines D, la plus répandue étant la vitamine D3 ou cholécalciférol, dont
la forme active est la 1,25 dihydroxy-cholécalciférol.
La vitamine D3 agit principalement sur l'absorption digesticve du Ca2+. Une carence en vitamine D
induit une carence en. calcium: - rachitisme : maladie de la période de croissance, qui se manifeste par
des déformation du squelette et une diminution de la résistance des os,
- ostéomalacie : déminéralisation des os observée chez l'adulte.
2. LES EICOSANOIDES: PROSTAGLANDINES ET LEUCOTRIENES
Dérivent de l'acide arachidonique (suite à l'action d'une phospholipase : cf lipides complexes §1.4.2), AG
"indispensable" (AG polyinsaturé: C20,Δ5-8-11-14) présent en petite quantité du coté interne de la
membrane plasmique. La transformation de l'acide arachidonique est réalisée par la cyclooxygénase ( -> prostaglandines (PG)) ou de la lipooxygénase (--> leucotriènes (LT)). Ces dérivés d'AG ont des
actions hormonales:
- stimulation de la musculature lisse: PG F, LT B, C, D. (muscle utérin, vasoconstriction,
bronchoconstriction)
- inflammation : effet chimiotactique sur les leucocytes, fièvre
- activation de l'adénylate cyclase ( PG E)
Ils sont caractérisés par une demi-vie courte, étant métabolisés rapidement par les tissus.
Les prostaglandines sont des acides gras particuliers découverts en premier dans du tissu prostatique.
Beaucoup de tissus en contiennent en petites quantités.
Ces acides dérivés comportent un cycle à cinq carbones, il est insaturé et hydroxylé.
L'aspirine exerce un effet anti-inflammatoire et analgésique en inhibant l'enzyme responsable de la
synthèse des prostaglandines (cyclooxygénase) qui activent l'inflammation et s'opposent à la synthèse
d'endorphines.
Les leucotriènes ont été découverts dans les globules blancs.
Ils comportent un système de 3 doubles liaisons conjuguées (triènes).