Lipides. Pré-rentrée

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1 Lipides Pré-rentrée

2 Introduction Insoluble dans l eau Plusieurs structures possibles : acides gras simples (chaines), cycles, etc. Avec double(s) liaison(s) : insaturé Sans double liaison : saturé Rôles différents : énergie, structure (cellule), métabolisme, hormones,

3 Acides gras Chaine carbonée + ou longue fini par un acide carboxylique COOH Abrégé R-COOH D où un caractère acide faible (pka ~ 4-5) La chaine carbonée est apolaire (liaison C-H considérée non polaire) Répulsion avec l eau Insoluble avec l eau

4 Nomenclature β ω Acide palmitique ou acide hexadécanoïque Symbolisé par 16:0 α 1 Nombre de carbone total Nombre de double(s) liaison(s)

5 CH 3 n CH 2 COOH CH 3 (CH 2 ) n COOH Total de n carbone n = n +2

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7 Nombre pair de carbones La majorité des acides gras naturels sont composés d un nombre pair de carbones Exemption de l acide undécylique (ou acide undécanoïque) : 11 C Retrouvé dans le sébum du cuir chevelu

8 AG a une double liaison ω

9 AG a une double liaison ω ω La série ω9 est la plus fréquente chez les mammifères

10 AG a une double liaison ω Configuration Z cis C est la configuration «naturelle» pour un AG

11 Attention aux représentations!

12 Attention aux représentations! Non conforme mais plus pratique Conforme à la réalité

13 AG a une double liaison ω On le note 18:1;9 ou Δ 9 18:1 Attention : le «9» est dû à la numération classique (en noir)

14 AG à plusieurs doubles liaisons On le note 18:2;9,12 ou Δ 9,12 18:2 Nomenclature «chimie» : acide toutes-cis-9,12-octadécadiénoïque Nom commun : acide linoléique Il appartient à la série des omégas 6 C est un des deux acides gras essentiels très importants

15 AG à plusieurs doubles liaisons On le note 18:3;9,12,15 ou Δ 9,12,15 18:3 Nomenclature «chimie» : acide toutes-cis-9,12,15-octadécatriénoïque Nom commun : acide linolénique Il appartient à la série des omégas 3 C est un des deux acides gras essentiels

16 AG à plusieurs doubles liaisons On le note 18:3;9,12,15 ou Δ 9,12,15 18:3 Nomenclature «chimie» : acide toutes-cis-9,12,15-octadécatriénoïque Nom commun : acide linolénique Il appartient à la série des omégas 3 C est un des deux acides gras essentiels

17 AG à plusieurs doubles liaisons On le note 20:4;5,8,11,14 ou Δ 5,8,11,14 20:4 Nomenclature «chimie» : acide toutes-cis-5,8,11,14-octadécatriénoïque Nom commun : acide arachidonique Il appartient à la série des omégas 6 Action hormonale inflammatoire

18 Représentations

19 Propriétés physiques Faible densité (l huile «flotte») Diminue la densité d autres molécules (lipoprotéines) Technique de l ultracentrifugation du plasma (analyse sanguine)

20 Solubilité Queue hydrophobe car apolaire Tête hydrophile car polaire Chaine carbonée courte C < 4 : pas un acide gras, soluble (exemple de l acide acétique (vinaigre) Progressivement, la solubilité diminue avec la taille de la chaine carbonée A partir de 8 carbones, on considère l acide gras comme insoluble et hydrophobe Les AG sont solubles dans les solvants organiques apolaires (benzène, éther, )

21 Température de fusion Fusion : passage de solide liquide Plus il y a de carbones, plus la température de fusion est élevée Plus les molécules sont grosses et plus il faut apporter d énergie pour les séparés et/ou les rendre mobiles Les liaisons entre deux molécules peuvent être des liaisons hydrogènes ou des interactions électrostatiques (interaction de Van der Waals vues en chimie) Ce sont ces liaisons là qu il faut «casser» (Attention à l amalgame sur le poly de cours)

22 Température de fusion Les doubles liaisons abaissent la température de fusion Acide stéarique (18 C et saturé) Solide à 37 C Acide oléique (18 C & 1 double liaison) Liquide à 37 C

23 Fusion Souvent, les AG solides sont appelés «graisses» (graisse de coco) Les AG liquides sont appelés «huiles» (huile d olive) Attention aux appellation courante (huile de palme ) Industrie : hydrogénation des AG pour les rendre plus solides

24 Comportement dans l eau

25 «Saponification» savon R-COOH + K + OH - R-COO - K + + H 2 O

26 Estérification Les esters d acide gras sont très souvent retrouvés (notamment sous forme de triglycérides) :

27 Manipulation des AG insaturés Isomérisation cis/trans lors du chauffage ou de la conservation (lumière par exemple, d où des bouteilles teintées) Réduction des doubles liaisons (hydrogénation) : Hydrogénation utile pour rendre plus ferme certaines pâtisseries par exemple (augmentation de la température de fusion) ou huile margarine

28 Manipulation des AG insaturés Oxydation des doubles liaisons : responsable du rancissement Plus un AG a de doubles liaisons et plus il s oxyde vite L huile de lin doit être conservée 3 mois au frigo L huile (graisse) de coco peut être conservée plusieurs années à T ambiante Les produits formés sont toxiques! Peroxydation cellulaire : forte oxydation au niveau des cellules

29 Biologie Les acides gras constituent les lipides plus complexes Ils sont liés par estérification Contrairement aux glucides dont le rôle est essentiellement énergétique, les lipides ont plusieurs rôles : Structural (phospholipides, membrane cellulaire) Énergétique : catabolisme libère beaucoup d ATP Métabolique : hormones

30 Soit cette molécule : A. C est un acide gras saturé B. C est un acide gras insaturé C. Cette molécule possède des propriétés acides faibles D. Cette molécule possède des propriétés acides fortes

31 Soit cette molécule : A. Elle fait partie des ω3 B. Elle fait partie des ω6 C. Elle fait partie des ω9 D. On la note 18 : 4 ; 3, 6, 9, 12

32 Soit cette molécule : A. Elle possède une unique double liaison de configuration cis B. Elle possède une unique double liaison de configuration trans C. Cet acide gras fait partie des acides gras essentiels D. C est un ω6

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36 Les eicosanoïdes 20 atomes de carbones («eicos» = vingt) Puissants biomédiateurs Dérivent de l acide arachidonique

37 Dérivés de l acide arachidonique

38 Prostaglandines Pas dans la prostate!

39 Structure Entre 8 et 12 : cyclopentane Chaîne carbonée en C8 : trans ou α Chaîne carbonée en C12 : cis ou β Sur C15 : alcool en position trans

40 Nomenclature Prostaglandine : PG Série : lettre entre A et I Classe : nombre entre 1 et 3 Pour PGF on rajoute α pour mettre l alcool de la position 9 en arrière

41 La série PGE Seules 3 séries sont à retenir : E, Fα et I La série donne la structure à proximité du cycle PGE : cétone en C9 et alcool en C11 PGFα : alcool en C9 et C11 (si pas α, alcool vers l avant) PGI : alcool en C11 et pont oxygéné entre C6 et C9 Appelés prostacyclines PGI PGFα

42 La classe La classe correspond au nombre de doubles liaisons : 1, 2 ou 3 Classe 1 : C13=C14 (trans) Classe 2 : C5=C6 (cis) + C13=C14 (trans) Classe 3 : C5=C6 (cis) + C13=C14 (trans) + C17=C18 (cis)

43 Exemple : PGE1

44 Exemple : PGE2

45 Exemple : PGF2α

46 Thromboxanes (TX) Formées à partir de prostaglandines notamment PGH2 par les plaquettes sanguines (appelées aussi «thrombocytes») 2 séries : A (pont époxyde à l intérieur du cycle) et B (OH en C11) Obtenu par oxydation

47 Fonctions des prostaglandines Peu soluble dans l eau Très courte durée de vie : action sur les tissus qui les synthétisent (pas le temps de migrer) Prostacyclines produites que par l endothélium Thromboxanes synthétisées par les plaquettes uniquement

48 Au niveau des muscles lisses PGE2 et PGI2 sont des vasodilatateurs TXA2 est un vasoconstricteur Muscle utérin : PGF2α (rôle dans l accouchement ou l avortement) PGE et PGF stimulent le péristaltisme intestinal

49 Sang PGI2 inhibe l adhésion plaquettaire (empêche la coagulation) TXA2 active l adhésion plaquettaire (coagulation) Retenir I comme Inhibe et A comme Active

50 Rôle inflammatoire En particulier PGI2 Augmentation de la perméabilité vasculaire ( passage dans le sang) Œdème Dégradation tissulaire PGI2 responsable de la douleur

51 Leucotriènes Toujours 20 atomes de carbone 4 doubles liaisons dont 3 conjuguées (alternance SL/DL) Peut s associer à des acides aminés Synthétisés par les leucocytes Formés à partir de l acide arachidonique par la 5-lipoxygénase Entre l acide arachidonique et le leucotriène, l intermédiaire réactionnel possède un radical hydropéroxyde O-O-H en C5 Ce radical disparait au profit d un pont époxyde avec le C6 dans le leucotriène Ils sont tous de classe 4! (4 doubles liaisons)

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53 Lipoxines Dérivent encore de l acide arachidonique Radical hyperhydroxyde en C15 par la 15-lipoxygénase Séries A et B 4 doubles liaisons (donc de classe 4) et 3 alcools Anti-inflammatoire

54 Rôles biologiques Sur les globules blancs : LTA4 et LTB4, action chimiotactique : amène les leucocytes sur un site inflammatoire Sur les muscles lisses : LTC4, LTD4, LTE4, bronchoconstriction et vasoconstriction artérielle Rôle des lipoxines discuté (retenir anti-inflammatoire)

55 Acyls-glycérols ou Glycérides Glycérol = propan-1,2,3-triol Visqueux et miscible avec l eau Point de congélation très bas ( fusion) Utilisé pour la conservation de cellules Forme des esters : Monoesters de glycérol / monoacylglycérol ou monoglycérides Diesters de glycérol / diacylglycérol ou diglycérides Triesters de glycérol / triacylglycérol ou triglycérides

56 Monoglycérides 1 monoglycéride α ou α monoglycéride 2 monoglycéride Β monoglycéride

57 Diglycérides 1,2-diacylglycérol (2,3-diacylglycérol) 1,3-diacylglycérol 1,2-diglycéride (2,3-diglycéride) 1,3-diglycéride α,β-diglycéride α,β-diglycéride α,α -diglycéride

58 Triglycérides Les plus fréquents Dosés lors des bilans lipidiques Les acides gras peuvent être différents mais on retrouve souvent ceux de 16 carbones ou 18 carbones (saturés ou non) Si les 3 AG sont identiques : on parle de triglycérides homogènes Sinon on parle de triglycérides mixtes 1,3-distéaryl-2-oléyl-glycérol ou α, α -distéaryl-β-oléyl-glycérol très fréquent

59 Propriétés Souvent, les mono et diglycérides sont produits avant d obtenir un triglycérides : intermédiaires métaboliques Même si certains diglycérides ont un rôle métabolique Les AG contenu peuvent être saponifiés ou oxydés On retrouve les mêmes propriétés pour le point de fusion des AG

60 Propriétés biologiques Réserve énergétique stockées dans les adipocytes ( ATP) Adipocytes retrouvés sous la peau dans le pannicule adipeux souscutané Et aussi dans l abdomen : graisses intestinales, graisses viscérales (autour des organes vitaux) : très dangereux, risque cardio-vascualaire Rôle de maintien de la chaleur car mauvais conducteur thermique Protection mécanique et soutien des organes : Graisse de soutien avec des triglycérides contenant des AG solides Graisse de lubrification avec des triglycérides contenant des AG liquides

61 À propos des eicosanoïdes A. Dans l espèce humaine, les leucotriènes sont tous de classe 4 B. Les prostaglandines I sont aussi appelées prostacyclines C. Les thromboxanes sont formés à partir des lipoxines par réduction enzymatique D. La série des prostaglandines est déterminée par le nombre de doubles liaisons présentes sur les chaines carbonées

62 À propos des prostaglandines et des thromboxanes : A. Ils ont une durée de vie très courte B. Les thromboxanes sont synthétisés par les leucocytes C. La PGI2 active l adhésion plaquettaire (coagulation) D. PGF2α est utilisé en cas d accouchement difficile

63 Soit ce composé A. C est un triglycéride mixte B. C est un triglycéride homogène C. C est un triglycéride fréquent chez l Homme D. Il y a un acide gras «oméga 6»

64 Soit ce composé : A. Ce triglycéride est solide à température du corps B. Il entre plutôt dans la composition des graisses de soutien C. Il peut être stocké dans les adipocytes D. C est un triglycéride mixte fréquent chez l Homme

65 Glycérophospholipides (GPL) On part de l acide phosphatidique : glycérol + 2AG (en position 1 et 2) + Acide phosphorique (en position 3) Un GPL est un acide phosphorique sur lequel se fixe un alcool Certains GPL peuvent perdre l AG en position 2 lysophospholipides On classe les GPL en fonction de l alcool qui se fixe au niveau du phosphate (on forme un ester phosphorique)

66 Phosphatidylsérine (PS) + Sérine (acide aminé) = Attention aux représentations! (incohérent ici)

67 Représentations

68 Phosphatidyléthanolamine (PE) C est juste la forme «décarboxylée» de la PS (on supprime le COOH) PS et PE sont des «céphalines»

69 Phosphatidylcholine (PC) ou lécithine Choline qui se fixe sur le phosphate

70 Phosphatidylinositol (PI) Ajout d un composé cyclique avec des alcools «partout» Carbone de la liaison est le C1 puis sens des aiguilles d une montre

71 Phosphatidylglycérol Lorsqu une autre molécule de glycérol se fixe sur le phosphate Liaison sur le premier alcool (α)

72 Les plasmalogènes Alcool gras au lieu d acide gras en C1 Désormais un éther et plus un ester Plus «résistant» Majoritairement avec l éthanolamine Présent dans les graisses structurales du cerveau et des muscles Jusqu à 10% des phospholipides

73 Structure d un phospholipide Les phospholipides regroupent les acides phosphatidiques et les GPL 2 AG apolaires donc non mouillables 1 alcool (OH avant liaison) et 1 acide (acide phosphorique) polaires donc mouillables Attention : pas de COOH et de OH!!

74 A. phosphatidylcholine, B. phosphatidyléthanolamine, C. phosphatidylsérine, D. représentation schématique avec : - une «tête» polaire et - deux «queues» aliphatiques.

75 Membranes plasmiques et cellulaires

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77 Liposomes Utilité pour les médicaments

78 Phospholipases Hydrolyse des esters

79 Exemple phospholipase A1

80 Formation de médiateur inflammatoire extracellulaire, à partir du plasminogène Ainsi la phospholipase A2 est considérée comme une enzyme proinflammatoire car l acide arachidonique est très souvent en C2 (du glycérol)

81 Formation d agents biologiquement actifs à l intérieur des cellules ou de seconds messagers intracellulaires

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83 Phosphorylation des protéines Protéine-OH + ATP protéine-o-po ADP Protéine avec un acide aminé ayant un alcool (sérine, thréonine et tyrosine) Les protéines kinases sont les enzymes qui catalysent cette réaction

84 Facteur activateur des plaquettes (PAF) 17

85 Questions

86 Questions Soit cette molécule A. La partie 1 forme l extérieur de la membrane cellulaire B. La partie 2 forme l extérieur de la membrane cellulaire C. Les parties 4 et 5 sont lipophiles D. Il s agit d un glycérophospholipide

87 Questions Concernant les plasmalogènes : A. Ils possèdent un ester B. Un alcool gras se fixe sur le C1 du glycérol C. Le facteur activateur des plaquettes est un plasmalogène D. L éthanolamine est un alcool fréquemment retrouvé sur le C1 du glycérol

88 Sphingolipides Un seul AG Alcool servant de squelette : sphingosine (équivalent du glycérol dans un glycéride) Majoritairement apolaire donc insoluble dans l eau mais soluble dans les solvants organiques (éther, cyclohexane, etc.)

89 Acide gras lié à l azote en C2 : amine + carboxyle de l AG donne une fonction amide Au niveau du C1 : alcool primaire qui peut : Rester tel quel : céramide Être estérifié par l acide phosphorique : sphingomyéline Se lié à un ose par une liaison osidique : cérébroside (un ose) et gangliosides (plusieurs oses) A savoir : un céramide est un 2 nd messager intracellulaire agissant dans l apoptose

90 Sphingomyéline Céramide substituée en C1 par l acide phosphorique estérifié par l alcool C est donc une sphingosine avec phosphate

91 Obtention de la sphingosine-1-phosphate

92 Cérébrosides et gangliosides Rappel : sphingolipides : acide gras lié à l azote en C2 : amine + carboxyle de l AG donne une fonction amide Au niveau du C1 : alcool primaire qui peut : Rester tel quel : céramide Être estérifié par l acide phosphorique : sphingomyéline Se lié à un ose par une liaison osidique : cérébroside (un ose) et gangliosides (plusieurs oses)

93 Cérébroside

94 Pathologies Maladies génétiques rares liées aux troubles de dégradation des sphingolipides : sphingolipidoses Héréditaires et génétiques Comme il n y pas une bonne dégradation des sphingolipides, il y a accumulation des sphingolipides dans les tissus Dues à la déficience d une enzyme Maladie faisant partie des «maladies de surcharge»

95 Types de sphingolipidose

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99 Stérols, stéroïdes et stérides Noyau de stérane

100 Stéroïdes

101 Stérols Structure de base des stérols Cholestérol

102 Stérides Esters de stérol Retrouvés dans les cellules spumeuses : cellules gonflées par des stérides et retrouvées au niveau de la paroi des artères. Des lipoprotéines «s infiltrent» dans ces cellules et provoquent un gonflement de celles-ci.

103 Cholestérol Amphipathique (attention sur le poly) Dans le sang : transport par LDL ou HDL

104 Hormones corticosurrenaliennes

105 Cholestérol Cholestérol synthétisé par le foie : endogène (50%) Ou apporté par l alimentation : exogène (50%) Amphipathique (erreur dans le poly) : OH en C3 polaire forme la tête polaire : milieu externe Le reste forme la tête apolaire : dans la membrane

106 Lipides complexes Triglycérides Les lipoprotéines permettent le transport de lipides non solubles o Chylomicrons (se forment pendant la digestion) o VLDL : Very Low Density Lipoprotein o IDL : Intermediate Low Density o LDL : Low Density Lipoprotein o HDL : High Density Lipoprotein

107 Lipoprotéines

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109 Différents lipoprotéines Chylomicrons : se forment après les repas donc permet l absorption des lipides alimentaires VLD/IDL/LDL/HDL : différence de densité Très important : LDL : cholestérol du foie cellule HDL : cholestérol des cellules foie (LDL mauvais cholestérol / HDL bon cholestérol)

110 CT : Cholestérol TG : Triglycérides PL : Phospholipides Prot : Protéines

111 Principe de la coagulation sanguine La fibrine ne préexiste pas dans le sang ; elle n'apparaît qu'au moment de la coagulation. La coagulation est la transformation du fibrinogène (soluble) en fibrine insoluble qui conduit à la formation d'un caillot. Dans un caillot, la fibrine forme un maillage qui emprisonne les cellules sanguines. Ce passage de fibrinogène à la fibrine est notamment dû au plasminogène qui est une protéine retrouvé au niveau de l endothélium (paroi interne des vaisseaux)

112 Lipoprotéine(a) ou Lp(a) Phénomène prothrombotique (penser à thrombose : formation de caillot sanguin) : la Lp(a) inhibe les liens entre les différents «ingrédients» de la coagulation Proathérogène : produit les plaques d athéroses

113 Questions

114 Questions Les lipoprotéines suivantes ont été classées par ordre de taille. Quelle est la proposition exacte? A. Chylomicrons > VLDL > LDL > IDL > HDL B. VLDL > Chylomicrons > LDL > IDL > HDL C. Chylomicrons > VLDL > IDL > LDL > HDL D. VLDL > LDL > IDL > HDL > Chylomicrons