FINAL - Cours 4 : Métabolisme des eicosanoïdes et leurs fonctions biologiques

Question 1

V ou F?

1 • Découvert dans les années 1930 dans le sperme humain par Ulf von Euler.

2• Il pensait que ces molécules provenaient de la prostate, d’où le nom «prostaglandines». En fait, elles proviennent des vésicules séminales, mais le nom est resté.

3• Eikosi = 40; contiennent 40 carbones

4• Se lient à des récepteurs liés aux protéines G

5• Sont stables (composé en moins d’une minute)

6• Sont des médiateurs locaux - paracrines

Answer 1

1 VRAI
2 VRAI
3 FAUX: Eikosi = 20; contiennent 20 carbones
4 VRAI
5 FAUX: Sont instables (décomposé en moins d’une minute)
6 VRAI

Question 2

Expliquez l’action des phospholipases

Answer 2

L’acide gras
arachidonate
est souvent estérifié en OH sur le C2 du phosphatidyl inositol.

Arachidonate est relâché de son phospholipide par hydrolyse catalysée par la Phospholipase A2.

Cette enzyme hydrolyse la liaison ester entre l’acide gras et le groupe OH en C2 du résidu glycérol, relâchant l’acide gras & un lysophospholipide comme produits de réaction.

Question 3

V ou F? Expliquez

La voie du Phosphatidyl inositol peut aussi conduire à la relâche d’arachidonate

Answer 3

VRAI :

Après phosphorylation du PI en PIP2, la molécule est scindée via Phospholipase C et produit du diacylglycerol (et du IP3).

La relâche de l’arachidonate du diacylglycerol est ensuite catalysée par la Diacylglycerol Lipase.

Question 4

Pourquoi peut-on dire que les corticosteroïdes sont anti-inflammatoires?

Answer 4

Les corticosteroïdes sont anti-inflammatoires car ils inhibent l’expression des Phospholipases A2, réduisant ainsi la relâche d’arachidonate.

Question 5

Il y a de multiples Phospholipase A2, sujettes à l’activation via differentes voies de signalisation, expliquez-en 2

Answer 5

1. Le platelet activating factor est impliquées dans l’activation de variants de la Phospholipase A2.
2. Des essais infructueux ont été tentés afin de développer des médicaments pouvant inhiber certaines isoformes particulières des Phospholipase A2, ce afin de traiter les maladies inflammatoires.

Les succès ont été «limités» par la diversité des Phospholipases A2, et par le fait que les arachidonates peuvent être convertis en eicosanoïdes inflammatoires ou anti-inflammatoires dans différents tissus.

Question 6

Sous quel nom sont sonnus les prostaglandines et composés apparentés ?

Answer 6

Eicosanoïdes

L’ acide arachidonique en est la source, c’est un acide gras polyinsaturé (5,8,11,14-eicosatetraenoic acid).

Question 7

Les eicosanoïdes sont considérés comme étant quels types d’hormones?

Answer 7

Les eicosanoïdes sont considérés comme des ”hormones locales.” (effet autocrine et paracrine):

• Paracrine: effet proche de leur lieu de formation.
• Sont rapidement dégradées.

En plus d’avoir un effet intercellulaire (paracrine), il y a des évidences d’effet “auto”-cellulaires (autocrine).

Question 8

Donnez 2 activités de la PGH synthase

Answer 8

PGH synthase = prostaglandine H synthase, aussi nommée COX

2 activités:
• cyclo-oxygénase (inhibé par aspirine)
• peroxydase

Question 9

V OU F?

1. Les PG & composés associés sont transportés en dehors de la cellule qui les a synthétisée.
2. Interagissent avec d’autres cellules via les récepteurs couplés aux G-protèines (à la surface de la cellule).
3. Suivant le type de cellules, et le type de sous-unités des G- protéine qu’elles contiennent, les PG peuvent stimuler ou inhiber la formation de cAMP, ou peuvent activer la voie du phosphatidylinositol conduisant à la relâche intracellulaire de Ca++.

Answer 9

tous sont vrais

Question 10

Expliquez ce qu’est le PPARγ,

Answer 10

PPARγ, un récepteur nucléaire avec activité de facteur de transcription, est aussi un récepteur de certaines protaglandines et de l’acide arachidonique.

Question 11

Expliquez les récepteurs prostaglandines

Answer 11

A- Les récepteurs prostaglandines sont nommés par les lettres codes des prostaglandines & co. correspondants:

E.g., receptors for E-class prostaglandins = EP. 
Thromboxane receptors = TP.

B- Récepteurs multiples pour une classe de prostaglandine sontspécifiésparunindicenumérique (E.g.,EP1,EP2,EP3,etc.):

Différents récepteurs pour une prostaglandine particulière peuvent activer différentes voies de signalisation.

Question 12

V OU F?

Les effets d’une prostaglandine particulière peuvent varier dans différents tissus, dépendamment des récepteurs exprimés par un
tissu particulier.

Answer 12

vrai

E.g., dans différentes cellules, PGE2 peut activer ou inhiber des G- proteins, conduisant soit à une augmentation ou à une diminution de la formation de cAMP.

Question 13

Nommez les 6 rôles physiologiques des eicosanoïdes

Answer 13

1• réponse inflammatoire*
2• production de la douleur et de la fièvre*
3• induction de la coagulation du sang***
4• régulation de la pression artérielle
5• contrôle de plusieurs fonctions de la reproduction comme le déclenchement de l’accouchement
6• régulation du cycle sommeil / éveil

Question 14

Expliquez la structure et nomenclature des prostaglandines et thromboxanes

Answer 14

EX: PGE2 (prostaglandin E2).

A- Les Prostaglandines ont un anneau cyclopentane.

Le code lettre est basé sur les modifications apportées
à l’anneau (e.g., hydroxyl or keto groups).

L’ indice numérique = nombre de liaisons doubles
dans les 2 chaînes latérales.

B- Les Thromboxanes sont similaires mais ont un anneau cyclohexane.

Question 15

Quelles sont les 2 voies pour la synthèse des eicosanoïdes ?

Answer 15

cyclique et linéaire

Question 16

Quels types d’eicosanoïdes synthétise la voie cyclique? et linéaire?

Answer 16

Voie cyclique

• prostaglandines
• prostacyclines
• thromboxanes

Voie linéaire

• leucotriènes
• lipoxines

Question 17

Nommez les 3 enzymes présent dans la voie cyclique

Answer 17

Pour la synthèse de:

• prostaglandines –> PGH synthase = prostaglandine H synthase = cyclooxygénase COX (1 et 2)
• prostacyclines –> Prostacycline synthase (entre autre)
• thromboxanes –> Thromboxane synthase

Question 18

Expliquez la synthèse de la PGH2 synthase (COX)

Answer 18

PGH2 Synthase (COX) contient un noyau hème dioxygénase, lié à la membrane du RE.

(Une dioxygénase incorpore O2 dans un substrat).

PGH2 Synthase exerce 2 activités: cyclooxygénase & peroxidase.

PGH2 Synthase (avec double activité de cyclooxygénase & peroxidase) est aussi connue sous le nom de Cyclooxygénase, abrégé COX.

Question 19

Expliquez l’activité des anti-inflammatoires non-stéroïdiens (AINS)

Answer 19

Les anti-inflammatoires non- stéroïdiens (AINS), comme l’aspirine ou l’ibuprofen et ses dérivés, inhibent l’activité cyclooxygenase de la PGH2 Synthase:

• Ils inhibent la formation de prostaglandines impliquées dans la fièvre, la douleur, &
  l’inflammation.
• Ils inhibent la formation de caillot sanguin en bloquant la formation de thromboxane
  par les plaquettes (thrombocytes).

Question 20

Expliquez l’action de l’ibuprofen et composés associés

Answer 20

Ibuprofen & composés associés bloquent le tunnel hydrophobe par lequel l’arachidonate entre dans le site actif de la cyclooxygénase.

Question 21

Expliquez l’action de l’aspirine

Answer 21

L’aspirine acétyle une sérine un groupe hydroxyle proche du site actif, ce qui empêche la liaison de l’arachidonate.

L’inhibition par l’aspirine est irréversible.

Cependant comme toutes les cellules du corps re-synthétisent la PGH2 Synthase, cela restore l’activité cyclooxygénase.

Question 22

Le paracétamol (acétaminophène) est-il un AINS?

Answer 22

Non le paracétamol (acétaminophène) n’est PAS un AINS CAR aucune action sur COX1 et COX2 (COX 3?)

Question 23

Expliquez l’action du paracétamol

Answer 23

Le paracétamol a peu / pas d’effet sur COX-1 ou COX-2, et conséquemment n’a pas d’effet anti- inflammatoire.

De là on hypothétise l’existence d’une 3ème isoforme de la PGH2 Synthase, la COX-3, synthétisant des dérivés impliqués dans la douleur et la fièvre et sujette à l’inhibition via l’acétaminophène (Tylenol).

Question 24

Expliquez la fonction du thromboxane A2 (de la voie cyclique)

Answer 24

Le Thromboxane A2 stimule l’agrégation plaquettaire, étape essentielle à la formation de caillot sanguin:

• Beaucoup de personne prennent quotidiennement de l’aspirine pour ces propriétés anti- thrombotiques, attribuée à l’inhibition de la formation de thromboxane par les plaquettes.
• Cet effet dure au-delà de la 1⁄2 vie de l’aspirine car les plaquettes n’ont pas de noyaux et ne peuvent pas synthétiser de novo la COX.

Question 25

Nommez et expliquez les 2 isoformes de la PGH2 synthase

Answer 25

La PGH2 Synthase a 2 isoformes: COX-1 & COX-2 (Cyclooxygénase 1 & 2):

• COX-1 est exprimée constitutivement à bas niveaux dans quasiment tous les tissus.
• COX-2 dont l’expression est finement regulée.
  La transcription de COX-2 est stimulé par des facteurs
  de croissance, des cytokines et des endotoxines.
  L’expression de COX-2 peut être augmentée par le cAMP, et dans plusieurs cellules le PGE2 produit par COX-2 peut à son tour faire augmenter le cAMP (rétroaction positive: feed forward).

Question 26

Dans le domaine médical, plus précisément en pathologie (maladies), quels sont les fonctions/effets de COX-I et COX-2

Answer 26

• COX-1 est essentiel pour la formation du thromboxane dans les plaquetes, et pour le maintien de l’intégrité de l’ épithelium gastrointestinal.
• COX-2 : son niveau d’expression est augmenté dans les maladies inflammatoires comme l’arthrite.
  L’inflammation est associé avec la sur-expression de COX-2 & l’augmentation subséquente de prostaglandines.
• COX-2 : expression est augmentée dans les cellules cancéreuses.
  Angiogénèse, qui est essentiel à la croissance tumorale, requiert du COX-2.
  La surexpression de COX-2 conduit à une expression augmentée de VEGF (vascular endothelial growth factor).
  L’utilisation régulière de AINS est associée avec une diminution du risque de développer un cancer colo-rectal.

Question 27

Nommez et expliquez les inhibiteurs spécifiques de COX2

Answer 27

Inhibiteurs spécifiques de COX2 «COXIB»

• le volume du canal du site actif de COX2 est supérieur à celui de COX1
• les COXIBs peuvent pénétrés dans le canal COX2 mais pas dans le canal COX1

Question 28

Nommez et expliquez les inhibiteurs sélectifs de COX-2 et COX-I

Answer 28

La plupart des AINS inhibent COX-1 & COX-2.

Des inhibiteurs sélectifs de COX-2 ont été développé,
e.g., Celebrex (celecoxib) et Vioxx (rofécoxib, Merck):

• Les inhibiteurs COX-2 sont anti-inflammatoire & analgésique, et ont moins d’effet secondaire a/n gastrique associés avec prise chronique d’AINS bloquant les COX-1.
• Une tendance à développer des caillots en prenant ce type de médicaments est attribué à:
• Diminution de production de prostaglandines anti- thrombotique (PGI2) par cellules endothéliales bordant les vaisseaux sanguins.
• Pas d’inhibition de la formation de thromboxanes via COX-1 dans les plaquettes.

Question 29

Nommez les enzymes présents dans la voie linéaire

Answer 29

Pour la synthèse de :

• leucotriènes –> 5-; 12-; 15- lipoxygénases
• lipoxines –> 5-; 12-; 15- lipoxygénases

Question 30

Expliquez la 5-lipoxygenase

Answer 30

E.g., 5-Lipoxygenase (réside dans les leucocytes), catalyse la conversion de l’arachidonate en 5-HPETE (5-hydroperoxy- eicosatetraenoic acid).

5-HPETE est converti en leucotriène-A4, qui à son tour peut être converti en leucotriènes divers et variés.

Question 31

Expliquez la structure du lipoxygenases

Answer 31

Un Fer (non lié à l’hème) du site actif des lipoxygenases.

Le fer est lié à la lipoxygenase par 3 His.

L’arachidonate se place dans une poche hydrophobe adjacente au site actif.

O2 vient de l’autre côté.
la 5-LO nécessite la présence FLAP (5-Lo- activating protein) pour être active

Question 32

Expliquez l’action du 5-lipoxygenase sur FLAP

Answer 32

5-Lipoxygenase requiert la protéine membranaire FLAP (5-lipoxygenase-activating protein).

FLAP lie l’arachidonate et facilite son interaction avec l’enzyme.

La translocation de la 5-Lipoxygenase du cytoplasme vers le noyau, et la formation d’un complexe incluant la 5-Lipoxygenase, FLAP, & Phospholipase A2 en association avec l’enveloppe nucléaire a été observée durant la synthèse active des leucotriènes dans les leucocytes.

Question 33

Expliquez les réactions des lipoxygenase

Answer 33

Les réactions des lipoxygenase débutent avec l’extraction du H de l’arachidonate, avec transfert d’e- vers le fer, réduisant celui-ce de Fe3+ → Fe2+.

Le radical d’acide gras résultant réagit avec O2 pour former un group hydroxyperoxy.

Le H extrait, & la position du groupe hydroperoxy, varie selon les différentes lipoxygénases (e.g., 5-Lipoxgenase ici montrée, 15-Lipoxygenase, etc.)

Question 34

Expliquez le rôle qu’ont les leucotriènes dans l’inflammation + médication anti-asthmatique (2)

Answer 34

Les Leucotriènes jouent un rôle dans l’inflammation.

Ils sont produits dans les sites d’inflammation dans les vaisseaux sanguins dans le cadre de la pathogénèse de l’athérosclérose.

Les leukotriènes sont aussi impliquées dans la contraction de bronches anormale observé dans l’asthme.

Certains leucotriènes agissent via des G-protein coupled
receptors (GPCRs) spécifiques sur la membrane cellulaire.

Médications anti-asthmatique inclut:
- Inhibiteurs de la 5-Lipoxygenase, e.g., Zyflo (zileuton)

• Médicaments bloquant l’ interactions leucotriène- recepteur (muscles lisses des voies respiratoires).