II- 12 Métabolisme des acides gras, des triglycérides, du cholestérol, des lipoprotéines Flashcards
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Métabolisme général des acides gras
- catabolisme
- biosynthèse
• Catabolisme = essentiellement la β-oxydation : en acétylCoA, dans tous les tissus (sauf glucose-dépendants), essentiellement mitochondriale
• Biosynthèse : à partir de l'acétyl-CoA, dans le foie, dans le cytosol. L'acétylCoA provient - des glucides principalement, par la glycolyse et l'oxydation du pyruvate - de l'alcool (éthanol) dont' l'oxydation aboutit à l'acétyl-CoA - des acides aminés, par leur métabolisme carboné - des fibres alimentaires, par leur fermentation en acétate activé en acétylCoA
☞ la synthèse a lieu en même temps que la réduction NADHP+ en NADHP, H+ qui apporte les hydrogènes nécessaires (co-enzyme formé par le voie des pentoses-P et par la navette citrate-malate-pyruvate - qui sert aussi de transporteur de l'acétylcoA sous forme de citrate dans la mitochondrie. (4 étapes : 1- Synthèse et transport du citrate 2- Synthèse du malonylCoA à 3C 3- Synthèse du palmitate à 16C 4- synthèse des autres AG
* Elongation : synthèse des AG à longue chaine carbonnée < 16C * Dénaturation des AG saturés : synthèse des AG insaturés * Estérification : synthèse des triglycérides (lipogenèse) et esters de cholestérol
Rôles
☞ structural : nécessaire à la synthèse des lipides de structure (essentiellement sous forme de phospholipides)
☞ stockage : permettent la mise en réserve de l’énergie sous forme de triglycérides dans le tissu adipeux
☞ fonctionnel : certains dérivés d’AG sont de messagers (comme le DAG) et modulateur cellulaires (prostaglandines, leuctriènes)
☞ énergétiques: grâce à leur dégradation : en aérobiose, ils sont source d’énergie pour tous les tissus (sauf les tissus gluco-dépendants)
Métabolisme général des glycérides et des triglycérides
Triglycéride = esters d’acides gras et d’un alcool (le glycérol)
- synthèse: lipogenèse : à partir d’AG et de glycérol, chacun préalablement activés
• La synthèse des triglycérides a lieu dans la plupart des tissus : mais c’est seulement dans le foies que les TG sont synthétisés à partir d’acides gras, non seulement exogènes (remnants) mais également endogènes issus de divers nutriments, glucidiques principalement.
• Dans tous les tissus, les AG doivent être activés en acylCoA et le glycérol en glycérol-3-P.
• La synthèse des glycérophospholipides est en partie commune avec celle des TG.
• Après leur synthèse, les TG et phospholipides sont majoritairement incorporés, avec le cholestérol estérifié, dans les VLDL qui sont excrétés dans le sang. - catabolisme : lipolyse : en AG et en glycérol
- rôle : les TG sont la principale forme d’apport alimentaire, transport plasmatique et stockage des AG
Apports alimentaires des AG et triglycérides
- apport alimentaire (exogène) est la principale source de Tg et d’AG
- 90% des lipides alimentaires sont des TG, sources d’apport des AG.
- véhicule de vitamines liposolubles (A,D,E,K) et d’AG polyinsaturés essentiels.
NB : apport endogène, minoritaire, peut être réalisé par tous les types des tissus.
Lors de la digestion du bol alimentaire, au niveau du duodénum, les sels biliaires produits par les hépatocytes émulsifiant les lipides et formant des micelles, permettent l’action des enzymes (hydrosolubles) présentes dans l’intestin grêle.
La lipase pancréatique, en présence d’une colipase, hydrolyse alors les TG en 1 monoacylglycérol et 2 acides gras.
Les micelles atteignent ensuite les microvillosités intestinales : les AG et monoacylglycérol sont captés par les entérocytes du duodénum et du jéjunum et diffusent à travers la membrane plasmique :
→ les AG à chaine courte diffusent directement vers les capillaires veineux du système porte et sont captés par le foie
→ les AG à chaîne longue reforment des TG avec les monoacylglyérol. Ces TG vont s’associer à des apoprotéines et du cholestérol pour former des chylomicrons qui sont dépourvus des lipoprotéines de très faible densité (forme de transport des TG alimentaires dans la circulation sanguine). Ils quittent l’entérocyte pour gagner le système lymphatique puis la circulation générale sanguine.
☞ transport plasmatique sous 2 principales formes :
- la quasi-totalité des AG est incorporée dans des lipoprotéines (chylomicrons et VLDL essentiellement) sous forme de TG (et EC)
- faible quantité est solubilisée par liaison à l’albumine sérique
SYNTHESE DES TRIGLYCERIDES ET SA REGULATION
Les trois fonctions alcool du glycérol-3-P sont estérifiés par trois acyl-CoA sous l’action de deux acyltransférases, d’une phosphatases est activée par l’insuline.
→ La synthèse des TG est stimulée par une alimentation riche en AG et en glucides, l’absorption d’alcool en excès et l’insuline, qui parallèlement inhibe leur dégradation.
→ D’autre part, le métabolisme des TG et des AG en général est régulé par des récepteurs nuccléaires, les PPAR (paroxysmes proliferator activated recepions), sensibles à certains dérivés d’acides gras et médicaments.
Catabolisme des AG : β oxydation des AG ? ω et α oxydation?
Le catabolisme des AG va permettre la formation d’ATP donc d’énergie à partir des AG mis en réserve dans les tissus adipeux ou provenant directement de l’alimentation.
Le mécanisme majoritaire est la β-oxydation qui a lieu dans la MITOCHONDRIE essentiellement dans le FOIE et dans le MUSCLE en aérobiose.
☞ Les AG à chaine courte et moyenne traversent la membrane mitochondriale et sont activés dans la mitochondrie.
☞ Les AG à longue chaine sont activés au préalable et sont transportés sous formes d’acyl-carnitine.
↪ raccourcis dans les peroxysomes puis gagnent la mitochondrie où ils subissent la β-oxydation
- Ces AG pénètrent dans le peroxysomes sans être transformés en acylcoA.
- Au cours des réactions, il y a formation d’eau oxygénée transformée ensuite en eau et en dioxygène.
- Cette dégradation n’est pas couplée à la phosphorylation oxydation.
⚠ Elle est inductible par régime alimentaire et médicaments (ciclofibrate)
✯ ACTIVATION des AG en AcylCoA par une enzyme = acylcoA synthétase, en présence d’ATP
Avant leur oxydation, les acides gras libres sont activés dans la membrane mitochondriale externe par des acyl-CoA synthétases qui les transforment en thioesters d’acyl-CoA, composés riches en énergie. La réaction consomme un ATP et produit une molécule d’AMP et de pyrophosphate. L’hydrolyse de ce dernier par la pyrophosphatase favorise énergétiquement la synthèse de l’acyl-CoA.
L’acylcoA est située au niveau de la membrane externe de la mitochondrie et dans le réticulum endoblastique, le site catalytique orienté du côté du cytosol.
- cela rend les AG hydrosolubles et permet des réactions à haut potentiel énergétique
CH3-(CH2)n-COOH + ATP + CoA-SH → CH3-(CH2)n-CO-S-CoA + AMP + PPi
Adipocyte ↔ AG + Albumine → AcylCoA
Chylomicron ↔ AG → AcylCoA
✯ ENTREE dans la mitochondrie : AcylcoA ne passe pas directement la membrane mitochondriale : il doit être couplé à la carnitine
→ acylcarnitine, libérant ainsi un CoA
→ franchit la membrane externe mitochondriale grâce à l’acyl-carnitnie-transférase 1 (ACT 1)
→ Acyl-carnitine transférase 2 (ACT2) sur la membrane interne mitochondriale : transfert de l’acyle sur le CoA pour reformer l’AcylCoA dans la matrice mitochondriale.
Cette étape est régulée par le malonylCoA (1er intermédiaire de synthèse des AG) qui est inhibiteur de l’ACT1.
Donc synthèse et dégradation des AG ne sont jamais simultanées.
✯ Β-OXYDATION des AG saturés : hélice de Lyne
- but : obtenir des acétylCoA et de produire des coenzymes réducteurs (NADH, H+ et FADH2)
Il y a 4 étapes dans la mitochondire à chaque tour d’hélice, ces 4 étapes se répètent et à chaque répétition, la molécule est réduite de 2 carbones ( = 1 acétylcoA)
1) déshydrogénation de l’acylcoA par l’acylcoA déshydrogénase
2) hydratation de la double liaison par la crotonase, formant le L- β- hydroxyacylcoA
☞ étape inhibée par l’acétoacétylcoA
3) déshydrogénation : l’alcool devient une cétone par action de la β-hydroxyacylCoA déshydrogénase.
4) En présence de CoA, il y a clivage/rupture entre les carbones 2 et 3, par une thiolase. On obtient une molécule d’acétylcoA et une molécule à (n-2) carbone
⚠ BILAN : formation de :
- 1 acylCoA (n-2) + 1 acétylcoA + 1 FADH2 + 1 NADH, H+
- acylcoA subit à nouveau ces réactions jusqu’à l’acide gras soit entièrement transformé en acétylCoA. Il y a donc n/2 - 1 tours.
- au contact de la chaîne respiratoire :
1 FADH2 → 1,5 ATP
1 NADH, H+ → 2,5 ATP
donc à chaque tour, on produit 4 molécules d’ATP + 1 acétylcoA.
AcétylCoA peut se condenser avec oxalate pour former du citrate qui entre dans le cycle de Krebs : 1 acétylCoA produit 10 ATP.
=> La bêta-oxydation est une étape du métabolisme qui n’est PAS REGULEE. Seule l’entrée des AG dans la mitochondrie est régulée (malonylCoA)
✯ ω et α -oxydation
Ce sont des voies de dégradation mineures.
- l’ ω oxydation correspond à l’attaque de l’acide gras par l’extrémité qui porte le méthyle : elle concerne les AS à chaîne courte dans le foie et les produits diacides
- l’ α oxydation, rare dans les cellules de mammifères, correspond à l’attaque de l’acide gras par la fonction, COOH : concerne les AG à chaîne longue dans le cerveau et donne des cérébrosides.
Oxydation des acides gras à nombre impair de carbone
Au cours de la β-oxydation classique, on arrive à un composé à 5 carbones. Un dernier tour permet d’obtenir de l’acétylcoA et du propionylcoA.
Il faut le décarboxyler pour réobtenir un composé à 4 carbones :
→ cela se fait grâce à une carboxylase à biotine qui permet de fixer du CO2. Il y a donc formation du méthylmalonyCoA qui par l’action d’une isomérase devient du succinylCoA qui entre dans le cycle de Krebs.
Ces deux dernières enzymes nécessitent de la vitamine B12 pour fonctionner.
Catabolisme des AG insaturés
• β oxydation des AG mono-insaturés
- β oxydation jusqu’à la double liaison
- isomérase : déplacement de la double liaison
- dernier tour de β oxydation
↪ on retire 1 FADH2 du plan pour un AG mono-insaturé
• β oxydation des AG polyinsaturés
- déplacement des doubles liaisons par une isoméries
- tour de β-oxydation sans formation de FADH2
Synthèse et transport du citrate
Lors de la dégradation du glucose,
- une molécule de pyruvate est oxydée par la pyruvate déshydrogénase ou PDH pour former de l’acétylCoA.
- une deuxième molécule de pyruvate est carbonylée par la pyruvate carboxylase pour former oxaloacétate
→ acétylcoA + oxaloacétate se condensent en citrate sous l’action de la citrate synthase = 1ere réaction de Krebs
Le citrate qui possède un transporteur, part dans le cytosol où il est clivé par la citrate-lyase en acétylcoA pour la lipogenèse et en oxaloacétate qui est recyclé :
• oxaloacétate réduit en malate par l’isoenzyme cytosolique de la malade déshydrogénase
• le malate est ensuite décarboxylé par l’enzyme malique avec formation de NADPH, H+, CO2 et pyruvate complétant ainsi le cycle appelé “navette citrate- malate- pyruvate”
NB : le pyruvate redonnera de l’acétylCoA par la pyruvate déshydrogénase
L’acétylcoA est produit dans la mitochondrie : pour être utilisé, il doit passer dans le cytosol grâce à système de transport.
→ Navette du citrate : via l’oxalo-acétate
→ Navette du malate = via le pyruvate, grâce à une enzyme malique cytosolique à NADP+
↪ consommatrices d’ATP. Seule la 2e navette permet la production de NADPH, H+ nécessaire pour la synthèse des acides gras.
L’ATP est nécessaire pour former la liaison thioester de l’acylcoA et pour attacher le dioxyde de carbone à l’acétylcoA pour former le malonylcoA.
Le pouvoir réducteur nécessaire à la synthèse est fourni par le NADPH,H+ qui a plusieurs origines
- action de l’enzyme malique
- isocitrate déshydrogénase cytosolique
- voie es pentoses dans les 2 premières étapes
Biosynthèse des AG saturés ?
✯ CARBOXYLATION de l’acétylcoA en malonylCoA = SYNTHESE DU MALONYL-COA
- L’acétylCoA en présence d’anhydride carbonique et d’ATP, donne du malonylcoA en faisant intervenir une amine à biotine : l’acétylcoA carboxylase (ACC)
- L’énergie provient de l’hydrolyse de l’ATP en ADP et Pi. Les molécules de malonylCoA à 3C sont les “briques” élémentaires de la synthèse des AG apportant les unités à 2C nécessaires à la synthèse du palmitate.
- Le malonyl CoA est également un puissant régulateur de la synthèse et du catabolisme des AG.
Les réactions de carboxylation font souvent intervenir la biotine qui prend en charge transitoirement l’anhydride carbonique.
2 étapes =
1) Anhydride carbonique est transféré sur l’enzyme à biotine → carboxybiotine enzyme
CO2-biotine-enzyme + ATP + HCO3- ↔ CO2-biotine-enzyme +ADP Pi + H+
2) Le CO2 est cédé à l'acétylCoA pour donner le malonylCoA avec libération de biotine enzyme
☞ L’acétylCoA carboxylase est l’enzyme clef dans la régulation de la synthèse des acides gras.
✯ SYNTHESE DU PALMITATE = HELICE DE WAKIL
L’acide gras synthétase est un complexe pluri-enzymatique: c’est un homodimère associé en tête brèche. Chaque monomère possède l’ensemble des enzymes qui vont intervenir dans la synthèse des acides gras mais seul l’homodimère est actif.
Acide gras-synthase : plusieurs enzymes + protéine (ACP) qui transporte les acyl par son groupement P-pantéthéine-SH. Il effectue la synthèse d’un premier AG à 4C, le butyryl, puis l’ajout successif de malaonyl-CoA, jusqu’au palmitate.
Dans ce système, il y a deux groupements thiols qui vont intervenir :
- un permettant la formation bras court du complexe enzymatique
- un engageant la protéines Acyl Carrier Protéines (ACP) qui est un transporter du complexe acide gras synthétase, c(est le bras long du complexe enzymatique
Une suite de réactions réalisée 7 fois permet d’obtenir un composé en C16 : le palmitate. Cette biosynthèse ne permet que de synthétiser le palmitate. Pour faire des acides-gras plus longs et insaturés, il faut d’autres systèmes enzymatiques.
Il y a ensuite intervention, sur le complexe pluri-enzymatique, d’une thiolase en présence de CoASH. Cette enzyme va couper le palmitate-S-ACP et libérer du palmitate qui est immédiatement transformé en palmitylCoA (composé hydrosoluble : cette condensation ne se fait qu’avec le complexe acide gras synthétase.
La synthèse du butyryl, à partir de l’acétylCoA à 2C et d’un malonylCoA à 3C, nécessite 2 NADPH, H+ et comporte 4 réactions:
1) condensation d'un acétylCoA avec un malonylCoA, suivie d'une décarboylation produisant le β-cétobutyryl à 4C 2) première réduction par un NADPH, H+ formant le β-OH-butyryl 3) déshydratation produisant le buténoyl 4) deuxième réduction par un NADPH, H+ produisant le butyryl
Il faut donc 7 cycles (le premier apporte 4C puis chaque cycle apporte 2 C) pour obtenir 1 palmitylCoA en C16.
→ fixation de 6 malonyl-CoA (mais 7 malonyl-CoA au total + 1 AcétylCoA)
↪ 8 molécules d’acétylCoA nécessaires pour la synthèse des 7 molécules de malonylcoA.
→ hélice de Wakil conduit successivement à des AG de 6C, 8C, 10C, 12C, 14C et 16C.
→ 8 acétylcoA + 7 ATP 14 NADPH, H+ → Palmitate + 8 CoASH + 14 NADP+ + 7 H2O
Le malonylCoA n’apparait pas dans le bilan car il ne sert que de transporteur au CO2
L’énergie nécessaire à cette synthèse ne vient de la consommation d’ATP mais du pouvoir réducteur apportée à chaque étape par deux molécules de NADPH, H+
NB : La synthèse des autres AG s’effectue à partir du palmitate conduisant à des AG saturés < 16C et > 16C mono-insaturés ou polyinsaturés par des oxydases en présence de NADPH, H+ et O2, à l’exception des AGPI essentiels.
✯ ELONGATION DES ACIDES GRAS SATURES
L’élongation se fait dans le réticulum endoblastique ou dans la membrane mitochondriale. Il y a condensation d’un acétylCoA sur le palmitylCoA pour donner un stéarylcoA par exemple, via lemécanisme décrit précédemment.
Régulation de la synthèse des acides gras
Enzyme clé : acétyCoA-carboxylase
(+) insuline
et (+) citrate
(-) glucagon
(-) AG
→ en situation de jeûne
=> L’activation de la synthèse des AG implique donc l’inactivation de leur oxydation
☞ La régulation se fait au niveau de l’acétylCoA carboxylase ACC qui est très sensible à deux conditions:
- nutritionnelle : rapport insuline/glucagon
- charge énergétique de la cellule : rôle de l’AMP
ACC-OH active ↔ ACC- P inactive
ACC-OH active → ACC-P inactive par APMPK (ATP → ADP)
ACC-P inactive → ACC-OH active par la protéine phosphatase 2A OH active
• phosphatase 2A-OH active est inactivée par phosphorylation : (+) glucagon et adrénaline
• phosphatase 2A-P inactive est déphosphorée par une phosphate (+) par insuline
☞ il existe également une régulation allostérique.
- Les AG à longues chaines favorisent la formation du monomère, qui est la forme inactive.
- Le citrate favorise la forme filamenteuse ce qui augmente la Vmax de l’enzyme. Il a plus d’affinité pour la forme filamenteuse : de petites variations de citrate vont avoir une grande influence sur le forme filamenteuse.
☞ à long terme, il y a un contrôle adaptatif.
L’insuline et le glucagon sont capables de modifier l’expression des gènes codant les deux enzymes :
- l’insuline va induire l’expression du gène
- le glucagon va réduire l’expression du gène
Biosynthèse des acides gras insaturés = dénaturation des AG
La dénaturation des acides gras a lieu dans le réticulum endoplasmique. Les enzymes sont des désaturases.
Chez les mammifères, il existe 4 désaturases (ou mono-oxygénase) : Δ4, Δ5, Δ6, Δ9
↪ fonctionnent avec de l’O2, NADHP, H+ et le cytochrome b
En revanche, il est impossible de crée des doubles liaisons au-delà des carbones C10. Cela explique pourquoi il est impossible de synthétiser l’acide linoléique et l’acide α linolénique, 2 acides gras insaturés essentiels qui doivent être apportés par l’alimentation.
Mais il y a la possibilité de former des doubles liaisons en amont du carbone 9. L’acide arachidonique (4 doubles liaisons et 20C) est synthétisé de cette manière (n’est donc pas essentiel mais nécessite un apport d’acide linoléique)
Métabolisme des chylomicrons
- voie exogène
- synthèse et catabolisme
- régulation du catabolisme
Voie ⚠ exogène des lipoprotéines
Les chylomicrons sont les formes de transport alimentaires (TG essentiellement).
• 0.5 à 1g de cholestérol
• 100 à 120g de TG
• +/- 2g de PL
• vitamines liposolubles
→ Les hypertriglycémies sont plus sensibles au régimes diététiques
- Ils sont synthétisés par les entérocytes en période post-prandiale et gagnent la circulation sanguine.
- Ils subissent une hydrolyse par les LPL adipocytaires et musculaires.
→ rôles
1) utiliser les TG exogènes pour donner des AG (action de la LPL) aux tissus utilisateurs à des fins énergétiques ou de stockage
2) apporter jusqu’au foie les lipides de l’alimentation (cholestérol, PL, le “reste” des TG)
Les éléments résiduels de l’enveloppe rejoignent le pool des HDL grâce à la CETP où ils sont captés par le foie (grâce au récepteur apoE),
Les acides gras libérés sont utilisés (énergie pour le muscle) ou stockés (sous forme de TG) par le tissu adipeux.
Ce phénomène est très rapide (t1/2 = 10-20 minutes) expliquant l’absence de CM dans la circulation sanguine après 12h de jeûne.
✯ ¨SYNTHESE DES CHYLOMICRONS
→ Dans la LUMIERE intestinale : actions de :
=> sels biliaires : émulsification des lipides = action + efficace des enzymes pancréatiques (lipase et colipase)
=> enzymes pancréatiques = hydrolysent les lipides “complexes” en lipides “simples” qui pourront être absorbés
Action des enzymes pancréatiques
- lipase pancréatique : TG → 2 AG + 2 MAG
- cholestérol hydrolase : cholestérol estérifié → AG + cholestérol
- phospholipase A2 : phospholipides → lysoPL + AG
- Plus de 90% des triglycérides et environ 50% du cholestérol sont ainsi absorbés.
- Le glycérol et les AG à courte chaine (inférieure à 10 carbones) gagnent directement le sang par la veine porte.
→ Dans la CELLULE intestinale : synthèse des chylomicrons
Il y a différentes réactions dans l’entérocyte :
- synthèse des TG à partir des 2 MG → DG → TG
- reconstitution des phospholipides, grâce au glycérol-3P venant de la glycolyse, et avec l’acide phosphatidique → DAG + CDP-choline
- reconstitution du cholestérol grâce à ⚠ l’ACAT = acétylCoA Cholestérol Acyl-Transférase (devient plus hydrophobe)
- Assemblage de l’apoB48 et des lipides au niveau du réticulum endoplasmique lisse
Les chylomicrons formés passent dans la lymphe puis dans le sang veineux : ce sont les chylomicrons naïfs/ natifs. Ils sont constitués en grande partie par les TG +++ et apoB48 (+ apo AI et apoAIV)
t1/2 = 5-20 minutes
↪ sortie dans la lymphe puis le sang = lactescent
✯ DEVENIR DES CHYLOMICRONS
La première modification d’un chylomicron natif porteur de B48 est l’acquisition d’une apo CII et E au contact des HDL circulantes. On obtient des chylomicrons circulants “matures”.
- t1/2 vie courte = 5-20 minutes
→ Première phase du catabolisme des chylomicrons / lipoprotéine-lipase fixés sur la paroi de l'endothélium, dans les tissus (sauf le cerveau et le foie) = hydrolyse des TG portés par les chylomicrons afin de donner des acides gras aux tissus : - muscles (striés et myocarde) : énergie - tissu adipeux : stockage sous forme de TG pouvant redonner des AG à l'organisme en cas de besoin - glande mammaire
L’apo CII active la LPL (LipoProtéine Lipase), accrochée à la surface de l’endothélium capillaire.
☞ lieu de synthèse : les tissus utilisateurs acides gras : les muscles, le coeur, les tissus adipeux, les glandes mammaires…
☞ exprimée à la surface des cellules endothéliales : transportée jusqu’à l’endothélium des capillaires sanguins qui irriguent ces tissus
☞ fixée par des glycosaminoglycanes (GAG) et est en contact direct avec le milieu circulant.
☞ LPL est activée par l’fe.
☞ La LPL est active sous forme dimérique, et nécessite un cofacteur indispensable : l’apoprotéine CII.⚠ L’enzyme clive les liaisons esters des TG contenus dans les LRT (=lipoprotéines riches en triglycérides : chylomicrons et VLDL). Cela provoque la libération d’acides gras qui pénètrent dans les tissus sous-jacents (AG non captés passent dans la circulation sous forme liée à l’albumine).
(☞ La LPL facilite également la liaison des remnants* de LRT (lipoprotéines riches en TG) aux récepteurs de HDL.
* remnants perdent l’affinité pour Apo A et Apo CII.)
⚠ ne pas confondre LRT (lipoprotéines riches en TG et LRP = récepteurs hépatiques de remnants)
Le destin des produits libérés est le suivant
✯ AG
• 80% sont stockés sous forme de TG dans les graisses corporelles
• 20% seront oxydés dans les muscles, le myocarde principalement via l’acétyCoA
✯ Glycérol pénètre dans le foie
✯ Fragments de surface :
Cette hydrolyse entraîne une déformation importante du chylomicron à cause de la libération dans la circulation de constituants de surface (action de la PLTP) :
• phospholipides
• cholestérol libre
• apoA et C→ il lui reste Apo B48 et ApoE ⚠
=> formation du pool des HDL discoïdes
↪ la finalité de cette enzyme est le catabolisme des LRT.
En période post-prandiale, elle permet à l’organisme d’utiliser les acides gras apportés par l’alimentation.
☞ Il reste donc des particules appauvries en TG dites “résiduelles” : ce sont les remnants de chylomicrons (CMr). Ces CMr portent toujours l’apoB48 et de l’apoE (venant des HDL)..
☞ Ils ont également pu s’enrichir en cholestérol estérifié (CE) grâce à l’action de la CETP porté par les HDL
☞ Après avoir quitté la surface des cellules endothéliales, ils peuvent porter à leur surface, de la LPL “arrachée” à ces cellules.
→ Seconde phase de catabolisme des chylomicrons (remnant) ☞ le remnant ayant perdu Apo A et Apo CII, est recapté par le foie grâce au couple Apo E/ Apo B48. (L'apo CIII inhiberait leur captation)
Le foie capte les CMr grâce à un récepteur exprimé par le foie, dont apoE est le ligand : le LRP = LDL-réceptor related Protein. (il manque 52% des aa de l’apo B100 donc pas de reconnaissance avec LDLr)
Ce récepteur est synthétisé dans le foie et localisé dans l’espace de Disse. Ses ligands sont essentiellement l’apoE (via 3 zones de fixation) et la LPL portée par les lipoprotéines.
↪ le rôle de ce récepteur LRP est de capter les CMr (ainsi que les VLDLr = IDL). Ce récepteur est multi fonctionnel car possède plus de 30 ligands identifiés.
Une fois capté, le reste de CM est détruit
Les remnants pénètrent dans l’hépatocyte par endocytose.
☞ endocytose qui fusionne avec un lysosome. La TGL lyosomale hydrolyse les TG en AG + glycérol et ces AG seront ré-estérifiés sous forme de TG. Le cholestérol estérifié est hydrolysé et réutilisé dans les VLDL ou éliminé.
✯ Régulation du catabolisme des chylomicrons
Régulation de catabolisme des chylomicrons est sous le contrôle de la lipoprotéine-lipase ou LPL, elle même régulée par de nombreux facteurs :
- apo CII : stimule l’activité de l’enzyme
- apo CIII : inhibe l’activité de l’enzyme
- AG dont l’élévation constitue un mécanisme de rétrocontrôle négatif
La régulation de la LPL diffère selon les tissus
• dans le tissu adipeux, la LPL apparaît comme une enzyme de l’anabolisme : son activité est induite par l’insuline : elle favorise l’incorporation des AG dans les graisses corporelles sous forme de TG
• dans le tissu musculaire, la LPL appairait comme une enzyme du catabolisme favorisant l’oxydation des AG en acétylCoA : son activité est déterminée par les besoins énergétiques et est ⚠ indépendante de l’insuline
Métabolisme des lipoprotéines à apoB 100
Transport des lipides du foie vers les tissus périphériques
VLDL → IDL → LDL Métabolisme des VLDL et LDL Rapport TG/CL VLDL : 5/1 IDL : 1/4 LDL : 1/5
- voie endogène du métabolisme des lipoprotéines
✯ Synthèse et catabolisme des VLDL (very low density lipoproteins)
Les TG synthétisés sont
• soit stockés momentanément dans le cytosol
• soit importés dans les peroxysomes et l’appareil de Golgi pour former les VLDL. Le partage entre ces deux possibilités n’est pas entièrement élucidé.
La synthèse des VLDL est un processus complexe, qui nécessite la synthèse de plusieurs apoprotéines dont l’apo 100, apo majeure, leur assemblage coordonné avec les lipides synthétisés, en proportion convenable : TG 60% ; PL 15% et cholestérol 15%.
Parmi les nombreuses enzymes impliquées, la protéine de transfert microsomale ou MTP (Microsomal Transfert protein) est essentielle à cet assemblage hépatique conduisant aux VLDL.
Les VLDL sont
☞ 1) synthétisés au niveau HEPATIQUE (MTP = microsomal TG transfer protein nécessaire au transfert des lipides (TG +++) sur l’apoB100)
- riches en TG (mais moins riches que les chylomicrons)
- apoprotéines majoritaire = apoB100
- petites quantité d’apoprotéines C et E
- transporteurs de lipides endogènes avec une demie-vie relativement longue t1/2 = 4h
- ⚠ situations pathologiques où la synthèse est augmentée :
• régime hyper glucidique prolongé : le glucose favorise la synthèse des AG et la formation du glycérol-3-P pour former les TG
• alcoolisme chronique : augmentation de la synthèse de NADH, H+, favorisant la synthèse des AG et donc des TG
☞ au début de l’alcoolisme chronique car si cirrhose terminale, ø synthèse de VLDL- Etapes 1 et 2 : 28 premiers aa de l’apoB100 synthétisés ! action de la MTP ⇒ apport de lipides.
- Etape 3 : addition de lipides tout au long de la traduction de l’apoB100 (TG ++ et autres lipides).
- Etape 4 : formation d’une particule sphérique.
- Etape 5 : libération du ribosome d’un précurseur.
- Etape 6 : fusion du précurseur avec des gouttelettes de TG. Sécrétion dans le sang des VLDL per exocytose.
Dans le sang, elles s’enrichissent en CE, apo C (C2 et C3) et apo E venant des HDL. (apo B reste majoritaire)
☞ 2) Hydrolysés au niveau PLASMATIQUE par les LPL adipocytaires ou musculaires : libération des AG des TG.
(NB :
+ l’activité de la LPL adipocytaire est induite par l’insuline et elle favorise l’incorporation des AG dans les graisses corporelles sous forme de TG
+ l’activité de la LPL musculaire favorise l’oxydation des AG en acétylcoA : indépendante de l’insuline)
- finalité : distribuer les TG et le cholestérol aux tissus en période de jeûne
- plusieurs réactions : VLDL → IDL → LDL
= lipoprotéines à apo B100 - Le foie intègre les lipides endogènes dans des VLDL qui sortent du foie par la veine hépatique et rejoignent la veine cave inférieure.
- le VLDL rencontre le HDL
- les VLDL s’enrichissent en apo CII et en apo E grâce aux HDL
- Apo CII active la LPL
- hydrolyse des TG se fait grâce à l’action de la LPL (de la même manière que pour les chylomicrons).
→ tissus adipeux : stockage des TG
→ muscles (myocarde) : oxydation à des fins énergétiques via l’acétylCoA
↪ On obtient donc une particule plus petite, car il y a perte de TG : les remnants des VLDL sont des IDL• en parallèle : enrichissement en cholestérol estérifié
Le VLDL et IDL échangent des lipides avec les HDL grâce à une enzyme synthétisée par le fois, la CEPT = Cholesterol Ester Transfert Protein. La CETP circule dans dans le plasma, liée aux HDL. Les VLDL et/ou IDL cèdent de façon équimolaire une molécule de TG aux HDL contre une molécule de cholestérol estérifié. La finalité de cette réaction est d’enrichir les lipoprotéines à apoB100 en EC et donc permettre le retour des EC au foie.
=> La densité augmente (appauvrissement en TG et estérification/internalisation du cholestérol) : VLDL → IDL (plus petit que remnant : réduction de taille entraîne l’apparition de crasses et de repos et donc l’émission de HDL natif)
⚠ ne pas confondre la CEPT sur les HDL2 et la LCAT sur HDL3 et pré-β-HDL (= Lecithin Cholesterol Acyl Transferase) qui permet d’internaliser les cholestérols libres et donc de grossir/sphérifier les pré-β-HDL.
Les HDL2, enrichies en esters de cholestérol, sont les produits finaux de l’action de la LCAT et conduisent le cholestérol vers le foie pour l’excrétion dans la bile.
- Les fragments de surface libérés : PL, cholestérol, ApoA et Apo CII (qui étaient sur VLDL) retournent vers les HDL
☞ 3) hydrolyse des IDL et leur transformation en LDL
✯ Les IDL ont plusieurs destinées:
↪ une partie des IDL est recaptée par le foie, par le LDL-R (ligand : apo B100) ou LRP (ligand apo E)
↪ une autre partie subit un détachement de l’apoE à cause des replis et aboutit au stade LDL (pauvre en TG et riche en cholestérol estérifié)
= subissent l’action de la lipase hépatique encore appelée TG lipase hépatique = TGLH (dans la circulation) : perte de TG et s’enrichissent davantage en CE.
☞ La lipase hépatique est une enzyme dont la synthèse est exclusivement hépatique. Elle est localisée à la surface des hépatocytes, dans l’espace de Disse. Elle agit en hydrolysant les TG ainsi que les PL. Contrairement à la LPL, elle est active sous forme de monomère et ne nécessite pas de cofacteur. Elle exerce son action sur les lipoprotéines les plus PETITES : IDL et HDL (enrichies en TG grâce aux échanges par la CETP)
(pas les VLDL car leur apo B100 ne sont pas dans la bonne conformation).
Les IDL subissant l’action de la LH sont donc appauvries en TG et deviennent des LDL.
↪ 3 devenirs des LDL qui sont recaptés
• par le foie (1/3)
• par les macrophages (mauvais cholestérol : c’est le point de départ de l’athérosclérose) (1/3)
• par l’ensemble des tissus (tous les tissus sont en mesure de capter le cholestérol apporté par les LDL) (1/3)
✯ Rôle des LDL
- terme catabolique des VLDL
- riches en cholestérol (surtout en cholestérol estérifié)
- t1/2 = 3 jours
- fonction : transport du cholestérol aux tissus périphériques. Ils sont reconnus par le récepteur B/E, et sont dégradés après endocytose.
• foie : seul organe capable de l’éliminer sous forme de cholestérol ou d’acide biliaire, dans la bile
• tissus périphériques : l’ensemble des cellules pour les membranes, et également les tissus stéroïdogènes (synthèse des hormones stéroïdiennes)
- L’augmentation du cholestérol intracellulaire déclenche les mécanismes de régulation des LDL circulants.
Le cholestérol est donné aux cellules grâce au récepteur aux LDL (LDL-R = récepteur B/E) qui reconnait comme ligand les apo B100 et les apo E.
La fixation du LDL à son récepteur entraîne l’endocytose de l’ensemble. Il y a acidification de la vésicule, ce qui assure la séparation du LDL à son récepteur.
Les récepteurs LDL-R sont recyclés à la surface de la cellule.
L’hydrolyse du CE en C a lieu dans ses lysosomes par une lipase acide lysosomal. Le C libéré contribue à la structure des membranes cellulaires et des tissus nerveux.
La majorité des LDL est captée par le foie (hépatocytes contient 70% des récepteurs aux LDL) et est ainsi épurée du sang. le cholestérol libre régule sa propre synthèse.
Lorsque l’endocytose des LDL est ralentie, il y a augmentation de leur concentration plasmatique, ceux-ci peuvent subir diverses modifications (notamment oxydation) induisant l’internalisation par les macrophages, qui se transforment en cellules spumeuses et sont responsables de la formation des plaques d’athérome puis d’athérosclérose. ⚠
Métabolisme de HDL
Métabolisme des HDL = retour des tissus périphériques vers le foie
- HDL natifs sont discoïdaux
- possèdent ApoE et Apo CII qu’ils échangent avec les chylomicrons, les VLDL, les remnants et les IDL
• desquels ils reçoivent l’ApoAI, l’apo-C
• avec lesquels ils échangent du cholestérol et des TG. - lipoprotéines les plus petites et les plus denses
- constituées de 50% de protéines et 50% de lipides (surtout phospholipides et cholestérol estérifié)
- différents types de HDL :
• HDL3 (petites et sphériques)
• HDL2 (grandes et sphériques)
• pré β HDL (discoïdal)
✯ 1) synthèse hépatique des “pré-HDL”
- tissulaire: les nescent-HDL sont synthétisés à partir du foie et de l’intestin
- plasmatique : également constitués dans la circulation à partir des éléments de surface perdus par les LR
Celles-ci sont donc en mesure d’accepter à nouveau du cholestérol non estérifié (libération en périphérie des sites d’accrochage de cholestérol).
Le cholestérol estérifié sera quant à lui échangé avec les TG des CM et VLDL via la CETP (voie indirecte ou redonné au foie (voie directe)
✯ 2) Capture du cholestérol des tissus et la formation des HDL3
Les HDL naissantes hépatiques ou provenant du catabolisme des CM contiennent du cholestérol peu estérifié et présentent une structure discoïde. (pré β HDL)
→ La LCAT activée par Apo AI permet l’estérification du cholestérol et conduit à la sphérifisation des particules.
Cholestérol + Ag (provenant des phospholipides) → CE
↪ formation de petites particules sphériques et denses, riches en CE : β pré → HDL 3 et HDL 3 → HDL 2
Les HDL permettent l’épuration en cholestérol des tissus périphériques, en permettant son transport vers le foie, seul organe capable de l’éliminer.
→ processus anti-arthérogène : c’est la seule possibilité d’éliminer le cholestérol en excès des cellules de la paroi artérielle
On parle de “transport inverse du cholestérol” (TIC)
✯ 3) Le transfert de CE et la formation des HDL2 (Les HDL2 sont de grosses particules pseudomicellaires, riches en TG, PL apoprotéine et appauvries en CE.)
Les HDL 3 se transforment en HDL 2 lors des transferts du CE sur les VLDL, les IDL et les LDL
- contre des TG par l’intermédiaire de la CEPT
- contre des phospholipides par l’intermédiaire de PLTP
☞ PLTP
- lieu de synthèse : foie et tissu adipeux
- localisation : portée par les HDL
- rôle :
• transport des lipides (PL, CL) libérés lors de l’action de la LPL sur les LRT (CM et VLDL) vers le pool des HDL
• remodelage intravasculaire des HDL après action de la LH.
✯ 4) destin des HDL 2 et du CE
Au niveau du foie, les HDL 2 sont
- en partie hydrolysées par la lipase hépatique et recyclées en HDL3 + pré-β HDL par la PLTP
- en partie captées par les récepteurs des HDL qui assurent le retour du cholestérol excédentaire des tissu vers le foie.
Dans les lysosomes des hépatocytes, les HDL sont hydrolysées. Le CE libéré est hydrolysé en C qui est éliminé soit directement par la bile, soit après transformation en acides biliaires.
Les concentrations sanguines des LP dépendant du bon équilibre métabolique entre les différentes protéines, celui-ci étant régulièrement modifé par les apports lipidiques alimentaires. Les anomalies de répartition des LP au niveau sanguin portent le nom de dyslipoprotéinémie ou dyslipidémies.
Métabolisme des triglycérides
✯ LIPOGENESE = Biosynthèse des triglycérides
Les acide gras doivent ensuite être intégrés dans les molécules complexes. Ils entrent également dans la composition des TG. Il y a trois lieux de biosynthèse : l’entérocyte, l’hépatocyte et l’adipocyte.
• Dans l'adipocyte et l'hépatocyte Pour faire un TG, il faut du glycérol activé sous forme de glycérol-P, il provient : ☞ du glucose de la glycolyse (apport alimentaire) dans l'hépatocyte et l'adipocyte ☞ prise en charge directe du glycérol dans l'hépatocyte
- sur le glycérol-P, l’acétyltransférase ajoute 2 acides gras en position 1 et 2 pour donner l’acide phosphatidique. L’action d’une phosphatase donne du 1,2 DAG sur lequel se fixe un 3e acide gras.
✯ LIPOLYSE = catabolisme des TG
Selon la localisation et le but de la lipolyse, différentes enzymes interviennent ;
- lipase pancréatique : hydrolyse les TG alimentaires, dans la lumière duodénale, en post-prandial
- lipoprotéine lipase (LPL) hydrolyse les TG en LRT (lipoprotéine riches en TG : les chylomicrons en période post-prandiale et les VLDL en période de jeun).
Extracellulaire, située à la surface de l’endothélium vasculaire des tissus utilisateurs de TG (muscles striés, myocarde, tissu adipeux, tissu mammaire) - lipase hépatique ou TG lipase hépatique (LH ou TGLH) : hydrolyse les TG et les PL des lipoprotéines à apoB100 (IDL et LDL).
Extracellulaire, située à la surface de l’endothélium vasculaire des vaisseaux HEPATIQUES, au niveau des espaces de Disse. - TG lipase cellulaire hormonosensible : hydrolyse les TG stockés, essentiellement dans le tissu adipeux et les muscles/myocarde. C’est une enzyme limitante du catabolisme des AG avec une régulation hormonale (catécholamines):
• forme phosphorée active obtenue par action du glucagon/adrénaline (lipolytique)
• forme déphosphorylée inactive par insuline (anti-lipolytique = lipogénique)
Cholestérol : synthèse du cholestérol et régulation
☞ Le pool central du foie
- synthétise 4/5 du cholestérol endogène (1/5 dans l’intestin, les corticosurrénales, les gonades, la peau)
- il synthétisé les VLDL et les HDL nécessaires à son transport sanguin “hépatofuge” et “hépatopète”
- élimine le cholestérol sous forme d’acides biliaires
La synthèse du cholestérol est très complexe et se situe dans plusieurs organites intracellulaires. Elle débute dans le cytosol à partir des molécules d’acétylCoA, issus des glucides et des AG, mais se poursuit dans le réticulum endoplasmique endogène (800 mg/j) et les peroxysomes.
A la production hépatique endogène (800 mg/j), s’ajoute le cholestérol alimentaire (300 mg/j) apporté par la consommation de viande, foie, cervelle, produits laitiers, jaune d’oeuf.
La quantité totale, voisine de 1g/j, compense l’élimination biliaire et intestinale obligatoire.
Le cholestérol alimentaire sont véhiculés, sous forme de micelles vers la paroi du tube digestif où s’effectue leur absorption. Le cholestérol libre pénètre dans la cellule intestinale grâce à l’action du transporteur NCP1L1 (Nieman Pick disease C1 like 1). Dans l’entérocyte, le cho- lestérol libre est rapidement estérifié sous l’action de l’ACAT (Acyl-CoA Cholestérol acyl transférase).. Le cholestérol libre, non estérifié, pourra rejoindre la lumière intestinale sous l’action des transporteurs ABCG5/ABCG8
Le cholestérol est un stéroïde à 27C. Il est indispensable à de nombreuses synthèses : acides biliaires, hormones stéroïdiennes, vitamine D. Il entre dans les structures des membranes cellulaires et des issus nerveux (myéline)
Le cholestérol est une molécule à caractère amphiphile : l’essentiel de la structure est hydrophobe, mais contient un OH hydrophile → estérifiée, la molécule est totalement hydrophobe
☞ au niveau cellulaire : ACAT = Acyl-CoA Cholestérol Acyl Transférase (permet estérification du cholestérol → CE)
☞ au niveau plasmatique: LCAT = lécithine-cholestérol acyltransférase (le pré-bêta HDL discoïdale se transforme en HDL3 sphérique qui donnera à son tour un HDL2. On a donc la création d’un véritable “gradient” de cholestérol libre entre la cellule et l’accepteur)
Il participe à
- la structure des membranes cellulaires, gaines de myéline…
- la synthèse des
• acides biliaires
• hormones stéroïdes (progestérone, cortisol, aldostérone, androgènes, oestrogène)
• vitamine D
Sa synthèse se fait au niveau du cytoplasme des hépatocytes et des entérocytes.
✯ SYNTHESE
La synthèse intracellulaire du cholestérol se fait en 4 étapes à partir de l’acétylCoA :
1) 3 molécules d’acétylCoA se condensent pour former l’HMG-COA (hydroxyméthylglutaryl-CoA) grâce à l’HMG CoA synthétase
→ ensuite réduite en mévalonate par l’HMG-CoA réductase
2) Synthèse de l’isopenténylpyrophosphate (enzyme du cytosol et du RE) → activation du mévalonate en isoprènes activés
3) Conversion en 6 molécules d’isopenténylpyrophosphate en squalène (enzyme du cytosol)
4) cyclisation du squalène en lanostérol puis conversion en cholestérol (enzyme du RE)
Au cours de la synthèse du mévalonate, il y a régulation de l’enzyme HMG-CoA réductase. C’est la seule régulation a cours de la synthèse ⚠
✯ REGULATION
Enzyme clé : HGM CoA réductase
(+) l’insuline
(-) rétroinhibée par le cholestérol lui-même et les acides biliaires issus de la transformation du cholestérol
En outre, le cholestérol apporté par les lipoprotéines (LDL principalement) :
(+) l’ACAT stockant ainsi la forme libre du cholestérol en forme estérifiée
(-) la synthèse des récepteurs des LDL empêchant un apport supplémentaire de cholestérol aux tissus.
Régulation de plusieurs façons :
- le cholestérol libre cellulaire:
• inhibe la production des récepteurs LDLR de la cellule du cholestérol et donc l’entrée du cholestérol (la cellule n’en a pas besoin)
• inhibe l’HMG-CoA réductase
• stimule l’ACAT, favorisant son stockage
- l’augmentation des apports en cholestérol alimentaire inhibe la synthèse du cholestérol endogène
Il existe différents niveaux pour la régulation. mais celle-ci se fait toujours sur la même enzyme : HMG-CoA réductase
1) La vitesse de synthèse de l’ARNm de la réductase est contrôlée par un facteur de transcription SREBP ( = Sterol regulatory élément binding protein (en réalité, un fragment peptique de SREBP). Ce fragment se fixe en amont du gène codant pour la réductase, augmentant la synthèse d’ARNm (séquence cis = SRE du gène récutase).
→ Une diminution cholestérol va activer une SCAP (protéine transmembranaire) qui va se lier au SREBP ce qui va entraîner sa migration du réticule endoplasmique vers l’appareil de Golgi.
- Une partie protéolytique de la SCAP va cliver SREBP en deux endroits.
- La partie N-terminale va dans le noyau afin d’agir sur la synthèse d’ARN.
→ A l’inverse, si le cholestérol augmente, il n’y a pas de clivage et la synthèse du cholestérol est bloquée.
SP1 : clivage protéolytique dans la partie luminale
SP2 : clivage protéolytique dans la région transmembranaire.
2) vitesse de traduction de l’ARNm est inhibée par le cholestérol et autres stérols
3) La dégradation de la réductase : sa t1/2 est courte et est réduite en présence de concentration en cholestérol et autres dérivés stérols
4) A court terme : régulation de l’activité par un mécanisme de phosphorylation de la réductase;
L’HMG CoA réductase existe sous deux formes
• une forme phosphorée inactive
• une forme déphosphorées - OH active.
Une protéine kinase AMP-dépendante (AMPK) l’inactive;
Donc la synthèse du cholestérol s’arrête lorsque la concentration en ATP faible. Une augmentation en AMPc signifie que la cellule n’a plus assez d’ATP et donc il y a mise au repos de la synthèse de cholestérol.
BILAN ENERGETIQUE
La synthèse d’une molécule consomme 18 acétylCoA et 18 ATP.
Le coenzyme de synthèse NADPH; H+ est apporté par la voie des pentoses-P et la navette “citrate-malate-pyruvate”
