La biosynthèse des lipides Flashcards

1
Q

Quelles sont les grandes classes de lipides ?

A

Il y a 2 grandes classes de lipides :
- Les AG = participent à l’élaboration des TG
- Les phospholipides
Toutes les biosynthèses sont des processus endergoniques qui consomment de l’ATP, contrairement aux voies exergoniques qui libèrent de l’énergie et permettent à la cellule d’effectuer des travaux ainsi que de garder un stock d’ATP élevé.
Classiquement, le donneur d’électrons et de protons = le NADPH + H+ qui donne 2 électrons et 2 protons.

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2
Q

Quels sont les rôles des lipides ?

A
  • Stockage d’énergie : surtout le TG = triacylglycérol = celui qui peut fournir le plus d’énergie
  • Constitution des membranes cellulaires (ex : cholestérol et phospholipides).
  • Élaboration de pigments (ex : les carotènes).
  • Participation à la formation de cofacteurs (notamment la vitamine K)
  • Participation à la formation de détergents (ex : les sels biliaires formant des micelles quand ils sont
    libérés dans le tube digestif et permettent ainsi aux enzymes pancréatiques et gastriques d’atteindre
    leur substrat).
  • Transporteurs (ex : dolichols).
  • Synthèse d’hormones (vitamine D, hormones sexuelles).
  • Messagers intracellulaires (phosphatidylinositol).
  • Ancrage de protéines dans la membrane (acides gras, phosphatidylinositol).
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3
Q

En combien de phases se passe la synthèse des AG et où cela se passe ?

A

Elle se déroule en 2 temps :
1) Construction de l’unité de base = le malonyl-CoA à partir de l’acétyl-CoA
2) Une synthase va utiliser ce malonyl-CoA et une unité d’acétyl-CoA pour fabriquer les acides gras libres.
Cette synthèse se déroule dans les hépatocytes, dans le tissu adipeux et dans la glande mammaire au cours de la lactation.
Ça se fait dans le cytoplasme.

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4
Q

Comment se passe la première phase de la synthèse des AG ?

A

1ère phase = construction de l’unité de base via plusieurs sous-étapes et via une enzyme = l’acétyl-CoA carboxylase : elle va prendre un acétyl-CoA et lui ajouter un CO2.
Cette enzyme = formée de 3 sous-unités :
1ère = une lysine ancrée au site catalytique de l’enzyme et qui est prolongée par un bras biotine qui est flexible.
2ème = enzyme = la biotine-carboxylase = elle possède une activité de carboxylase de la biotine.
1ère étape : en présence de CO2 + H2O : du H2CO3 s’ionise en H+ + HCO3-
+ En présence d’ATP (car cette réaction = endergonique), le CO2 de l’HCO3- vient se mettre sur la biotine et établit une liaison covalente avec son azote. Formation ainsi d’une carboxy-biotine.
3ème = la trans-carboxylase = la partie s’occupant de la trans-carboxylation.
2ème étape : ce bras va passer de la sous-unité 2 à la sous-unité 3 où il rencontre le substrat = l’acétyl-CoA : il y a alors trans-carboxylation : le CO2 porté par la partie trans de la biotine va venir s’attacher sur le C de l’acétyl-CoA pour former le malonyl-CoA.
C’est ce malonyl-CoA qui servira d’unité de base dans la synthèse des AG.

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5
Q

Comment se passe la deuxième phase de la synthèse d’AG ?

A

2ème phase = utilisation de malonyl-CoA et d’acétyl-CoA pour fabriquer des AG : Ça se fera via la synthase d’acides gras = un polypeptide unique possédant 7 fonctions, et donc 7 domaines (dont 3 sont à connaitre) :
- Le domaine KS : il possède une fonction thiol très importante.
- Le domaine ACP : il possède aussi une fonction thiol très
importante.
Sa partie protéique consiste en la chaine latérale d’un aa = la sérine + 1 acide pantothénique.
Et surtout il a une fonction SH permettant de lier des acétyl, des malonyl et des acyl = des AG en cours d’élongation.
- La domaine TE : il possède une fonction thiol estérase qui va séparer l’AG libre formé sur cette enzyme pour en faire un AG libre séparé de l’enzyme.
Cette enzyme établit une structure en forme de S.

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6
Q

Quelles sont les étapes de la 2ème phase de la synthèse d’AG ?

A

a) Chargement d’un acétyl sur l’ACP : la liaison carbone-soufre sera rompue entre le CoA et l’acétyl et cette liaison va venir s’établir entre la fonction thiol, le soufre et le carbone. Il y a donc chargement d’un acétyl = une unité à 2C sur l’ACP.
Ensuite, le bras ACP = mobile va bouger pour venir déposer le groupe acétyl sur KS de manière à ce que le C établisse une liaison avec le S. C’est le seul acétyl-CoA = utilisé dans la synthèse des AG, à partir de maintenant il n’y aura que des malonyl-CoA qui seront utilisés.
b) Le 1er malonyl-CoA arrive et est formé d’un acétyl carboxylé, il y a alors libération du CoA.
+ Formation d’une liaison carbone-soufre avec le soufre de l’ACP. On a donc le malonyl (= 2ème participant) et l’acétyl (= 1er participant) et l’ACP vient placer le malonyl juste au-dessus de l’acétyl = porté par KS.
c) Il y a alors une décarboxylation qui va se faire : le CO2 sera éliminé et il y aura condensation des 2 acétyl sur le bras ACP. Il y aura une rupture de la liaison carbone-soufre et l’acétyl va établir une liaison avec le Cèainsi l’acétyl va remplacer le CO2 sur le bras d’ACP. On se retrouve donc avec une fonction thiol-SH sur KS Et on se retrouve avec les 2 derniers C du futur AG qui dérivent de l’acétyl et qui sont précédés de 2 C qui dérive du 1er malonyl-CoA. Tout ça = portés par le soufre de l’ACP.
d) Cette structure à 4C va subir une réduction en présence de NADPH + H+ qui va fournir 2 électrons et 2 protons : cette double liaison C-O va disparaitre et le C va accepter les 2 électrons et 2 protons devenant ainsi du C-H- O-H.
e) Ensuite, il y aura une déshydratation : une molécule d’eau sera éliminée : pour cela 1 C va perdre un OH et l’autre perdra 1H. Il y aura ainsi formation d’une double liaison C-H avec élimination d’une molécule d’eau.
f) Ensuite, cette double liaison sera à nouveau détruite par un 2ème NADPH + H+ qui va donner 2 électrons et 2 protons. 1 électron et 1 proton seront acceptés par chaque C, il y aura ainsi disparition de la double liaison CH2-CH2.
g) Enfin, l’ACP va venir placer la structure à 4C sur la fonction thiol de KS en transférant ainsi ce butyryl à 4C de l’ACP sur KS avec établissement d’une liaison C-S entre le butyryl et la fonction thiol de KS.
Ensuite il y aura un 2ème cycle, avec un second malonyl-CoA qui subira une décarboxylation, une condensation puis le cycle de réduction-déshydratation, … Et on obtient alors sur l’ACP une structure à 6C : les 2 premiers venant du seul acétyl-CoA, les 2 suivants venant du 1er malonyl-CoA et les 2 plus proches du S qui viennent du 2ème malonyl-CoA.
En répétant cela 7x, on obtient un AG libre saturé à 16C = le palmitate. Il y aura donc eu élongation de la chaine.
h) Au moment où l’acyl comporte 16C, les 2C les plus distants de la fonction acide (sont formés à partir de l’acétyl-CoA) et tous les doublets suivants = formés par les malonyl-CoA 1, puis 2, puis 3, … jusque 7 avec chaque fois décarboxylation-déshydratation -réduction.
i) Au moment où cette structure = portée par KS atteint un total de 16C, le 7ème domaine = domaine thio-estérase va, en présence d’une molécule d’eau, hydrolyser la séparation de cet AG qui devient un AG libre qui n’est plus porté par la synthase d’AG.
j) Ça devient ainsi un acide palmitique = le palmitate et il y a récupération de la fonction S-H de KS. Donc dans la dernière réaction, pour séparer l’AG libre de l’enzyme, on consomme 1 molécule d’H2O.

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7
Q

Quel est le bilan de la synthèse de palmitate ?

A

On obtient une molécule avec 0 doubles liaisons = une molécule saturée.
Pour cela on utilise 7 malonyl-CoA (à partir de 7 acétyl et de 7 ATP et de 7CO2).
Ensuite on synthétise un palmitate dont le 1er doublet de carbone vient d’un acétyl-CoA puis il faut 7 malonyl-CoA pour créer un acide palmitique.
La fonction thio-estérase du 7ème domaine libère l’AG libre et consomme une molécule d’eau, d’où la production de 7-1 = 6 molécule d’eau au niveau de la 2ème équation.
Cette synthèse d’AG libres = dans le cytoplasme et les acétyl-CoA servant dans la 1ère phase et dans la 2ème phase proviennent de la mitochondrie : il faudra donc les transporter de la mitochondrie vers le cytoplasme.
Ca consommera 2 molécules d’ATP/acétyl-CoA transporté de la mitochondrie vers le cytoplasme.
Au total, on a donc 3ATP/unité de 2 carbones synthétisésó24 ATP – 1 = 23 ATP consommés/palmitate synthétisé, on fait 24-1 car le 1er doublet n’est pas un malonyl mais bien un acétyl : consommation d’1 ATP en moins.
Ainsi, le NADPH joue un rôle important. Puisqu’il y a 2 réactions de réduction au cours desquelles le NADPH intervient pour donner 2 protons et 2 électrons.

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8
Q

Quelles sont les sources de ce NADPH pour la synthèse des acides gras ?

A

Il y en a 2 sources :
- Voie du pentose phosphate = se déroule dans le cytoplasme : à partir du glucose-6P qui est transformé en ribulose-5P qui sera reconverti en glucose-6P pour refaire du ribulose-5P = établissement d’un cycle au cours duquel de grandes quantités de NADPH sont synthétisées.
- L’enzyme malique qui transforme, dans le cytoplasme, le malate en
pyruvate. Il y a donc une décarboxylation oxydative = un CO2 qui est prélevé et il y
a aussi une oxydation : le NADP se charge de 2 protons et de 2 électrons pour former le NADPH + H+.
Au cours de la glycolyse, la [NAD] = faible dans le cytoplasme >< la [NADH] = élevée dans la mitochondrie.
C’est un peu l’inverse pour l’NADPH = fortement concentré dans le cytoplasme et plutôt faible dans la mitochondrie.
Le NADH = sert d’accepteur d’électrons et va les délivrer sur la chaine des cytochromes. Tandis que le NADPH = plutôt un donneur d’électrons et de protons dans le cytosol.

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9
Q

D’où viennent les acétyl-CoA ?

A

Ils proviennent de la matrice mitochondriale, dans la membrane interne = imperméable et possède des transporteurs.
A l’état nourrit, un organisme possède une grande [acétyl-CoA] de différentes sources dans la matrice.
En effet il y a :
- Oxydation des acides gras
- Transformation du pyruvate en acétyl-CoA
Dans la mitochondrie la concentration en acétyl-CoA est importante

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10
Q

Comment se passe la sortie de l’acétal-CoA de la mitochondrie ?

A

a) L’acétyl-CoA va réagir avec l’oxaloacétate pour former du citrate via la citrate synthase = 1ère réaction du cycle de Krebs.
b) Lorsqu’il y a bcp de citrate dans cette matrice (ex : en conditions prandiales ou postprandiales) : une partie du citrate va passer dans le cytoplasme via son transporteur. Ça consomme 1 ATP.
c) Une fois dans le cytoplasme il y aura une réaction inverse avec libération de l’acétyl-CoA et de l’oxaloacétate via la citrate lyase.
d) L’acétyl-CoA peut ainsi participer à la synthèse des AG (en plus de 7 malonyl-CoA).
e) L’oxaloacétate sera transformé par la malate DH en présence de NADH + H+ en malate.
f) Le malate sera transformé en pyruvate par l’enzyme malique = générée après une décarboxylation &
réduction du NADPH + H+ dans le cytosol.
g) Le pyruvate repasse au-travers de la membrane interne de la mitochondrie via son transporteur spécifique et abouti dans la matrice mitochondriale où il subit l’action de la pyruvate carboxylase pour être transformé en oxaloacétate.
Il y a ainsi consommation d’une 2ème molécule d’ATP.
Pour chaque molécule d’acétyl-CoA passant de la matrice mitochondriale vers le cytosol, il y aura 2 ATP consommés

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11
Q

Qu’est-ce qui permet de réguler la synthèse d’AG ?

A

Ça se fait surtout au niveau de la citrate lyase de l’acétyl-CoA carboxylase.
Dans le cytosol :
- La citrate lyase transforme le citrate en acétyl-CoA et en oxaloacétate.
- Et l’acétyl-CoA carboxylase transforme l’acétyl-CoA en malonyl-CoA en présence d’H2CO3.
Cette synthèse d’AG libres se fait surtout dans le foie, le tissu adipeux et la glande mammaire en lactation.
La bêta-oxydation = le catabolisme des AG survient pendant la période de jeun.
Lors de la période prandiale, c’est le moment dont les hépatocytes profitent pour synthétiser les AG : il y aura donc [citrate] élevée dans le cytosol si la concentration mitochondriale en citrate est élevée.
Donc la [acétyl-CoA] et en [ATP]&raquo_space;> = signe un état nourri : condition dans laquelle l’hépatocyte va synthétiser des AG via la sécrétion d’insuline.
L’insuline agira ainsi sur cette citrate lyase pour qu’elle transforme le citrate en acétyl-CoA dans le cytosol.
Le citrate lui-même = le substrat = va activer l’acétyl-CoA carboxylase : si la
[citrate] ↑ dans le cytosol, il faut activer la transformation de l’acétyl-CoA en malonyl-CoA pour la formation des AG.
Le produit final aura un effet allostérique négatif sur l’acétyl-CoA carboxylase : au moment où il y a assez de palmitoyl-CoA synthétisé on aura un feed-back –.

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12
Q

Qu’est-ce qui empêche la synthèse d’AG ?

A
Les hormones (glucagon & adrénaline) vont empêcher la synthèse des AG : le glucagon en se liant aux hépatocytes va, lors du jeun, activer la bêta-oxydation des AG pour fournir de l’énergie aux hépatocytes, ça inactive donc leur synthèse.
Idem pour l’adrénaline = hormone du stress aigu, elle se liera à son récepteur, va inhiber la synthèse des AG en acétyl-CoA pour permettre d’avoir de l’énergie pour effectuer un exercice physique imminent = le combat ou la fuite.
Le malonyl-CoA inhibe la carnitine-acyl-transférase de type 1 = l’enzyme qui prend l’acyl de l’acylCoA et qui le met dans la carnitine dans le cytoplasme pour lui permettre de rentrer dans la mitochondrie et de subir la dégradation = la bêta-oxydation.
Or comme la synthèse des AG (via le malonyl-CoA) et la dégradation des AG (entre autre via la carnitine) = des voies métaboliques opposées = cycle futile, ça ne pourra pas se faire en même temps sans perdre de l’énergie inutilement.
La sous-unité de base pour la synthèse des AG = le malonyl-CoA = un effecteur allostérique – de la carnitine-acyl-transférase de type 1, empêchant ainsi les AG venant d’être synthétisés d’aller dans la mitochondrie pour y être dégradés.
Ils serviront à autre chose.
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13
Q

Quels types d’AG nos cellules sont capables de synthétiser ?

A

La cellule est capable de synthétiser des AG de :
- 16C = le palmitate
- On peut aussi saturer ce palmitate avec des doubles liaisons (jusqu’au 9ème C
seulement).
- 18C = stéaroyl-CoA : via addition de groupes de 2C (issus du malonyl-CoA) à partir
du palmitoyl-CoA.
La synthèse du palmitate = dans le cytoplasme.
Celle du stéarate, de l’oléate et des autres AG légèrement désaturés (possèdent des doubles liaisons) se fait dans le RE et dans la mitochondrie.
L’acide arachidonique = impossible à synthétiser par nos cellules à partir de palmitate.
En effet, il y a 2 réactions qui ne se font que dans la cellule
végétale, pas dans la cellule animale.
Pour produire tous les produits sous les sigles, il faut que l’alimentation contiennent 2 produits :
- Le linoléate = 18C, 2 doubles liaisons
- L’alpha-linolénate = 18C à 3 doubles liaisons.
Une fois que ces AG sont ingérés, ils participeront dans notre corps à la synthèse d’acide arachidonique.

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14
Q

Comment se fait la dénaturation des AG ?

A

Nos cellules peuvent désaturer des AG introduire des doubles liaisons via la désaturase. Ça se fait dans le REL, les 2 AG les plus fréquemment synthétisés dans nos cellules sont :

  • Le palmitoléate = C16 et double liaison sur le C9.
  • L’oléate = C18 et double liaison sur le C9.
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15
Q

Comment agit la désaturase ?

A

Agit en présence d’O2.

a) Ça se fait en présence de NADPH + H+ comme donneur d’électrons et de protons = captés par le FAD de la cytochrome B5 réductase qui devient FADH2.
b) En présence d’O2 les 2 protons libérés par le NADPH transférés au FADH2 et des 2 électrons + les 2 électrons et les 2 protons qui sont arrachés à ces 2 C, il y a formation de 2 molécules d’eau et d’une double liaison C-C.

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16
Q

Quelles sont les sources énergétiques disponibles chez un homme de 70 kg en début de jeun ?

A

Dans le tissu adipeux on a les TG = environ 15kg, pouvant fournir 589 000 kJ.
Dans le muscle : on a des protéines et donc des aa, pouvant fournir 100 000 kJ.
Dans le foie & le muscle : on a du glycogène = 225 g, pouvant fournir 3800 kJ.
Les énergies circulantes dans le sang = glucose, AG, TG, … = 23g, pouvant fournir 420 kJ.
On voit toute l’importance relative du tissu adipeux dans l’apport énergétique par-rapport au muscle.
Le métabolisme de base = 7500kJ/jour : il faut donc en absorber la même chose pour assurer la survie.

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17
Q

Comment se fait la synthèse des TG à partir d’AG ?

A

À partir de glycérol-3P via 2 voies distinctes selon le tissu :
• Dans le tissu adipeux & dans le foie
• Dans le foie (via une autre voie).
Synthèse des TG à partir du glycérol-3P :
Selon le tissu où on se trouve, il existe 2 voies de synthèses différentes dans le foie + 1 voie dans le tissu adipeux :
o Dans le foie (voie n°1) et dans le tissu adipeux :
a) Le glucose rentre dans la glycolyse et aboutit à un métabolite intermédiaire = le di-hydroxy-acétone-P qui, en présence de 2 protons et de 2 électrons donnés par le NADH + H+ sera transformé en glycérol- 3-P.
o Dans le foie (voie n°2) :
a) Le glycérol-3P sera généré à partir du glycérol en utilisant la glycérol-3-kinase et 1 molécule d’ATP. (seule la production du glycérol-3P différait).
b) Le glycérol-3P va subir l’ajout d’un 1er AG porté par un acylCoA
c) Cet acyl sera transféré sur 1 des 2 C qui subsiste
d) Et un 2ème acyl sera transféré sur le 2ème C.
On obtient ainsi le di-acyl-glycérol-3P = l’acide phosphatidique.

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18
Q

Comment sont synthétisés ces acylCoA ?

A

Lors de la bêta-oxydation, les AG sont prélevés par l’acylCoA-synthétase en présence d’ATP et de CoA et sont liés au niveau du C de la fonction acide au S de la fonction thiol du CoA.

e) L’acide phosphatidique va subir l’action d’une phosphatase et va perdre son P du C3.
f) On obtient ainsi le 1,2-di-acyl-glycérol.
g) On a ensuite une acyl-transférase qui vient transférer le 3ème acyl sur le C3 pour former le tri-acyl-glycérol = TG = triglycérides.

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19
Q

Comment se fait la régulation hormonale de la synthèse et de la dégradation des TG ?

A

Ça se fait via des hormones : insuline (qui ↑ en concentration quand on mange), le glucagon (qui ↑ lors du jeun) et l’adrénaline (= hormone du stress).
Il n’y a pas de cycle futile car la cellule est économe, mais ici il y a une exception, il y en a 2 et ils sont importants dans le cadre de la synthèse et de la dégradation des TG.

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20
Q

Quel est le 1er cycle futile ?

A

Au sein du tissu adipeux il y a des adipocytes blancs possédant une vacuole avec des TG = constamment légèrement hydrolysés en glycérol et en AG.
Une partie de ces AG entre tout de suite dans la resynthèse de TG.
Selon l’hormone prédominante dans la circulation sanguine : soit c’est la synthèse (via insuline), soit la dégradation (via glucagon & adrénaline) qui l’emporte mais elles sont toujours actives en même temps = cycle futile.

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21
Q

Quel et le 2ème cycle futile ?

A

Une partie des AG passe dans la circulation sanguine et ces AG sont portés par l’albumine et ils atteignent les différents tissus où ils peuvent servir à rentrer dans la bêta-oxydation musculaire par exemple.
Une partie des AG portés par l’albumine va rentrer dans les hépatocytes et participer à la
synthèse de TG en présence de glycérol-3P.
Ces TG néo-synthétisés seront déposés dans des lipoprotéines = VLDL qui seront déversées dans la circulation sanguine à partir de l’hépatocyte : les VLDL arrivent dans les capillaires du tissu adipeux, rencontrent la lipoprotéine lipase et l’activent : elle transforme alors les TG des VLDL en glycérol et en acides gras.
= 2ème cycle futile.

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22
Q

A quoi servent les 2 cycles futiles ?

A

Ce système permet d’avoir continuellement une [AG] libres dans la circulation = très important pour la survie.
Le temps de produire l’énergie nécessaire pour mobiliser les muscles serait trop long si on partait d’une [AG] libres = 0.
Ça permet de répondre rapidement par un exercice physique.

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23
Q

D’où proviennent les glycérol-3P présents en continu dans l’adipocyte pour alimenter le 1er cycle futile , mais aussi dans l’hépatocyte ?

A

Dans le foie, le glycérol-3P provient de la glycolyse en cas de période prandiale, ou de la gluconéogenèse en cas de jeun.
Dans le tissu adipeux, le glycérol-3P provient de la glycolyse en cas de période prandiale, ou en cas de jeun, il n’y a pas de gluconéogenèse totale dans ce tissu adipeux.
Mais, il y a une glycéronéogenèse dans le tissu adipeux : donc les mêmes enzymes (qui transforment le pyruvate en plusieurs étapes en glycérol-3P de la même manière que dans la gluconéogenèse) se trouvent dans le tissu adipeux.
Puis ça s’arrête là dans les adipocytes. Dans les hépatocytes le glycérol-3P peut servir à générer du glucose qui sera libéré dans la circulation sanguine mais pas dans le tissu adipeux.
Le produit final de la glycéronéogenèse = le glycérol-3P.

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24
Q

Comment se passe la synthèse des glycérophospholipides ?

A

On les retrouve comme constituants des membranes, … au départ de l’acide phosphatidique.
On lui ajout un « groupe de tête » type sérine, choline, … et on obtient un glycérophospholipide.
Les différents groupes de tête sont :
- Le glycérol pour former le phosphatidyl-glycérol
- La sérine pour former le phosphatidyl-sérine
- La choline
- L’éthanolamine

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25
Q

Comment se fait la synthèse des éicosanoïdes ?

A

A partir des acides gras et des phospholipides membranaires, il y a 2 grandes classes importantes de médiateurs :
▽ Les prostaglandines
▽Les leucotriènes

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26
Q

Comment agissent les prostaglandines dans la synthèse d’éicosanoïdes ?

A

Dans les membranes on a des phospholipides qui contiennent, ancré sur le C2, un acide arachidonique.
Cet acide arachidonique = composé de 20C et de 4 doubles liaisons.
Lorsque la cellule est activée, une phospholipase (type A2) peut être activée et venir hydrolyser l’AG porté par le C2 du glycérol pour le libérer.
Cet acide gras = l’acide arachidonique.
L’enzyme qui s’occupe d’introduire un cycle puis de peroxyder cette molécule d’acide arachidonique = la cyclo-oxygénase = COX.
Elle agit donc 2x sur ce substrat = l’acide arachidonique qui est libéré du phospholipide membranaire par la phospholipase A2.
- En agissant la 1ère fois : ça forme un cycle.
- En agissant la 2ème fois : avec son activité peroxydase.
À partir de ces prostaglandines G2, on synthétise des prostaglandines H2 et toutes les autres ainsi que les thromboxanes = jouent un rôle important dans la coagulation.
Toute cette synthèse se fait dans le REL.

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27
Q

Quels sont les 2 gènes de cyclo-oxygénase ?

A

• Le gène COX1 = code pour une cyclo-oxygénase 1 = responsable de la synthèse des prostaglandines notamment dans la muqueuse gastrique.
Dans cette muqueuse, ces PGF2 = responsables de la synthèse et de la libération du mucus gastrique pour protéger la muqueuse gastrique de son acidité.
• Le gène COX2 = code pour la cyclo-oxygénase 2 = responsable de la production de PGF2 de l’inflammation = responsables de la douleur, de la fièvre et de l’inflammation (rougeur & gonflement).

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28
Q

Quels sont les médicaments qui agissent sur les COX ?

A

Il existe des médicaments type :
- Aspirine = acide acétylsalicylique
- Des AINS (type ibuprofène)
Qui agissent sur les 2 COX, sans spécificité d’action sur l’une ou sur l’autre.
Elles inhibent de manière définitive les 2 COX.
Ça a des effets bénéfiques pour contrer l’inflammation, mais en effet secondaire on agit aussi sur la COX1 : si on prend trop de ces médicaments ou durant une période trop longue, il y a un risque de perforation de l’estomac = ulcère gastrique par défaut de synthèse de PGF2 et donc de mucus gastrique.

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29
Q

Comment agissent les leucotriènes sur la synthèse d’éicosanoïdes ?

A

Les phospholipides membranaires contenant de l’acide arachidonique sur le C2 du glycérol = attaqués par la phospholipase A2, libèrent l’acide arachidonique et du lysophospholipide (= le
phospholipide à qui on a arraché l’acide arachidonique présent sur le C2).
L’acide arachidonique sera le substrat de 2 enzymes :
• La 5-lipoxygénase
• La 12-lipoxygénase
Elles catalysent l’addition d’une molécule d’O2 pour former toute une série de leucotriènes.
Ces leucotriènes jouent un rôle important dans :
o La chimiotactisme des leucocytes, en cas d’infection/inflammation, il y a libération de leucotriènes
dans le milieu extracellulaire, ils se lient ainsi à leurs récepteurs et vont attirer les GB vers le site de
l’inflammation/l’infection.
o Ils jouent aussi un rôle important dans la contraction des muscles lisses des bronches.
Il existe des médicaments inhibant les récepteurs aux leucotriènes.

30
Q

Comment se fait la synthèse du cholestérol ?

A

Elle se fait essentiellement dans les hépatocytes. Elle se fait en 4 étapes :

  1. Condensation de 3 acétyl-CoA en mévalonate (à 6C).
  2. Ce mévalonate va subir des transformation biochimiques pour être transformé en isoprènes activés
  3. Ces isoprènes vont polymériser pour former un squalène = une structure à 30C.
  4. Ensuite, au-travers de plusieurs réactions, entre autre la cyclisation, il y a formation du cycle du noyau stéroïde.
31
Q

Quelles sont les étapes détaillées qui permettent d’obtenir le mévalonate ?

A

1) Condensation de 3 acétyl-CoA (à 2C) en acéto-acétyl-CoA via la thiolase et avec libération d’un CoA-SH.
2) Ensuite, une HMG-CoA synthase va prendre en charge un 3ème acétyl-CoA et l’ajouter sur un C pour former de l’hydroxy-méthyl-glutaryl-CoA.
3) Cette molécule va subir l’action de l’HMG-CoA réductase (= dans le REL) en présence de 2 NADPH et de 2H+ avec libération du CoA.
Il y aura libération du CoA et la fonction acide qui était présente sera transformée en CH2OH.
On se retrouve ainsi avec le mévalonate (= servira d’unité de base pour la synthèse du cholestérol).

32
Q

Quelles sont les étapes détaillées qui permettent d’arriver aux isoprènes activés grâce au mévalonate ?

A
  • Le mévalonate va subir une triple phosphorylation :
  • Le 3ème phosphate de l’ATP viendra se mettre sur le C5 via une phosphotransférase.
  • Ensuite, une kinase, en présence d’ATP va en prélever son 3ème phosphate et va venir le mettre sur le 1er phosphate, entrainant la formation d’un pyrophosphate.
  • En présence d’ATP il y a une phosphorylation-décarboxylation, le P de cet ATP sera ajouté sur le C puis retiré !
    On a donc une phosphorylation – décarboxylation – déphosphorylation.
  • On obtient ainsi un isoprène activé qui peut se présenter sous 2 formes car la double liaison peut changer de place entre 2C.
    Ces isoprènes activés sont à la base d’une impressionnante quantité d’importantes molécules biologiques. L’une d’elle étant le cholestérol.
33
Q

Quelles sont les étapes détaillées qui mènent à la formation d’un squalène grâce aux isoprènes ?

A
  • Il y aura ensuite condensation de 2 isoprènes activés (contenant chacune 5C) : on a ainsi une molécule à 10C = géranyl-pyrophosphate.
  • Cette molécule va ensuite subir l’addition d’un isoprène activé supplémentaire : on passe alors à une molécule de 15C = farnesyl-pyrophosphate.
  • Ensuite la condensation de 2 farnesyl va donner un squalène à 30C.
34
Q

Quelles sont les étapes détaillées qui mènent à la formation du noyau stéroïde grâce au squalène ?

A
  • Enfin, ce squalène va servir de base à plein d’enzymes et de réactions biochimiques qui vont d’abord le cycliser pour former le lanostérol.
  • Ce lanostérol, suite à de nombreuses réactions biochimiques deviendra du cholestérol avec son noyau stéroïde et une chaine latérale.
    Quasiment toutes les modifications qui surviennent se font au niveau de cette chaine latérale.
35
Q

Que faut-il pour synthétiser une molécule de cholestérol ?

A
  • 18 molécules d’acétyl-CoA,
  • 13 molécules d’NADHP +13H+
  • 18 ATP.
36
Q

Sous quelle forme existe le cholestérol dans les hépatocytes ?

A

Le cholestérol y existe donc :
- Sous forme libre avec le C3 qui porte un groupe hydroxyle,
- Sous une forme estérifiée avec le C3 qui porte un acide gras.
Dans les hépatocytes l’enzyme catalysant l’addition d’un AG à partir d’un acylCoA = l’acylCoA-cholestérol-acyl-transférase.
Cette enzyme prend l’acyl gras de l’acylCoA et le met sur le cholestérol en établissant ainsi une liaison entre l’AG et le C3 du noyau stéroïde.
On obtient ainsi un ester de cholestérol = forme sous laquelle le cholestérol = stocké dans l’hépatocyte.

37
Q

Quels sont les rôles du cholestérol ?

A

Local :
• Constituant majeur d’une membrane normale : plasmique, nucléaire, des RE, des appareils de Golgi, … Après exportation : les hépatocytes peuvent le sécréter :
• Dans la bile : sous forme de cholestérol libre ou sous forme de sels biliaires qui seront déversés dans les voies biliaires pour être libérés au cours d’un repas et venir émulsifier les lipides pour permettre aux lipases de venir faire leur job plus efficacement.
• Dans des lipoprotéines = dans le VLDL : ces lipoprotéines = libérées dans la concentration sanguine, elles vont vers tous les organes puisque tous les organes en prélèvent une partie du cholestérol pour synthétiser leurs propres membranes.
Ces VLDL atteignent aussi les gonades où le cholestérol servira à la synthèse d’hormones stéroïdes sexuelles.
Ces VLDL atteignent aussi le cortex de la glande surrénale où à partir du cholestérol il y aura synthèse des glucocorticoïdes et des minéralo-corticoïdes.
Enfin, une partie du cholestérol véhiculé dans la circulation sanguine, va gagner la peau où il y aura synthèse d’un intermédiaire de la vitamine D.

38
Q

Qu’est-ce que les lipoprotéines plasmatiques ?

A

Ce sont des transporteurs de lipides mais pas que.
Ils sont là car les lipides sont insolubles dans le sang en phase aqueuse.
Il y en a 4 :
- Les chylomicrons = les plus gros, c’est le plus riche en TG et donc le moins dense.
- Les VDLD
- Les LDL
- Les HDL = les plus petits, ce sont les plus denses.
On a une taille croissante vers le haut de ces 4 points et // on a une densité croissante en allant vers le bas.
Ces 4 classes de lipoprotéines plasmatiques se différencient par leur taille, leur composition, leur densité, leur fonction, leurs tissus de synthèse et
leurs tissus cibles.
La taille = inverse à la densité.
La [protéines] = // à la densité : ex : 55% du poids de la HDL = des protéines contre 2% pour le chylomicron.
En ce qui concerne le cholestérol et l’ester de cholestérol, ce sont les VLDL et les LDL qui en sont les plus riches : importance clinique.

39
Q

Quels sont les rôles des lipoprotéines ?

A

Une partie importante de la composition de ces lipoprotéines = des protéines, ça a 2 rôles majeurs :

  • Cibler des lipoprotéines vers des tissus spécifiques : les protéines portées par les lipoprotéines vont reconnaitre des récepteurs présents en surface de cellules bien spécifiques, en reconnaissant leur récepteur, ces protéines vont s’y lier et être internalisées.
  • Jouer un rôle d’activateur/inhibiteur d’enzymes présentes par exemple dans les capillaires des muscles ou des adipocytes (ex : la lipoprotéines lipase).
40
Q

Quels sont les apolipoprotéines principales ?

A

il y en a 11 ≠:
• L’apo E permet un retour des chylomicrons, des VLDL & des HDL au niveau du foie car le récepteur des apo E est porté par l’hépatocyte.
• L’apo C2 = principalement une protéine qui va activer la lipoprotéine lipase quand les chylomicrons gagnent les capillaires du tissu musculaire et du tissu adipeux, l’apo C2 portée par les chylomicrons va activer la lipoprotéine lipase qui va activer les TG en glycérol et en AG qui passeront dans les muscles et le tissu adipeux.
• L’apo B100 = très importante car elle va reconnaitre un récepteur = récepteur des LDL & des VLDL à la surface des organes cibles ; permettant ainsi le déchargement des contenus (entre autre le cholestérol) de ces lipoprotéines dans les tissus cibles extra-hépatiques.
• L’apo A1 = uniquement au niveau des HDL, elle active une enzyme = la L4.
La plupart de ces molécules sauf 2 sont présentes au niveau des HDL, ça confirme bien la grande proportion de
protéines dans les HDL.

41
Q

Quel est le métabolisme des lipoprotéines ?

A
  1. En réponse à un bol alimentaire contenant des TG, les sels biliaires sont déversés dans la lumière du TD, participent à la formation d’une émulsion via des micelles permettant l’attaque des TG par les lipases : il y a ainsi dégradation des TG en AG et en glycérol = passent dans les cellules épithéliales de l’intestin grêle.
  2. Une fois dans les cellules intestinales il y a reformation des TG, chargement de ces TG alimentaires dans les lipoprotéines = les chylomicrons = riches en TG = à 85% : ils sont libérés dans le système lymphatique.
  3. Le système lymphatique se déverse dans la circulation sanguine par le canal thoracique au niveau de la V sous-clavière G qui amène ainsi ces chylomicrons à l’oreillette G, au ventricule G et le cœur expulse ces lipoprotéines dans la circulation sanguine.
    Ils atteignent essentiellement le tissu adipeux, le tissu musculaire et la glande mammaire.
  4. Les chylomicrons portent une apolipoprotéine = l’apo C2 qui, dans les capillaires de ces tissus, va activer la lipoprotéine lipase. Cette lipase dégrade les TG des chylomicrons en AG et en glycérol qui seront captés par ces tissus :
    - Dans le muscle : les AG rentrent dans la mitochondrie, subissent la bêta-oxydation et fournissent des molécules d’ATP permettant au muscle de faire un exercice physique.
    - Au niveau des adipocytes et de la glande mammaire : ces AG et ce glycérol seront réassemblés en TG et stockés dans la vésicule lipidique.
    Au cours de la lactation, il y a un même processus de reconstitution des TG dans la glande mammaire puis ces TG sont libérés dans le lait maternel.
  5. Une fois qu’il y a eu lyse d’une grande partie des TG des chylomicrons : les résidus de chylomicrons gagnent le foie où leur apo E reconnait un récepteur à la surface des hépatocytes : internalisation.
  6. Ensuite, les hépatocytes chargent les VLDL en phospholipides, cholestérol et ester de cholestérol.
    Les VLDL synthétisés dans les hépatocytes = libérés dans la circulation sanguine, ils gagnent alors les capillaires et via leur apo C2 ils subissent le même processus de lyse de leur TG dans la glande mammaire, les tissus musculaires et le tissu adipeux.
    Suite à la 1ère lyse on parle de « résidus de VLDL » = IDL qui ont 2 possibilités :
    - Gagner directement les hépatocytes
    - Subir un 2ème processus de lyse des TG dans les tissus extrahépatiques.
    Ces résidus de VLDL après cette 2ème lyse des TG = les LDL : on ↓la [TG] dans ces résidus.
  7. Ces résidus de VLDL deviennent des LDL qui peuvent :
    - Soit gagner directement le foie s’ils expriment l’apo E.
    - Soit, via leur ApoB100 ils peuvent en reconnaitre des récepteurs à la surface des tissus extrahépatiques pour ainsi aller libérer le cholestérol et les ester de cholestérol aux tissus extrahépatiques pour que leurs cellules puissent continuer à pouvoir synthétiser leurs membranes.
    Les LDL possèdent en surface : des phospholipides avec les AG tournés vers l’intérieur. On a aussi des molécules de cholestérol qui sont insérées dans cette monocouche de phospholipides.
    À l’intérieur, on a des esters de cholestérol et des TG avec leurs 3 chaines aliphatiques.
    Il y a aussi des protéines en surface.
  8. Enfin, les HDL ont des précurseurs très plats car ne contiennent pas beaucoup de cholestérol puisqu’ils contiennent beaucoup de HDL.
    Les précurseurs des HDL = synthétisés au niveau de 2 organes : les hépatocytes, & l’intestin.
    Ils sont libérés sous forme de précurseurs très plats dans la circulation sanguine, gagnent les tissus extrahépatiques où leur rôle = se charger en cholestérol et donc de libérer les cellules de ces tissus extrahépatiques de l’excès en cholestérol.
    Ca se fait via 2 mécanismes :
    - Un mécanisme de transport passif du cholestérol de la cellule sur le HDL
    - Un système de transport actif du cholestérol qui implique exprimée par le HDL et un transporteur exprimé par les cellules des tissus extrahépatiques = ABC1.
    Les précurseurs de HDL quittent donc les tissus extrahépatiques chargés de cholestérol, ils ont alors 2 possibilités :
    - Ramener ce cholestérol vers les hépatocytes où le foie déversera ce cholestérol par les voies biliaires.
    - Fournir les glandes surrénales et les gonades en cholestérol : c’est au niveau de ces structures que le cholestérol sera utilisé pour synthétiser des hormones.
42
Q

Quelle est la fonction des HDL ?

A
  • Retirer l’excès de cholestérol des tissus extrahépatiques.
  • Prélever du cholestérol sur les résidus de chylomicron et sur les résidus de VLDL via la LCAT = lécithine/cholestérol acyl-transférase.
43
Q

Comment les HDL vont prendre le cholestérol sur les résidus de chylomicron et de VLDL ?

A

Dans les résidus de VLDL et de chylomicrons, on trouve entre autre du cholestérol et un résidu de phosphatidylcholine.
Sur le HDL il y a une enzyme = la LCAT qui, au contact des résidus de VLDL ou de chylomicron, va transférer :
- L’AG porté par le C2 de la phosphatidylcholine
- La fonction hydroxyle portée par le C3 du cholestérol.
Générant ainsi un ester de cholestérol qui reste sur le HDL, et générant aussi une phosphatidylcholine à qui il manque l’AG porté sur le C2 : cette molécule est alors appelée une lysolécithine car son C2 porte une fonction hydroxyle plutôt qu’un AG.
Au-travers de cette réaction biochimique catalysée par la LCAT, le HDL catalyse le transfert de cholestérol sur lui-même sous forme d’ester de cholestérol.
Ainsi les chylomicrons et les VLDL qui se transforment en LDL, apportent des lipides aux tissus périphériques = les TG et le cholestérol.
Par contre, les HDL font le mécanisme inverse : ils retirent l’excès de cholestérol des tissus extrahépatiques et l’amène vers les hépatocytes

44
Q

Comment se fait la régulation de la biosynthèse du cholestérol dans le tissu hépatique ?

A

La HMG-CoA réductase = enzyme intervenant dans la formation du mévalonate.
C’est cette enzyme = sujette à la régulation dans le foie via une régulation multiple :
- + : Régulation transcriptionnelle via un facteur de transcription = SREBP = la protéine qui se lie à l’élément de régulation de la synthèse des stérols. Cet facteur de transcription, quand il est présent, va activer la transcription de l’HMG-CoA réductase pour en ↑la quantité dans l’hépatocyte.
- - : Par phosphorylation : le glucagon se lie à son récepteur à activation des protéines G à activation de l’adénylate cyclase, ↑concentration d’AMP-cyclique –> liaison au PKA = kinase –> phosphoryle l’HMG-CoA réductase : l’inactive.
En effet, à jeun quand il y a synthèse de glucagon c’est pas le bon moment pour faire des processus de synthèse.
- + : A l’état nourri, l’insulinémie = élevée : l’insuline se lie sur son récepteur à la surface des hépatocytes et va activer une phosphatase en plusieurs étapes, cette phosphatase va déphosphoryler la HMG-CoA réductase : l’active.
- En aval du mévalonate il y a le cholestérol = dégradé en métabolites X qui ont un effet allostérique – sur la quantité de réductase : quand il y a beaucoup de cholestérol, il y a beaucoup de métabolites X, il faut en freiner la production : il y aura ↓temps de demi-vie de l’HMG-CoA réductase, les métabolites vont activer la protéolyse = la destruction de cette réductase.
+ Dans l’hépatocyte, la synthèse de cholestérol = effecteur allostérique + sur l’activation de l’ACAT = l’acyl- cholestérol-acétyl-transférase qui va charger un AG sur le C3 du cholestérol pour produire des ester de cholestérol et stocker le cholestérol sous forme estérifiée dans l’hépatocyte.

45
Q

Comment se fait la régulation de la biosynthèse du cholestérol dans les tissus extrahépatiques ?

A

Les VLDL amènent beaucoup de cholestérol et chargent la cellule extrahépatique en cholestérol qui sera dégradé en ses métabolites X qui agiront sur le récepteur des LDL pour faire en sorte que l’expression à la surface des cellules cibles extrahépatiques de ce récepteur ↓pour ainsi ↓l’ancrage des LDL sur ces tissus extrahépatiques –> ce qui va ↓le transfert de cholestérol des LDL vers les tissus extrahépatiques.
Les statines = des médicaments = des inhibiteurs compétitifs de l’HMG-CoA réductase :
L’HMG-CoA = substrat de l’HMG-CoA-réductase mais la lovastatine possède une structure proche de celle de l’HMG-CoA, une compétition importante se crée entre elles pour l’enzyme : donc compétition entre le médicament et le substrat naturel.
En quantité suffisante, le médicament prendra en grande partie la place du substrat naturel, il sera ainsi pris en charge par la réductase, il n’y aura pas de synthèse de mévalonate permettant une ↓ production de cholestérol dans le foie.

46
Q

Le cholestérol est essentiel pour notre survie puisqu’il est un des composants principaux de toutes les membranes du corps. A quoi peut-être d’une hypercholestérolémie ?

A
  • Attribuée à une ↑ du cholestérol dans les LDL

- Attribuée à une ↑ du cholestérol dans les HDL

47
Q

Que se passe-t-il quand une hypercholestérolémie est dû à une augmentation du cholestérol dans les LDL ?

A

Celles qui amènent le cholestérol dans les tissus périphériques : ce sera donc associé à la formation de plaques d’athérosclérose dans les artères = base des infarctus et des emboles.
On parle de « mauvais cholestérol ».
Ca signe un apport élevé en cholestérol alimentaire : il faut manger moins & mieux. Mais dans de très rares cas (1%) il y a des anomalies génétiques, par exemple dans les récepteurs aux LDL présents à la surface des cellules cibles, si ce récepteur est muté et non fonctionnel, les LDL ne peuvent pas s’associer avec les tissus cibles extrahépatiques et y délivrer leur cholestérol : les LDL restent donc dans la circulation sanguine –> ↑de leur concentration, ↑ [cholestérol] dans la circulation sanguine.

48
Q

Qu’induit les plaques d’athérosclérose ?

A

De par la tension artérielle plus élevée dans les artères que dans les veines, il peut y avoir développement de plaques d’athérosclérose.
Continuellement l’épithélium qui tapissent les artères subit des effractions : quelques cellules épithéliales sont arrachées à la paroi du vaisseau, ça découvre les fibres de collagène sous-jacente, c’est comblé physiologiquement.
Mais en cas d’hypercholestérolémie : hyper-concentration de cholestérol dans les LDL –> contact entre les fibres de collagènes « dénudées » qui attendent réparation de l’épithélium et les LDL –> dépôts de lipoprotéines LDL riches en cholestérol dans la paroi de l’artère.
Des macrophages arriveront sur ce site –> endocytent les LDL –> deviennent énormes et très riches en cholestérol, ils vont fusionner entre eux et il y aura un remaniement/une réorganisation de la paroi de l’artère à ce niveau avec une accumulation de macrophages qui sont chargés de cholestérol. Cette accumulation de macrophages chargés en cholestérol dans la lumière de l’artère va en induire une ↓de la lumière : en aval il n’y aura alors plus assez de sang qui arrive aux organes donc plus assez d’O2 donc ischémie des cellules en aval : infarctus = mort cellulaire en aval de la plaque d’athéromes.
Autre cas : ces plaques d’athéromes = très fragiles, de par la pression artérielle élevée dans les artères, des fragments de plaques peuvent se détacher et former des emboles qui circulent dans les vaisseaux en aval et viendront les boucher : mort cellulaire en aval car les cellules ne seront plus irriguées.

49
Q

Que se passe-t-il quand une hypercholestérolémie est dû à une augmentation du cholestérol dans les HDL ?

A

Les vésicules chargées de ↓la [cholestérol] dans les tissus périphériques : pour ramener ce cholestérol au foie, qui l’éliminera par les voies biliaires.
On parle de «bon cholestérol».

50
Q

Que permet la synthèse de progestérone ?

A

Le cholestérol sert d’unité de base à la synthèse de progestérone.
Cette progestérone, dans le cortex de la glande surrénale sera responsable de la synthèse :
• D’un glucocorticoïde = le cortisol = agit :
o En liant son récepteur nucléaire qui va aller dans le noyau et se lier aux
séquences nucléotidiques spécifiques aux récepteurs pour activer la transcription d’unités transcriptionnelles pour modifier en + ou en – la fonctionnalité de certaines enzymes.
La présence d’une grande quantité de cortisol va affecter le métabolisme du glucose et celui des protéines.
o Un autre effet du cortisol = la suppression de l’inflammation & de la réponse immunitaire, on l’utilise pour contrer les manifestations de l’allergie ou d’une réaction inflammatoire trop intense.
Ex : covid entraine une tornade cytokinaire = activation incontrôlée du SI avec une libération d’une grande quantité de cytokines et interleukines dans la circulation, le seul traitement efficace = l’administration de dexamethasone = un corticoïde synthétique.
• D’un minéralocorticoïde = agit au niveau du rein pour réabsorber à partir de l’urine primaire vers la circulation sanguine le sodium, le chlore, le bicarbonate, …
Selon l’animal, le minéralocorticoïde principal sera soit l’aldostérone (// humain) ou la corticostérone.
• De testostérone qui sera dans un 2ème temps transformé en : progestérone-testostérone- œstradiol = hormones sexuelles synthétisées au niveau des gonades.
Toutes ces synthèses se déroulent essentiellement dans la mitochondrie en présence de NADPH comme donneur d’électrons et de protons, d’O2 et de cytochromes P-450.

51
Q

A quoi servent les isoprénoïdes ?

A

Un des intermédiaires dans la synthèse du cholestérol sont les isoprènes activés.
Ces isoprènes activés servent de précurseurs à toute une série de molécules dont le cholestérol, les acides/sels biliaires synthétisés à partir du cholestérol, les hormones stéroïdes, la vitamine D et d’autres vitamines liposolubles : A, E et K.
Toutes sont liposolubles car synthétisées à partir de cholestérol ou d’isoprènes activés. Le coenzyme Q = l’ubiquinone = synthétisé à partir d’isoprène activé.

52
Q

Comment se passe la synthèse de vitamine D ?

A

La vitamine D = synthétisée dans 3 tissus différents : la peau, le foie & le rein (où la forme la plus active de
Étapes :
1. Du cholestérol est présent dans la circulation et il subit, au niveau de la peau une 1ère réaction = la transformation du cholestérol en 7 déhydrocholestérol.
2. Le 7-déhydrocholestérol va subir l’action des rayons UV du soleil (il faut donc s’exposer modérément au soleil), il y a ainsi synthèse d’un intermédiaire = la vitamine D3 = synthétisée par rupture du second cycle par les UV au niveau de la peau.
3. Cette vitamine D3 inactive est dans la circulation et elle va gagner les hépatocytes où il y a une hydroxylase qui ajoute un groupe hydroxyle sur le carbone 25 = le dernier carbone de la chaine latérale
porté par ce cycle à 5C.
4. Cette 25-hydroxylase-vitamine D3 = libérée dans la circulation sanguine en étant portée par une protéine
porteuse
5. Elle gagne le 3ème organe = le rein où il y a 2 possibilités :
- Soit c’est la 24-hydroxylase qui prédomine et qui ajoute un groupe hydroxyle sur la C24 : cette vitamine = di-hydroxy-24,25-vitamine D3 = inactive.
- Soit c’est la 1-hydroxylase qui ajoute un hydroxyle sur le C1 qui domine : formation du di-hydroxy- 1,25-vitamine D3 = la forme la plus active.

53
Q

Est-ce que la synthèse de vitamine D3 via le cholestérol est suffisante ?

A

Cette synthèse endogène de Vitamine D3 est insuffisante pour subvenir aux besoins endogènes de l’organisme, il faut donc en amener via l’alimentation dans la viande et le poisson.
Et on trouve son équivalent = la vitamine D2 dans les légumes.
Dans les pays occidentaux, certains aliments comme le beurre et le lait contiennent des suppléments vitaminés en vitamine D2.
Ainsi entre la synthèse endogène et les apports exogènes, on doit avoir suffisamment de vitamine D pour qu’elle puisse remplir correctement ses rôles.

54
Q

Quels sont les rôles de la vitamine D ?

A

• Réabsorption du calcium :
La liaison à l’intérieur de la cellule de la vitamine D et de son récepteur entraine une hétéro-dimérisation avec un second récepteur = le récepteur RX.
C’est ce dimère qui passe dans le noyau, c’est donc un facteur de transcription reconnaissant une séquence nucléotidique au niveau de la molécule d’ADN : liaison à cette séquence spécifique –> activation de la transcription de certaines unités transcriptionnelles situées en aval de ces séquences nucléotidiques.
Ces séquences nucléotidiques codent pour des protéines capables de lier le calcium. Essentiellement au niveau des cellules du rein et de l’intestin, la liaison de la vitamine D à son récepteur entrainant l’hétéro-dimérisation va entrainer l’expression d’une grande quantité de protéines liant le calcium et qui vont le réabsorber à partir de la lumière intestinale ou de l’urine primaire dans les cavités du rein.
• Participation à la minéralisation osseuse :
En cas d’hypocalcémie : c’est repéré au niveau des parathyroïdes qui sécrètent alors de la PTH dans la circulation, elle va alors agir au niveau du rein, entrainant l’expression et l’activité de la 1- hydroxylase qui fera en sorte que la forme 1,25-dihydroxy-vitamine D3 (= la forme la plus active) soit la forme la plus présente.
Elle agira en ↑l’expression des récepteurs à calcium au niveau du rein et de l’intestin, ↑ainsi l’absorption du calcium et corrigeant ainsi l’hypoglycémie.

55
Q

Que se passe-t-il en cas de carence en vitamine D ?

A

On a du rachitisme.
Cette carence sévère provient suite à un défaut d’alimentation (puisque c’est une source importante de vitamines) associée à une carence d’exposition au soleil.
Typiquement au siècle précédent, lors de l’adolescence où la minéralisation osseuse = importante et nécessite une quantité > de vitamine D, certains enfants soumis à un régime appauvri et à une exposition solaire réduite (travail dans les mines), entrainait une carence en vitamine D se manifestant surtout au niveau des os par un défaut de minéralisation de la matrice osseuse.
Au niveau des mains ça ne se manifeste pas beaucoup, mais au niveau des membres inférieurs si car les os = élastiques et ils se déforment suite à leur rôle de support du reste du corps.

56
Q

D’où provient la vitamine A ?

A

Le rétinol = présent dans l’alimentation sous forme de vitamine A OU sous forme d’un doublet de rétinol = bêta-carotène = synthétisée à partir de 8 isoprènes.
La vitamine A est synthétisée uniquement pas la cellule végétale, c’est une vitamine liposoluble.

57
Q

Que se passe-t-il si on ingère du bêta-carotène ?

A

a. Le bêta-carotène = présent dans les légumes, ça passe dans le TD où il sera transformé dans l’entérocyte en rétinaldéhyde.
b. Ce rétinaldéhyde va subir une modification = une réduction par la rétinol-DH en présence de NADPH + H+
qui fournit 2 électrons et 2 protons : transformation de la fonction aldéhyde en fonction alcool = CH2OH.
On obtient ainsi le rétinol = vitamine A1. L’alimentation peut aussi directement fournir cette vitamine A1.
c. Ces molécules de rétinol vont, dans l’entérocyte, subir une estérification = ajout d’un palmitate.
d. Ensuite, cet ester de rétinol va être déposé dans les chylomicrons qui seront libérés dans la circulation lymphatiques pour gagner le foie en tant que résidus de chylomicron.
e. Le foie libèrera ces esters de rétinol au niveau des hépatocytes au niveau desquels il y aura un stockage du rétinol sous forme estérifiée de palmitate de rétinol.
f. Quand le besoin s’en fait sentir, ce palmitate de rétinol sera hydrolysé via une estérase qui va enlever le palmitate pour récupérer le rétinol qui sera libéré dans la circulation en étant lié à une protéine = la rétinol- binding-protéine (puisque le rétine = liposoluble il doit être porté par cette protéine).
g. Ce dimère rétinol-protéine transporteuse est lâché dans la circulation sanguine puis ce sera capté par les cellules, le rétinol sera transformé en rétinaldéhyde puis en acide rétinoïque.

58
Q

Quels sont les sortes d’acide rétinoïque ?

A

Il existe 2 sortes d’acide rétinoïque en fonction de la chaine aliphatique :
- Un « all-trans-rétinoïque-acide » = où toutes les doubles liaisons de la chaine aliphatique = en trans.
La structure 3D de cette chaine aliphatique = rectiligne.
Dans la cellule cet acide rétinoïque sous cette forme se liera à un récepteur nucléaire et le couple acide rétinoïque-récepteur de type RAR va pénétrer dans le noyau et venir se lier aux séquences nucléotidiques en amont d’unités transcriptionnelles pour en activer/inhiber certaines et ainsi ↑ou ↓la concentration de certaines protéines dans la cellule. Rôle très important pour la croissance, la différenciation et la maintenance des tissus épithéliaux.
- Un « 9-cis-rétinoïque-acide » = où la double liaison entre le C9 et le C10 = en cis et pas en trans comme les autres, ça induit un coude dans la chaine aliphatique : sous cette forme cet acide rétinoïque se liera à un autre récepteur = RXR, ce dimère va dimériser avec d’autres récepteurs comme celui à la vitamine D3.
Cette forme liée à son récepteur va agir comme cofacteur d’autres récepteurs impliqués dans le métabolisme.

59
Q

Quelle est la fonction de la vitamine A ?

A

Au niveau de la rétine, où il a des cônes et des bâtonnets (= récepteurs à la lumière = importants lors de la vision nocturne).
Les bâtonnets présentent un repliement important de la membrane plasmique qui contient la rhodopsine formée d’une protéine = l’opsine = une structure à 7 domaines transmembranaires, ils traversent donc 7x la membrane plasmique.
La particularité de l’opsine de la rhodopsine = capacité à lier un rétinal (sous sa forme native) de manière covalente.
Le rétinol sous sa forme native = en conformation 11-cis, la double liaison est donc présente sur le C11 et pas sur le C9, ça induit un coude dans la chaine aliphatique.
Ainsi quand un photon arrive –> modification du 11-cis rétinal en all-trans-rétinal.
Toutes les doubles liaisons de la chaine aliphatiques sont ainsi le trans et la structure 3D devient rectiligne, cette structure rectiligne va appuyer sur les 7 zones transmembranaires de l’opsine et en modifie les conformations 3D.
Cette modification de l’opsine a des conséquences : activation de protéines G et d’une cascade de signalisation intracellulaire, menant à une dépolarisation de la membrane : genèse d’un potentiel d’action qui va se propager le long du bâtonnet et va arriver à son extrémité où sont présentes des vésicules de neurotransmetteurs.
Cette dépolarisation va entrainer la migration de ces vésicules vers la membrane plasmique et donc la libération dans l’espace synaptique de ces neurotransmetteurs, ce qui agira sur le neurone situé en aval du bâtonnet.
Ce neurone, via d’autres neurones, va croiser au niveau des hémisphères cérébraux pour arriver au niveau du cortex occipital où l’image est générée.

60
Q

Que se passe-t-il en cas de carence en vitamine A1 ?

A

Cela se manifeste d’abord par une altération de la vision nocturne.
Puis secondairement, suite au rôle que joue l’acide rétinoïque all-trans dans la maintenance des épithélias, on aura une sécheresse de la muqueuse et de la peau + un retard de développement.
Source alimentaire de bêta-carotène = légumes colorés.
Sources alimentaires de vitamine A « directe » = poisson, lait, beurre, œufs.

61
Q

Qu’est-ce que les vitamines K1, K2 et K3 ?

A

Ce sont des vitamines liposolubles.
Elles ne possèdent pas de chaine aliphatique dont le précurseur soit un isoprène.
Elles sont constituées de 2 noyaux aromatiques dont celui attaché à la chaine aliphatique peut recevoir 2 électrons et 2 protons.
La chaine aliphatique = formée de la condensation de 4 isoprènes.
Elles proviennent d’une synthèse végétale, la cellule animale n’en est pas capable. Source alimentaire : dans les choux, la salade, …

62
Q

Quelles sont les fonctions principales des vitamines K1 et K2 ?

A

Elles agissent comme cofacteurs :
• La gamma-carboxylase a comme fonction de carboxyler des résidus glutamates en gamma-carboxy-
glutamate = ajouter 1 CO2 sur un aa d’une protéine en présence d’1/2 O2 et d’un CO2 il y aura ajout de ce CO2 sur le C pour entrainer la formation de gamma-carboxy-glutamate.
Ces résidus gamma-carboxy-glutamate peuvent lier le calcium et les protéines une fois rendues capables de lier le calcium seront ainsi activées.
La vitamine K réduite va subir l’action de cette enzyme et être carboxylée en une forme oxydée, entrainant la libération d’une molécule d’eau.
Les protéines subissant l’action de cette gamma-carboxylase = des facteurs de la coagulation qui, sous l’action de cette gamma- carboxylase vont être carboxylés en gamma-carboxy-glutamates qui sont désormais capables de lier le calcium.
Et quand ces facteurs de coagulation = capables de lier le calcium, ils sont activés et entrent donc en jeu dans la coagulation.
• Via la vitamine K2 : d’autres facteurs comme l’ostéocalcine subissent la carboxylation de certains résidus glutamates qui entraine une liaison potentielle de l’ion calcium et donc une activation de ces protéines.
Ainsi, pour que ces activations de protéines se fassent via la gamma-carboxylase, il faut que les vitamines K1 (et/ou K2) se fassent oxyder par cette même enzyme en même temps que l’activation des protéines.

63
Q

Pourquoi les cofacteurs vitamine K1 et K2 doivent être réduits après oxydation ?

A

Il faut qu’ils soient à nouveau réduits pour pouvoir entretenir cette réaction biochimique de gamma-carboxylation.
Pour cela, ces vitamines oxydées doivent être réduites et ça se fera en 2 temps :
- 1 = catalysé par l’époxide réductase
- 2 = catalysé par la vitamine réductase
Une fois sous la forme réduite, la vitamine K peut à nouveau jouer, par exemple, le rôle de cofacteur de la gamma-carboxylase.

64
Q

Qu’est-ce que la warfarine ?

A

La warfarine = un inhibiteur de l’époxide réductase, elle joue donc un rôle important car en inhibant la réductase, ça inhibe la réduction de la vitamine K oxydée –> ↓de la [vitamine K1] et [K2] réduites : la gamma-carboxylase fonctionnera moins bien.
Donc les facteurs de la coagulation (ou l’ostéocalcine pour la vitamine K2) seront moins bien gamma-carboxylés en facteurs activés, il y aura alors des problèmes de coagulation OU de calcification au niveau des os.
La warfarine = composé synthétique utilisé longtemps chez l’homme comme anticoagulant en cas par exemple de fibrillation auriculaire, de thrombose veineuse profonde, de placement de valves cardiaques artificielles, … Désormais la warfarine = utilisée comme composant essentiel de la «mort aux rats» : elle est enrobée d’aliments et quand les rats les mangent : comme le système vasculaire subit en permanence des effractions continuelles de la paroi (qui sont normalement réparées immédiatement), ces petites effractions seront beaucoup moins réparées en présence de cette molécule, menant à des hémorragies qui, à forte dose entrainent des hémorragies internes importantes causant la mort.

65
Q

Qu’est-ce que la vitamine E ?

A

On distingue 4 groupes de molécules dans cette famille de la «vitamine E» : les alpha, bêta, gamma et delta-tocophérols.
Ce sont des molécules liposolubles.
On voit 2 noyaux aromatiques et le C portant le groupe hydroxyle.
Quand l’alpha-tocophérol porte ce groupe hydroxyle c’est qu’il se trouve sous forme active.
En plus de ces noyaux, il y a 1 chaine aliphatique composée de 3 isoprènes ayant été condensés.
Les alpha-tocophérols jouent un rôle important d’antioxydants : ils coupent le cycle de peroxydation des AG des phospholipides dans les membranes.
La synthèse se fait uniquement via les cellules végétales, le seul moyen pour des organismes multicellulaires d’en avoir est d’en trouver dans l’alimentation via des huiles végétales, des légumes ou des céréales.

66
Q

Comment se passe le cycle de peroxydation des AG insaturés ?

A

Dans toutes les membranes (nucléaires, plasmiques, RE, golgi, peroxysome, …) on a des phospholipides composés entre autre d’une molécule de glycérol et de 2 acides gras ancrés sur les C1 et C2 du glycérol.
La présence d’O2 et d’électrons célibataires est dangereuse car des espèces réactives de l’O2 peuvent être captées par captation des électrons célibataires.
Ex : anion super-oxyde, peroxyde d’hydrogène, radical hydroxyle. Le radical hydroxyle a tendance à arracher des électrons et des protons dans les molécules qui l’entourent : que ce soit des AG de phospholipides, des protons et des électrons de fonctions thiol d’enzymes ou de protéines avec formation de ponts disulfures et inactivation d’enzymes, enfin il peut y avoir retrait de protons et d’électrons hors de la molécule d’ADN, entrainant sa dénaturation et des mutations.
Ainsi, les lipides, protéines et ADN sont attaqués par ces radicaux hydroxyles.

67
Q

Une fois que les lipides, protéines et ADN sont dénaturées, que se passe-t-il ?

A

Le radical hydroxyle est très instable car possède un électron célibataire, il va donc arracher 2 électrons et 1 proton à la molécule qu’il rencontre et former une molécule d’eau.
Si cette molécule = un lipide insaturé, ça transformera la chaine aliphatique de l’AG en un radical lipidique = ayant perdu 2 électrons et 1 proton.
Ce radical lipidique est présent dans la membrane et en présence d’O2 il sera transformé en radical peroxyl lipidique.
Ce radical = encore plus réactif/instable et il va réagir avec un 2ème phospholipide de la membrane (= un 2ème AG d’un autre phospholipide) dont il arrachera 2 électrons et 1 proton pour former un peroxyde lipidique qui s’accumule dans la membrane et le 2ème AG porté par un 2ème phospholipide va générer un radical lipidique.
Le radical lipidique subira l’action de l’O2, sera transformé en radical peroxyl-lipidique qui réagira avec un 3ème AG d’un autre phospholipide : générant une 2ème molécule de peroxyde lipidique.
Il y a donc un cycle de peroxydation infernal qui va s’installer et qui fera en sorte que si on le laisse progresser ce seront tous les AG de tous les phospholipides de la membrane qui vont y passer.
Il faut donc trouver un moyen pour casser ce cycle infernal.
Ces molécules de peroxyde lipidique s’accumulent dans la membrane et constituent un facteur d’instabilité pour la membrane.
Lorsque la membrane a accumulé suffisamment de peroxyde lipidique, elle sera tellement instable qu’elle va se rompre en entrainant alors la mort de la cellule.

68
Q

Que fait l’alpha-tocophérol ?

A

L’alpha-tocophérol, avec sa fonction OH, pourra venir donner 2 électrons et 1 proton au radical peroxyl lipidique de manière à le stabiliser et ainsi rompre ce cycle.
En faisant cela, on a une stabilisation de l’AG et la formation d’un radical tocophérol avec un électron célibataire.
Ce radical tocophérol = plus radical que le radical peroxyl lipidique car l’électron célibataire a la capacité de se répartir sur l’ensemble du noyau aromatique.
Ce radical pourra former une molécule par condensation de 2 radicaux tocophérols OU en combinant un radical tocophérol avec un radical peroxyl-lipidique de manière à ce que ces produits soient ensuite dégradés en produits beaucoup plus stables.
Une autre manière de régénérer l’alpha-tocophérol sous sa forme réduite = la vitamine C = acide ascorbique qui jouera le rôle de donneur d’électrons.

69
Q

Qu’est-ce que la vitamine C (ou acide L-ascorbique) ?

A

C’est une molécule dont le précurseur est ≠ des isoprènes actives.
C’est une vitamine hydrosoluble.
Elle intervient dans la détoxification du radical tocophérol et la régénération de l’alpha-tocophérol réduit.
C’est une vitamine très sensible à la lumière et à la chaleur.
Elle est synthétisée en 4 étapes à partir du glucose mais certaines mammifères (comme l’homme) ne possèdent pas la 4ème enzyme de cette synthèse : incapacité de la synthétiser.
Source de vitamine C = uniquement dans l’alimentation pour ces espèces : entre autre dans les fruits et les légumes frais.

70
Q

Quels sont les rôles de la vitamine C ?

A

• Antioxydant pour libérer 2 électrons et 2 protons = pouvant être captés par le radical tocophérol pour ainsi retrouver l’alpha-tocophérol sous forme réduite (1 électron & 1 proton sont suffisants pour le
régénérer).
• Cette vitamine joue aussi un rôle de cofacteur dans des réactions d’hydroxylation de la proline et de la lysine = des composants majeurs de la fibre de collagène.
La fibre de collagène = synthétisée sous forme immature, elle est riche en proline & en lysine qui doivent subir un processus d’hydroxylation pour arriver à une molécule de collagène dure/mature jouant un rôle physiologique important.
• Cette vitamine joue aussi un rôle de cofacteur dans la synthèse de noradrénaline (= un neurotransmetteur).
• Cette vitamine a un rôle important dans la synthèse de la carnitine = protéine acceptant un AG pour former l’acyl-carnitine et ainsi permettre aux acides gras de pénétrer dans la matrice mitochondriale à partir du cytosol.

71
Q

Qu’induit une carence en vitamine C, aussi appelée scorbut ?

A

On ne retrouve plus ce type de maladie dans nos régions où l’alimentation est assez riche.
Mais quand la maladie se manifeste c’est essentiellement par un défaut de collagène (il n’est plus/pas assez hydroxylé sur les acides aminés proline & lysine), il est de moindre qualité niveau résistance.
Or le collagène = un composant important de la paroi des vaisseaux sanguins : si leur paroi est altérée, ça provoque des hémorragies chez ces patients carencés.
Le collagène est aussi un composant important du TC et les gencives = un TC particulièrement vulnérable car elles portent les dents et qu’à l’aide de nos dents on exerce une pression très importante sur les aliments pour les déchiqueter.
Toute carence en qualité du collagène aura un impact sur la capacité de la gencive à maintenir la dent en réponse aux pressions importantes sur les aliments.
Ainsi, le scorbut va entrainer des anomalies importantes sur le collagène de la gencive : gingivites, déchaussements des dents & défauts de cicatrisation.