Les lipides Franck Rencurel,PhD BTS diététique

Objectifs pédagogiques A la fin de cette leçon vous devez être capable de définir un lipides et de décrire ses propriétés physicochimiques. Faire la différence entre un lipide simple et complexe, faire la différence entre acide gras saturé, insaturé et glycérides. Connaitre les propriétés biologiques et les besoins en oméga3,6,9. Les propriétés du cholestérol et des esters de cholestérol, la synthèse du cholestérol et son rôle dans l’organisme. Connaitre les besoins, les rôles et les voies de synthèse ou sources des vitamines liposolubles Franck Rencurel 2019-2020

Plan du cours: Définition Propriétés physicochimiques Classification des lipides lipides simples lipides conjugués Les acides gras saturés (synthèse, structure, propriétés) insaturés(synthèse, structure, propriétés) la familles des oméga 3,6,9 Les glycérides triglycérides Les lipides complexes Cholestérol et esters de cholestérol Vitamines liposolubles Franck Rencurel 2019-2020

I-Introduction 1-Définitions Les lipides sont des molécules organiques, naturelles, insolubles dans l’eau. On peut les extraire des cellules qui les contiennent grâce à des solvants organiques (càd contenant des carbones) (Ether, chloroforme, alcool, acétone..) Il existe plusieurs classes et familles de lipides avec des propriétés et fonctions différentes. Les lipides sont une forme de réserve d’énergie mais ils ont des rôles multiples: Constituant de la membrane cellulaire Vitamines Hormones Signal intracellulaire. Ils peuvent être associés à d’autres molécules comme des glucides ou des protéines (hétérolipides) Franck Rencurel 2019-2020

Des propriétés physico-chimiques particulières Molécule de lipide complètement apolaire Solvant  milieu hydrophobe, apolaire Interface Eau Molécule de lipide amphiphile milieu hydrophobe, apolaire (huile) Fonction polaire Amphiphile Franck Rencurel 2019-2020

lipides « insolubles » dans l’eau Des propriétés physico-chimiques particulières lipides « insolubles » dans l’eau structure générale : chaînes hydrocarbonées apolaires Groupes chimiques : -CH2- ou H3C- ou HC=CH 3HC CH2 CH2 CH2 C H2 CH2 CH2 chaîne linéaire chaîne isoprénique ( H2C CH C CH2 CH3 n + Fonctions "polaires" COOH/COO- OH NH2 etc... Lipides amphiphiles Franck Rencurel 2019-2020

Rôle des lipides hydrophobes Molécule de lipide complètement apolaire Phase hydrophobe Ils sont transportés dans le plasma ou stockés entourés par des lipides et des protéines amphiphiles qui les isolent des milieux aqueux extras et intracellulaires (ex lipoprotéines circulantes) Les enzymes qui les utilisent comme substrat doivent agir à l’interface hydrophile/hydrophobe (lipoprotéines lipases) Conversion en dérivés hydrophiles pour produire de l’énergie Les Lipides hydrophobes ont un rôle de réserve énergétique Franck Rencurel 2019-2020

Structure d’une gouttelette lipidique Lipides 1 couche de phospholipides Les lipides sont stockés dans l’adipocyte sous forme de Vésicules contenant une couche de phospholipides (amphipiles) Franck Rencurel 2019-2020

Lipides amphiphiles Structure de base des membranes biologiques Interface Eau Molécule de lipide amphiphile Fonction polaire milieu hydrophobe, apolaire (membrane, lipides hydrophobes) Structure de base des membranes biologiques « Isolement » des lipides hydrophobes dans le sang (lipoprotéines) et le cytosol des cellules (gouttelettes lipidiques) Lipides amphiphiles: Rôle structural Franck Rencurel 2019-2020

Les lipides amphiphiles sont surtout des constituants de base des membranes cellulaires Différentes membranes cellulaires: composition et rôles différents Noyau Milieu extracellulaire Cytosol Mitochondrie (membranes) Réticulum, golgi Gouttelettes lipidiques Membrane plasmique Membrane nucléaire Un point commun  Interface hydrophile / Hydrophobe : lipides amphiphiles Franck Rencurel 2019-2020

2- classification des lipides Les lipides simples: (ne font apparaitre que des atomes de C, H et O) Ce sont des esters d’alcool et d’acides gras, on les classe en fonction de L’alcool les constituant. Exemple: Glycérides: l’alcool est le glycérol Stérides: l’alcool est le stérol Cérides: l’alcool est un alcool aliphatique de poids moléculaire élevé Glycérides stockage énergie, amortisseurs Stérides hormones, enzymes Cérides structures cellulaire, cires bactériennes et végétales Franck Rencurel 2019-2020

Les alcools estérifiant les acides gras Franck Rencurel 2019-2020

2- classification des lipides Les lipides conjugués (Hétérolipides ou lipides complexes) Lipides phosphorés (phospholipides membranaires, structure, enzymes ( PAF, Thromoxane A2..) Lipides azotés (sphingolipides rôle de médiateurs cellulaires, reconnaissance cellulaire) Lipides soufrés (structure, messagers cellulaires..) Franck Rencurel 2019-2020

2- classification des lipides Lipides dérivés d’un hydrocarbure ramifié, l’isoprène. Exemple les carotènes, les squalènes (précurseurs des stérols) Le Caoutchouc végétal isoprène Franck Rencurel 2019-2020

3-les acides gras (AG) Constituants caractéristiques des lipides, ils se trouvent en très faible quantité à l’état libre (càd non estérifié) dans les tissus et cellules. On a identifié plus de 100 AG différents dans des extraits de lipides de cellules animales ou végétales Ils sont constitués d’une longue chaine carbonée, non ramifiée , à nombre pair de carbone comprenant au moins 4 carbones et un groupement carboxyl terminal (fonction acide) Fonction acide Franck Rencurel 2019-2020

Acides carboxyliques (COOH/COO-)+chaîne hydrocarbonée (CH3-CH2-) Les acides gras Acides carboxyliques (COOH/COO-)+chaîne hydrocarbonée (CH3-CH2-) Partie hydrophobe CH3 - (CH2) n – COO- Partie hydrophile Molécule amphiphile saturés ou CH3 - (CH2)x- CH = CH - (CH2) y – COO- Insaturés (mono ou ……….polyinsaturés, voir plus loin dans le cours) acides gras naturels : n = de C4à C24, nombre pair (multiple de C2) Franck Rencurel 2019-2020

Malonyl-CoA donneur d’acétyl H3C-COO- = 2 carbones Les acides gras saturés Synthèse de novo des acides gras Pourquoi les acides gras ont-ils un nombre pair de carbone ? La synthèse des acides gras est effectuée à partir de malonyl-CoA O = C - CH2 - C = O O- S - CoA ~ Molécules à 3 carbones Liaison riche en énergie CoA=Co-EnzymeA Malonyl-CoA MAIS, deux carbones seulement vont être utilisés dans la synthèse Malonyl-CoA donneur d’acétyl H3C-COO- = 2 carbones Franck Rencurel 2019-2020

~ Les acides gras saturés Synthèse de novo des acides gras Pourquoi les acides gras ont-ils un nombre pair de carbone ? La synthèse des acides gras est effectuée à partir de malonyl-CoA Le malonyl-CoA est synthétisé à partir d’acétyl-CoA Acetyl-CoA Malonyl-CoA Acétyl-CoA carboxylase H3C-C~S-CoA O = O = C - CH2 - C = O O- S - CoA ~ ADP + Pi Enzyme-biotine-COO- Enzyme-biotine ATP + HCO3- Rupture d’une liaison riche en énergie On ajoute ici Une fonction Carboxyl COO- Ce qui ajoute 1carbone Franck Rencurel 2019-2020

~ Fatty acid synthase Les acides gras saturés Synthèse de novo des acides gras Pourquoi les acides gras ont-ils un nombre pair de carbone ? 1ère étape de synthèse de novo d’un acide gras: fixation d’un malonyl-CoA (3C) et d’un acétyl-CoA (2C) sur la FAS La synthase des acides gras (FAS) est une enzyme exprimée uniquement Dans le foie et le tissu adipeux, les seuls capables de synthétiser Des acides gras. HS Malonyl-CoA FAS Fatty acid synthase O = C - CH2 - C = O O- S-CoA ~ HS Acétyl-CoA H3C – C = O S-CoA ~ Ou Synthase des acides gras Franck Rencurel 2019-2020

~ ~ Les acides gras saturés Synthèse de novo des acides gras FAS FAS On a ici 4 carbones instable O = C - CH2 - C = O O- S ~ 1- condensation de deux acétyls FAS H3C - C - CH2 - C = O O S ~ HS FAS CO2 2- décarbo- xylation H3C - C ~ S O = + 2CoA Ici 1 carbone est éliminé 2ème étape de synthèse de novo d’un acide gras: - condensation de 2 acétyls - décarboxylation Franck Rencurel 2019-2020

~ ~ Les acides gras saturés Synthèse de novo des acides gras FAS FAS H3C - C - CH2 - C = O O S ~ HS instable FAS H3C - C - CH2 - C = O OH S ~ HS H NADPH + H+ NADP+ 3ème étape de synthèse de novo d’un acide gras: - réduction de la fonction cétone - Oxydation du NADPH+H+ en NADP+ Franck Rencurel 2019-2020

~ ~ ~ Les acides gras saturés Synthèse de novo des acides gras FAS FAS 4ème et 5ème étapes de synthèse de novo d’un acide gras: - déshydratation, formation d’une liaison double C=C - réduction de la liaison double C=C FAS H3C - C - CH2 - C = O OH S ~ HS H FAS H3C - C = C - C = O H S ~ HS H H2O Déhydratation NADPH + H+ NADP+ FAS H3C – H2C - CH2 - C = O S ~ HS Réduction oxydation Franck Rencurel 2019-2020

Points importants Les acides gras saturés Synthèse de novo des acides gras Points importants 1) On part d’une molécule à trois carbones (le malonylCoA) Qui se condense avec une molécule à deux carbones (acetyl-CoA) mais élimination d’un carbone sous forme de CO2 (3+2-1=4 C) 2) Deux fonctions thiols (liaisons S) sur la Synthase des AG En premier réduction d’une fonction cétone sur un carbone Puis en second déshydration/création d’une double liaison entre deux carbones et enfin réduction de cette double liaison Conversion du NADPH+H+ en NADP+ Ici ne retenir que les points 1 et 2 ense rappelant que la FAS lie 2 substrats Le malonyl CoA et l’Acétyl CoA pour les condenser Franck Rencurel 2019-2020

Les acides gras saturés Franck Rencurel 2019-2020

{ { { { Les acides gras saturés n = nombre de carbones Nombre pair Deux numérotations équivalentes en vigueur: - La première, conforme aux règles de la Chimie organique - La seconde numérotation utilise les lettres grecques n 7 6 5 4 3 2 1 H3C - CH2 - CH2 - CH2 - CH2 - CH2 - CH2 - COOH ω γ β α { n = nombre de carbones 3HC- (CH2)2 – COO- C4 butyrique C6 caproïque C8 C10 C12 laurique C14 myristique C16 palmitique C18 stéarique C20 arachidique C22 C24 lignocérique COO- 4 2 3 1 Nombre pair { 3HC-(CH2)14 – COO- 15 13 11 9 7 5 3 1 16 14 12 10 8 6 4 2 COO- COO- 17 15 13 11 9 7 5 3 1 18 16 14 12 10 8 6 4 2 CH3-(CH2)16 – COO- { { En faibles quantités Franck Rencurel 2019-2020

Les acides gras saturés Pour annoter un acide gras saturé on indique d’abord le nombre de carbones suivit d’un 0 pour indiquer que l’acide gras est saturé. Exemples: Passage à l’état liquide T° fusion (°C) -8°C CH3 (CH2)2 COOH 4:0 Ac. Butyrique CH3 (CH2)12 COOH 14:0 Ac. Myristique +54°C +63°C 16:0 CH3 (CH2)14 COOH Ac. Palmitique +69°C 18:0 CH3 (CH2)16 COOH Ac. Stéarique Franck Rencurel 2019-2020

Les acides gras Insaturés Les acides gras insaturés sont plus abondants chez les végétaux ainsi que chez les animaux vivants en milieu froid ou chez les oiseaux migrateurs. La température de fusion est moins élevée que pour l’acide gras saturé ayant le même nombre de carbones. C’est la présence d’une double liaison qui défini un ac. Gras insaturé. 1 double liaison  Ac. Gras mono insaturé >1 double liaison Ac. Gras poly insaturé On indique la place de la double liaison par D suivi du numéro du carbone, le numéro 1 étant celui du carboxyl. Acide oléïque Exemple: 18:D9 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 Franck Rencurel 2019-2020

Les acides gras insaturés Les acides gras dans l’organisme sont saturés ou insaturés L’alimentation apporte des acides gras Possibilité « d’économie » Equilibre entre synthèse endogène et apport exogène (alimentation) Utilisation des précurseurs alimentaires: Acides gras « courts » saturés ou faiblement insaturés Synthèse des acides gras long et poly-insaturés Utilisation par l’organisme d’élongases et de désaturases Pour allonger et/ou insaturer les AG de l’alimentation Franck Rencurel 2019-2020

Acides gras insaturés Il existe plusieurs « séries » d’acide gras insaturés Première série: n-9 ou w9, acides gras non « indispensables » COO- CH3- (CH2)7- CH= CH- (CH2)7 COO- 18 16 14 12 10 9 7 5 3 17 15 13 11 8 6 4 2 3 notations possibles C 18 :1 (n-9 ou w9) D 9 nbr de carbones position de la 1ère double liaison en partant du CH3 terminal nbr de doubles liaisons double liaison entre C9 et C10 Comptée à partir du COO- terminal (C1) Franck Rencurel 2019-2020

1 9 Les acides gras insaturés Synthèse de l’acide oléique: La D9 désaturase acide stéarique C18:0 18 9 COO- 1 D9 désaturase Les désaturases sont dénommées selon la double liaison qu’elles créent en comptant à partir du COO- (D) acide oléique C18 :1 (n-9) D 9 COO- 1 9 18 Deux possibilités: synthèse dans les tissus notamment dans le foie apport alimentaire Franck Rencurel 2019-2020

Les acides gras Insaturés Les acides gras poly insaturés sont indispensables à l’homme qui ne peut pas les synthétiser. 18: D 9,12 Représente l’acide linoleïque (18 carbones, 2 doubles liaisons 1 sur le carbone 9 et 1 sur le carbone 12 Franck Rencurel 2019-2020

Les acides gras Insaturés L’acide linoleïque fait parti de la famille des w 6. On note w pour indiquer qu’il s’agit d’un Ac. Gras polyinsaturé suivit d’un chiffre indiquant le nombre de doubles liaisons puis d’un chiffre précédé de n Indiquant le premier carbone porteur de la double liaison en partant du dernier carbone méthylé CH3 Exemple: Acide linoleique: 18:2:n-6 1 2 3 4 5 6 Franck Rencurel 2019-2020

Les acides gras insaturés Principe de synthèse des acides gras polyinsaturés Construction à partir des monoinsaturés Création d’une deuxième liaison insaturée à partir de la première Doubles liaisons des acides gras sont séparés de 2 simples liaisons 2 liaisons simples séparent deux liaisons doubles Acides gras poly-insaturés Franck Rencurel 2019-2020

Les acides gras insaturés Principe de synthèse des acides gras polyinsaturés Les doubles liaisons sont créées à droite de la première double liaison (càd vers le COO- ) Importance de la place de la première double liaison Qui définie les trois « séries » d’acides gras Vers COO- 1 3 5 7 9 6 Série n-9 ou w9 1 3 5 8 6 Série n-6 ou w6 7 9 1 3 4 6 8 Série n-3 ou w3 5 7 9 Franck Rencurel 2019-2020

Les acides gras Insaturés L’acide oléïque 18: 1 D 9 w 9 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Son nom vient du latin l’oleum, l’huile d’olive, dont il constitue 55 % à 80 % des Ac.gras. C’est le plus abondant des Ac. gras mono-insaturés dans notre organisme (40% des graisses de réserve) . Il est abondant dans toutes les huiles animales ou végétales, par exemple dans l’huile de pépins de raisin (15 % à 20 %). Il est liquide à température ambiante. Il se solidifie à 13,4°C L’homologue à 22 carbones est présent dans l’huile de Colza (acide érucique) Dans le cerveau l’acide nervonique est un homologue à 24 carbones Franck Rencurel 2019-2020

Les acides gras insaturés Les doubles liaisons de la chaine carbonée entraine des courbures Libérant des espaces et fluidifiant ainsi la membrane cellulaire. Meilleur communication Membrane/milieu intracellulaire Franck Rencurel 2019-2020

Les acides gras insaturés Définition des séries w6 et w3 Les séries indispensables n-6 (w6) et n-3 (w3) 1- Les mammifères ne peuvent synthétiser de novo ces acides gras(w6 et w3) car ils n’ont pas les désaturases capables de créer des doubles liaisons entre n et n-9 2- Ces acides gras (surtout certains membre de ces séries) sont indispensables à la vie des mammifères 3- Les végétaux et certains animaux peuvent synthétiser des acides gras avec des doubles liaisons entre n et n-9, les acides gras n-6 et n-3 4- Les mammifères doivent se procurer les précurseurs des acides gras w6 (n-6) et w3 (n-3) en mangeant des végétaux et certains organismes animaux (escargots, oiseaux migrateurs par exemple) Franck Rencurel 2019-2020

Les acides gras insaturés Notion de précurseurs des séries w6 et w3 acide linoléique C18 :2 (n-6) (D 9, D12): précurseur des w6 1 9 COO- 18 6 12 Acides gras w6 à longues chaînes acide linolénique C18 :3 (n-3) (D 9, D12, D15): précurseur des w3 1 9 COO- 18 6 12 3 15 Acides gras w3 à longues chaînes Franck Rencurel 2019-2020

Le DHA joue un rôle important dans le cerveau (et la rétine) Les acides gras insaturés La série w3 : le rôle de l’acide docosahexaénoïque(DHA) Le DHA joue un rôle important dans le cerveau (et la rétine) Acide Acide arachidonique docosahexaénoïque Globules rouges 10% 2% Plaquettes 25% 1,5% Cerveau 6% 10% Œil 4% 12% Une déficience en DHA dans les premières années peut entraîner un retard mental et une cécité. La proportion de DHA diminue dans le cerveau avec l’âge et particulièrement dans les démences séniles Les régimes riches en DHA, EPA, acide linolénique, diminuerait les risques cardiovasculaires et de démences séniles Franck Rencurel 2019-2020

Les acides gras insaturés La série w3 Franck Rencurel 2019-2020

Propriétés physique des acides gras La saponification Les AC Gras sont insolubles dans l’eau mais solubles dans les solvants organiques, la soude, la potasse et l’ammoniaque Des sels alcalins de Na, K et de NH4 (ammoniaque) sont obtenus par dissolution dans les bases. C’est la saponification. Les sels obtenus sont solubles dans l’eau Hydrophilie +++ CH3 (CH2)n COOH CH3 (CH2)n COO- Na+ Acide gras Insoluble dans l’eau Savon de soude Franck Rencurel 2019-2020

Propriétés physique des acides gras Mode d’action des savons Partie hydrophobe Partie Hydrophile En solution très diluée dans l’eau le savon agit comme un tensio-actif càd diminue la tension superficielle de l’eau chaîne hydrocarbonée (hydrophobe) groupe carboxyle Hydrophile Franck Rencurel 2019-2020

Tension superficielle de l’eau Les acides gras libres sont en très faible quantité dans l’organisme Surtout liés à des protéines pour limiter leur action tensio-active Franck Rencurel 2019-2020

Propriétés chimiques des acides gras L’oxydation R = la chaine carbonée R CH (CH2)n COOH + 2 O2 (Oxydation) R COOH + HOOC (CH2)n COOH 1er acide 2ème acide Oxydation forte (exemple avec le permenganate de potassium KMnO4) Sépare les deux acides au niveau de la double liaison Propriété utilisée en analytique. Permet de déterminer la place de la double liaison et d’identifier l’acide gras. Franck Rencurel 2019-2020

Propriétés chimiques des acides gras L’oxydation L’oxydation lente des Ac. Gras insaturé par l’oxygène de l’air ne coupe pas les doubles liaisons mais forme des peroxydes càd des réseaux d’ac. Gras liés par liaisons covalentes d’oxygène . Ces péroxydes sont responsables du ranciment des graisses (dépôts blanchâtres à la surface du beurre) du durcissement des caoutchoucs naturels, du craquellement des peintures de la renaissance (huile de lin utilisée pour sécher les tableaux) Franck Rencurel 2019-2020

Propriétés chimiques des acides gras L’indice d’Iode Indice d’Iode de qqs huiles végétales A savoir utiliser ! Coprah 5-9 Palmiste 12-19 Palme 45-58 Olive 75-94 Arachide 90-98 Maïs 110-128 Tournesol 120-136 Soja 125-138 Noix 135-160 Lin cultivé 170-202 Colza 97-107 L'indice d'iode d'un lipide est la masse de diiode (I2), exprimée en grammes, capable de se fixer sur les doubles liaisons des acides gras contenus dans cent grammes de matière grasse. L'indice d'iode d'un acide gras saturé est nul. Franck Rencurel 2019-2020

Propriétés chimiques des acides gras L’indice d’Iode La formule de calcul est : n x 254 x 100 PM de l’ac. gras n = nombre de carbones insaturés Exemple: acide linoleique PM=280 Chaque carbone insaturé fixe une mole d’iode I2 (masse atomique de l’iode I=127 soit 2x127=254 pour I2 ) L’Indice d’Iode est la quantité d’Iode en g fixée par 100g de lipides A savoir ! 2 x 254x100 = 181 280 Franck Rencurel 2019-2020

Les glycérides (acylglycéroles) Franck Rencurel 2019-2020

Les glycérides Définitions généralités Les glycérides sont des lipides simples Dont l’alcool est le glycérol Les esters d’acides gras et de glycérol sont appélés Acylgycérols ou glycérides Franck Rencurel 2019-2020

Le glycérol C’est un Tri alcool , liquide (sirupeux), incolore Saveur sucrée, soluble dans l’eau. Lorsqu’on le chauffe il se forme de l’acroléïne, substance toxique (cancérigène) 1 2 3 Franck Rencurel 2019-2020

Les triacylglycérols (triglycérides) L’estrification des trois groupements –OH (hydroxyl) du glycérol avec des acides gras conduit aux triacylglycérols. Les acides gras estérifiés peuvent être identiques ou tous les 3 différents. Ils constituent la majorité des « graisses » animales ou « huiles » végétales. On retrouve également en moindre quantité des diacylglycérols et monoacylglycérols Glycérol Ac. Gras Triacylglycérol Franck Rencurel 2019-2020

Les triacylglycérols Réserve énergétique (graisses de réserve) 95% des graisses neutres Apolaires, très hydrophobes Présents: Cytoplasme des cellules adipocytes, muscles, foie sous forme de gouttelettes Dans les graines des plantes Dans l’alimentation Huiles végétales Produits laitiers graisses animales Franck Rencurel 2019-2020

Les triacylglycérols (triglycérides) R= chaine carbonnée d’acide gras R1,R2,R3 identiques = Triacylglycerol simple (homogène) Si l’un est différent = triacylglycérol mixte (hétérogène) R peut être un Ac.gras saturé ou insaturé (idem diacylglycérols) Monoacylglycérol Diacylglycérol Tricylglycérol Franck Rencurel 2019-2020

Les triacylglycérols R peut être saturé (S) ou Insaturé (I) Soit six possibilités R1: S R2:S R3:S R1: I R2:I R3:I R1: S R2:S R3:I R1: S R2:I R3:S R1: S R2:I R3:I R1: I R2:S R3:I Après dosage des lipides dans les huiles végétales il apparaitrait que la répartition des acides gras soit à la fois régulière et au hasard mais la répartition régulière semble la plus fréquente ! Franck Rencurel 2019-2020

Les triacylglycérols Répartition régulière Répartition au hasard Tout acide gras représentant au moins 1/3 des Acides totaux apparait au moins une fois dans tous les acylglycérols S’il représente au moins 1/3 et au plus 2/3 des acides totaux, il apparait au maximum deux fois dans tous les acylglycérols S’il représente 2/3 ou plus du mélange des acides gras, les acides gras restant apparaitront au moins une fois Répartition au hasard Tous les acides gras présentent la même affinité pour toutes les fonctions hydroxyles du glycérol, quelle que soit leur concentration Franck Rencurel 2019-2020

Les glycérides Propriétés physiques Ce sont des corps onctueux, n’ayant aucun goût, incolore mais pouvant avoir une couleur jaune due à la présence de caroténoïdes Insolubles dans l’eau, solubles dans les solvants organiques (chloroforme, éther, benzène Les glycérides à Ac. Gras insaturés sont liquides, on a affaire à des huiles Le point de fusion s’abaisse proportionnellement à la quantité d’Ac. Gras insaturés qui les composent Franck Rencurel 2019-2020

Les glycérides Propriétés chimiques: la saponification Les triglycérides sont des esters, ils peuvent en présence d’eau et de base, être hydrolysés on obtient ainsi le glycérol est les acides gras. Cette hydrolyse peut être chimique ou enzymatique L’hydrolyse chimique s’appelle saponification La digestion enzymatique se fait pas des lipases enzymes présentent dans le suc digestif et à la surface de toutes les cellules Exemple: Le savon de Marseille est de l’oléate et palmitate de sodium Franck Rencurel 2019-2020

Les glycérides Propriétés chimiques: les indices Pour distinguer les différents lipides entre eux, on utilise certains indices qui renseignent sur la constitution des différents acides gras dont ils sont formés. Ces indices n’ont pas d’unité (cf indice d’Iode vu précédemment) Indice de saponification (a savoir) Cet indice correspond au nombre de milligrammes de potasse (KOH) nécessaire à saponifier 1g de lipides. Cet indice renseigne sur la longueur des Acides gras qui le compose. Indice d’acide (A savoir) Cet indice se définit par la quantité (mg) de KOH nécessaire pour neutraliser l’acidité d’1g de lipide. Cet indice renseigne sur le degré d’hydrolyse d’un corps gras c’est-à-dire son degré de fraicheur En agro-alimentaire, une huile comestible ne doit pas contenir plus de 1% d’acides gras libres Franck Rencurel 2019-2020

Les lipides complexes (C,H,O,N,P,S) Franck Rencurel 2019-2020

Les lipides complexes Ce sont des constituants des cellules vivantes . Ils jouent un rôle essentiellement structural en contractant des liaisons stables avec glucides et protéines (glycolipides, lipoprotéines) Quantité importante dans les membranes cellulaires Franck Rencurel 2019-2020

Les lipides complexes Les glycérophospholipides ou phosphatides Une molécule d’acide phosphorique estérifie une des fonctions alcool du glycérol Les deux autres sont estérifiées par des Ac. Gras. Composés partiellement solubles dans l’eau (sels de Na, K, et Mg augmentent la solubilité) Ont les trouve dans les choux, les épinards sous forme de sels de calcium Franck Rencurel 2019-2020

Formation de deux liaisons esters Glycérophospholipides et sphingolipides Des structures combinant des éléments simples Glycérol = trialcool COO- Acide gras HO HO Acides gras Formation de deux liaisons esters OH P alcool glycérophospholipides 3ème liaison ester Franck Rencurel 2019-2020

Glycérophospholipides et sphingolipides Des structures combinant des éléments simples Glycérol Acides gras Acide phosphorique Franck Rencurel 2019-2020

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Glycérophospholipides et sphingolipides Les glycérophospholipides : Constituants de base des membranes biologiques phosphate glycérol alcool partie hydrophobe interface hydrophile Glycérol = Tri-alcool Acide gras (saturé) HO - C1H2 OH - C2H H2C3OH Acide gras (saturé ou insaturé) Tête polaire Hydrophobe Interface Tête polaire = groupe phosphate (acide) + alcool Hydrophile Molécule amphiphile Franck Rencurel 2019-2020

Glycérophospholipides Les glycérophospholipides : les têtes polaires CH2O O CH CH2O - P - OH O- = O acide gras 1 Acides phosphatidiques 2 - Tête polaire réduite au groupe phosphate - Charge globale négative (phospholipides « acides ») 3 Liaison ester entre fonction alcool n°3 du glycérol et le groupe phosphate(acide) CH2O O CH CH2O - P - O- CH2 - CH2 - N+- CH3 O- = O acide gras CH3 Phosphatidylcholines ou lécithines (PC) - Phospholipides très abondants dans les membranes animales ou végétales - Charge globale neutre Liaison ester entre groupe phosphate (acide) et choline (alcool) Franck Rencurel 2019-2020

Glycérophospholipides Les glycérophospholipides : les têtes polaires Phosphatidylcholines ou lécithines (PC) CH2O O CH CH2O - P - O- CH2 - CH2 - N+- CH3 O- = O acide gras CH3 Franck Rencurel 2019-2020

Phospholipase B détache l’Ac. Gras du carbone1 (différents tissus) Les lecithines sont très abondantes dans le jaune d’œuf et le tissu nerveux. Elles sont solubles dans la plupart des solvants organiques sauf l’acétone. Au contact de l’eau elles gonflent et forment une gelée qui se disperse par agitation. Elles peuvent être hydrolysées par voie enzymatique grâce aux phospholipases. Phospholipase A détache l’Ac.Gras du carbone 2 du glycérol (pancréas, venins serpent) Phospholipase B détache l’Ac. Gras du carbone1 (différents tissus) Phospholipase C hydrolyse la liaison avec l’acide phosphorique (Bactéries) Phospholipase D coupe la liaison entre l’acide phosphorique et la choline Présente dans le foie donne acide phosphatidique et choline Franck Rencurel 2019-2020

Glycérophospholipides Les glycérophospholipides : les têtes polaires CH2O O CH CH2O - P - O- CH2 - CH2 - NH3+ O- = O acide gras Phosphatidyléthanolamines (PE) - Phospholipides très abondants dans les membranes animales ou végétales - Charge globale neutre à pH neutre Liaison ester entre groupe phosphate (acide) et éthanolamine (alcool) Phosphatidylsérines (PS) - Phospholipides du feuillet interne des membranes - Charge globale négative (phospholipides acides) CH2O O CH CH2O - P - O- CH2 - CH - NH3+ O- = O acide gras COO- Liaison ester entre groupe phosphate (acide) et fonction alcool de l’acide aminé sérine Franck Rencurel 2019-2020

Glycérophospholipides Les glycérophospholipides : les têtes polaires Phosphorylation Molécule signal (Cf physiologie hormones) Phosphatidylinositol (PI) CH2O O CH CH2O - P - O- O- = O acide gras HO OH - OH 1 3 4 5 6 2 P ATP + PI-kinases Tête polaire = groupe phosphate + hexa-alcool cyclique (inositol) Phospholipides du feuillet interne des membranes - Charge globale négative Rôle important dans la signalisation intracellulaire Phospholipides « acides » = charge globale négative PA, PI, PS Franck Rencurel 2019-2020

Acyl-glycérophospholipides Glycérophospholipides et sphingolipides Liaison de l’acide gras 1 et du glycérol Acyl et alkyl glycérophospholipides Exemple: 1,2 acylphosphati-dylcholines lécithines (PC) Liaison ester acide + alcool (acyl) saturé CH2 - O - C O O - CH CH2O- P - O- 1 = insaturé C - O = 2 O CH3 O - CH2 - CH2 - N+ - CH3 = - - 3 Dans la majorité des liaisons des glycérophospholipides, les acides gras sont liés au glycérol par une liaison ester (alcool + acide) Acyl-glycérophospholipides En position 1 du glycérol, liaison ester toujours avec un acide gras saturé En position 2 du glycérol, liaisons ester avec un acide gras, soit saturé, soit insaturé Franck Rencurel 2019-2020

Cholestérol et esters de cholestérol Franck Rencurel 2019-2020

Le cholestérol et esters de cholestérol Introduction Les stérols sont des alcools polycycliques, solides à la température ambiante et sont universellement répandus. Ils ont tous la même structure , le squelette carboné s’apparente au noyau stérane Les stéroïdes sont des dérivés de stérol Sterane stéroïde Franck Rencurel 2019-2020

Cholestérol et esters de cholestérol Les stérols des organismes vivants ont en commun le noyau stérol H HO 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 18 19 b 23 16 17 24 25 26 27 21 20 Cholestérol C D A B Stigmastérol (plantes) H HO 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 18 19 b 23 16 17 24 25 27 28 21 20 29 26 Ergostérol (champignons) H HO 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 18 19 b 23 16 17 24 25 26 27 21 20 28 C D C D A B A B Franck Rencurel 2019-2020

Cholestérol et esters de cholestérol Configuration spatiale des stérols H HO 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 18 19 b 23 16 17 24 25 26 27 21 20 Bateau Chaise la plus stable forme favorisée HO 3 b H Au dessus du plan Au dessous A B C D Franck Rencurel 2019-2020

Le cholestérol et esters de cholestérol Propriétés générales des stérols Point de fusion élévé (entre 100 et 200°C). Le point de fusion Croit avec le nombre d’atomes de carbone Les stérols sont insolubles dans l’eau et peu solubles dans l’alcool froid mais solubles à chaud Solubles dans le chloroforme et l’éther. Tous les stérols naturels ont un pouvoir rotatoire généralement lévogyre Franck Rencurel 2019-2020

Le stérol des tissus animaux: indispensable++++ Cholestérol et esters de cholestérol Structure du cholestérol : un lipide amphiphile Le stérol des tissus animaux: indispensable++++ 6 : CH chaîne acylée ramifiée 1,2... : CH2 22 H HO 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 18 19 b 23 16 17 24 25 26 27 21 20 18,19... : CH3 C D A B tête polaire corps apolaire Franck Rencurel 2019-2020

Cholestérol et esters de cholestérol Structure du cholestérol : un lipide amphiphile Franck Rencurel 2019-2020

Cholestérol et esters de cholestérol cholestérol Substance insaponifiable, isolée la première fois à partir de calculs biliaires. A l’état libre ou sous forme d’esters d’acides gras (Stérides). Le cholestérol est ANIMAL uniquement! Présent dans la membrane de toutes les cellules. Particulièrement riche dans le foie, système nerveux, peau, surrénales. C’est sous forme de lipoprotéines qu’il est transporté dans le plasma Le catabolisme du cholestérol conduit à la formation de substances actives (acides biliaires, stéroîdes) Par voie enzymatique, les bactéries intestinales réduisent le cholestérol en coprostérol Le cholestérol retient l’eau (hydrophile), utilisé en pharmacie (la lanoline) Franck Rencurel 2019-2020

Esters de cholestérol Progestérone, hormones corticosurrénaliennes Pregnane C21H36 Testostérone, hormones stéroïdes Androstane C19H32 Œstrogènes Estratriene C18H24 Franck Rencurel 2019-2020

Esters de cholestérol 7-dehydrocholestérol (C27H44 O ) Présent dans la peau. Synthèse d’un précurseur de vitamine D par réaction photosensible (rayons UV) Vitamine D3 Franck Rencurel 2019-2020

Esters de cholestérol Ergostérol (C27H44 O ) L’ergostérol (pro vitamine D2) tire son nom de l’ergot de seigle d’où il provient. On le retrouve dans de nombreux végétaux, les champignons, et dans la peau Franck Rencurel 2019-2020

Esters de cholestérol Biosynthèse du calcitriol (forme active de vitamine D) 1ère hydroxylation Foie 2ème hydroxylation Rein Franck Rencurel 2019-2020

= Les dérivés du cholestérol: les acides et sels biliaires 3 5 6 7 12 18 b cholestérol HO 3 5 6 7 12 18 b OH 7a-hydroxylase 7a-hydroxy cholestérol NADPH+H+ O2 NADP+ Synthèse hépatique des acides biliaires primaires NADPH+H+ +2CoASH + O2 cholyl-CoA HO OH C-S-CoA O CH3 3 7 12 a = OH H HO C-S-CoA O CH3 3 7 a chénodé- soxyl-CoA = CH3-CH2-C-S-CoA O = Propionyl-CoA Franck Rencurel 2019-2020

(ou chénodésoxycholique) Conjugaison des acides biliaires et formation des sels biliaires Na+ partie hydrophobe extrémité hydrophile Structure globale d'un sel biliaire acide cholique (ou chénodésoxycholique) H HO OH COO- CH3 3 7 12 a H C - N - CH2 - COO- Na+ O +H3N - CH2 - COO- glycine glycoconjugué +H3N - CH2 - CH2 - SO3- Taurine C - N - CH2 - CH2 - SO3- Na+ tauroconjugué (3 1) Franck Rencurel 2019-2020

Les acides biliaires Propriétés Les acides biliaires sont peu solubles dans l’eau, soluble dans l’acide acétique (vinaigre) Leurs sels alcalins sont très solubles dans l’eau La bile humaine est sécrétée à raison d’1 litre par jours: Elle contient environs 20g de taurocholate de sodium 65g de glycocholate de sodium (Ration 3/1 glycoconjugué  tauroconjugué) Ils abaissent la tension superficielle des solutions aqueuses et favorisent la formation d’émulsion (intestin grêle) La formation de micelles augmente l’accessibilité des lipases pancréatiques Une partie des Ac. biliaires primaires (synthèse hépatique) sont transformés par les bactéries intestinales en Ac. biliaires secondaires. Cycle entéro-hépatique des acides biliaires Franck Rencurel 2019-2020

Les vitamines liposolubles A,D,E,K Franck Rencurel 2019-2020

Les vitamines Liposolubles Les vitamines liposolubles sont apportées par l’alimentation à l’exception de la vitamine D qui a une synthèse endogène (peau) Elles sont solubles dans les graisses et donc absorbées et transportées dans l’organisme avec les lipides. Les vitamines liposolubles peuvent être stockées dans l’organisme ce qui implique que les carences sont rares pour ces vitamines Franck Rencurel 2019-2020

La vitamine A Franck Rencurel 2019-2020

Les vitamines liposolubles La vitamine A (rétinol) Alcool primaire Propriétés: Stockage dans le foie (cellules de Ito) Sous forme d’esters d’acides gras à longue chaine Liposoluble Sensible à la lumière Sensible à l’oxygène (oxydable) Faiblement sensible à la chaleur Franck Rencurel 2019-2020

Les vitamines liposolubles La vitamine A (rétinol) Sources: Animales: Produits laitiers (beurre, lait), les foies de poisson, huiles de poisson, poissons gras. Végétales: Provitamine A (b-carotène) tous les végétaux Apports chez l’adulte: 2 à 5mg/j Carence : baisse de la vision nocturne, peau sèche, sensibilité au soleil, infections récidivantes (ORL, pulmonaires) Carence possible chez les consommateurs d’alcool Pas de toxicité reconnue chez l’homme par surcharge en vitamine A Les excès de vitamine A sont éliminés dans les fèces, le b carotène est lui stocké dans le tissus adipeux (couleurs orangée des graisses permet de reconnaitre un animal élevé en plein air, couleur jaune vif du jaune d’œuf). Franck Rencurel 2019-2020

Transport plasmatique Les vitamines liposolubles La vitamine A (rétinol) Le foie est le site principal de stockage de la Vitamine A Le b-carotène est transformé en vit. A dans l’intestin grêle (30 à 50%) et le foie Alcool 11-cis rétinal lié à l’opsine pour le Transport plasmatique Retinol (vitamine A) Béta carotène Rhodopsine Franck Rencurel 2019-2020

Les vitamines liposolubles La vitamine A (rétinol) Franck Rencurel 2019-2020

Les vitamines liposolubles La vitamine A (rétinol) La vitamine A (rétinol) est liposoluble et doit se lier à une protéine pour pouvoir être transportée et distribuée dans l’organisme (yeux, muscles, tissu adipeux). Cette protéine s’appelle RBP (Retinol Binding protein). 80% des RBP sont produites par le foie. Le foie capte et stocke 70% des rétinoïdes provenant de l’intestin grêle (b-carotène, lycopènes ) Franck Rencurel 2019-2020

Lycopène Chylomicrons Hepatocyte (foie) b- carotène Vitamine A Alimentation 25-30% retinyl esters distribution muscles, adipocytes, cœur, rein Chylomicrons Cellules de Ito (Foie) 65% retinyl ester Chylomicrons remnantes Retinyl ester LRAT distribution CRBP-retinol CRBP retinol Retinyl ester RBP TTR REH Hepatocyte (foie) REH: retinol ester hydrolase LRAT:Lecithine retinol acyl transferase TTR-RBP-Retinol Franck Rencurel 2019-2020 CRBP: cellular Retinol Binding Protein

Vitamine D Franck Rencurel 2019-2020

Plusieurs sources de vitamine D 7-déhydrocholestérol (En excès dans la peau) l’exposition aux UV est l’étape limitante pré vitamine D3 (synthétisée dans la peau) Ergocalciférol ou Vitamine D2 (origine Végétale) Champignons, levure, céréales Colécalciférol ou Vitamine D3 (origine animale) Viande /lait/poissons gras Calcitriol= vitamine D active Franck Rencurel 2019-2020

calcitriol Franck Rencurel 2019-2020

Vitamine D: Nécessite des lipides pour être absorbée dans le jéjunum pas d’absorption dans le cas d’insuffisances pancréatiques (pas de lipase) Ou d’insuffisance de sécrétion biliaire. Chirurgie intestin, stéatorhée suite à médication, compléments perte de poids. Diarrhée Personnes sous exposées au soleil 400 UI/j (10mg)besoins pour les personnes susceptibles de carences (40UI=1mg) Certains préconisent de doubler les apports selon les études et les pays. Une dose de charge massive empêche les carences pendant 2 à 3 mois. Franck Rencurel 2019-2020

Agit comme une hormone stéroïdienne La vitamine D Agit comme une hormone stéroïdienne Franck Rencurel 2019-2020

Vitamine D: le 1-25 dihydrocolécalciférol est une « hormone » hypercalcémiante Effets géniques: action sur les gènes. Intestin: Stimulation de l’absorption du calcium et des phosphates dans l’intestin(augmentation de l’expression des transporteurs de calcium). Os: Hypocalcémie, stimulation des ostéoclastes osseux par la vitamine D et résorption osseuse pour libérer le calcium dans le sang. Rein: Stimule la réabsorption tubulaire du calcium, la PTH(parathormone) active la maturation de VitD3 Franck Rencurel 2019-2020

la 1,25(OH)2-D3 exerce aussi un rôle: Effets non géniques la 1,25(OH)2-D3 exerce aussi un rôle: - immunomodulateur (des lymphocytes T et des macrophages) - neuroprotecteur (synthèse de facteurs neurotrohiques et de neurotransmetteurs) - inibiteur de la prolifération et inducteurs de la différenciation de nombreuses cellules (kératinocytes, chondrocytes, fibrobastes, cellules tumorales). - inducteur de l'apoptose -musculaires, cardiovasculaires et agirait sur la différenciation cellulaire, etc... Une complémentation en vitamine D chez des personnes de plus de 65 ans, diminue de 20% les risques de chute. Ceci, probablement lié aux effets musculaires de la vitamine D. Franck Rencurel 2019-2020

Rachitisme chez l’enfant: Carences en vitamine D Rachitisme chez l’enfant: déformations des membres inférieurs, gonflement des poignets, fractures spontanées Chez l’adulte:,ostéomalacie: défaut d’exposition au soleil, sujets à peau noire, troubles rénaux Ne permettant pas la synthèse de la forme active 1-25 dihydroxycolécalciférol.. Douleurs osseuses, épaississement de la corticale des os longs Franck Rencurel 2019-2020

La vitamine E (Tocophérol) Franck Rencurel 2019-2020

Les vitamines liposolubles La vitamine E (Tocophérol) Franck Rencurel 2019-2020

Les vitamines liposolubles La vitamine E (Tocophérol) Sources: L’a tocophérol surtout dans les huiles végétales et germes de céréales, En quantité moindre dans les poissons. Additifs E306 et E309 Apports chez l’adulte: 15 à 18UI (1UI=1mg d’acétate de tocophérol) Absorption liée aux lipides L’ingestion d’un gramme d’acides gras insaturés s’accompagne d’1mg de vitamine E Une ration apportant 30% à 35%des apports énergétiques totaux sous formes de lipides végétaux couvrent les besoins quotidiens Carences: pas avérées chez l’homme. Chez le rat arrêt de la gamétogenèse Franck Rencurel 2019-2020

Les vitamines liposolubles La vitamine E (Tocophérol) Forme réduite Forme oxydée Il existe une forme réduite et oxydée du tocophérol ce qui lui confère ses propriétés anti-oxydantes (dans les lipides) la régénération du Tocophérol réduit se fait grâce à la vitamine C Franck Rencurel 2019-2020

Les vitamines liposolubles La vitamine E (Tocophérol) C’est un antioxydant, protégeant les lipides membranaires Action anti-thrombique (anti agrégation plaquettaire certaines études rapportent des cas d’accidents vasculaires cérébraux suite à des supplémentation en vit E. Action anti-inflammatoire. A des doses de 500mg/j augmente le périmètre de la marche dans l’arthérite des membres inférieurs. Carences rares mais possibles dans les cas de malabsorption des graisses.(Risque des Pilules amaigrissantes modifiant l’absorption des lipides) Franck Rencurel 2019-2020

La vitamine K Franck Rencurel 2019-2020

Les vitamines liposolubles La vitamine K Sources: végétaux et poissons. Besoins: chez l’adulte 2 à 5 mg/j Stockage: foie Rôle: Thrombique (synthèse prothrombine dans le foie) Les anti vitamine K sont des anticoagulant (voir cours foie et fonctions hépatiques) 3 formes de vitamine K: Vit. K1 (phylloquinone): choux à choucroute, épinards, choux, huiles végétales. Vit. K2 (ménaquinone): poissons macérés. Vit. K3 (ménadione) forme synthétique Franck Rencurel 2019-2020

Les vitamines liposolubles Origine végétale Origine Animale Franck Rencurel 2019-2020

Les vitamines liposolubles La vitamine K: L’apport exogène n’est pas indispensable car la vit. K est synthétisée dans l’intestin par les bactéries. L’absorption de la vitamine K est dépendante de l’action biliaire. Colites (inflammation du colon), cirrhose, ictères (obstruction canal biliaire) peuvent conduire à des troubles de l’absorption. Chez le nouveau né les carences sont fréquentes (pas de flore intestinale) (injection de 5mg vit. K1 à la naissance) Franck Rencurel 2019-2020

Merci ! Franck Rencurel 2019-2020