Glycérophospholipides et sphingolipides Professeur Jean-Luc Olivier > Faculté de Médecine Jean-Luc.Olivier@medecine.uhp-nancy.fr

Glycérophospholipides et sphingolipides Des structures combinant des éléments simples Glycérol = trialcool HO Formation de deux liaisons esters HO COO- Lipide simple amphiphile OH P alcool 3ème liaison ester glycérophospholipides Acides gras

Glycérophospholipides et sphingolipides Comparaison des structures des triglycérides et des glycérophospholipides glycéro Phospholipides phospholipides Lipides « structuraux » Acide Gras glycérol P alcool triglycérides lipides de réserve glycérol Acide Gras - Transports dans les lipoprotéines - Stockages dans les gouttelettes lipidiques intracellulaires - Membranes biologiques - Monocouche de surface des lipopro- téines et gouttelettes lipidiques

Glycérophospholipides et sphingolipides Les glycérophospholipides : des lipides amphiphiles 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 Hydrophile Molécule amphiphile Tête polaire = groupe phosphate (acide) + alcool

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

Glycérophospholipides et sphingolipides Les glycérophospholipides : les têtes polaires (2/3) 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) Liaison ester entre groupe phosphate (acide) et fonction alcool de l’acide aminé sérine CH2O O CH CH2O - P - O- CH2 - CH - NH3+ O- = O acide gras COO-

Glycérophospholipides et sphingolipides Les glycérophospholipides : les têtes polaires (3/3) 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

Glycérophospholipides et sphingolipides Liaison de l’acide gras 1 et du glycérol Acyl et alkyl glycérophospholipides Liaison ester acide + alcool (acyl) saturé insaturé 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 CH2 - O - C O O - CH CH2O- P - O- 1 = Exemple: 1,2 acylphosphati- dylcholines lécithines (PC) = 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

Glycérophospholipides et sphingolipides Ether-phospholipides (alkyls) et plasmalogènes (alkényl) Les éther-phospholipides (alkyls) et les plasmalogènes (alkényl) sont des phospholipides membranaires minoritaires Exemple: 1-alkyl, 2-acyl phosphatidylcholines lécithines (PC) saturé insaturé CH3 O - CH2 - CH2 - N+ - CH3 CH2 - O - CH2 O - CH CH2O- P - O- C - O = Liaison éther alkylphospholipides saturé insaturé CH3 O - CH2 - CH2 - N+ - CH3 CH2 - O – C = C O - CH CH2O- P - O- C - O = H Exemple: 1-alkényl, 2-acyl phosphatidylcholines lécithines (PC) Alkénylphospholipides ou plasmalogènes En proportion importante dans le cerveau

Glycérophospholipides et sphingolipides Les glycérophospholipides forment une structure unique dans un milieu aqueux (1/3) Les acides gras forment des micelles dans des milieux aqueux CH3 - (CH2) n-2 - COOH Partie hydrophile hydrophobe Acides gras: molécule amphiphile H2O concentration micellaire critique (CMC)

Glycérophospholipides et sphingolipides Les glycérophospholipides forment une structure unique dans un milieu aqueux (2/3) Les glycérophospholipides forment une structure unique dans un milieu aqueux: une bicouche cristal-liquide Phospholipides lipide amphiphile Bicouche cristal- liquide liposome = modèles de membranes

Glycérophospholipides et sphingolipides Bicouche cristal-liquide Les glycérophospholipides forment une structure unique dans un milieu aqueux (3/3) Bicouche cristal-liquide Liposomes = Modèles de membrane biologique Notion de fluidité dans une bicouche de phospholipides choline P 3 glycérol Plusieurs composantes - diffusion latérale 1 2 Feuillet externe Diffusion latérale très rapide - vitesse de mouvement des chaînes acyl dans un cône - amplitude du cône (importance des insaturations)

Liaison cis « désordre local » Glycérophospholipides et sphingolipides Fluidité et insaturation des acides gras glycérol P choline Liaison cis « désordre local » Liaison doubles dans les acides gras naturels: liaisons cis (pas trans) Fortes interactions hydrophobes entre les deux chaînes saturées

Glycérophospholipides et sphingolipides Les triglycérides et les glycérophospholipides sont synthétisés de novo par la même voie O R1-C ~ S-CoA = CH2 – O – C- R1 O R2- C- O – CH CH2O- P -OH O- = 1 2 3 R2-C ~ S-CoA HS-CoA 1-acylglycérol-3P acyltransférase CH2 - OH HO - CH CH2O- P -OH O- = O 1 2 3 HS-CoA CH2 – O – C- R1 O HO - CH CH2O- P -OH O- = 1 2 3 Glycérol-3P acyltransférase Phospho- inositides CH2 – O – C- R1 O R2- C- O – CH CH2OH 1 2 3 = P Phosphatidate phosphohydrolase CH2 – O – C- R1 O R2- C- O – CH CH2 – O – C-R3 1 2 3 = R3-C ~ S-CoA HS-CoA Diacylglycérol acyltransférase Triglycérides Synthèse autres Phospholipides

Glycérophospholipides et sphingolipides Les phospholipides sont remaniés dans les membranes par échange d’acides gras et des têtes polaires Acide Gras glycérol Acide Gras Acyl-transférases Phospholipases A2 Choline P Phospho- lipases D ? Acide Gras AG CoAS~ -O-C O = CoASH + ATP AMP Acyl-CoA synthétases glycérol HO Acyl-CoA transférases Ethanol- amine P Voies prédominantes de l’incorporation des acides gras dans les membranes (synthèse de novo minoritaire)

Glycérophospholipides et sphingolipides Les sphingolipides Des structures combinant des éléments simples sphingosine = amino-alcool HO OH H2N Phospho-choline Ose(s) Formation d’une liaison amino-ester COO- Lipide simple amphiphile Sphingolipides: Sphingomyéline Glycolipides Acides gras (saturés de 16 à 24C)

Glycérophospholipides et sphingolipides Sphingophospholipides : sphingomyélines (1/2) sphingosine (amino-alcool) HO 3 CH-CH=CH-(CH2)12-CH3 2 CH-NH- 1 CH2O Céramide sphingosine + acide gras (DG) C O acide gras saturé (16, 18, 22, 24 C) 1 2 4 6 8 10 12 14 16 18 = O -P-O-CH2-CH2-N+ (CH3)3 = Phosphocholine céramide + phosphocholine Constituants des membranes biologiques

Glycérophospholipides et sphingolipides Sphingophospholipides : sphingomyélines (2/2) Les sphingomyélines sont synthétisées à partir des céramides et de glycérophosphatidylcholine HS-CoA O R-C ~ S-CoA = Céramide OH AG glycérol Diacylglycérol ou diglycérides sphingomyéline Glycéro- phosphatidyl choline Diacyl- glycérol Echange de la tête phosphocholine Palmityl~CoA + Sérine Sphingosine

Glycérophospholipides et sphingolipides Sphingolipides : glycosphingolipides (1/2) HO 3 CH-CH=CH-(CH2)12-CH3 2 CH-NH- CH2O sphingosine Céramide 1 2 4 6 8 10 12 14 16 18 C O = acide gras saturé (16-24 C) Oses 1 Extracellulaire céramide + ose ou oligoside Constituants des membranes biologiques

Glycérophospholipides et sphingolipides Sphingolipides : glycosphingolipides (2/2) Les glycolipides sont synthétisés à partir de céramide et d’oses activés Palmityl~CoA + Sérine Sphingosine HS-CoA O R-C ~ S-CoA = Céramide Cérébrosides UDP-glucose ou UDP-galactose UDP UDP = uridine diphosphate Autres glycolipides Oses activés Oses activés = oses liés à l’UDP

Glycérophospholipides et sphingolipides Comparaison des structures des triglycérides, des glycérophospholipides et des sphingolipides glycérol glycérol Sphingosine Sphingosine Acide Gras Acide Gras Acide Gras Acide Gras AG AG Acide Gras P alcool P choline glycéro phospholipides sphingo phospholipides sphingo glycolipides triglycérides Phospholipides sphingolipides lipides de réserve constituants des membranes

Auto-test sur les glycéro- et sphingo-lipides Pour télécharger le QCM, cliquer sur l’onglet

L1 SANTE