Introduction et Acides Gras saturés Professeur Jean-Luc Olivier > Faculté de Médecine Jean-Luc.Olivier@medecine.uhp-nancy.fr

Les LIPIDES : introduction Des propriétés physico chimiques particulières (1) lipides = lipos insolubles dans l'eau, solubles dans les solvants organiques Molécule de lipide complètement apolaire Solvant – milieu hydrophobe, apolaire Fonction polaire Interface Eau Molécule de lipide amphiphile milieu hydrophobe, apolaire (huile)

( Les LIPIDES : introduction Des propriétés physico chimiques particulières (2) Les LIPIDES : introduction 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

Les LIPIDES : introduction Des propriétés physico chimiques particulières (3) Rôle des lipides hydrophobes Molécule de lipide complètement apolaire Phase hydrophobe Ils sont transportés ou stockés entourés par des lipides et des protéines amphiphiles qui les isolent des milieux aqueux extras et intracellulaires Les enzymes qui les utilisent comme substrat doivent agir à l’interface hydrophile/hydrophobe Conversion en dérivés hydrophiles pour produire de l’énergie Lipides hydrophobes: rôle de réserve énergétique

Les LIPIDES : introduction Des propriétés physico chimiques particulières (4) Lipides amphiphiles 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

Les LIPIDES : introduction Des propriétés physico chimiques particulières (5) Les lipides amphiphiles: constituants de base des membranes cellulaires Cf cours de biologie cellulaire 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

Des structures combinant des éléments simples Les LIPIDES Des structures combinant des éléments simples Alcool ou amino-alcool HO Formation de liaisons esters ou amino-esters COO- Lipide simple amphiphile H2N HO Lipide simple amphiphile Glycérol Sphingosine Acides gras cholestérol 1 2 3

ou Les acides gras saturés Définition (1) Molécule Acides carboxyliques (COOH/COO-) + chaîne hydrocarbonée (CH3-CH2-) Partie hydrophobe CH3 - (CH2) n-2 – COO- Partie hydrophile Molécule amphiphile saturés ou CH3 - (CH2)x- CH = CH - (CH2) y – COO- Insaturés (mono ou ……….polyinsaturés, cf plus loin) acides gras naturels : n = de C4à C24, nombre pair (multiple de C2)

Les acides gras saturés Définition (2) 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- Nombre pair C4 butyrique C6 caproïque C8 C10 C12 laurique C14 myristique C16 palmitique C18 stéarique C20 arachidique C22 C24 lignocérique COO- 4 2 3 1 { 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

~ Les acides gras saturés Synthèse de novo des acides gras (1) Pourquoi les acides gras ont-ils un nombre pair de carbone ? La synthèse des acides gras est effectué à partir de malonyl-CoA O = C - CH2 - C = O O- S - CoA ~ Molécules à 3 carbones Liaison riche en énergie MAIS, deux carbones seulement vont être utilisés dans la synthèse Malonyl-CoA : donneur d’acétyl H3C-COO- = 2 carbones

~ Les acides gras saturés Synthèse de novo des acides gras (2) Pourquoi les acides gras ont-ils un nombre pair de carbone ? La synthèse des acides gras est effectué à partir de malonyl-CoA Le malonyl-CoA est synthétisé à partir d’acétyl-CoA H3C-C~S-CoA O = O = C - CH2 - C = O O- S - CoA Acétyl-CoA carboxylase ~ ADP + Pi Enzyme-biotine-COO- Enzyme-biotine ATP + HCO3- Liaison riche en énergie Rupture d’une liaison riche en énergie Liaison riche en énergie

Les acides gras saturés Synthèse de novo des acides gras (3) 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 et d’un acétyl-CoA sur la FAS HS Malonyl-CoA FAS Fatty acid synthase O = C - CH2 - C = O O- S-CoA ~ HS Acétyl-CoA H3C – C = O S-CoA ~

Les acides gras saturés Synthèse de novo des acides gras (4) instable O = C - CH2 - C = O O- S ~ 1- condensation de deux acétyls FAS H3C - C - CH2 - C = O O S ~ HS FAS H3C - C ~ S O = CO2 2- décarbo- xylation 2ème étape de synthèse de novo d’un acide gras: - condensation de 2 acétyls - décarboxylation

Les acides gras saturés Synthèse de novo des acides gras (5) 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 en g - Oxydation du NADPH+H+ en NADP+

Les acides gras saturés Synthèse de novo des acides gras (6) 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

Les acides gras saturés Synthèse de novo des acides gras (7) Points importants On part d’une molécule à trois carbones mais élimination d’un carbone sous forme de CO2 Deux fonctions thiols sur la Fatty Acid Synthase 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+ Deux étapes retrouvées dans d’autres voies métaboliques

Les acides gras saturés Synthèse de novo des acides gras (8) 6ème étape : utilisation d’une deuxième molécule de malonyl-CoA O = C - CH2 - C = O O- S - CoA ~ H3C - CH2 - CH2 - C ~ S O = O = C - CH2 - C = O O- S FAS 1 2 ~ Répétition X6 Formation de palmitate Butyryl transféré de S2 en S1 Synthèse des triglycérides Autres voies métaboliques

Les acides gras saturés Synthèse de novo des acides gras (9) résumé du cycle O = C - CH2 - C~SCoA O- O = O = C - CH2 - C = O O- S H3C - C - S O = FAS 2 HS H3C - C - CH2 - C - S O O = HS FAS 1 HS FAS H3C - C~SCoA O = CO2 NADPH +H+ X 7 Acide palmitique X 8 Acide stéarique H H3C - C - CH2 - C - S OH O NADP+ H H3C - C = C - C - S H O H3C - CH2 - CH2 - C - S O = HS FAS = = FAS FAS HS HS H2O NADP+ NADPH +H+

Les acides gras saturés Synthèse de novo des acides gras (10) Conclusion Malonyl-CoA : donneur d’acétyl et de CO2 acides gras formé à partir d’acétyl Les acides gras ont un nombre pair de carbone car ce sont des multiples d’acétyl soit X 2 C Un complexe enzymatique (Fatty Acid synthase ou FAS) est responsable de la synthèse de novo des acides gras Cette synthèse a lieu dans le réticulum endoplasmique (microsomes) Rôle important de certains organes comme le foie Des élongation de x2 carbones ont lieu à partir des plus acides gras plus court par des élongases (cf plus loin)

Auto-test sur les lipides en général et sur les acides gras saturés Pour télécharger le QCM, cliquer sur l’onglet