Les lipides des membranes: sources de médiateurs Professeur Jean-Luc Olivier > Faculté de Médecine Jean-Luc.Olivier@medecine.uhp-nancy.fr

Les lipides des membranes sont sources de médiateurs intracellulaires Médiateurs: molécules conduisant un signal de la membrane à l’intérieur ou à l’extérieur de la cellule Signal Actions extra- cellulaires Production Médiateurs Récepteur Actions intracellulaire Noyau Les médiateurs issus des glycérophospholipides Les dérivés des acides gras Les médiateurs issus des sphingomyélines Les hormones dérivées du cholestérol

= = = Les lipides des membranes: sources de médiateurs Les médiateurs issus des glycérophospholipides (1/4) Action des différents types de phospholipases PLA2 PLA1 H H - C - O - C - R1 R2 - C - O - C - H H - C - O - P - O - = O = PLD Libération de médiateurs O O = Tête polaire Choline, éthanolamine, sérine, inositol PLC O-

Les lipides des membranes: sources de médiateurs Les médiateurs issus des glycérophospholipides (2/4) O- H H-C-O-C- R1 O R2-C-O-CH O O H-C-O -- P-O — = HO OH P Produits formés par les phospholipases Acide phosphatidique PLD PLA2 Lyso- Phospho- lipide R2-COOH acide arachidonique PLA1 Prostaglandines leucotriènes Diglycéride PLC Inositol 1,4,5 triphosphate

Les lipides des membranes: sources de médiateurs Les médiateurs issus des glycérophospholipides (3/4) Exemple des dérivés de l’acide arachidonique Phospholipides membranaires Phospholipases A2 acide arachidonique C20 :4 (D 5, D8, D11, D14) 8 5 COOH 20 11 Certaines phospholipases A2 reconnaissent spécifiquement l’acide arachidonique Hydrolyse de la liaison ester en position 2 du glycérol (ne nécessite pas d’énergie)

Les médiateurs issus des glycérophospholipides (4/4) Les lipides des membranes: sources de médiateurs Les médiateurs issus des glycérophospholipides (4/4) Exemple des dérivés de l’acide arachidonique acide arachidonique C20 :4 (D 5, D8, D11, D14) 8 5 COOH 20 lipoxygénases 11 14 cyclooxygénases COOH OH leucotriène B4 5 8 11 15 20 12 COOH O 5 8 11 14 20 Prostaglan- dine H2 O OH COOH prostaglandine E2 PG synthase Il existe de nombreuses prostaglandines et de nombreux leucotriènes !!!!

Prostaglandines et leucotriènes : rôles Les lipides des membranes: sources de médiateurs Prostaglandines et leucotriènes : rôles Tissu A Prostaglandines, leucotriènes.... médiateurs très actifs - dégradés très rapidement - rôle local Rôles physiologiques - contraction des muscles lisses( intestin, utérus, vaisseaux,) - agrégation plaquettaire - régulation du métabolisme Médiateurs R R R R R R Rôles physiopathologiques - inflammation, fièvre (l’aspirine inhibe les cyclooxygénases) Tissu B Effet(s) physiologique(s)

Les médiateurs dérivés des sphingomyélines (1/2) Les lipides des membranes: sources de médiateurs Les médiateurs dérivés des sphingomyélines (1/2) HO 3 CH-CH=CH-(CH2)12-CH3 2 CH-NH- 1 CH2O sphingosine O -P-O-CH2-CH2-N+-(CH3)3 O- acide gras saturé C = Phosphocholine HO-P-O-CH2-CH2-N+-(CH3)3 1 CH2OH Sphingomyélinases (cf phospholipases C) Les médiateurs dérivés des sphingomyélines Céramides acide gras saturé O HO-C = HO 3 CH-CH=CH-(CH2)12-CH3 2 CH-NH2 1 CH2OH sphingosine Céramidases Il existe plusieurs sphingomyélinases et céramidases (protéines et gènes)

Les médiateurs dérivés des sphingomyélines( 2/2) R Les lipides des membranes: sources de médiateurs Les médiateurs dérivés des sphingomyélines( 2/2) Actions physiologiques des dérivés des céramides et sphingosines La production de céramides dans la cellule est une étape vers sa mort (apoptose) Stress ou signal de « mort » R Activation des sphingomyélinases acides/neutres Hydrolyse de sphingomyéline Apoptose= « mort programmée » Céramides

Les dérivés du cholestérol: les acides et sels biliaires (1/3) Les lipides des membranes: sources de médiateurs Les dérivés du cholestérol: les acides et sels biliaires (1/3) les sels biliaires : des agents émulsifiants lipase pancréatique = estérase CH2OH COO C H a CH2O-OC COO- C H b monoglycéride (et diglycérides) COOH COOH acides gras TG sels biliaires Emulsion surface d'attaque activité de la lipase

Les dérivés du cholestérol: les acides et sels biliaires (2/3) Les lipides des membranes: sources de médiateurs Les dérivés du cholestérol: les acides et sels biliaires (2/3) HO OH COOH CH3 3 7 12 a acide cholique H acide chénodé- soxycholique Synthèse des acides primaires dans le foie Structure des acides biliaires HO 3 5 7 12 18 b cholestérol H HO OH COOH CH3 3 12 a acide désoxycholique (acide secondaire) acide lithocholique Acides secondaires: conversion des acides primaires par les bactéries intestinales (7 et 12 a-déhydroxylation) 6

= Les dérivés du cholestérol: les acides et sels biliaires (3/3) Les lipides des membranes: sources de médiateurs Les dérivés du cholestérol: les acides et sels biliaires (3/3) HO 3 5 6 7 12 18 b cholestérol HO 3 5 6 7 12 18 b OH 7a-hydroxy cholestérol 7a-hydroxylase 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

Conjugaison des acides biliaires et formation des sels biliaires Les lipides des membranes: sources de médiateurs Conjugaison des acides biliaires et formation des sels biliaires Na+ partie hydrophobe extrémité hydrophile Structure globale d'un sel biliaire H HO OH COO- CH3 3 7 12 a acide cholique (ou chénodésoxycholique) 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)

Les lipides des membranes: sources de médiateurs Les dérivés du cholestérol : les hormones stéroïdiennes (1/6) OH CH3 Sécrété(e) par Action 17 Testostérone testicules CH3 maturation spermatozoïdes etc... 21 CH2OH C = O 3 20 O 5 4 CH3 OH HO 17 11 cortico- surrénales Cortisol métabolisme glucidique CH3 3 CH2OH C = O O O H C HO 11 cortico- surrénales Aldostérone excrétion sels CH3 3 OH O CH3 17 cycle ovarien etc.. 1 ovaires, placenta Estradiol 2 6 3 HO 5 4

Les dérivés du cholestérol : les hormones stéroïdiennes (2/6) Les lipides des membranes: sources de médiateurs Les dérivés du cholestérol : les hormones stéroïdiennes (2/6) Cholestérol Raccourcissement de la chaîne ramifiée Prégnénolone Aromatases = Déplacement ou création de doubles liaisons Hydroxylases= Ajout de OH Activités spécifiques selon les glandes Autres hormones stéroïdiennes

C D A B A B C D Les lipides des membranes: sources de médiateurs Les dérivés du cholestérol : les hormones stéroïdiennes (3/6) 22 21 20 17 11 Cholestérol C D H A B 3 5 HO H 2NADPH + 2H+ Oxydase cytochrome p450 adrenoxine (Fe-S) adrenoxin reductase (flavoprotéine) 2O2 H HO 3 A B C D OH 2H2O 2NADP+ 20,22-dihydroxy- Cholestérol

A B C D A B C D Les lipides des membranes: sources de médiateurs Les dérivés du cholestérol : les hormones stéroïdiennes (4/6) H HO 3 A B C D OH 20,22-dihydroxy- Cholestérol NADPH + H+ + O2 Desmolase H HO 3 A B C D O NADP+ + H2O O C H Isocaproaldéhyde Pregnénolone

A B C D Les lipides des membranes: sources de médiateurs Les dérivés du cholestérol : les hormones stéroïdiennes (5/6) H 3 A B C D 17 20 21 4 5 11 18 O Pregnénolone HO Cortisol 17-hydroxylase 17- hydroxy Pregnénolone 17- hydroxy Progestérone D4,5 isomérase 21-hydroxylase 11-hydroxylase (surrénales) Progestérone D4,5 isomérase (ovaires+ autres) Testostérone Oestradiol 17-hydroxylase aromatase (testicules) (ovaires) Corticostérone Aldostérone 21-hydroxylase 11-hydroxylase 18-hydroxylase 18-hydroxy- déshydrogènase (surrénales)

Cytosol Mitochondrie Les lipides des membranes: sources de médiateurs Les dérivés du cholestérol : les hormones stéroïdiennes (6/6) Les synthèses des hormones stéroïdiennes nécessitent des navettes entre les mitochondries et le réticulum endoplasmique Vésicule de stockage cholestérol Esters de cholestérol Cytosol 11-Désoxycortisol Cortisol Corticostérone Aldostérone Mitochondrie prégnenolone Réticulum endoplasmique

Les dérivés du cholestérol : la vitamine D Les lipides des membranes: sources de médiateurs Les dérivés du cholestérol : la vitamine D Cholestérol (peau) Précuseur alimentaires (intestin) Rôle important dans le métabolisme osseux Carence = rachitisme Apports alimentaires journaliers (apports faibles en D2, D3) Synthèse au niveau de la peau par exposition aux UV (D3) Donc à la fois vitamine et hormone Rein Foie OH HO 1,25 dihydro- cholécalciferol Molécule la plus active

( Les lipides des membranes: sources de médiateurs Les lipides comportent d’autres molécules: dérivés d’isoprènes chaîne isoprénique ( H2C CH C CH2 CH3 n Motif polymérisé par les plantes pour la synthèse de nombreux composés Caoutchouc Essence de térébenthine (résine) Caroténoïdes (précurseurs vitamine A) Vitamines liposolubles (vitamine E et K) Les vitamines sont des molécules, indispensables en petite quantité, apportée par l’alimentation (végétaux) Le cholestérol et les autres stérols sont des dérivés d’isoprènes

Lipides : conclusions Classe hétérogène de molécules hydrophobes ou amphiphiles structure : acides gras, chaînes poly isopréniques, noyau stérol propriétés physicochimiques : fluidité, amphiphilie - lipides de réserve : TG - lipides de structure : PL, glycolipides, cholestérol - précurseurs de molécules actives : hydrolyse des PL, oxydation des acides gras (hormones stéroïdes) vitamines liposolubles rôles : divers

Auto-test sur les dérivés de l’acide arachidonique et du cholestérol Pour télécharger le QCM, cliquer sur l’onglet