Triglycérides béta-oxydation Professeur Jean-Luc Olivier > Faculté de Médecine Jean-Luc.Olivier@medecine.uhp-nancy.fr

Triglycérides et β-oxydation Des structures combinant des éléments simples Glycérol = trialcool HO Formation de trois liaisons esters COO- Lipide simple amphiphile Triglycérides Acides gras

Triglycérides et β-oxydation Structure des triglycérides (triacylglycérols) : esters d’acides gras et de glycérol Liaison ester 1 CH2O O 2C H 3 CH2O C O Dans les adipocytes chez les animaux +++ Dans les graines et fruits des plantes C O C O configuration L lipides neutres = très apolaires, très hydrophobes Les acides gras sont stockés dans les triglycérides (+++) ou les phospholipides et glycolipides membranaires Peu à l'état libre : - membrane 2-3 % - protéines de transports (albumine, FABP)

Triglycérides et β-oxydation Apports alimentaires de triglycérides végétaux - animaux Lait: glande mammaire état % Saturés %Insaturés à 25°C C4-C12 C14 C16 C18 C16+C18 Huile d'olive liquide <2 <2 13 3 80 Beurre solide 11 10 26 11 40 Graisse de boeuf solide (++) <2 <2 29 21 46 pt fusion (°C) C4 butyrique -8 C6 caproïque -3 C8 +17 C10 +31 C12 laurique +44 C14 myristique +54 C16 palmitique +63 C18 stéarique +70 C20 arachidique +75 C22 +80 C24 lignocérique +84 Le point de fusion des triglycérides - augmente avec la longueur des acides gras - diminue avec le nombre de liaisons insaturées

Triglycérides et β-oxydation Les triglycérides, des lipides hydrophobes hydrophobe 1 CH2O O 2 C H 3 CH2O C O Pas de partie hydrophile, Molécule complètement hydrophobe Non miscible dans l’eau hydrophobe hydrophobe O H Gouttelette d’huile eau Agent émulsifiant Partie hydro- phobe Partie hydro- phile Exemple: phospholipides du jaune d’œuf dans la mayonnaise sels biliaires dans l’intestin agents émulsifiants en cosmétiques…

Comment les acides gras parviennent-ils aux tissus? Triglycérides et β-oxydation Comment les acides gras parviennent-ils aux tissus? Triglycérides alimentaires -graines (huiles) - viande (graisses) Lipoprotéines: - chylomicrons VLDL (very light density lipoproteins) - LDL (light density lipoproteins) HDL (high density lipoproteins) densité Lipase pancréatique Intestin resynthèse des triglycérides Foie Transport chylomicrons Autres tissus production d'énergie Lipase hépatique resynthèse Transport VLDL, LDL adipocytes stockage Transport VLDL, LDL Autres tissus production d'énergie Lipase régulée par les hormones

Triglycérides et β-oxydation Les triglycérides : des lipides de réserve énergétique Schéma d’utilisation des triglycérides dans l’organisme Acides gras en réserve dans les triglycérides (gouttelettes lipidiques) Adipocytes Lipase régulée par les hormones Libération et transport (albumine) sang Capture et dégradation Energie

Libération des acides gras des triglycérides : Action des lipases Triglycérides et β-oxydation Libération des acides gras des triglycérides : Action des lipases 1 CH2O O 2 C H 3 CH2O C O Lipases (tri et diacylglycérol lipases) 1 acide gras 1 CH2O HO 2 C H 3 CH2O C O 1 acide gras Lipases (tri et diacylglycérol lipases) 1 CH2OH HO 2 C H 3 CH2OH Mono-acylglycérol Lipase 1 acide gras 1 CH2O HO 2 C H 3 CH2OH C O

Triglycérides et β-oxydation Libération des acides gras des triglycérides par les lipases Lipases pancréatique: un agent émulsifiant = les sels biliaires sels biliaires Emulsion surface d'attaque lipase TG Activité lipase TG Autres lipases: action sur les gouttelettes lipidiques ou les lipoprotéines Gouttelettes lipidiques (triglycérides) lipase Co- lipase Acides gras FABP Protéine de liaison des acides gras

   Triglycérides et β-oxydation Les acides gras des triglycérides : une source d’énergie (1/4) L’ATP: le carburant de la cellule -O - P O P O P O - CH2 N NH2 OH O O- 1' 2' 3' 4' 5' Phosphate Base (Adénine)    O Trois liaisons riches en énergie ATP ADP + Pi -30,5 kJ/mol (-7,3 kcal/mol) Sucre (Ribose) AMP Pi + -30,5 kJ/mol (-7,3 kcal/mol) Adénine ribose Pi + -14,2 kJ/mol (-3,4 kcal/mol)

Triglycérides et β-oxydation Mito- chondrie Cytosol Les acides gras des triglycérides : une source d’énergie (2/4) Schéma général de synthèse cellulaire de l’énergie dans l’organisme Mito- chondrie Cytosol Diglycérides Monoglycérides Glycérol Triglycérides Acides gras b-oxydation glucose Glycogène (n+1) Glycogène (n) glycolyse pyruvate Cycle de Krebs Acétyl CoA NADH+H+ Pyruvate ATP synthase Chaîne respiratoire FADH2 NADH+H+ ATP

Mito- chondrie ATP Cytosol b-oxydation ATP Triglycérides et β-oxydation Les acides gras des triglycérides : une source d’énergie (3/4) Acides gras Acides gras activé Activation ATP Acides gras activé Cytosol b-oxydation Mito- chondrie Acétyl CoA Cycle de Krebs Chaîne respiratoire ATP

Triglycérides et β-oxydation Les acides gras des triglycérides : une source d’énergie (4/4) Activation des acides gras Acide palmitique C16:0 CH3 - (CH2)11 - CH2 - CH2 - CH2 - COO- + ATP acyl-CoA synthase CH3 - (CH2)11 - CH2 - CH2 - CH2 - C - O  AMP + PPi O = CH3 - (CH2)11 - CH2 - CH2 - CH2 - C  S - CoA O = AMP 2 Pi HS- CoA acyl-CoA synthase DG'o = -32,5 kJ/mole HS - CoA Carnitine CH3 - (CH2)11 - CH2 - CH2 - CH2 - C  Carnitine O = CH3 H3C-N+-CH2-CH-CH2-COO- CH3 OH acyltransférase I

Triglycérides et β-oxydation Transport cytosol mitochondrie des acides gras Carnitine CH3 H3C-N+-CH2-CH-CH2-COO- CH3 OH Carnitine acyltrans- férase I HS - CoA Liaison ester entre l’acyl et l’hydroxyl de la carnitine CH3 - (CH2)11 - CH2 - CH2 - CH2 - C - O  Carnitine O = Carnitine acyltrans- férase II HS - CoA CH3 - (CH2)11 - CH2 - CH2 - CH2 - C  S - CoA O = MItochondrie Cytosol b-oxydation

Triglycérides et β-oxydation β-oxydation mitochondriale (1/3) Oxalo- Acétate Succinate Fumarate malate NAD+ NADH + H+ H2O Cycle de Krebs FAD FADH2 FAD FADH2 Acyl CoA déshydrogénase Acyl CoA (palmitoyl CoA) trans D2 Enoyl CoA b a CH3 - (CH2)11 - CH2 - CH2 CH2 - C  S - CoA O = CH3 - (CH2)11 - CH2 - CH CH - C  S - CoA H2O Enoyl CoA hydratase (crotonase) L-b-hydroxyacyl CoA b a CH3 - (CH2)11 - CH2 - CH CH2 - C  S - CoA OH O = NAD+ NADH + H+ b-ceto-acyl CoA L-3-Hydroxyacyl déshydrogénase b a CH3 - (CH2)11 - CH2 - C CH2 - C  S - CoA O O =

Triglycérides et β-oxydation β-oxydation mitochondriale (2/3) b-oxydation mitochondriale : dernière étape b a CH3 - (CH2)11 - CH2 - C CH2 - C  S - CoA O O = b-ceto-acyl CoA b-cétothiolase (thiolase) HS-CoA b a CH3 - (CH2)11 - CH2 - C  S - CoA + CH3 - C - S - CoA O O = = Acyl-CoA raccourci de 2 carbones (C14) Deuxième cycle de b-oxydation Acétyl-CoA Cycle de Krebs

Triglycérides et β-oxydation β-oxydation mitochondriale (3/3) Acide palmitique 2 ATP (ATP AMP +PPi) Activation Chaîne respiratoire 7x3 ATP Palmitoyl-CoA 8 Acétyl-CoA 7 b-oxydation 7 NADH+H+ 7 FADH2 7x2 ATP Rendement énergétique 8x3 NADH+H+ 8 FADH2 8 GTP 8 x cycle de Krebs 24x3 ATP 8x2 ATP 8 ATP Rendement = 21+14+72+16+8-2 = 129 ATP (1 glucose = 38 ATP)

Triglycérides et β-oxydation Les triglycérides : devenir du glycérol Glycérol kinase glycéraldéhyde- 3-phosphate C OH H CH2-O- O P Triose phosphate isomérase C O CH2-O- CH2OH P Dihydroxy- acétone- phosphate NAD+ NADH+H+ Glycérol-3P déshydrogénase C OH H CH2OH P C OH H CH2-O- CH2OH ATP ADP L-glycérol 3-phosphate glycérol -1 ATP +3 ATP 2ème phase glycolyse pyruvate AcétylCoA NAD+ NADH+H+ pyruvate déshydrogénase +5 ATP Rendement glycérol 22 ATP +3 ATP { 12ATP Cycle de Krebs 3 NADH+H+ 1 FADH2 1GTP Tripalmitoylglycérol 3x129+22 = 409 ATP

Auto-test sur les triglycérides et la production d’énergie par β-oxydation Pour télécharger le QCM, cliquer sur l’onglet