Métabolisme des lipides - Lipid metabolism

Le métabolisme des lipides est la synthèse et la dégradation des lipides dans les cellules, impliquant la dégradation ou le stockage des graisses pour l'énergie et la synthèse des lipides structurels et fonctionnels, tels que ceux impliqués dans la construction des membranes cellulaires . Chez les animaux, ces graisses sont obtenues à partir de l'alimentation ou sont synthétisées par le foie . La lipogenèse est le processus de synthèse de ces graisses. La majorité des lipides présents dans le corps humain provenant de l'ingestion d'aliments sont les triglycérides et le cholestérol . D'autres types de lipides présents dans le corps sont les acides gras et les lipides membranaires . Le métabolisme des lipides est souvent considéré comme le processus de digestion et d'absorption des graisses alimentaires ; cependant, il existe deux sources de graisses que les organismes peuvent utiliser pour obtenir de l'énergie : les graisses alimentaires consommées et les graisses stockées. Les vertébrés (y compris les humains) utilisent les deux sources de graisse pour produire de l' énergie pour le fonctionnement d'organes tels que le cœur . Les lipides étant des molécules hydrophobes , ils doivent être solubilisés avant que leur métabolisme puisse commencer. Le métabolisme des lipides commence souvent par l' hydrolyse , qui se produit à l'aide de diverses enzymes du système digestif. Le métabolisme des lipides se produit également dans les plantes, bien que les processus diffèrent à certains égards par rapport aux animaux. La deuxième étape après l'hydrolyse est l'absorption des acides gras dans les cellules épithéliales de la paroi intestinale . Dans les cellules épithéliales, les acides gras sont conditionnés et transportés vers le reste du corps.

Digestion des lipides

La digestion est la première étape du métabolisme des lipides, et c'est le processus de décomposition des triglycérides en unités monoglycérides plus petites à l'aide d' enzymes lipases . La digestion des graisses commence dans la bouche par digestion chimique par la lipase linguale . Le cholestérol ingéré n'est pas décomposé par les lipases et reste intact jusqu'à ce qu'il pénètre dans les cellules épithéliales de l'intestin grêle. Les lipides continuent ensuite jusqu'à l'estomac où la digestion chimique se poursuit par la lipase gastrique et la digestion mécanique commence ( péristaltisme ). Cependant, la majeure partie de la digestion et de l'absorption des lipides se produit une fois que les graisses atteignent l'intestin grêle. Les produits chimiques du pancréas ( famille des lipases pancréatiques et lipase dépendante des sels biliaires ) sont sécrétés dans l'intestin grêle pour aider à décomposer les triglycérides, ainsi qu'à poursuivre la digestion mécanique, jusqu'à ce qu'ils soient des unités d' acides gras individuelles capables d'être absorbées dans les cellules épithéliales de l'intestin grêle . C'est la lipase pancréatique qui est responsable de la signalisation de l' hydrolyse des triglycérides en acides gras libres séparés et en unités de glycérol.

Absorption des lipides

La deuxième étape du métabolisme des lipides est l'absorption des graisses. Les acides gras à chaîne courte peuvent être absorbés dans l' estomac , tandis que la plupart des graisses sont absorbées uniquement dans l' intestin grêle . Une fois que les triglycérides sont décomposés en acides gras et glycérols individuels , avec le cholestérol, ils s'agrègent en structures appelées micelles . Les acides gras et les monoglycérides quittent les micelles et diffusent à travers la membrane pour pénétrer dans les cellules épithéliales intestinales. Dans le cytosol des cellules épithéliales, les acides gras et les monoglycérides sont recombinés en triglycérides. Dans le cytosol des cellules épithéliales, les triglycérides et le cholestérol sont emballés dans des particules plus grosses appelées chylomicrons qui sont des structures amphipathiques qui transportent les lipides digérés. Les chylomicrons voyageront dans la circulation sanguine pour pénétrer dans les tissus adipeux et autres du corps.

Transport de lipides

En raison de la nature hydrophobe des lipides membranaires , des triglycérides et des cholestérols , ils nécessitent des protéines de transport spéciales appelées lipoprotéines. La structure amphipathique des lipoprotéines permet le transport des triglycérols et du cholestérol dans le sang . Les chylomicrons sont un sous-groupe de lipoprotéines qui transportent les lipides digérés de l'intestin grêle au reste du corps. Les densités variables entre les types de lipoprotéines sont caractéristiques du type de graisses qu'elles transportent. Par exemple, les lipoprotéines de très basse densité ( VLDL ) transportent les triglycérides synthétisés par notre corps et les lipoprotéines de basse densité ( LDL ) transportent le cholestérol vers nos tissus périphériques. Un certain nombre de ces lipoprotéines sont synthétisées dans le foie, mais toutes ne proviennent pas de cet organe.

Catabolisme lipidique

Une fois que les chylomicrons (ou d'autres lipoprotéines) ont traversé les tissus, ces particules seront décomposées par la lipoprotéine lipase dans la surface luminale des cellules endothéliales dans les capillaires pour libérer des triglycérides. Les triglycérides seront décomposés en acides gras et en glycérol avant d'entrer dans les cellules et le cholestérol restant traversera à nouveau le sang jusqu'au foie.

Dans le cytosol de la cellule (par exemple une cellule musculaire), le glycérol sera converti en glycéraldéhyde 3-phosphate , qui est un intermédiaire de la glycolyse , pour s'oxyder davantage et produire de l'énergie. Cependant, les principales étapes du catabolisme des acides gras se produisent dans les mitochondries . Les acides gras à longue chaîne (plus de 14 carbones) doivent être convertis en acyl-CoA gras afin de traverser la membrane mitochondriale . Le catabolisme des acides gras commence dans le cytoplasme des cellules car l' acyl-CoA synthétase utilise l'énergie du clivage d'un ATP pour catalyser l'ajout de coenzyme A à l'acide gras. L' acyl-CoA résultant traverse la membrane mitochondriale et entre dans le processus de bêta-oxydation . Les principaux produits de la voie d'oxydation bêta sont l' acétyl-CoA (qui est utilisé dans le cycle de l'acide citrique pour produire de l'énergie), le NADH et le FADH. Le processus de bêta-oxydation nécessite les enzymes suivantes : acyl-CoA déshydrogénase , énoyl-CoA hydratase , 3-hydroxyacyl-CoA déshydrogénase et 3-cétoacyl-CoA thiolase . Le diagramme de gauche montre comment les acides gras sont convertis en acétyl-CoA. La réaction nette globale, en utilisant le palmitoyl-CoA (16:0) comme substrat modèle est :

7 FAD + 7 NAD ⁺ + 7 CoASH + 7 H ₂ O + H(CH ₂ CH ₂ ) ₇ CH ₂ CO-SCoA → 8 CH ₃ CO-SCoA + 7 FADH ₂ + 7 NADH + 7 H ⁺

Biosynthèse des lipides

En plus des graisses alimentaires, les lipides de stockage stockés dans les tissus adipeux sont l'une des principales sources d'énergie pour les organismes vivants. Les triacylglycérols , la membrane lipidique et le cholestérol peuvent être synthétisés par les organismes par diverses voies.

Biosynthèse des lipides membranaires

Il existe deux grandes classes de lipides membranaires : les glycérophospholipides et les sphingolipides . Bien que de nombreux lipides membranaires différents soient synthétisés dans notre corps, les voies partagent le même schéma. La première étape est la synthèse du squelette ( sphingosine ou glycérol ), la deuxième étape est l'ajout d'acides gras au squelette pour fabriquer de l'acide phosphatidique. L'acide phosphatidique est encore modifié avec la fixation de différents groupes de tête hydrophiles au squelette. La biosynthèse des lipides membranaires se produit dans la membrane du réticulum endoplasmique .

Biosynthèse des triglycérides

L'acide phosphatidique est également un précurseur de la biosynthèse des triglycérides. L'acide phosphatidique phosphotase catalyse la conversion de l'acide phosphatidique en diacylglycéride, qui sera converti en triacylglycéride par l' acyltransférase . La biosynthèse des tryglycérides se produit dans le cytosol.

Biosynthèse des acides gras

Le précurseur des acides gras est l' acétyl-CoA et il se trouve dans le cytosol de la cellule. La réaction nette globale, en utilisant le palmitate (16:0) comme substrat modèle est :

8 Acétyl-coA + 7 ATP + 14 NADPH + 6H+ → palmitate + 14 NADP+ + 6H2O + 7ADP + 7P¡

Biosynthèse du cholestérol

Le cholestérol peut être fabriqué à partir d' acétyl-CoA par une voie en plusieurs étapes connue sous le nom de voie isoprénoïde . Les cholestérols sont essentiels car ils peuvent être modifiés pour former différentes hormones dans le corps comme la progestérone . 70% de la biosynthèse du cholestérol se produit dans le cytosol des cellules hépatiques.

Troubles du métabolisme des lipides

Les troubles du métabolisme des lipides (y compris les erreurs innées du métabolisme des lipides ) sont des maladies dans lesquelles des problèmes surviennent lors de la décomposition ou de la synthèse des graisses (ou substances similaires aux graisses). Les troubles du métabolisme des lipides sont associés à une augmentation des concentrations de lipides plasmatiques dans le sang tels que le cholestérol LDL , les VLDL et les triglycérides qui conduisent le plus souvent à des maladies cardiovasculaires. La plupart du temps, ces troubles sont héréditaires, c'est-à-dire qu'il s'agit d'une maladie transmise des parents à l'enfant par le biais de leurs gènes. La maladie de Gaucher (types I, II et III), Niemann-Pick , la maladie de Tay-Sachs , et la maladie de Fabry sont toutes les maladies où les personnes atteintes peuvent avoir un trouble du métabolisme des lipides de leur corps. Maladies rares concernant un trouble du métabolisme des lipides sont sitostérolémie , la maladie de Wolman , la maladie de Refsum et xanthomatose cérébrotendineuse .

Types de lipides

Les types de lipides impliqués dans le métabolisme des lipides comprennent :

• Lipides membranaires :
  • Phospholipides : Les phospholipides sont un composant majeur de la bicouche lipidique de la membrane cellulaire et se trouvent dans de nombreuses parties du corps.
  • Sphingolipides : Les sphingolipides se trouvent principalement dans la membrane cellulaire du tissu neural.
  • Glycolipides : Le rôle principal des glycolipides est de maintenir la stabilité de la bicouche lipidique et de faciliter la reconnaissance cellulaire.
  • Glycérophospholipides : Le tissu neural (y compris le cerveau) contient de grandes quantités de glycérophospholipides.
• Autres types de lipides :
  • Cholestérols : Les cholestérols sont les principaux précurseurs de différentes hormones dans notre corps telles que la progestérone et la testostérone. La fonction principale du cholestérol est de contrôler la fluidité de la membrane cellulaire.
  • Stéroïde – voir aussi stéroïdogenèse : Les stéroïdes sont l'une des molécules de signalisation cellulaire importantes.
  • Triacylglycérols (graisses) – voir aussi lipolyse et lipogenèse : Les triacylglycérides sont la principale forme de stockage d'énergie dans le corps humain.
  • Acides gras – voir aussi métabolisme des acides gras : Les acides gras sont l'un des précurseurs utilisés pour la biosynthèse des membranes lipidiques et du cholestérol. Ils sont également utilisés pour l'énergie.
  • Sels biliaires : Les sels biliaires sont sécrétés par le foie et ils facilitent la digestion des lipides dans l'intestin grêle.
  • Eicosanoïdes : Les eicosanoïdes sont fabriqués à partir d'acides gras dans le corps et ils sont utilisés pour la signalisation cellulaire.
  • Corps cétoniques : Les corps cétoniques sont fabriqués à partir d'acides gras dans le foie. Leur fonction est de produire de l'énergie pendant les périodes de famine ou de faible apport alimentaire.

Les références

Lipide+métabolisme à la National Library of Medicine Medical Subject Headings (MeSH) des États-Unis