Phospholipide - Phospholipid

Arrangement des phospholipides dans les membranes cellulaires.

La phosphatidylcholine est le composant principal de la lécithine . C'est aussi une source de choline dans la synthèse de l'acétylcholine dans les neurones cholinergiques.

Les phospholipides , également appelés phosphatides , sont une classe de lipides dont la molécule possède une "tête" hydrophile contenant un groupe phosphate , et deux "queues" hydrophobes dérivées d' acides gras , reliées par une molécule de glycérol. Les phospholipides marins contiennent généralement des acides gras oméga-3 EPA et DHA intégrés dans la molécule de phospholipide. Le groupement phosphate peut être modifié avec des molécules organiques simples telles que la choline , l' éthanolamine ou la sérine .

Les phospholipides sont un composant clé de toutes les membranes cellulaires . Ils peuvent former des bicouches lipidiques en raison de leur caractéristique amphiphile . Chez les eucaryotes , les membranes cellulaires contiennent également une autre classe de lipides, les stérols , intercalés parmi les phospholipides. La combinaison offre une fluidité en deux dimensions combinée à une résistance mécanique à la rupture. Les phospholipides purifiés sont produits commercialement et ont trouvé des applications en nanotechnologie et en science des matériaux .

Le premier phospholipide identifié en 1847 comme tel dans les tissus biologiques était la lécithine , ou phosphatidylcholine , dans le jaune d'œuf des poulets par le chimiste et pharmacien français Théodore Nicolas Gobley .

Phospholipides dans les membranes biologiques

Arrangement

Les phospholipides sont amphiphiles . L'extrémité hydrophile contient généralement un groupe phosphate chargé négativement, et l'extrémité hydrophobe se compose généralement de deux "queues" qui sont de longs résidus d' acide gras .

Dans les solutions aqueuses, les phospholipides sont entraînés par des interactions hydrophobes qui entraînent l'agrégation des queues d'acides gras pour minimiser les interactions avec les molécules d'eau. Le résultat est souvent une bicouche de phospholipides : une membrane constituée de deux couches de molécules de phospholipides orientées de manière opposée, avec leurs têtes exposées au liquide des deux côtés, et avec les queues dirigées dans la membrane. C'est le motif structurel dominant des membranes de toutes les cellules et de certaines autres structures biologiques, telles que les vésicules ou les revêtements viraux .

Les bicouches phospholipidiques sont le principal composant structurel des membranes cellulaires.

Dans les membranes biologiques, les phospholipides se produisent souvent avec d'autres molécules (par exemple, protéines , glycolipides , stérols ) dans une bicouche telle qu'une membrane cellulaire . Les bicouches lipidiques se produisent lorsque les queues hydrophobes s'alignent les unes contre les autres, formant une membrane de têtes hydrophiles des deux côtés face à l'eau.

Dynamique

Ces propriétés spécifiques permettent aux phospholipides de jouer un rôle important dans la membrane cellulaire. Leur mouvement peut être décrit par le modèle de la mosaïque fluide , qui décrit la membrane comme une mosaïque de molécules lipidiques qui agissent comme un solvant pour toutes les substances et protéines qu'elle contient, de sorte que les protéines et les molécules lipidiques sont alors libres de diffuser latéralement à travers la matrice lipidique. et migrer sur la membrane. Les stérols contribuent à la fluidité membranaire en empêchant le tassement des phospholipides. Cependant, ce modèle a maintenant été dépassé, car grâce à l'étude du polymorphisme lipidique, il est maintenant connu que le comportement des lipides dans des conditions physiologiques (et autres) n'est pas simple.

Principaux phospholipides

Structures de diacylglycéride

Voir : Glycérophospholipide

• Acide phosphatidique (phosphatidate) (PA)
• Phosphatidyléthanolamine (céphaline) (PE)
• Phosphatidylcholine (lécithine) (PC)
• Phosphatidylsérine (PS)
• Phosphoinositides :
  • Phosphatidylinositol (PI)
  • Phosphatidylinositol phosphate (PIP)
  • Phosphatidylinositol bisphosphate (PIP2) et
  • Phosphatidylinositol trisphosphate (PIP3)

Phosphosphingolipides

Voir Sphingolipide

• Céramide phosphorylcholine ( Sphingomyéline ) (SPH)
• Céramide phosphoryléthanolamine ( Sphingomyéline ) (Cer-PE)
• Céramide phosphoryllipide

Applications

Les phospholipides ont été largement utilisés pour préparer des nanoformulations liposomales, éthosomiques et autres de médicaments topiques, oraux et parentéraux pour différentes raisons telles qu'une biodisponibilité améliorée, une toxicité réduite et une perméabilité accrue à travers les membranes. Les liposomes sont souvent composés de phospholipides enrichis en phosphatidylcholine et peuvent également contenir des chaînes phospholipidiques mixtes avec des propriétés tensioactives . La formulation éthosomique du kétoconazole utilisant des phospholipides est une option prometteuse pour l'administration transdermique dans les infections fongiques. Les avancées de la recherche sur les phospholipides conduisent à explorer ces biomolécules et leurs conformations en utilisant la lipidomique.

Simulation

Les simulations informatiques des phospholipides sont souvent effectuées en utilisant la dynamique moléculaire avec des champs de force tels que GROMOS , CHARMM ou AMBER .

Caractérisation

Les phospholipides sont optiquement hautement biréfringents , c'est-à-dire que leur indice de réfraction est différent le long de leur axe par opposition à perpendiculairement à celui-ci. La mesure de la biréfringence peut être réalisée en utilisant des polariseurs croisés dans un microscope pour obtenir une image par exemple des parois des vésicules ou en utilisant des techniques telles que l' interférométrie à double polarisation pour quantifier l'ordre des lipides ou la rupture dans les bicouches supportées.

Une analyse

Il n'y a pas de méthodes simples disponibles pour l'analyse des phospholipides car la gamme étroite de polarité entre les différentes espèces de phospholipides rend la détection difficile. Les chimistes pétroliers utilisent souvent la spectroscopie pour déterminer l'abondance totale du phosphore, puis calculent la masse approximative des phospholipides en fonction du poids moléculaire des espèces d'acides gras attendues. Le profilage lipidique moderne utilise des méthodes d'analyse plus absolues, avec la spectroscopie RMN , en particulier la ³¹ P-RMN , tandis que la HPLC - ELSD fournit des valeurs relatives.

Synthèse des phospholipides

La synthèse des phospholipides se produit du côté cytosolique de la membrane du RE qui est parsemé de protéines qui agissent dans la synthèse ( GPAT et LPAAT acyl transférases, phosphatase et choline phosphotransférase) et l'allocation ( flippase et floppase). Finalement, une vésicule bourgeonnera du RE contenant des phospholipides destinés à la membrane cellulaire cytoplasmique sur son feuillet extérieur et des phospholipides destinés à la membrane cellulaire exoplasmique sur son feuillet interne.

Sources

Les sources courantes de phospholipides produits industriellement sont le soja, le colza, le tournesol, les œufs de poule, le lait de vache, les œufs de poisson, etc. et l'administration de médicaments.

En transduction de signal

Certains types de phospholipides peuvent être divisés pour produire des produits qui fonctionnent comme des seconds messagers dans la transduction du signal . Les exemples incluent le phosphatidylinositol (4,5)-bisphosphate (PIP ₂ ), qui peut être divisé par l'enzyme Phospholipase C en inositol triphosphate (IP ₃ ) et en diacylglycérol (DAG), qui remplissent tous deux les fonctions du type G _q de G protéine en réponse à divers stimuli et interviennent dans divers processus allant de la dépression à long terme dans les neurones aux voies de signalisation des leucocytes déclenchées par les récepteurs des chimiokines .

Les phospholipides interviennent également dans les voies de signalisation des prostaglandines en tant que matière première utilisée par les enzymes lipases pour produire les précurseurs des prostaglandines. Dans les plantes, ils servent de matière première pour produire l' acide jasmonique , une hormone végétale de structure similaire aux prostaglandines qui médie les réponses défensives contre les agents pathogènes.

Technologie alimentaire

Les phospholipides peuvent agir comme émulsifiants , permettant aux huiles de former un colloïde avec l'eau. Les phospholipides sont l'un des composants de la lécithine que l'on trouve dans les jaunes d'œufs, en plus d'être extraits du soja , et sont utilisés comme additif alimentaire dans de nombreux produits et peuvent être achetés comme complément alimentaire . Les lysolécithines sont généralement utilisées pour les émulsions eau-huile comme la margarine, en raison de leur rapport HLB plus élevé .

Dérivés de phospholipides

Voir le tableau ci-dessous pour une liste complète.

• Dérivés de phospholipides naturels :

  PC d'oeuf ( lécithine d'oeuf ), PG d'oeuf, PC de soja, PC de soja hydrogéné, sphingomyéline comme phospholipides naturels.

• Dérivés de phospholipides synthétiques :
  • Acide phosphatidique (DMPA, DPPA, DSPA)
  • Phosphatidylcholine (DDPC, DLPC, DMPC, DPPC , DSPC, DOPC, POPC , DEPC)
  • Phosphatidylglycérol (DMPG, DPPG, DSPG, POPG)
  • Phosphatidyléthanolamine (DMPE, DPPE, DSPE DOPE)
  • Phosphatidylsérine (DOPS)
  • PEG phospholipide (mPEG-phospholipide, polyglycérine-phospholipide, fonctionnalisé-phospholipide, terminal activé-phospholipide)

Abréviations utilisées et informations chimiques des glycérophospholipides

Voir également

• Théorie du câble
• Galactolipide
• Sulfolipide
• Hydrophile
• Glycolipides

Les références