Lipide

Lipide

Les lipides constituent la matière grasse des êtres vivants. Ce sont des molécules hydrophobes ou amphipathiques principalement constituées de carbone, d’hydrogène et d’oxygène et ayant une densité inférieure à celle de l'eau[1]. Les lipides peuvent se présenter à l'état solide, comme dans les cires, ou liquide, comme dans les huiles.

La biochimie pourrait compléter cette définition en ajoutant que les lipides peuvent provenir, en totalité ou en partie, de condensations de thioesters basées sur des carbanions et/ou de condensations d'unités d'isoprène basées sur des carbocations[2]. Ceci fait référence à la manière dont les être vivants synthétisent les lipides. Il existe plusieurs voies de synthèse qui peuvent se regrouper en deux catégories selon la « brique de base » utilisée : un thioester ou un isoprène. Cependant, il n'existe pas encore de définition unique d'un lipide reconnue par l'ensemble de la communauté scientifique. Ceci tient probablement au fait que les lipides forment un ensemble de molécules aux structures et aux fonctions extrêmement variées dans le monde du vivant.

Sommaire

Classification

Article détaillé : Classification des lipides.

Les lipides peuvent être classés selon la structure de leur squelette carboné (atomes de carbone chaînés, cycliques, présence d'insaturations, etc.). Toutefois, du fait de leur diversité et de la difficulté à adopter une définition universelle, il n'existe pas de classification unique des lipides. Selon l'IUPAC[3], par exemple, sont inclus dans la catégorie « lipides » les acides gras et dérivés, ainsi que leurs esters respectifs[4] :

La catégorie des lipides définie par l'IUPAC n'inclut pas le cholestérol, classé dans les terpénoïdes[5], soit :

Or, les composés tel que le cholestérol sont effectivement considérés comme des lipides depuis longtemps[6], y compris dans la définition faite par l'IUPAC. Différentes études ont donc été faites pour intégrer les lipides de type acide gras et de type cholestérol dans un même système de classification. La dernière en date définit 8 catégories[2] et dérive en partie de la classification faite par l'IUPAC :

Il y a de nombreux termes redondants ou ayant plusieurs significations. Par exemple, dans la classification ci-dessus, les stérols sont une catégorie qui inclut les stéroïdes. Dans la classification de l'IUPAC, les stéroïdes sont une catégorie incluant les stérols. Cette remarque est aussi valable pour les prénols et les terpénoïdes.

Classe des acides gras

Les acides gras sont des acides carboxyliques caractérisés par une répétition de groupements méthylène -CH2- formant une chaîne carbonée généralement constituée d'un nombre pair d'atomes de carbone. C'est cette chaîne carbonée qui confère aux acides gras leur caractère hydrophobe.

La classe des acides gras peut se diviser en 13 sous-classes dont les principales sont :

  • les acides gras et leurs dérivés : cette sous-classe très riche comprend en premier lieu les acides gras à chaîne linéaire (fig. 1) de formule semi-développée :
CH3-[CH2]n-COOH avec n > 1

Les acides à chaîne linéaire sont des acides gras saturés dont dérivent les autres sous-classes, notamment celle des acides gras insaturés (fig. 2).

  • les eicosanoïdes : ils sont formés à partir de l'acide 5Z,8Z,11Z,14Z-eicosatétraénoïque, plus communément appelé acide arachidonique (fig. 3). Cet acide possède 20 atomes de carbone et 4 insaturations (4 doubles liaisons). Les eicosanoïdes les plus connus sont sans doute les prostaglandines (fig. 4).

Classe des acylglycérols

Fig 5. Un triglycéride, le tripalmitoylglycérol. La partie glycérol est surlignée en vert.

Les acylglycérols, également appelé glycérides, sont des esters d'acides gras et de glycérol. Il existe 3 sous-classes d'acylglycérols : les mono-, di- et triglycérides. Les préfixes mono, di, et tri sont utilisés selon que l'estérification porte sur 1, 2 ou 3 groupes hydroxyles du glycérol. La formule semi-développée des acylglycérols est :

CH2-O-CO-R1
|
CH-O-CO-R2
|
CH2-O-CO-R3
avec R1, R2 et R3 un hydrogène H ou une chaîne acyl

Les groupes hydroxyl -OH libres du glycérol chez les mono et diacylglycérols peuvent aussi être substitués par des sucres via une liaison glycosidique.

Classe des phosphoacylglycérols

Fig. 6. Un phosphoglycéride, le palmitoyloleylphosphatidylcholine

les phosphoacylglycérols, encore appelés phosphoglycérides ou glycérophospholipides, sont les lipides les plus abondants dans les membranes biologiques. Ils ont naturellement tendance à s'organiser en double couche. Leur structure de base est formée d'un ester de diacylglycérol et de phosphate[7]. Dans la plupart des cas, le phosphate est également lié à un composé polaire hydroxylé (ex. la choline, la sérine, l'éthanolamine). Un exemple bien connu de phosphoacylglycérol est la lécithine, souvent utilisée comme additif alimentaire. La formule générale semi développée des phosphoglycérides est :


  \begin{array}{rl}
&\mathrm{{\color{OliveGreen}CH_2-}{\color{red}PO_4^-}-X}\\
&{\color{OliveGreen}|}\\
\mathrm{{\color{Purple}R_2-CO}-{\color{OliveGreen}O-}}\!\!\!\!&\mathrm{{\color{OliveGreen}CH}}\\
&{\color{OliveGreen}|}\\
\mathrm{{\color{Blue}R_1-CO}-{\color{OliveGreen}O-}}\!\!\!\!&\mathrm{{\color{OliveGreen}CH_2}}\\
  \end{array}

avec \mathrm{{\color{Blue}R_1}} et \mathrm{{\color{Purple}R_2}} des chaînes acyles et X un composé hydroxylé.

Lorsque -X est un atome d'hydrogène H, le composé est appelé acide phosphatidique.

Classe des sphingolipides

Fig. 7. La sphingosine
Fig. 8. Un céramide, la N-tétradécanoyl-sphing-4-ènine

Les sphingolipides sont dérivés des sphinganines ou des sphing-4-ènines, plus connus sous le nom de sphingosines. Ces 2 derniers composés dérivent eux-mêmes de la condensation d'un acide gras et de la sérine. La formule générale semi-développée des sphinganines et des sphingosines est :

  OH
  |
R-CH-CH-CH2-OH
     |
     NH2
avec R, une chaîne acyl, saturée ou non.

Les sphinglolipides peuvent se répartir en 9 sous-classes :

  • les sphing-4-ènines ou sphingosines
  • les céramides
  • les phosphosphingolipides
  • les phosphonosphingolipides
  • les glycosphingolipides neutres
  • les glycosphingolipides acides
  • les glycosphingolipides basiques
  • les glycosphingolipides amphotères
  • les arsénosphingolipides

La sous-classe la plus importante est sans doute celle des céramides. Il s'agit de sphinganines ou de sphingosines liées à un acide gras par une liaison amide. Un exemple bien connu de céramide est la sphingomyéline, impliquée dans la transmission nerveuse chez les mammifères. La formule générale semi-développée des céramides est :

   OH
   |
R1-CH-CH-CH2-OH
      |
R2-CO-NH
avec R1 et R2 deux chaînes acyl, saturées ou non.

Classe des stérols

Les stérols sont des lipides dérivant du noyau cyclopentanophénanthrénique. Les différents types de stérols se distinguent selon le nombre et la position d'insaturation et/ou de chaînes latérales. Les stérols se divisent en 6 sous-classes :

Deux exemples bien connus de stérols sont le cholestérol et les hormones stéroïdiennes.

Classe des prénols

Fig. 13 Un isoprénoïde, le β-carotène.

La structure de base des prénols est l'isoprène. Les prénols sont synthétisés à partir de précurseurs à 5 atomes de carbones, l'isopentènyl-diphosphate et le diméthylallyl-diphosphate, issus de la voie de l'acide mévalonique. Chez quelques bactéries et plantes, les précurseurs sont issus de la voie du méthylérythritol-phosphate. Les prénols peuvent se diviser en 3 sous-classes :

Classe des polykétides

Fig. 14 Un macrolide, le 6-désoxyérythronolide B

Les polykétides proviennent de la condensation de groupe acétyl et/ou propionyl. Ils forment une gamme très vaste de composés naturels dont sont dérivés de nombreux antibiotiques (exemple : les macrolides). Les polykétides peuvent se répartir en 3 sous-classes :

  • les macrolides
  • les polykétides aromatiques
  • les hybrides peptide-polykétide non ribosomaux

Classe des saccharolipides

Fig. 15 Le lipide X, un saccharolipide précurseur du lipopolysaccharide

Les saccharolipides résultent de l'estérification ou de l'amidification d'acide gras par des sucres ou des sucres aminés. Les saccharolipides peuvent se répartir en 4 catégories :

Rôles des lipides dans l'organisme

  • Procurent des éléments nutritifs essentiels au fonctionnement du corps.
  • Assurent un rôle énergétique.
  • Fournit de la chaleur

Les lipides dans l'alimentation humaine

Les lipides sont consommés après les sucres au niveau de l'intestin. L'alimentation apporte en moyenne 80 g de lipides par jour.

Les lipides sont présents dans l'huile, le beurre, le gras, quelques viandes, poissons, fromages...

  • La plupart des lipides alimentaires sont constitués de triglycérides (85 à 95 % des lipides).
  • Les lipides sont très énergétiques : ils apportent beaucoup de calories (1 g de lipide apporte 9 kcal soit 38 kJ).

Les lipides sont donc une forme privilégiée de mise en réserve d'énergie, surtout chez les animaux où les lipides sont stockés dans les tissus adipeux. Les lipides sont indispensables au bon fonctionnement de l'organisme mais une nourriture trop riche en graisses favorise les maladies cardio-vasculaires.

Les lipides donnent aux aliments une texture moelleuse et onctueuse.

Les lipides ne se mélangeant pas à l'eau, ils flottent à sa surface.

La digestion des Lipides

• La digestion des lipides commence dès l'absorption au niveau de la bouche avec un effet limité, il n'y a pas d'action enzymatique, c'est un rôle mécanique des protéines présentes dans la salive qui sont les mucines (édifices macromoléculaires protéiques). Elles comportent de nombreux résidus glucidiques et par leur viscosité vont permettre de dissocier le bol alimentaire.

• Au niveau de l'estomac on a à la fois un rôle mécanique par brassage, un effet chimique du suc gastrique par son pH acide et une petite activité enzymatique portée par la lipase gastrique qui est une enzyme peu active qui va cliver les TAG en libérant l'acide gras en position 1 (il s'agit d'une enzyme active à pH acide).

• L'essentiel de la digestion des lipides va se produire au niveau de l'intestin (on parle essentiellement des TAG puisqu'on a dit qu'il s'agissait de plus de 90% des lipides du bol alimentaire). Ces TAG subissent un chemin complexe en aller et retour : dégradation puis re-synthèse de TAG en fonction de leur possibilité de transport.

Tout d’abord ces TAG vont être décomposés donc on a une libération d'aG grâce à la présence de sels biliaires et de lipases. C'est sous forme élémentaire que les aG et les produits de dégradation seront captés par les cellules intestinales pour être recomposés en TAG. Ils seront ensuite exportés dans des particules associées à des protéines qui sont des lipoprotéines particulières qu'on appelle chylomicrons.

Le chylomicron rejoint les tissus périphériques pour se libérer de son contenu (notamment au niveau du tissu adipeux pour une mise en réserve ou musculaire pour une utilisation de l'énergie via la bêta-oxydation).

Notes et références

  1. Les lipides ne se mélangent donc pas à l'eau et flottent à sa surface.
  2. a et b (en) Fahy E., Subramaniam S., Brown H.A., Glass C.K., Merrill A.H. Jr., Murphy R.C., Raetz C.R., Russell D.W., Seyama Y., Shaw W., Shimizu T., Spener F., van Meer G., VanNieuwenhze M.S., White S.H., Witztum J.L., Dennis E.A. (2005) A comprehensive classification system for lipids, J Lipid Res., vol. 46(5):839-861
  3. (en) Glossary of names of organic comounds and reactive intermediates based on structure, International Union of Pure and Applied Chemistry, Orgnanic Division - Commission on Nomenclature of Organic Chemistry, and Commission on Physical Organic Chemistry, 1994
  4. (en) voir l'entrée des lipides sur le site de l'IUPAC
  5. (en) voir l'entrée des terpènoïdes sur le site de l'IUPAC
  6. voir par exemple : (en) Konrad Bloch, « The biological synthesis of cholesterol », Science, vol. 150 : p. 19–28 (1965).
  7. le diacylphosphogycerol est aussi appelé acide phosphatidique

Voir aussi

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