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 masse volumique inférieure à celle de l'eau. 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. 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.

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, par exemple, sont inclus dans la catégorie « lipides » les acides gras et dérivés, ainsi que leurs esters respectifs :

• les acides gras,
• les glycérides,
• les phospholipides (essentiellement les phosphoglycérides et les sphingomyélines),
• les glycolipides, parmi lesquels les sulfolipides.

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

• les stéroïdes (dont le cholestérol),
• les terpènes,
• les rétinoïdes.

Or, les composés tel que le cholestérol sont effectivement considérés comme des lipides depuis longtemps, 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 et dérive en partie de la classification faite par l'IUPAC :

1. les acides gras,
2. les acylglycérols (ou glycérides),
3. les phosphoacylglycérols (ou phosphoglycérides),
4. les sphingolipides,
5. les stérols,
6. les prénols,
7. les polycétides,
8. les saccharolipides (ou glycolipides).

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

Article détaillé : Acide 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 :

H₃C–(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 quatre insaturations (quatre doubles liaisons). Les eicosanoïdes les plus connus sont sans doute les prostaglandines (fig. 4).

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  Figure 1. Un acide gras à chaîne linéaire : l'acide palmitique

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  Figure 2. Un acide gras insaturé : l'acide oléique

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  Figure 3. L'acide arachidonique, précurseur des eicosanoïdes

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  Figure 4. Un eicosanoïde : la prostaglandine E₂

Classe des acylglycérols

Fig 5. Un triglycéride, le tripalmitylglycérol. Le résidu glycérol est surligné en vert.

Article détaillé : Glycéride.

Les acylglycérols, également appelé glycérides, sont des esters d'acides gras et de glycérol. Il existe trois sous-classes d'acylglycérols : les monoglycérides, diglycérides et triglycérides. Les préfixes mono-, di- et tri- sont utilisés selon que l'estérification porte sur un, deux ou trois fonctions alcool 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 acyle.

Les hydroxyles -OH libres du glycérol des mono- et diglycérides peuvent également être substitués par des sucres via une liaison glycosidique.

Classe des phosphoacylglycérols

Fig. 6. La palmityl-oléyl-phosphatidylcholine, un phosphoglycéride.

Article détaillé : Phosphoglycéride.

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 diglycéride et de phosphate. Dans la plupart des cas, le phosphate est également lié à un composé polaire hydroxylé tel que la choline, la sérine, l'éthanolamine. Un exemple bien connu de phosphoglycéride est la lécithine, ou phosphatidylcholine, souvent utilisée comme additif alimentaire. La formule générale semidéveloppée 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 acyle 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. La N-tétradécanoyl-sphing-4-énine, un céramide.

Article détaillé : Sphingolipide.

Les sphingolipides sont dérivés des sphinganines ou des sphing-4-énines, plus connus sous le nom de sphingosines. Ces deux 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 acyle, saturée ou non.

Les sphinglolipides peuvent se répartir en 9 sous-classes :

• les sphing-4-énines 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 acyle, saturées ou non.

Classe des stérols

Article détaillé : Stérol.

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 :

• les stérols et dérivés : cholestérol, phytostérol et dérivés,
• les stéroïdes : œstrogènes, androgènes, glucocorticoïdes et minéralocorticoïdes,
• les secostéroïdes,
• les acides biliaires,
• les stéroïdes conjugués,
• les hopanoïdes.

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

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  Fig. 9 Le cyclo pentanophénantrène

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  Fig. 10 Un stérol : le cholestérol

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  Fig. 11 Un glucocorticoïde : le cortisol

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  Fig. 12 Un sécostéroïde : le cholécalciférol (vitamine D₃)

Classe des prénols

Fig. 13 Le β-carotène, un isoprénoïde.

Fig. 14 L'ubiquinone, une quinone.

Article détaillé : Prénol.

La structure de base des prénols est l'isoprène. Les prénols sont synthétisés à partir de précurseurs à cinq atomes de carbones, l'isopentényl-pyrophosphate (IPP) et le diméthylallyl-pyrophosphate (DMAPP), issus de la voie du mévalonate chez tous les eucaryotes supérieurs et la plupart des bactéries ; chez les plantes, certaines protozoaires et la plupart des bactéries également (dans ce cas, parallèlement à la voie du mévalonate), ces précurseurs sont issus de la voie du méthylérythritol phosphate.

Trois sous-classes de prénols peuvent être distinguées :

• les isoprénoïdes (ou terpénoïdes),
• les quinones et hydroquinones : ubiquinones, vitamine E et vitamine K,
• les polyprénols.

Classe des polycétides

Fig. 15 Un macrolide, le 6-désoxyérythronolide B.

Article détaillé : Polycétide.

Les polycétides proviennent de la condensation de groupes acétyle et/ou propionyle. Ils forment une gamme très vaste de composés naturels dont sont dérivés de nombreux antibiotiques (exemple : les macrolides). Les polycétides peuvent se répartir en trois sous-classes :

• les macrolides,
• les polycétides aromatiques,
• les hybrides peptide-polycétide non ribosomiques.

Classe des saccharolipides

Fig. 16 Le lipide X, un saccharolipide précurseur du lipopolysaccharide.

Article détaillé : Glycolipide.

Les saccharolipides résultent de l'estérification ou de l'amidification d'acide gras par des oses ou des osamines. Les saccharolipides peuvent se répartir en quatre catégories :

• les acylaminosucres
• les polysaccharides d'acylaminosucres
• les acyltréhaloses
• les polysaccharides d'acyltréhaloses.
  

Rôles des lipides dans l'organisme

• Constitution des membranes cellulaires
• Messager intercellulaire et intracellulaire
• Substrat métabolique
• Etc.

• 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, etc.

• 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. Ils ont de plus un rôle prépondérant dans la perception du goût des aliments.

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

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 de faible densité qu'on appelle chylomicrons.

Les chylomicrons rejoignent alors les tissus périphériques pour se libérer de leur contenu au niveau du tissu adipeux (mise en réserve) ou au niveau musculaire pour une création d'énergie (par bêta-oxydation puis via le Cycle de Krebs).

Voir aussi

Articles connexes

• Hélice de Lynen
• Lipogenèse
• Classification des lipides
• Indice chimique

Liens externes

• (en) Entrée sur les lipides du glossaire IUPAC
• (en) LIPID MAP, site de ressource sur les lipides incluant un système de classification