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

1. Glycérophospholipides et sphingolipides Professeur Jean-Luc Olivier>Faculté de Médecine Jean-Luc.Olivier@medecine.uhp-nancy.fr

2. Glycérophospholipides et sphingolipides Des structures combinant des éléments simples Glycérol = trialcool COO- HO HO Formationde deux liaisonsesters Lipide simpleamphiphile OH 3ème liaison ester P alcool Acides gras glycérophospholipides

3. glycérol glycérol Acide Gras Acide Gras Acide Gras Acide Gras Acide Gras P alcool Glycérophospholipides et sphingolipides Comparaison des structuresdes triglycérides et des glycérophospholipides glycéro Phospholipides triglycérides phospholipides lipides de réserve Lipides « structuraux » - Transports dans les lipoprotéines- Stockages dans les gouttelettes lipidiques intracellulaires - Membranes biologiques- Monocouche de surface des lipopro- téines et gouttelettes lipidiques

4. partie hydrophile alcool HO - C1H2 OH - C2H H2C3OH phosphate interface glycérol partie hydrophobe Hydrophobe Interface Glycérophospholipides et sphingolipides Les glycérophospholipides : des lipides amphiphiles Les glycérophospholipides : Constituants de base des membranes biologiques Glycérol = Tri-alcool Acide gras(saturé) Acide gras (saturé ouinsaturé) Tête polaire Hydrophile Molécule amphiphile Tête polaire =groupe phosphate (acide) + alcool

5. acide gras CH2O O CH CH2O - P - OH O- Acides phosphatidiques acide gras O = - Tête polaire réduite au groupe phosphate- Charge globale négative (phospholipides « acides ») Liaison ester entre fonction alcool n°3 du glycérol et le groupe phosphate (acide) acide gras CH2O O CH CH2O - P - O- CH2 - CH2 - N+- CH3 O- Phosphatidylcholines ou lécithines (PC) acide gras CH3 O = - Phospholipides très abondants dans les membranes animales ou végétales- Charge globale neutre CH3 Liaison ester entre groupe phosphate (acide) et choline (alcool) Glycérophospholipides et sphingolipides Les glycérophospholipides : les têtes polaires (1/3)

6. acide gras CH2O O CH CH2O - P - O- CH2 - CH2 - NH3+ O- Phosphatidyléthanolamines (PE) - Phospholipides très abondants dans les membranes animales ou végétales- Charge globale neutre à pH neutre acide gras O = Liaison ester entre groupe phosphate (acide) et éthanolamine (alcool) acide gras CH2O O CH CH2O - P - O- CH2 - CH - NH3+ O- Phosphatidylsérines (PS) - Phospholipides du feuillet interne des membranes- Charge globale négative (phospholipides acides) acide gras O = COO- Liaison ester entre groupe phosphate (acide) et fonction alcool de l’acide aminé sérine Glycérophospholipides et sphingolipides Les glycérophospholipides : les têtes polaires (2/3)

7. Phosphatidylinositol (PI) acide gras CH2O O CH CH2O - P - O- O- acide gras OH HO O 2 3 = 1 4 - OH 6 5 OH HO P P P Glycérophospholipides et sphingolipides Les glycérophospholipides : les têtes polaires (3/3) ATP + PI-kinases Tête polaire = groupe phosphate + hexa-alcool cyclique (inositol • Phospholipides du feuillet interne des membranes- Charge globale négative • Rôle important dans la signalisation intracellulaire Phospholipides « acides » = charge globale négativePA, PI, PS

8. saturé insaturé • En position 1 du glycérol, liaison ester toujours avec un acide gras saturé • En position 2 du glycérol, liaisons ester avec un acide gras,soit saturé, soit insaturé Glycérophospholipides et sphingolipides Liaison de l’acide gras 1 et du glycérol Acyl et alkyl glycérophospholipides Liaison ester acide + alcool (acyl) CH2 - O-C O O - CH CH2O-P - O- = 1 Exemple: 1,2 acylphosphati- dylcholines lécithines (PC) C - O = O 2 = CH3 O - CH2 - CH2 - N+ - CH3 CH3 - - 3 Dans la majorité des liaisons des glycérophospholipides,les acides gras sont liés au glycérol par une liaison ester (alcool + acide) Acyl-glycérophospholipides

9. Liaison éther alkylphospholipides saturé CH2 - O- CH2 O - CH CH2O-P - O- insaturé Exemple:1-alkyl, 2-acylphosphatidylcholines lécithines (PC) C - O = O = CH3 O - CH2 - CH2 - N+ - CH3 CH3 Alkénylphospholipides ou plasmalogènes En proportion importante dans le cerveau H saturé Exemple:1-alkényl, 2-acylphosphatidylcholines lécithines (PC) CH2 - O– C = C O - CH CH2O-P - O- insaturé H C - O = O = CH3 O - CH2 - CH2 - N+ - CH3 CH3 Glycérophospholipides et sphingolipides Ether-phospholipides (alkyls) et plasmalogènes (alkényl) Les éther-phospholipides (alkyls) et les plasmalogènes (alkényl)sont des phospholipides membranaires minoritaires

10. Partie hydrophobe Partie hydrophile CH3 - (CH2) n-2 - COOH H2O concentration concentration micellaire critique (CMC) Glycérophospholipides et sphingolipides Les glycérophospholipides forment unestructure unique dans un milieu aqueux (1/3) Les acides gras forment des micelles dans des milieux aqueux Acides gras: molécule amphiphile

11. Glycérophospholipides et sphingolipides Les glycérophospholipides forment unestructure unique dans un milieu aqueux (2/3) Les glycérophospholipides forment une structure unique dans un milieu aqueux: une bicouche cristal-liquide Phospholipides lipide amphiphile Bicouchecristal-liquide liposome = modèles de membranes

12. Glycérophospholipides et sphingolipides Les glycérophospholipides forment unestructure unique dans un milieu aqueux (3/3) Bicouche cristal-liquide Liposomes = Modèles de membrane biologique Notion de fluidité dans une bicouchede phospholipides choline P 3 glycérol Plusieurs composantes - diffusion latérale 1 2 Feuillet externe Diffusion latérale très rapide - vitesse de mouvement des chaînes acyl dans un cône - amplitude du cône (importance des insaturations)

13. choline choline P P glycérol glycérol Glycérophospholipides et sphingolipidesFluidité et insaturation des acides gras Liaison doublesdans les acidesgras naturels:liaisons cis (pas trans) Liaison cis« désordre local » Fortes interactions hydrophobesentre les deux chaînes saturées

14. O R3-C ~ S-CoA O R2-C ~ S-CoA O R1-C ~S-CoA = = = HS-CoA = CH2 – O– C- R1 O R2- C- O –CH CH2O-P -OH O- CH2 - OH HO - CH CH2O-P -OH O- CH2 – O – C- R1 O HO - CH CH2O-P -OH O- 1 1 1 = = O O O O 2 = 2 2 = = 1-acylglycérol-3Pacyltransférase 3 3 3 Phosphatidatephosphohydrolase Phospho- inositides P CH2 – O– C- R1 O R2- C- O –CH O CH2OH CH2 – O – C- R1 O R2- C- O –CH O CH2 – O – C-R3 O 1 1 = = HS-CoA Triglycérides = = 2 2 = 3 3 Diacylglycérolacyltransférase SynthèseautresPhospholipides Glycérophospholipides et sphingolipides Les triglycérides et les glycérophospholipidessont synthétisés de novo par la même voie HS-CoA Glycérol-3Pacyltransférase

15. Acide Gras Acide Gras Acide Gras AG AG CoAS~ -O-C O = Glycérophospholipides et sphingolipides Les phospholipides sont remaniés dans lesmembranes par échange d’acides gras et des têtes polaires glycérol Acyl-transférasesPhospholipases A2 Choline P Acyl-CoAsynthétases Phospho-lipases D ? glycérol HO Acyl-CoAtransférases Ethanol-amine P CoASH + ATP AMP Voies prédominantes de l’incorporation des acides grasdans les membranes (synthèse de novo minoritaire)

16. Acides gras (saturés de 16 à 24C) Glycérophospholipides et sphingolipides Les sphingolipides Des structures combinant des éléments simples sphingosine = amino-alcool COO- HO H2N Phospho-choline Formationd’une liaisonamino-ester Lipide simpleamphiphile OH Ose(s) • Sphingolipides: • Sphingomyéline • Glycolipides

17. sphingosine (amino-alcool) Céramide sphingosine + acide gras (DG) HO 3 CH-CH=CH-(CH2)12-CH3 2 CH-NH- 1 CH2O 1 2 4 6 8 10 12 14 16 18 C O = acide gras saturé (16, 18, 22, 24 C) Glycérophospholipides et sphingolipides Sphingophospholipides : sphingomyélines (1/2) O -P-O-CH2-CH2-N+ (CH3)3 O = Phosphocholine céramide + phosphocholine Constituants des membranes biologiques

18. O R-C ~ S-CoA = AG Glycéro-phosphatidylcholine AG Diacyl-glycérol HS-CoA Palmityl~CoA + Sérine Sphingosine Céramide sphingomyéline Diacylglycérolou diglycérides glycérol OH Echange de la têtephosphocholine Glycérophospholipides et sphingolipides Sphingophospholipides : sphingomyélines (2/2) Les sphingomyélines sont synthétisées à partir des céramideset de glycérophosphatidylcholine

19. Glycérophospholipides et sphingolipides Sphingolipides : glycosphingolipides (1/2) sphingosine HO 3 CH-CH=CH-(CH2)12-CH3 2 CH-NH- CH2O Céramide 1 2 4 6 8 10 12 14 16 18 C O = acide grassaturé (16-24 C) Oses 1 Extracellulaire céramide + ose ou oligoside Constituants des membranes biologiques

20. O R-C ~ S-CoA = UDP-glucose ouUDP-galactose HS-CoA UDP Palmityl~CoA + Sérine Sphingosine Céramide Cérébrosides Osesactivés UDP = uridine diphosphate UDP Autres glycolipides Oses activés =oses liés à l’UDP Glycérophospholipides et sphingolipides Sphingolipides : glycosphingolipides (2/2) Les glycolipides sont synthétisésà partir de céramide et d’oses activés

21. Acide Gras AG AG P alcool Glycérophospholipides et sphingolipides Comparaison des structures des triglycérides, desglycérophospholipides et des sphingolipides glycérol glycérol Sphingosine Sphingosine Acide Gras Acide Gras Acide Gras Acide Gras P choline sphingo phospholipides sphingo glycolipides glycéro phospholipides triglycérides Phospholipides sphingolipides lipides de réserve constituants des membranes

22. Auto-test sur les glycéro-et sphingo-lipides Pour télécharger le QCM, cliquer sur l’onglet

23. L1 SANTE