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Pr Jean Luc OLIVIER 2013-2014

Les complexes des glucides avec les lipides (glycolipides) des glucides avec les protéines (glycoprotéines, glycosaminoglycanes ). Pr Jean Luc OLIVIER 2013-2014. 1 ère partie : les glycolipides. Les complexes glucides-lipides, glucides-protéines localisation, fonctions.

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Pr Jean Luc OLIVIER 2013-2014

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  1. Les complexes • des glucides avec les lipides (glycolipides) • des glucides avec les protéines • (glycoprotéines, glycosaminoglycanes) Pr Jean Luc OLIVIER2013-2014 1ère partie : les glycolipides

  2. Les complexes glucides-lipides, glucides-protéineslocalisation, fonctions Interactions cellulairesReconnaissance immunitaire Actionsbiologiques SoutienPropriétés mécaniques Glycosamino-glycanes Glycolipides Glycoprotéines Tissusconjonctifs Membranes Cytosol

  3. Plan du cours 1- Les glycolipides • 1.1. structure générale • 1.2. synthèse et dégradation • Les glycolipides sont dérivés des céramides • Les premières étapes de synthèse • Les étapes suivantes, complexité des glycolipides • Dégradation des glycolipides • 1.3. Fonctions physiologiques et implication en pathologie: exemples • - Exemple des groupes sanguins • - Les gangliosides et les maladies lysosomales 1.1. structure générale 1.2. synthèse et dégradation 1.3. Fonctions physiologiques et implication en pathologie: exemples 2- Les glycoprotéines 2.1. structure générale 2.2. synthèse et dégradation 2.3. Fonctions physiologiques et implication en pathologie: exemples 3- Les glycosaminoglycanes et protéoglycanes 3.1. structure générale 3.2. synthèse et dégradation 3.3. Fonctions physiologiques et implication en pathologie: exemples

  4. Les glycosphingolipides (glycolipides) Ce sont des molécules membranaires Modèle de la mosaïque fluide "mer de lipides dans laquelle nagent des protéines" Les glycolipides sont localisés au niveaudu feuillet externe des membranes plasmiques Fonctions biologiques (interactions cellulaires, immunité)

  5. = Les glycosphingolipides (glycolipides) Structure générale sphingosine HO 3 CH-CH=CH-(CH2)12-CH3 2 CH-NH- CH2 Céramide 1 2 4 6 8 10 12 14 16 18 C O acide grassaturé (16-24 C) Oses 1 Extracellulaire Feuillet externe de la membrane céramide + ose ou oligoside

  6. Les glycosphingolipides (glycolipides) Structure des glycolipides neutres (cérébrosides) glucosyl céramides Myéline (Système nerveux) galactosylcéramides céramide ose De 1 à 15 oses neutres

  7. CH3 H O C Galactose Glucose C O HN C H OH Fucose Acide sialique H C OH C C HOCH2 N-acétylglu-cosamine N-acétylgalac-tosamine H H OH H C C OH H b1->4 b1->4 a1->3 Les glycosphingolipides (glycolipides) Structure des glycolipides chargés (gangliosides) Les gangliosides sont desglycolipides chargésnégativement: présenced’acide N-acétylneuraminique(ou sialique) Membrane HO CH-CH=CH-(CH2)12-CH3 CH-NH-C O OH2C HO CH-CH=CH-(CH2)12-CH3 CH-NH-C O OH2C HO CH-CH=CH-(CH2)12-CH3 CH-NH-C O OH2C GM3 = = = b1->4 a1->3 GM2 GM1 COO- b1->4 b1->4 Acide sialique ou N-acétylneuraminique b1->3 a1->3

  8. Les glycosphingolipides (glycolipides) Synthèse générale 3-céto-sphingosineréductase Dihydrocéramideréductase N-acyltransférase Acyl-CoA cytosol Sérine acyl-transférase 3-céto-sphinganine D-érythrosphinganine Dihydro-céramide Céramide Sérine Membrane réticulum endoplasmique Lumièreréticulum Utilisation d’oses-nucléotides cytosol Glycolipidesneutres Galactosyl-céramide Glucosyl-céramide sphingomyéline Membrane Golgi transporteur +Galac-tose Lactosylcéramide LumièreGolgi Gangliosides

  9. Les glycosphingolipides (glycolipides) Synthèse et filiation des gangliosides Sialyl-Transférase Sialyl-Transférase CER-Glc-Gal lactosyl-céramide GD3 CER-Glc-Gal- GalNAc-Gal (NeuNAc)2 CER-Glc-Gal-GalNAc-Gal NeuNAc CER-Glc-Gal- GalNAc NeuNAc CER-Glc-Gal NeuNAc CER-Glc-Gal- GalNAc-Gal NeuNAc CER-Glc-Gal-GalNAc-Gal NeuNAcNeuNAc CER-Glc-Gal-GalNAc-Gal (NeuNAc)2NeuNAc CER-Glc-Gal- GalNAc (NeuNAc)2 CER-Glc-Gal (NeuNAc)2 GM3 ] ] ] ] ] ] ] ] ] N-Acétylgalactosyl-Transférase N-Acétylgalactosyl-Transférase N-Acétylgalactosyl-Transférase CER=céramide Glc=glucose Gal=Galactose GalNAc= N-acétyl- Galactose NeuNAc= acide sialique ou N-acétyl-Neuraminique CER-Glc-Gal-GalNAc GA2 GD2 GM2 Galactosyl-Transférase Galactosyl-Transférase Galactosyl-Transférase CER-Glc-Gal-GalNAc-Gal GM1 GA1 Sialyl-Transférase GD1b Sialyl-Transférase Sialyl-Transférase ] ] GD1a GM1b GT1b Points communs: présence d’acide sialique, synthèse par des glycosyl-transférases

  10. Galactose Glucose Fucose Acide sialique N-acétylglu-cosamine N-acétylgalac-tosamine b1->4 b1->4 a1->3 Les glycosphingolipides (glycolipides) Dégradation Les gangliosides sont dégradés dansLes lysosomes par des glycosidases spécifiques HO CH-CH=CH-(CH2)12-CH3 CH-NH-C O OH2C HO CH-CH=CH-(CH2)12-CH3 CH-NH-C O OH2C HO CH-CH=CH-(CH2)12-CH3 CH-NH-C O OH2C GM3 = = = a1->3 GM2 GM1 b1->4 b1->4 b1->3 a1->3

  11. b1->4 b1->3 b1->3 b1->4 a1->4 Glucose Galactose b1->4 b1->3 b1 b1->3 Fucose b1->4 Acide sialique N-acétylgalac-tosamine N-acétylgluco-samine Les glycosphingolipides (glycolipides) Fonctions physiologiques et implication en pathologie Les glycolipides porteur desgroupes sanguins majeurs Feuillet externebicouche membranaire Extracel-lulaire HO CH-CH=CH-(CH2)12-CH3 CH-NH-C O OH2C groupe A = b1 HO CH-CH=CH-(CH2)12-CH3 CH-NH-C O OH2C extracellulaire = groupe O HO CH-CH=CH-(CH2)12-CH3 CH-NH-C O OH2C = b1->4 groupe B Céramide b1->3 b1->3 b1->4 a1->4 Pour certaines sources, groupes sanguins majeurs = glycoprotéines.Cesont les groupes osidiques qui sont importants !

  12. b1->4 b1->4 b1->3 a1->3 Les glycosphingolipides (glycolipides) Fonctions physiologiques et implication en pathologie extracellulaire Feuillet externebicouche mem-branaire HO CH-CH=CH-(CH2)12-CH3 CH-NH-C O OH2C Les gangliosides sont abondantsdans le système nerveux central(6% des lipides membranaires dela matière grise) = GM1 Le ganglioside GM1 sert derécepteur (toxines bactériennescomme celle du cholera,peptides neurotoxiques…) Les types de gangliosides synthétisésdans les différents types cellulairesdépendent de l’expressioncellule-spécifique des glycosyl-transférases

  13. Galactose Glucose Fucose Acide sialique N-acétylgluco-samine N-acétylgalac-tosamine β1->4 β1->4 α1->3 Les glycosphingolipides (glycolipides) Fonctions physiologiques et implication en pathologie Les gangliosides sont dégradés dans les lysosomespar des glycosidases spécifiquesUn exemple de maladie lysosomale: la maladie de Tay-Sachs : HO CH-CH=CH-(CH2)12-CH3 CH-NH-C O OH2C Déficit = maladie de Tay- Sachs - accumulation dans la cervelle et la rate - cécité - mort à 3-4 ans - 1 naissance sur 300.000 (1 sur 3600 chez les ashkénazes) = β-hexosaminidase Accumulation de GM2 sialidase

  14. Les glycosphingolipides (glycolipides) Fonctions physiologiques et implication en pathologie b-hexosaminidase : enzyme lysosomale 2 chaines : chaîne a 80 mutations chaîne b Gène de la chaîne a de la b-hexosaminidase D’après Myerowitz R. Hum Mutat1997;9(3):195-208

  15. Les glycosphingolipides (glycolipides) Conclusions • Les glycolipides sont des sphingolipides • Ce sont des molécules membranaires • Leurs fonctions biologiques reposent sur la diversité etla spécificité des chaînes osidiques • Leur synthèse et dégradation par des transférases etglycosidases permettent d’obtenir la spécificité- Fonctions biologiques multiples (structure, interactions cellulaires, reconnaissance immunitaire) • implications en pathologie

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