Les lipides sont des substances organiques, huileuses ou graisseuses, insolubles dans l’eau, mais extractibles des cellules et des tissus par des solvants non pôlaires (chloroforme…)
1. Les Lipides (Pr Niama Diop Sall)
FMPOS - PCEM1 - Mai 2011
Objectifs :
1.Définir un lipide
2.Décrire la structure des AG
3.Décrire les propriétés chimi-
ques des AG
4.Décrire la structure des glycéro et
sphingolipides
5.Décrire les propriétés des glycéro
et sphingolipides
Plan :
I.Généralités
II.Les acides gras (AG)
III.Les glycérolipides
IV.Les sphingolipides
2. Les lipides
I. Généralités
I.1. Définition : Les lipides sont des substances organiques,
huileuses ou graisseuses, insolubles dans l’eau, mais
extractibles des cellules et des tissus par des solvants non
pôlaires (chloroforme…)
I.2. Intérêt :
– Importante source énergétique
– Rôle hormonal
– Transporteur de vitamines liposolubles (A, D, E, K)
– Constituants essentiels des membranes.
3.
4. II. Les acides gras
II.1. Définition : Ce sont des acides carboxyliques,
comprenant habituellement un nombre pair de carbones
(4 à 10). Peuvent être saturés ou insaturés, parfois
hydroxylés ou ramifiés
II.2. Les acides gras saturés (AGS)
Formule générale : CH3- (CH2)n-COOH
Les plus représentatifs :
– L’acide palmitique : C16:0
– L’acide stéarique : C18:0
5. II.3. Les acides gras insaturés (AGNS)
Acides gras comportant une ou plusieurs doubles
liaisons
Nomenclature
– Numérotation à partir du carboxyle (COOH=1)
– Double liaison désignée par ∆ ou par ω
– Configuration cis dans les AG naturels.
7. AG polyinsaturés (plusieurs doubles liaisons)
Doubles liaisons maloniques, séparées par un
groupe méthylène (-CH2-)
Acide linoléique : C18, ∆9, 12
Acide linolénique : C18, ∆9, 12, 15
Acide arachidonique : C20, ∆5, 8, 11, 14
Huiles oméga () : oméga-3 et oméga-6
Acides gras insaturés essentiels
Double liaison en 3 et 6 à partir du CH3
Précurseurs des thromboxanes
Poisson gras, algues, lin , colza…
Effet bénéfique (limitation accidents cardio-vasculaires).
8. II.4. Propriétés physiques des AG
II.4.1. Solubilité
– AG 12 C solubles dans eau
– AG 12 C solubles dans solvants non pôlaires
– Solubilité AGNS Solubilité AGS
II.4.2. Point de fusion et d’ébullition
– Point de fusion AG varie entre -8°C et 100°C
– AG 10 C liquides à température ordinaire
– AG 10 C sont habituellement solides
– AGNS ont point de fusion plus bas que AGS
– Point ébullition fonction longueur chaîne.
9. II.4.3. Propriétés spectrales
– AG incolores à l’état pur
– AGNS à ∆ conjuguées absorbent UV (dosage)
– AGNS à ∆ maloniques pas significativement
(transformation avant dosage).
10. II.5. Propriétés chimiques des AG
II.5.1. Celles liées à la fonction COOH
– Formation de sels alcalins (savons)
Obtenus par traitement AG avec hydroxyde métallique
(KOH, NaOH, NH4OH)
R-COOH + NaOH R-COONa + H2O
Dissociation dans eau
R-COONa R-COO- + Na+
Savon dissocié = 2 pôles 1 hydrophile COO- ( )
1 hydrophobe R ( )
Double polarité confère aux savons pouvoir tensioactif,
détersif et émulsionnant.
11. II.5.2. Celles liées à la fonction COOH
Formation de sels de métaux lourds
Obtenus par traitement solution de savon par solution d’un
métal non alcalin (Ca ou Ba)
2 (R-COONa) + Ca++ R-COO)2 Ca + 2 Na+
Particularité de précipiter. Si eau linge contient du Ca++,
linge non propre car le sel de Ca++ n’a pas de propriétés
détersives => « eau dure »
Propriété utilisée pour déterminer teneur en Ca++ de l’eau
de boisson (hydrotimétrie).
12. II.5.3. Celles liées à la fonction COOH
Formation d’esters
Par réaction avec les alcools
Propriété utilisée pour analyser les mélanges d’AG
. Estérification méthylique donne dérivés volatils
. Chromatographie en phase gazeuse (CPG)
II.5.4. Celles liées à la chaîne carbonée (AGNS)
Hydrogénation catalytique
Fixation hydrogène pour donner AGS correspondant
Acide oléique CH3-(CH2)7-CH=CH-(CH2)7-COOH
Acide stéarique CH3-(CH2)7-CH2-CH2-(CH2)7-COOH
H2 + platine
13. Fixation d’halogènes
A température ambiante par simple addition
2 Iodes
Acide oléique CH3-(CH2)7-CH=CH-(CH2)7-COOH
Cette réaction permet de connaître le nombre de ∆
contenues dans un AG. Chaque ∆ fixant 2 iodes,
le nombre de ∆ = Nombre iodes/2
Acide stéarique CH3-(CH2)7-CH-CH-(CH2)7-COOH
I I
2
14. Réactions d’oxydation
Oxydation énergique par KMnO4
KMnO4
Acide oléique : CH3-(CH2)7-CH=CH-(CH2)7-COOH
Cette réaction permet de connaître la place des ∆
dans un AG
Oxydation à l’air libre
Rancissement des graisses (aldéhydes et cétones)
Huiles siccatives (ploymérisation AG polyéthyléniques).
CH3-(CH2)7-COOH
Monoacide en C9 Diacide en C9
HOOC-(CH2)7-COOH
+
15. Applications -1
1. L’oxydation d’un AG naturel en C18, donne entre autres,
un diacide en C9 et un diacide en C3. Quelles sont la
nomenclature et la structure de cet AG ?
2. L’oxydation d’un AG naturel en C18 donne entre autres
produits, un monoacide en C6. Quelles sont sa
nomenclature et sa structure s’il est capable de fixer
deux molécules d’iode ?
16. II.6. Les Prostaglandines
Acides gras cycliques et oxygénés doués d’activité
hormonale et dérivant de l’acide prostanoïque
Cycle pentagonal C8,C9,C10,C11 et C12
C8 reçoit une chaîne latérale commençant par COOH
C12 reçoit une chaîne latérale se terminant par CH3
Deux carbones asymétriquement substitués : C8 et C12
donc 22 isomères (4).
Acide
prostanoïque
COOH
CH3
10
2
3
4
5
6
7
8
9
1
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
17. Deux seuls sont naturels : la série normale et la
série 8 iso
Série normale Série 8 iso
Les prostaglandines diffèrent par :
- le nombre de doubles liaisons
- la position des doubles liaisons
- la nature des substituants oxygénés
- la série à laquelle elles appartiennent.
18. Quelques types de prostaglandines
Type E = PGE
1 Fonction cétone en C9
2 OH en C11 et C15
Type F = PGF
1 Fonction OH en C9
2 OH en C11 et C15
PGE1 : ∆13-14
PGE2 : ∆13-14,5-6
PGE3 : ∆13-14,5-6,17-18
PGF1 : ∆13-14
PGF2 : ∆13-14,5-6
PGF3 : ∆13-14,5-6,17-18
OH
O
OH
OH
19. Actions des prostaglandines
Stimulation contraction muscles lisses
Inhibition dégradation des lipides
Contrôle du transport d’ions à travers la
membrane.
20. Mécanisme d’action des prostaglandines
Activation phospholipase libératrice AG précurseur
(oléate, linoléate) par hormone peptidique
(adrénaline, ACTH)
Transformation AG en prostaglandine au niveau
microsomal
Chélation du Ca++ membranaire ouverture pores
ioniques augmentation Na+ intracel
activation adényl cyclase formation AMPc
Effet hormonal classique.
21. III. Les glycérolipides
III. 1. Les glycérides (acyl-glycérols)
III. 1. 1. Définition : Graisses neutres. Esters d’AG et
glycérol. Majeure partie des graisses de réserve.
III. 1. 2. Nomenclature :
Formule du glycérol : CH2OH-CHOH-CH2OH
Formule AG quelconque : R-COOH
Estérification de tous les alcools du glycérol.
25. III. 1. 3. Propriétés chimiques
Hydrolyse alcaline : Traitement TAG par une
base à chaud = saponification : libération du
glycérol et formation de savon
CH2OH + KOOC-(CH2)16-CH3
CHOH + KOOC-(CH2)14-CH3
CH2OH + KOO-(CH2)10-CH3
CH2-O-CO-(CH2)16-CH3
CH-O-CO-(CH2)14-CH3 + 3 KOH
(à chaud)
CH2-O-CO-(CH2)10-CH3
Triacylglycérol Glycérol Savon
Indice de saponification = nombre mg de KOH nécessaires
pour saponifier 1 g de graisse. Inverse au nombre de carbones.
27. III. 2. Les cérides (cires)
Esters AG et alcools primaires à nombre élevé et pair
de carbones (ex : alcool cérylique CH3-(CH2)24-CH2OH)
III. 3. Les stérides
Esters AG et alcools cycliques appelés stérols.
(Voir leçon sur les dérivés isopréniques).
28. III. 4. Les glycérophospholipides
(phosphoglycérides)
Base chimique = L-glycérol-3-phosphate
CH2OH
CHOH
CH2OH
Glycérol
CH2OH
CHOH
CH2O P-OH
L-Glycérol-3-phosphate
OH
O
+ H3PO4
29. III.1.2. L’acide phosphatidique
Ester phosphorique de diglycéride
CH2-O-CO-R1
CH
CH2O P-OH
Acide phosphatidique
OH
O
R2-CO-O-
R1 = acide gras saturé (AGS)
R2 = acide gras non sturé (AGNS)
30. III.1.3. Phosphatidyl-choline (lécithine)
Structure de base = acide phosphatidique
Acide phosphorique estérifié par choline (alcool azoté)
CH2-O-CO-R1
CH
CH2O P-OH
Acide phosphatidique
OH
O
R2-CO-O-
HO-CH2-CH2-N+
CH3
CH3
CH3
Choline
+
CH2-O-CO-R1
CH
CH2O P-
OH
O
R2-CO-O-
O-CH2-CH2-N+
CH3
CH3
CH3
Phosphatidyl-choline
H2O
31. Deux pôles
– 1 pôle hydrophile (pôlaire)
– 1 pôle hydrophobe (acides gras estérifiés)
Propriétés générales des savons
Caractère amphotère
– Acide par l’acide phosphorique
– Basique par la fonction ammonium quaternaire
Répandues dans nature : foie, cerveau, jaune d’œuf.
32. Hydrolyse alcaline douce
Libération AG en 1 et AG en 2 sous forme de savon
Reste L-glycérol-3-phosphoryl-choline
CH2-O-CO-R1
CH
CH2O P-
OH
O
R2-CO-O-
O-CH2-CH2-N+
CH3
CH3
CH3
Phosphatidyl-choline
NaOH
CH2OH
CHOH
CH2O P-
OH
O
O-CH2-CH2-N+
CH3
CH3
CH3
L-glycérol-3-phosphoryl-choline
+ R1-COO-Na + R2-COO-Na
Savon
33. Hydrolyse alcaline forte
– Libération AG en 1 et AG en 2 sous forme de
savon
– Elimination de l’alcool X qui estérifie l’acide
phosphorique
– Reste le L-glycérol-3-phosphate
Hydrolyse acide
– Rupture de la liaison entre glycérol et acide
phosphorique
– Libération d’une molécule de glycérol
– Libération d’un acide phosphorique.
34. Hydrolyse enzymatique
Grâce à des phospholipases spécifiques
– Phospholipase A1, libère AG en 1
– Phospholipase A2, libère AG en 2
– Phospholipase C, rupture liaison entre glycérol et
acide phosphorique
– Phospholipase D, détache le substituant X
L’élimination AG en 2 donne un lysophospholipide :
conséquence fragilisation des membranes cellulaires
Action des phospholipases
A1
A2
D
C
CH2-O-CO-R1
CH
CH2O P-
OH
O
R2-CO-O-
O-CH2-CH2-N+
CH3
CH3
CH3
C
35. III.1.4. Phosphatidyl-éthanolamine (céphaline)
Même structure de base que lécithine
Le substituant X est l’éthanolamine : HO-CH2-CH2-NH2
Extraite du cerveau
III.1.5. Phosphatidyl-sérine
Même structure de base que lécithine
Le substituant X est la sérine : HO-CH2-CH-COOH
III.1.6. Phosphatidyl-inositol
Le substituant X est l’inositol
NH2
OH
OH OH
OH
OH
OH
36. IV. Les sphingolipides
IV.1. Structure générale
Lipides complexes dont l’alcool = sphingosine qui va se lier à l’acide
gras par l’intermédiaire d’une liaison amide
CH3-(CH2)12-CH=CH-C-C-CH2OH
HO NH2
H H
18 1
Sphingosine =
Les sphingolipides comportent donc les éléments suivants :
de la sphingosine
un acide gras : ac. Lignocérique, ac. Cérébronique, ac.
Palmitique …
d’autres acides : ac. Phosphorique, ac. Sulfurique, ac. Sialique
(neuraminique ou N-acétyl-neuraminique)
parfois de la choline
parfois des oses (galactose, glucose).
1,3-dihydroxy-2-amino-octadéca-4-ène
37. IV.2. Les Acyl-sphingosines ou céramides
Sphingolipides élémentaires ne comportant que la sphingosine et
un acide gras venant « amidifier » la fonction amine de la
sphingosine.
Acyl-sphingosine = Céramide
CH3-(CH2)12-CH=CH-C-C-CH2OH
HO NH
H H
CO
R
IV.3. Les Sphingomyélines
Extraite de la gaine de myéline (tissu nerveux), du cerveau, du
poumon…
L’alcool primaire de la céramide est estérifié par une molécule
d’acide phosphorique, elle-même reliée à une molécule de choline.
39. IV.4. Les Cérébrosides
Sphingolipides ne contenant pas d’acide phosphorique.
Caractérisés par présence une ou plusieurs molécules
d’oses unis à la sphingosine par une liaison osidique.
Ils sont retrouvés dans le tissu nerveux, les
spermatozoïdes, hématies…
Deux grands groupes :
- Cérébrosides neutres
- Cérébrosulfatides
40. IV.5. Les Gangliosides
Présents dans le tissu nerveux et dans la plupart des
parenchymes. Outre la sphingosine et l’acide gras,
ils contiennent
- Une ou plusieurs molécules d’acide neuraminique ou acide
sialique
- Une ou plusieurs molécules d’hexoses (galactose ou glucose)
Sphingosine – Hexose – Hexose – Hexose
Acide Acide
Gras Sialique
Schématisation
41. IV. Les dérivés isopréniques
Résultent de la polymérisation d’un hydrocarbure insaturé à
5 carbones : l’isoprène
2-méthyl-1,3-butadiène
schématisation
Monoterpène sesquiterpène
Triterpène
Isoprène =
CH2
C
CH
CH2
CH3
42. Parmi les terpènes les plus importants on trouve :
Les vitamines liposolubles
Vitamine A
Vitamine E
Vitamine K
Le caoutchouc
Certaines essences naturelles (géraniol, menthol…)
43. IV.1. La Vitamine A (Rétinol, Axérophtol)
IV.1.1. Généralités
Ne se rencontre que chez les animaux. Chez les végétaux
ses précurseurs existent sous le terme de caroténoïdes.
Les signes les plus précoces d’une déficience en vitamine A
sont oculaires : héméralopie et xérophtalmie. Au plan
général : anorexie, kératinisation des tissus épithéliaux,
moindre résistance aux infections.
45. IV.1.3. Rôles physiologiques
Rôle vitamine A dans la vision
Rétine formée de 2 types de cellules
– Cônes
– Bâtonnets
Bâtonnets contiennent pigment rose photosensible,
la rhodopsine responsable vision crépusculaire.
Deux étapes dans vision crépusculaire.
46. Etape 1
Rétinal a (tout trans) + Opsine
Lumière
Rétinal a (tout trans)
Opsine
Impulsion
nerveuse
Néorétinal b (11 cis)-Opsine (Rhodopsine)
Nerf optique Vision .
47. Néo-rétinal b (11 cis) + Opsine => Rhodopsine
Etape 2
Néo-rétinal b (11 cis) Rétinal a (tout trans)
Isomérase
SANG
Vitamine A1
NADH + H+
Rétinal
réductase
Néo-vitamine A1 (11 cis)
Isomérase
NAD+
Néo-rétinol
déshydrogénase
Déficit en vitamine A => Troubles régénération rhodopsine
=> Cécité crépusculaire ou héméralopie.
48. IV.2. La vitamine E ou tocophérol
L’avitaminose E se manifeste expérimentalement par
des de la reproduction chez le rat.
O
CH3
HO
H3C
CH3
CH3 CH3 CH3
CH3
CH3
Structure chimique de l’-tocophérol
49. Propriété essentielle vitamine E = sensibilité à l’oxydation
Conséquence : D’autres composés protégés par vit. E (AGNS)
Rôle important dans oxydo-réductions cellulaires (similitude
avec ubiquinones).
IV.3. La Vitamine K
Vitamine antihémorragique. Provenance alimentation
et synthèse par bactéries intestinales.
Avitaminose K => Hémorragies diffuses
50. Vitamine K1 = Phylloquinone
CH3
CH3 CH3 CH3 CH3
CH3
O
O
IV.3.1. Vitamine K1
IV.3.2. Vitamine K2 = Farnoquinone (noyau + 6 UI)
IV.3.3. Vitamine K3 = Ménadione (pas de chaîne latérale).
(chaîne latérale de 4 unités isopréniques)
51. Rôle physiologique : Vit. K indispensable à la
synthèse hépatique de différents facteurs de la coagulation
– Prothrombine (facteur II)
– Proconvertine (facteur VII)
– Facteur antihémophilique B (facteur IX)
– Facteur Stuart (facteur X).
52. V. Les Stéroïdes
Dérivent d’un noyau commun formé de 3 cycles
benzéniques associés de façon phénanthrénique. Ces 3
cycles A, B et C sont associés ç un 4ème cycle
pentagonal D, formant ainsi le noyau stérane ou
cyclopentanoperhydrophénanthrène (CPPP)
Phénanthrène
A B
C D
CPPP
53. V.1. Le Cholestérol
Le plus répandu des stérols, surtout dans les membranes.
HO
CH3
CH3
H3C CH3
CH3
55. V.1.2. Propriétés physiques
Solide blanc cristallisé
Température fusion = 150 °C
Insoluble dans eau
Soluble dans chloroforme, benzène, éther, alcool chaud
V.1.3. Propriétés chimiques
Formation d’esters avec AG (stérides)
Réactions de précipitation (condition OH en 3 libre)
Réactions colorées (identification et dosage)
Réaction de SALKOWSKI (coloration rouge sang)
Réaction de LIBERMANN-BURCHARD (coloration violacée, verte).
56. VI. Les Acides biliaires
Produits de dégradation du cholestérol
Rôle important dans digestion (émulsion lipides intestinaux)
Acide chénodésoxycholique ( OH en C3 et en C7)
Acide désoxycholique ( OH en C3 et en C12)
Acide lithocholique ( OH en C3).
57. Les acides biliaires ne sont pas libres mais conjugués,
ce qui les rend hydrosolubles.
CO-HN-CH2-COOH
Conjugaison avec la glycine
=> acide glycocholique
CO-HN-CH2-CH2-SO3H
Conjugaison avec la taurine
=> acide taurocholique
Propriétés détergentes (équivalent des avons)
Réaction colorée, PETTENKOFFER, coloration violette.
58. VII. La Vitamine D
Précurseur = 7- déhydrocholestérol
Avitaminose = Rachitisme
– Troubles de la calcification (fractures, déformations)
– Pays peu ensoleillés
Structure : Exemple la Vitamine D2
Ergostérol
Irradiation UV
HO
H2C
Vitamine D2 = ergocalciférol
Cholestérol
59. Rôles physiologiques 7–déhydrocholestérol
Cholécalciférol (D3)
25–hydroxycholécalciférol
1, 25-dihydroxycholécalciférol
Peau
Irradiation UV
Foie
Hydroxylation en 25
(Sang, Tissus : Forme circulante)
Forme biologiquement active
Os : déplacement du calcium
Intestin : absorption Ca++
Rein
2ème hydroxylation en 1