Les acides gras Structure des acides gras - Biologie

Les acides gras
Les acides gras appartiennent à la classe de composés appelée « lipides », molécules
hydrophobiques très importantes qui possèdent plusieurs fonctionnes.
Les acides gras ont au moins 4 rôles physiologiques majeurs
Ils sont des éléments
constitutifs des phospholipides
et des glycolipides (constituants
importants des membranes)
Des dérivés des acides gras
sont des hormones nécessaires
au métabolisme
Ils sont une source d’énergie
très importante
Ils peuvent être liés aux
protéines pour en permettre la
localisation cellulaire
Structure des acides gras
Groupe carboxylique
(acide)
Chaîne hydrocarbure
(hydrogène et carbone),
typiquement en nombre pair
entre 14 et 24 C
S’il y a une ou plus
doubles liaisons entre
deux carbones (-CH=CH-),
l’acide gras est appelé
insaturé
S’il y a seulement
singles liaisons entre
les carbones, l’acide
gras est appelé
saturé
Plus élevé est l’insaturation,
plus basse est la température de
fusion de l’acide gras et majeur
la fluidité de la membrane que
l’acides gras forme

Les acides gras sont stockés surtout sous forme de triacylglycérol (esters non chargés
du glycérol):
Cellule adipose:
-Cytoplasme
-Noyau
-Globule de
stockage des
triacylglycérols
Les carbones des acides gras sont très réduits, donc ils possèdent beaucoup d’énergie
chimique. Les triacylglycérol sont donc des molécules de stockage de l’énergie très efficaces:
leur oxydation donne environ 9 kcal/gramme, tandis que pour le sucres l’oxydation donne
environ 4 kcal/gramme.
Nomenclature des acides gras
Différents types de nomenclature:
Numération des carbones à
partir du groupe carboxylique
Les carbones 2 et 3 e le dernier sont souvent
appelés respectivement et (oméga)
Exemple de nomenclature souvent utilisée:
C18: 3
Nombre de carbones
Nombre de double
liaison
Position de la dernière
double liaison par rapport
au carbone
On peut trouver aussi l’indication, par exemple:
cis- 9 ça signifie une double liaison avec configuration cis entre le carbone 9 et 10

Hydrolyses des triacylglycérols
Les triacylglycérols sont la forme principale de stockage des acides gras (chez l’homme ils
stockent environ 150 fois plus d’énergie que le glycogène), et pour les utiliser il faut hydrolyser
les triacylglycérols accumulés dans les adipocytes ou assimilés.
Des enzymes appelés lipase catalysent
l’hydrolyse de la liaison ester entre
acides gras et glycérol.
Le glycérol peut être
converti en DHAP et
former glucose par la
gluconéogenèse
Les lipases des cellules adipeuses
sont activées par phosphorylation
induit par des hormones telles que le
glucagon et l’adrénaline (et
l’insuline a l’effet opposé)

Dégradation des acides gras: activation
Les acides gras sont dégradés par oxydation au niveau du carbone ( oxydation).
La première étape est l’activation des acides gras par liaison avec le Coenzyme A (en utilisant
l’énergie de l’ATP):
Acyl-CoA synthétase
Acide gras
Coenzyme A
Acyl-CoA
pyrophosphate
La réaction est rendue irréversible par l’hydrolyse rapide du pyrophosphate à 2 molécules de P i (déjà vu
par l’enzyme UDP-glucose pyrophosphorylase pour la synthèse du glycogène)
L’activation est effectuée dans la membrane mitochondriale externe, la dégradation (oxydation)
dans la matrice mitochondriale:
Activation
Oxydation
Le transport des acyl-CoA dans la
matrice mitochondriale est facilité
par une petite molécule appelée
carnitine
Dégradation des acides gras: oxydation
Un acyl-CoA saturé est dégradé par une séquence récurrente de 4
réactions:
1) Oxydation par le FAD
Résultat pour
chaque cycle
2) Hydratation
3) Oxydation par le NAD +
4) Thiolyse par le CoA
-Formation d’un acyl-CoA plus court de 2 carbone.
-Formation du FADH 2
, NADH et acétyl-CoA
(1)
(2)
Acyl-CoA déshydrogénase
1) Acyl-CoA + E-FAD trans- 2 -énoyl-CoA + E-FADH 2
énoyl-CoA hydratase
2) trans- 2 -énoyl-CoA + H 2 O L-3-hydroxyacyl-CoA
(3)
hydroxyacyl-CoA déshydrogénase
3) L-3-hydroxyacyl-CoA + NAD + 3-cétoacyl-CoA + NADH + H +
-cétothiolase
4) 3-cétoacyl-CoA (n carbones) + HS-CoA acétyl-CoA + acyl-CoA (n-2 carbones)
(4)
Remarquer que les étapes 1, 2 et 3 sont très similaires à celles-là du
cycle de Krebs du succinate à l’oxaloacétate (étapes 6, 7 et 8).

Les acétyl-CoA produits par
l’oxydation des acides gras
entrent dans le cycle de Krebs
Les FADH 2 et les NADH produits sont oxydés par la chaîne de transport électronique
mitochondriale pour permettre à la production d’ATP

Dégradation des acides gras: oxydation sur acides gras insaturés
Pour la dégradation des acides gras insaturés (avec des double liaisons), deux enzymes
supplémentaires sont nécessaires: une réductase et une isomérase.
Cette intermédiaire ne peut pas être utilise pour les
réactions suivantes d’oxydation
La réductase (NADPH dépendent) réduit une double
liaison et déplace l’autre en position 3.
La double liaison (cis- 3 ) entre C3 et C4 empêche
la formation de la double liaison entre C2 e C3
(premier intermédiaire de la -oxydation)
L’isomérase convertit la double liaison cis- 3 en trans- 2
pour obtenir l’intermédiaire normal de la -oxydation
Règle: les double liaison impair sont traitées par l’isomérase,
tandis que les double liaison pair par la réductase e l’isomérase
Synthèse des acides gras
La synthèse des acides gras est faite de 3 phases à partir de l’acétyl-CoA:
1) Activation
2) Élongation
3) Terminaison
Phase 1: Activation
La synthèse des acides gras commence par la carboxylation de l’acétyl-CoA en malonyl-CoA
Acétyl-CoA
carboxylase
Cette réaction irréversible est l’étape qui engage la synthèse des acides gras.
Le cofacteur de la carboxylase est la biotine.

Acétyl-CoA
carboxylase
gluconéogenèse
Pyruvate
carboxylase
Pyruvate
Oxaloacétate
Le cofacteur des deux carboxylases est la biotine
Synthèse des acides gras: le complexe de l’acide gras synthase
Chez les eucaryotes, un seul complexe multifonctionnel cytosolique catalyse toutes les
réactions de synthèse de l’acide gras
Phase 2: Élongation
La chaîne des acide gras en croissance est allongée par addition séquentielle d’unités à 2 carbones
Cette phase commence par la formation d’acétyl-ACP et de malonyl-ACP.
L’ACP (acyl carrier protein) a la fonction de transporter les unités acétyl; le groupe qui lie
l’acétyl a la même structure que celui du Coenzyme A.
Acétyl-CoA + ACP Acétyl-ACP + CoA
Malonyl-CoA + ACP Malonyl-ACP + CoA

L’acide gras est allongé par une séquence récurrente de 4 réactions:
1) Condensation
2) Réduction par le NADPH
3) Déshydratation
4) Réduction par le NADPH
Enzyme condensant
acyl-malonyl-ACP
1) Acétyl-ACP + malonyl-ACP acétoacétyl-ACP + ACP + CO 2
La décarboxylation est nécessaire pour rendre exergonique la réaction
de condensation.
Le deuxième cycle et les suivants permettent l’allongement de
la chaîne par la condensation du butyryl-ACP (au lieu de
l’acétyl-ACP) avec une molécule de malonyl-ACP
Phase 3: terminaison
Les réactions d’allongement sont termines quand la chaîne est
composée de 16 carbones. L’intermédiaire lié à l’enzyme est hydrolysé
pour donner un acide gras C:16 (palmitate)
Stœchiométrie total pour la synthèse du palmitate:
8 acétyl-CoA + 7 ATP + 14 NADPH + 6 H + palmitate + 14 NADP + + 8 CoA + 6 H2O + 7 ADP + 7 P i
Remarquer que la synthèse des acides gras est faite par une série de réactions de type contraire à
celle de l’oxydation (mais évidemment les enzyme et les cofacteurs sont différents)
-Oxydation
1) Oxydation par le FAD
2) Hydratation
3) Oxydation par le NAD +
4) Thiolyse par le CoA
Oxydation
•Mitochondrie
•NADH, FADH 2
•CoA
•No CO 2
•Enzymes séparés
Différences
Synthèse
Synthèse
1) Condensation
2) Réduction par le NADPH
3) Déshydratation
4) Réduction par le NADPH
•Cytosol
•NADPH
•Acyl carrier protéine (ACP)
•CO 2 activation
•Un seul complexe

Modification du palmitate
Le palmitate, l’acide gras synthétisé par l’acide gras synthase, est un acide gras saturé à 16
atomes de carbone, mais la cellule possède nombreux types d’acide gras .
Des systèmes enzymatique accessoires catalysent l’élongation et la désaturation du palmitate
pour former différents types des acides gras. Plusieurs enzymes qui catalysent ces réactions
sont associés à la membrane cytosolique du réticulum endoplasmique (dans les plantes il y en a
aussi dans le chloroplaste)
IMPORTANT:
Les mammifères n’ont pas la capacité
d’introduire des double liaison entre
atomes de carbone au-delà de C-9
dans une chaîne d’acides gras.
Il faut donc assimiler certains acides
gras, qui sont donc appelés essentiels
(par ex. ceux-là connus comme 3 et
6)
Source du NADPH
Le NADPH utilisé par le synthèse des acides gras (voie anabolique) provient de deux sources
principales:
-NADPH produit par la voie des pentoses phosphates
-NADPH produit par l’enzyme malique
Matrice mitochondriale
ATP + CoA
Cytosol
citrate
CoA
Acétyl-CoA
oxaloacétate
ADP + P i + 2 H +
citrate
ATP-citrate
lyase
Malate
déshydrogénase
cytosolique
Enzyme
malique
Acétyl-CoA + ADP + P i
oxaloacétate
malate
NADH + H +
NAD +
NADP +
ATP + H 2 O
Pyruvate + CO 2
Pyruvate + CO 2
NADPH
Le transport de l’acétyl-CoA de la matrice mitochondriale au cytosol est réalisé par formation du citrate;
dans le cytosol le citrate est puis retransformé en oxaloacétate et acétyl-CoA; la malate déshydrogénase
cytosolique et l’enzyme malique permettent de obtenir du NADPH à partir du NADH

Régulation de la synthèse des acides gras
Le synthèse des acides gras est faite lorsque les glucides et l’énergie sont abondants, et
lorsque les acides gras sont rares.
L’acétyl-CoA carboxylase est l’enzyme clé pour le control de la voie (sous contrôle
allostérique et par modification covalente):
L’acétyl-CoA carboxylase est inhibée par phosphorylation par
une kinase AMP dépendante; la phosphatase (2A), par contre, est
sous contrôle hormonale (désactivée par le glucagon)
Les phospholipides sont des constituants de membrane qui contiennent des acides gras
Tête polaire
queue apolaire
La présence des acides gras insaturés
rompt l’empilement des chaînes
hydrophobiques et rend la membrane
plus fluide.

L’organisation des lipides dans la
membrane
Les doubles liaisons cis dans les
acides gras sont capable
d’augmenter la fluidité des
membranes en diminuant la
température de fusion.
Utilisation des différentes sources d’énergie pendant les activités musculaires
La créatine-phosphate est un
réservoir de liaisons ~P qui
permet la phosphorylation de
l’ATP très rapidement
-ATP 1 seconde
- Créatine-P 5 seconde
- Glycolyse anaérobie dés quelques secondes à quelques minutes
- Glycolyse aérobie dés quelques secondes à plusieurs heures
- Lipolyse (acides gras) après 15-30 minutes pour plusieurs heures

Stockage de l’énergie (homme de 70 kg):
Glucose libre
40 kcal
Glycogène
600 kcal
(Protéines)
25000 kcal
Triacylglycérol (acides gras) 100000 kcal
Sport différents utilisent des sources d’énergie différentes
Exemples:
Sprint sur 100 mètres 10 secondes
ATP
(1 s)
Créatine-P
(4 s)
glycolyse anaérobie du glucose
(quelques secondes)
L’ATP, la créatine et le glucose sont la principal source d’énergie pour des réactions anaérobies

Course 5 km 15 minutes
glycolyse aérobie du glucose libre
(peu de minutes)
glycolyse aérobie du glycogène
(plusieurs minutes)
Le glycogène est la principal source d’énergie à travers la glycolyse aérobie
Course longue (marathon, cyclisme) 2-6 heures
Il faut utiliser les acides gras parce que l'énergie stockée sous forme de glycogène n’est pas
suffisante pour des activités de plusieurs heures
glycolyse aérobie du glycogène
(heures)
Lipolyse des triacylglycérols et
oxydation acides gras
(plusieurs heures)
L’organisme maintient le taux du glucose faible dans le sang rapport glucagon/insuline élevé
activation lipolyse l’acétyl-CoA produit par oxydation des acides gras ralentie la pyruvate
déshydrogénase et donc la glycolyse le glucose (glycogène) est économisé et utilisé pour
plusieurs heures et les acides gras deviennent la principale source d’énergie
Les corps cétoniques
transporté
Une série de réactions (qui se déroulent surtout dans le foie) permet la
production de molécules appelées « corps cétoniques » à partir de
l’acétyl-CoA.
L’acétoacétate est une importantes source d’énergie, en condition
normale surtout pour le muscle cardiaque, et en condition de jeûne
prolongé aussi pour le cerveau (qui normalement utilise le glucose).
L’acétoacétate produit dans le foie est transporté par le sang vers les
tissus périphériques qui le retransforment en Acétyl-CoA qui sera
oxydé par le cycle de Krebs.
Au cycle de Krebs