Catabolisme des acides gras

Sommaire:I. Introduction:

II. Catabolisme des acides gras:

1. - oxydation:a) mitochondrialeb) peroxysomale

2. Voies mineures doxydation:a) oxydationb) - oxydation

III. Rgulation

IV. Conclusion

I. Introduction:

Les acides gras, molcules organiques extrmit carboxyle et longue chaine hydrocarbone, sont physiologiquement importants, comme composants des phospholipides et des glycolipides membranaires (rle structural) ; comme molcules signal assurant l'adressage des protines ; comme molcules nergtiques et comme prcurseurs synthtiques dans la signalisation intracellulaire (prcurseurs d'hormones et de seconds messagers).Ils sont stocks sous forme de triglycrides dans le tissu adipeux qui peuvent tre mobiliss par l'action hydrolytique des lipases sous contrle hormonal. Les acides gras sont dgrads par oxydation dans la mitochondrie et sontsynthtiss dans le cytosol par une voie diffrente.La synthse et la dgradation des acides gras sont rciproquement rgules de telle faon que ces deux voies ne sont pas simultanment actives.

II. Catabolisme des acides gras:

Le catabolisme des acides gras (AG) est un processus en trois tapes :- Oxydation des AG en fragments dicarbons sous forme d'Actyl-coA.- Oxydation de l'Actyl-coA en CO2 par l'intermdiaire du cycle de Krebs.- Transfert des lectrons partir de transporteurs d'lectrons rduits vers la chaine respiratoire mitochondriale.

Fonctions de l'oxydation des AG- fournit l'nergie aux travaux mtaboliques et cellulaires .- fournit le carburant pour le cerveau au cours du jene prolong (AG corpsctoniques(foie) cerveau rduction de la dpendance du cerveau au glucose et diminution des besoins de l'organisme au catabolisme des protines musculaires (NGG).-gnre la chaleur (graisse brune)Tissus dans lesquels l'oxydation des AG est la plus active- Toutes les cellules et tissus , except le GR et cerveau, oxydent les AG pourproduire l'ATP. GR : pas de mitochondrie Cerveau : transport limit des AG travers la BHM- Oxydation plus active dans : muscle , coeur et reins

loxydation des acides gras: La plus importante voie de dgradation des AG implique l'oxydation diffrents points de la chaine acyle .- Les plus importantes formes d'oxydation d'AG sont : , et oxydation selon le carbone attaqu de la chaine .CH3 -(CH2)n -CH2 -CH2- COO-

- La -oxydation est la plus gnrale et la plus rpandue.

1. La - oxydation:

Deux sites : mitochondrie : site majeur microorganismes : peroxysomes et glyoxysomes: sites mineurs A. -oxydation mitochondriale:

1. Dfinition C'est la voie du catabolisme oxydatif arobie des AG en actyl-coAOxydatif : par enlvement d'atomes d'hydrogne (sont accepteurs les NAD et FAD)Arobie : en prsence d'oxygne (accepteur ultime d'lectrons)se fait par une squence rcurrente de quatre ractions : dshydrognation par le FAD, hydratation , dshydrognation par NAD et thiolyse par le coA. progresse dans le sens

2. Etapes prliminaires l'oxydation mitochondriale des AGLes AG libres cytosoliques ne peuvent pas traverser directement la membranemitochondriale

1- Activation en Acyl-coA: l'ATP active la formation d'une liaison thioester entre le groupe carboxyle d'un AG et le groupe sulfhydryle du coA.

l'hydrolyse du PPi par une pyrophosphatase rend la raction irrversible.

2- Transport des Acyl-coA longue chaine du cytosol vers la mitochondrie la navette de la carnitine : Les Acyl-CoA ne pouvant pas traverser la membrane interne mitochondriale sont pris en charge par la navette de la carnitine la carnitine: . compos zwiterrionique : OH trimthyl ammonium butyrate

. La partie active de la carnitine est le groupe hydroxyle qui ragit avec le groupement carboxyle de l'Actyle-coA pour former un ester.. largement distribue , particulirement au niveau du muscle, synthtise dans le foie et les reins partir de la Lys et Met.

Remarque : Acyl-coA chaines courte et moyenne n'ont pas besoin d'tre conjugus la carnitine pour pntrer la membrane mitochondriale interne.

3- - oxydation mitochondriale proprement dite:

3.1- cas des AG saturs nombre pair d'atomes de carbone:

La B-oxydation des acides gras est le rsultat dun cycle rcurrent de quatre ractions Hlice de LynenLynen a schematiser le cycle de ractions par une figure dite : hlice de lynen dont chaque tour de spire corrspond la perte dun acetyl coa et de quatre atomes dhydrogne.

1) Premire tape : dshydrognation par le FAD en - de l'Acyl-coA- Enzyme : Acyl-coA dshydrognase coez FAD lie la membranemitochondriale interne.- Produit : noyl coA possdant une double liaison trans entre C2-C3- Il existe 4 Acyl-coA dshydrognase diffrant par leur spcificit de substrat :trs longue (1224),longue (820),moyenne (412) et courte chaine (4 6 C)- FADH2 transfre ses lectrons la chaine respiratoire de transport d'lectrons

2) Deuxime tape : Hydratation de la double liaison entre C2-C3- Enzyme : noyl coA hydratase = crotonase = 3OHacyl coA hydrolyase-Hydratation strospcifique , seul l'isomre L du 3() OH acyl coA estform quand la double liaison trans 2 est hydrate.

3) Troisime tape : Oxydation (dshydrognation) par le NAD+- Enzyme : L-3 OH acyl coA dshydrognase coenz NAD+- strictement spcifique de l'isomre L- conversion du groupement hydroxyle en C3 en groupement ctone

4)Quatrime tape : clivage par thiolyse du 3 ctoacylcoA par le groupementthiol d'une seconde molcule de coA-Enzyme : -ctothiolase = thiolase = AcylcoA actyl transfrase-produit : une molcule d'actyl coA + Acyl-coA amput de 2 carbones.

Ce cycle (Dshydrognation , hydratation , dshydrognation et thiolyse) ou hlice de Lynen se rpte jusqu' ce que tout l'Acyl-coA soit cliv (oxyd) en molcules d'actyl-coA.

Les quatre tape de la -oxydation

3.2- Cas des AG saturs nombre impair d'atomes de carbone:

Reprsentent des espces mineures (lipides de nombreux vgtaux et certains organismes marins).Sont oxyds par la voie de -oxydation produisant de l'actyl-coA.Le substrat lors du dernier tour est un acyl-coA 5 atomes de carbone.Les produits d'oxydation sont :Actyl-coA et propionyl-coA Il en rsulte que seul le rsidu propionyl d'un AG nombre impair d'atomes decarbone , est un motif de la molcule qui soit glucognique.

3.3- Cas des AG insaturs(AGI)

La plupart des AG des TG et des phospholipides des animaux et vgtaux sont insaturs (ex : acide olique , linolique..)La plupart des AG insaturs biologiques ont des doubles liaisons Cis dou la ncessite de deux enzymes supplmentaires (une isomrase et une rductase )La -oxydation des AGI est identique celle des AG saturs, sont ncessaires pour passer l'obstacle des doubles liaisons.AGI sont activs et transports de la mme faon que les AG satursIls subissent des cycles de dgradation catalyss par les mmes enzymes que celles impliques dans l'oxydation des AG saturs jusqu' ce qu'un intermdiaire Cis x enoyl coA soit form, celui-ci n'est pas substrat des enzymes de -oxydation.

AG monoinsatur: ex;Ac Olique (C18 : 1 9)

.il subit 3 passages travers le cycle d'oxydation 3 molcules ActylcoA + ester coA-AG insatur 12 atomes de Cqui est le Cis 3 dodecnoyl-coA qui empche l'action de l'acyl-coA dshydrognase , et il n'est pas substrat de l'enzyme suivante "noyl-coA hydratase"-une isomrase dplace la position et la configuration de la double liaison cis 3 et la convertit en trans 2- Trans 2 dodecnoyl coA poursuit alors le quatrime cycle sous l'action del'hydratase, dshydrognase et - ctothiolase

AG polyinsatur: ex; ac linolique (C18 : 2 9,12 )

- la double liaison Cis 3 forme aprs trois cycles de -oxydation(cis 3, cis 6) est convertie en Trans 2 par l'isomrase.- Aprs le 4me cycle , on a formation d'un intermdiaire cis4 noyl coA- sous l'action de l'acyl-coA dshydrognase , ce dernier se transforme en2,4dinoyl coA qui n'est pas substrat pour l'enzyme suivante- Une 2,4 dinoyl coA rductase coenz NADPH rduit le 2,4 dinoyl coA encis 3 noyl coA.- l'isomrase convertit le cis 3 noyl coA en trans 2 noyl coA Les doubles liaisons nombre impair sont traites par l'isomrase et celles nombre pair par la rductase et l'isomrase.

Bilan nergtique:

Exemple; ac. Palmitate

B. -oxydation peroxysomiale: Permet le raccourcissement des chaines trs longues dacides gras(>22c) afin de faciliter leur dgradation par le systme de la B-oxydation mitochondriale.1. Les peroxysomes : Compartiments clos par une membrane , prsents dans toutes les cellules eucaryotes (foie ,rein*****) sauf GR. Sous forme de petites vsicules Contenant des concentrations leves d'enzyme dgradant H2O2 : Catalase (H2O2 produit lors des ractions oxydatives de destruction des AA et des graisses) Ne possdent pas de chaine de transport d'lectrons couple la production d'nergie.2. B-oxydation peroxysomiale: Les tapse sont identiques celles de la B oxydation mitochondriales sauf quelques exceptions: Les AG trs longue chaine sont activs dans le peroxysome par une Acyl CoA Synthtase peroxysomiale aprs transport par la protine ALD. Elles ne sont pas couples directement aux phosphorylation oxydative, il ya formation de peroxydes dhydrogne H2O2 La thiolase peroxysomale est inactive sur les acyl-coA C10 et moins , de sorte que les AG ne sont pas compltement oxyds dans les peroxysomes Une fois la -oxydation peroxysomale ait rduit les VLCFA des longueurs comprises entre 8 et 10 c , les chaines d'AG raccourcies seront transfres vers la mitochondrie et davantage catabolises via la voie de la -oxydation. L'actyl coA peroxysomal est probablement hydrolys en actate qui sera par la suite oxyd dans la mitochondrie. 2.voies mineure doxydation:a) -oxydation des AG ramifis;Lalpha oxydation est une autre voie mineure qui permet de contourner le blocage de la -oxydation par les acides gras ramifis ( Le cerveau ).A lieu dans les microsomes et les peroxysomes Importante lorsque les caractristiques structurales ne permettent pas la -oxydation. Cas des AG branchsExemple : acide phytanique (3,7,11,15 ttra mthyl acide palmitique) qui drive de la chaine latrale de la chlorophylle.Le groupement mthyl sur C empche la - oxydation- L'AG est activ en son ester coA- Hydroxylation en deuxime position (pour obtenir un intermdiaire - hydroxyl)- Clivage en produit pristanal (aldhyde) avec libration de formyl-coA ,cedernier donne lieu au CO2.- Le pristanal est ensuite oxyd (utilisant le NAD) en acide pristanique Le groupement mthyl le plus proche au groupement carboxyle est port par le C au lieu du C .- L'acide pristanoque comme le pristanoyl-coA est substrat de la -oxydation (les groupements mthyls restants sont positionns sur les C pairs donc , ne prsentent pas de problmes pour les enzymes de la - oxydation standard)- O un groupe mthyl est attach au C , le clivage par la -ctothiolase gnre du propionyl coA au lieu de l'actylcoA.

b) -oxydation(formation dacides dicarboxyliques)

Voie catalytique trs mineure , dclenche par des enzymes d'hydroxylation dpendantes du Cyt P450 dans le rticulum endoplasmique (foie , reins) Utilise une oxydase fonction mixte (NADPH et O2 molculaire: co-substrats) - oxydation des AG chaines droites produit des acides dicarboxyliques. Cependant, dans les drivs substitus , - oxydation est souvent une 1re tape importante pour permettre la - oxydation de prendre place ultrieurement Lorsque la -oxydation est dfectueuse (ex dficit en carnitine) , l'-oxydation devient plus importante. - oxydation possde un - OH AG comme intermdiaire. le groupe CH3 est transform en groupe CH2 OH qui est ensuite oxyd enCOOH conduisant ainsi la formation d'un acide dicarboxylique. ce dernier est ensuite - oxyd gnralement en acide succinique qui peut entrer dans le CK et en acide adipique excrt dans l'urine.

III. Rgulation:

Enzyme allostrique dont linhibiteur est le malonyl-CoA, intermdiaire cl de la synthse des acides gras issu de lactyl-CoA dorigine glycolytique, la carnitine acyl transfrase I contrle la -oxydation, les reaction de la -oxydation ntant pas elle mmes rgules. Lorsque la quantit de malonyl-CoA est faible,tmoignant dune pnurie glucidique La carnitine acyl transfrase I trancfre lactyl-CoA pour quil soit -oxyd dans la mitochondrie. Lorsque la quantit de malonyl-CoA est forte, tmoignant dune plthore glucidique La carnitine acyl transfrase I est inhibe: la -oxydation cesse tandis que la synthse des acides gras partir du malonyl-CoA semet en marche. Ainsi la -oxydation et la synthse des acides gras ne peuvent elles avoir lieu simultanment.

IV. Conclusion:

La -oxydation mitochondriale : processus permettant denlever un actyl-CoA partir de lextrmit carboxylique de lacide gras chaque tour. La -oxydation peroxymomale est une autre forme de la -oxydation gnrant lactyl-CoA et H2O2 qui sera pris en charge par la catalase. Lactyl-CoA form au cours de loxydation peut donner naissance aux corps ctoniques via la ctognse. La synthse et dgradation des acides gras sont rgules rciproquement de telle sorte que ces deux voies ne soient pas simultanment actives. Le contrle se fait par modifications covalentes sous laction dhormones (insuline, glucagon et adrnaline) et par allostrie par les substrats et les produits de ces deux voies.

BIBLIOGRAPHIE: Biochimie structurale et mtabolique;C.Moussard Biochimie;D.Voet