SPHINGOMYÉLINE: STRUCTURE, FONCTIONS, SYNTHÈSE ET MÉTABOLISME - LA BIOLOGIE - 2025

La sphingomyéline est le sphingolipide le plus abondant dans les tissus animaux: est connue pour être présente dans toutes les membranes cellulaires étudiées à ce jour. Il présente des similitudes structurelles avec la phosphatidylcholine en termes de groupe de tête polaire, il est donc également classé comme phospholipide (phosphosphingolipide).

Dans les années 1880, le scientifique Johann Thudichum a isolé un composant lipidique soluble dans l'éther du tissu cérébral et l'a nommé sphingomyéline. Plus tard, en 1927, la structure de ce sphingolipide a été signalée comme N-acyl-sphingosine-1-phosphocholine.

Structure de la sphingomyéline (Source: Jag123 sur Wikipedia anglais, via Wikimedia Commons)

Comme les autres sphingolipides, la sphingomyéline a des fonctions de signalisation à la fois structurelles et cellulaires, et est particulièrement abondante dans les tissus nerveux, en particulier la myéline, une gaine qui recouvre et isole les axones de certains neurones.

Sa distribution a été étudiée par fractionnement subcellulaire et des expériences de dégradation enzymatique avec des sphingomyélinases, et les résultats indiquent que plus de la moitié de la sphingomyéline dans les cellules eucaryotes se trouve dans la membrane plasmique. Cependant, cela dépend du type de cellule. Dans les fibroblastes, par exemple, il représente près de 90% des lipides totaux.

La dérégulation des processus de synthèse et de métabolisme de ce lipide conduit au développement de pathologies complexes ou lipidose. Un exemple de ceux-ci est la maladie héréditaire de Niemann-Pick, caractérisée par une hépatosplénomégalie et un dysfonctionnement neurologique progressif.

Structure

La sphingomyéline est une molécule amphipathique composée d'une tête polaire et de deux queues apolaires. Le groupe de tête polaire est une molécule de phosphocholine, il peut donc sembler similaire à la glycérophospholipide phosphatidylcholine (PC). Cependant, il existe des différences substantielles concernant la région interfaciale et hydrophobe entre ces deux molécules.

La base la plus courante dans une molécule de sphingomyéline de mammifère est le céramide, composé de sphingosine (1,3-dihydroxy-2-amino-4-octadécène), qui a une double liaison trans entre les carbones aux positions 4 et 5 de la chaîne hydrocarbonée. Son dérivé saturé, la sphinganine, est également commun, mais se trouve dans une moindre mesure.

La longueur des queues hydrophobes de la sphingomyéline varie de 16 à 24 atomes de carbone et la composition en acides gras varie en fonction du tissu.

Les sphingomyélines de la substance blanche du cerveau humain, par exemple, possèdent de l'acide nervonique, celles de la matière grise contiennent principalement de l'acide stéarique et la forme prédominante dans les plaquettes est l'arachidonate.

Il existe généralement une disparité de longueur entre les deux chaînes d'acides gras de la sphingomyéline, ce qui semble favoriser les phénomènes d '"interdigitation" entre les hydrocarbures en monocouches opposées. Cela confère à la membrane une stabilité et des propriétés particulières par rapport à d'autres membranes qui sont plus pauvres en ce sphingolipide.

Dans la région interfaciale de la molécule, la sphingomyéline a un groupe amide et un hydroxyle libre au carbone 3, qui peuvent servir de donneurs et d'accepteurs de liaisons hydrogène pour les liaisons intra et intermoléculaires, importants dans la définition des domaines secondaires et de l'interaction. avec différents types de molécules.

Caractéristiques

-Signalisation

Les produits du métabolisme de la sphingosine -céramide, sphingosine, sphingosine 1-phosphate et diacylglycérol- sont d'importants effecteurs cellulaires et lui confèrent un rôle dans de multiples fonctions cellulaires, telles que l'apoptose, le développement et le vieillissement, la signalisation cellulaire, entre autres.

-Structure

Grâce à la structure tridimensionnelle «cylindrique» de la sphingomyéline, ce lipide peut former des domaines membranaires plus compacts et ordonnés, ce qui a des implications fonctionnelles importantes du point de vue protéique, car il peut établir des domaines spécifiques pour certaines protéines membranaires intégrales.

En "radeaux" lipidiques et cavéoles

Les radeaux lipidiques, les phases membranaires ou les micro domaines ordonnés de sphingolipides tels que la sphingomyéline, certains glycérophospholipides et le cholestérol, représentent des plateformes stables d'association de protéines membranaires à diverses fonctions (récepteurs, transporteurs, etc.).

Les cavéoles sont des invaginations de la membrane plasmique qui recrutent des protéines avec des ancres GPI et sont également riches en sphingomyéline.

Concernant le cholestérol

Le cholestérol, en raison de sa rigidité structurelle, affecte de manière significative la structure des membranes cellulaires, en particulier dans les aspects liés à la fluidité, c'est pourquoi il est considéré comme un élément essentiel.

Comme les sphingomyélines possèdent à la fois des donneurs et des accepteurs de liaisons hydrogène, on pense qu'elles sont capables de former des interactions plus «stables» avec les molécules de cholestérol. Pour cette raison, on dit qu'il existe une corrélation positive entre les taux de cholestérol et de sphingomyéline dans les membranes.

Synthèse

La synthèse de la sphingomyéline se produit dans le complexe de Golgi, où le céramide transporté depuis le réticulum endoplasmique (RE) est modifié par le transfert d'une molécule de phosphocholine à partir de la phosphatidylcholine, avec la libération concomitante d'une molécule de diacylglycérol. La réaction est catalysée par la SM synthase (céramide: phosphatidylcholine phosphocholine transférase).

Il existe également une autre voie de production de sphingomyéline qui peut se produire par transfert d'une phosphoéthanolamine de la phosphatidyléthanolamine (PE) au céramide, avec méthylation ultérieure de la phosphoéthanolamine. On pense que ceci est particulièrement important dans certains tissus nerveux riches en PE.

La sphingomyéline synthase se trouve du côté luminal de la membrane du complexe de Golgi, ce qui est cohérent avec la localisation extracytoplasmique de la sphingomyéline dans la plupart des cellules.

En raison des caractéristiques du groupe polaire de la sphingomyéline et de l'absence apparente de translocases spécifiques, l'orientation topologique de ce lipide dépend de l'enzyme synthase.

Métabolisme

La dégradation de la sphingomyéline peut se produire à la fois dans la membrane plasmique et les lysosomes. L'hydrolyse lysosomale en céramide et phosphocholine dépend de la sphingomyélinase acide, une glycoprotéine lysosomale soluble dont l'activité a un pH optimal d'environ 4,5.

L'hydrolyse dans la membrane plasmique est catalysée par une sphingomyélinase qui fonctionne à pH 7,4 et qui nécessite des ions divalents de magnésium ou de manganèse pour son fonctionnement. D'autres enzymes impliquées dans le métabolisme et le recyclage de la sphingomyéline se trouvent dans différents organites qui se connectent les uns aux autres par des voies de transport vésiculaires.

Références

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