SPHINGOSINE: SYNTHÈSE, STRUCTURE, FONCTIONS ET MALADIES - LA BIOLOGIE - 2025

La sphingosine est un aminoalcool complexe de grande importance, car c'est un composant précurseur des sphingolipides en général. Les phospholipides ou sphingolipides complexes les plus pertinents sont la sphingomyéline et les glycosphingolipides. Celles-ci remplissent des fonctions spécifiques dans la préservation de la structure des membranes des cellules nerveuses, leur permettant de remplir leurs fonctions.

Tous les sphingolipides ont en commun d'être formés avec la même substance de base, le céramide, qui est composée de sphingosine et d'acétyl CoA, c'est pourquoi on l'appelle également N-acylphingosine.

Structure chimique de la sphingosine

Parmi les phospholipides complexes, la sphingomyéline est l'un des plus importants et des plus abondants dans le cerveau et les tissus nerveux. Il se trouve principalement en tant que constituant de la gaine de myéline qui recouvre les nerfs.

Alors que les glycosphingolipides sont des sphingolipides contenant du glucose. Parmi les plus importants figurent les cérébrosides (galactocérébroside et glucocérébroside) et les gangliosides. Ces derniers sont impliqués dans la transmission de l'influx nerveux, car ils constituent les terminaisons nerveuses.

On en trouve également d'autres, comme les globosides et les sulfates, qui font partie des membranes plasmiques de tout l'organisme, étant importants comme récepteurs membranaires.

Synthèse

L'amino-alcool sphingosine est synthétisé dans le réticulum endoplasmique. Le processus de synthèse se déroule comme suit:

L'acide aminé sérine, une fois activé par liaison au pyridoxal phosphate en présence d'ions manganèse, se lie au palmitoyl-CoA pour former la 3-cétosphinganine. Cette réaction libère du CO ₂.

La sphingosine se forme après deux étapes réductrices. Le premier concerne l'enzyme 3-cétosphinganine réductase. Cette réaction utilise le NADPH comme donneur H ⁺, formant la dihydrosphingosine.

Dans un deuxième temps, l'enzyme sphinganine réductase agit, avec la participation d'une flavoprotéine, où la sphingosine est obtenue.

D'autre part, la sphingosine peut être synthétisée par catabolisme des sphingolipides. Par exemple, lorsque la sphingomyéline est hydrolysée, de l'acide gras, de l'acide phosphorique, de la choline et de la sphingosine sont générés.

Structure

Le nom chimique de la sphingosine aminoalcool est le 2-amino-4-octadécène-1,3-diol. La structure chimique peut être décrite comme une chaîne hydrocarbonée composée d'un total de 18 atomes de carbone, avec un groupe amino et un alcool.

Caractéristiques

Sphingosine

Dans des conditions normales, la sphingosine produite par le catabolisme des sphingolipides est réutilisée pour le renouvellement et la formation de nouveaux sphingolipides.

La sphingosine est impliquée dans les processus de régulation métabolique cellulaire liés aux voies de signalisation lipidique, en tant que médiateur extracellulaire, agissant sur la protéine kinase C, qui contrôle les enzymes impliquées au cours du processus de croissance et de mort cellulaire.

Il agit également comme un second messager intracellulaire. Cette substance est capable d'arrêter le cycle cellulaire, induisant la cellule à la mort cellulaire programmée ou à l'apoptose.

En raison de cette fonction, il a suscité l'intérêt des chercheurs en tant que thérapie contre le cancer, conjointement avec le facteur de nécrose tumorale α.

Une augmentation de la dégradation des sphingomyélines provoque une accumulation de sphinganine et de sphingosine (bases sphingoïdes). Ces substances à fortes concentrations inhibent le bon fonctionnement des membranes cellulaires.

Cette accumulation de sphingosine peut survenir en cas d'intoxication due à la consommation de céréales contaminées par des fumonisines, un type de mycotoxines produites par des champignons du genre Fusarium lors du stockage.

La fumonisine inhibe l'enzyme céramide synthétase, ce qui signifie que le céramide (N-acyl sphingosine) ne peut pas se former.

À son tour, il ne permet pas non plus la synthèse de la sphingomyéline, par conséquent, la sphingosine et la sphinganine sont trop concentrées, générant des effets indésirables.

Dérivé de la sphingosine (sphingosine 1-phosphate)

A partir de la phosphorylation de la sphingosine par deux enzymes (sphingosine kinase 1 et sphingosine kinase 2), son dérivé appelé sphingosine 1-phosphate est formé.

La sphingosine 1-phosphate a l'effet inverse de son précurseur. Il stimule la croissance cellulaire (mitogène), empêchant même l'action apoptotique de certains médicaments utilisés en thérapeutique contre le cancer, c'est-à-dire que son action est anti-apoptotique.

Cette substance a été trouvée à des concentrations élevées dans divers processus malins et tissus tumoraux. De plus, il existe une expression exagérée des récepteurs de cette substance lipidique.

D'autre part, la sphingosine 1-phosphate conjointement avec le céramide 1-phosphate agit dans la régulation des cellules immunitaires, se liant aux récepteurs spécifiques présents dans lesdites cellules.

Les lymphocytes présentent notamment ce type de récepteurs, attirés par la présence de sphingosine 1-phosphate. De manière à ce que les lymphocytes quittent les ganglions lymphatiques, ils passent à la lymphe et plus tard à la circulation.

Ensuite, ils sont concentrés à l'endroit où le sphingolipide est synthétisé et c'est ainsi qu'ils participent aux processus inflammatoires.

Une fois que les lymphocytes se lient à la substance via leur récepteur et induisent une réponse cellulaire, ils internalisent les récepteurs, soit pour les recycler, soit pour les détruire.

Cette action a été observée par des chercheurs, qui ont développé des substances similaires à la sphingosine 1-phosphate pour occuper des récepteurs spécifiques, afin de stimuler l'internalisation et la destruction du récepteur, sans provoquer d'activation cellulaire et donc réduire la réponse immunitaire.

Ce type de substance est particulièrement utile en tant que thérapie immunosuppressive dans les maladies auto-immunes telles que la sclérose en plaques.

Maladies causées par une carence en sphingosine

Lipogranulomatose de Farber ou maladie de Farber

Il s'agit d'une maladie héréditaire autosomique récessive rare, très rare, avec seulement 80 cas signalés dans le monde.

La cause de la maladie est une mutation du gène ASAH1 qui code pour l'enzyme lysosomale acide céramidase. Cette enzyme a pour fonction d'hydrolyser le céramide et de le convertir en sphingosine et en acides gras.

Le manque de l'enzyme provoque une accumulation de céramide, une carence qui se manifeste dans les premiers mois de la vie (3 à 6 mois). La maladie ne se manifeste pas de la même manière chez toutes les personnes touchées, des cas légers, modérés et graves étant observés.

Les cas bénins ont une espérance de vie plus longue et peuvent atteindre l'adolescence et même l'âge adulte, mais la forme sévère est toujours mortelle au début de la vie.

Parmi les manifestations cliniques les plus fréquentes de la maladie figurent: un enrouement sévère dû à une atteinte du larynx pouvant entraîner une aphonie due à une inflammation des cordes vocales, une dermatite, des déformations squelettiques, une douleur, une inflammation, une paralysie, une détérioration neurologique ou un retard mental.

Dans les cas graves, il peut se présenter avec hydrops foetalis, hépatosplénomégalie, léthargie et infiltrations granulomateuses dans les poumons et les organes du système réticulo-endothélial tels que la rate et le foie, avec une espérance de vie très courte.

Pour les cas avec une espérance de vie plus longue, il n'y a pas de traitement spécifique, seuls les symptômes sont traités.

Références

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