PHOSPHATIDYLSÉRINE: STRUCTURE, SYNTHÈSE, FONCTIONS, LOCALISATION - LA BIOLOGIE - 2025

La phosphatidylsérine est un lipide appartenant à la famille du groupe des phospholipides et glycérolipides ou phosphoglycérides, dérivé du 1,2-diacyl glycérol 3-phosphate. Puisqu'il a un groupe amino dans sa structure, il est considéré comme un aminophospholipide et est présent dans les membranes des cellules eucaryotes et procaryotes.

Il a été décrit pour la première fois par Folch, en 1941, comme un composant secondaire de la céphaline du cerveau bovin (un complexe lipidique cérébral également composé de phosphatidyléthanolamine) et, en 1952, Baer et Maurukas ont élucidé une partie importante de sa structure chimique.

Schéma général des phospholipides. (1) Tête hydrophile, (2) Queues hydrophobes, (A) Phosphatidylcholine, (B) Phosphatidyléthanolamine, (C) Phosphatidylsérine et (D) Schéma d'un phosphatidylglycérol (Source: Foobar via Wikimedia Commons)

Chez les eucaryotes, ce phospholipide représente entre 3 et 15% des phospholipides membranaires et la variation de son abondance dépend de l'organisme, du type de tissu, du type de cellule en question et même du moment de son développement..

Différentes études ont vérifié son absence dans les mitochondries des eucaryotes, mais sa présence a été signalée dans les membranes cellulaires de nombreuses bactéries, bien que les voies de biosynthèse pour sa synthèse dans ces organismes soient différentes.

La distribution de ce phospholipide dans les membranes cellulaires dépend, pour l'essentiel, des enzymes responsables de sa production et son mouvement (translocation) entre les monocouches membranaires dépend de l'action des aminophospholipides-flipases (chez la levure) et de la scramblease. et translocases (chez les mammifères).

C'est un lipide essentiel pour de nombreuses cellules du système nerveux, à tel point qu'on a maintenant développé des compléments nutritionnels qui l'intègrent dans leurs formulations afin d'améliorer certaines capacités cérébrales et de prévenir la dégénérescence d'autres.

Structure

La phosphatidylsérine est un glycérophospholipide et en tant que tel est dérivée d'une molécule de 1,2-diacyl glycérol 3-phosphate, c'est-à-dire d'une molécule de glycérol qui possède deux chaînes d'acide gras estérifiées sur ses carbones 1 et 2 et sur le carbone 3 a un groupe phosphate.

Structure de la phosphatidylsérine (Source: Zirgouflex via Wikimedia Commons)

Comme tous les lipides, la phosphatidylsérine est une molécule amphipathique, avec une extrémité polaire hydrophile représentée par le groupe phosphate et la sérine qui s'y lie, et une extrémité apolaire hydrophobe, composée de chaînes d'acides gras liées par des liaisons ester.

Le nom «phosphatidylsérine» fait référence à toutes les combinaisons possibles d'acides gras, de longueurs et de degrés de saturation variables, qui sont attachés à un squelette glycérol qui a une sérine attachée au groupe phosphate sur la tête polaire.

Synthèse

Chez les procaryotes

Chez les procaryotes, la phosphatidylsérine est produite par les enzymes phosphatidylsérine synthétases qui s'associent à la membrane plasmique ou aux fractions ribosomales, selon qu'il s'agit de bactéries Gram négatif ou Gram positif, respectivement.

La synthèse de la phosphatidylsérine dans ces microorganismes est régulée et dépend du type et de la quantité de lipides disponibles sur le site où se trouve l'enzyme synthétase.

Dans les levures

La phosphatidylsérine synthétase de levure synthétise la phosphatidylsérine à partir de la réaction entre le CDP-diacylglycérol et la sérine, générant de la phosphatidylsérine et du CMP. Ce phospholipide, dans ces organismes, est un intermédiaire important dans la synthèse de la phosphatidylcholine et de la phosphatidyléthanolamine.

Cette réaction est régulée par des concentrations intracellulaires d'inositol, qui a des effets inhibiteurs sur l'enzyme. D'autres mécanismes impliquent la phosphorylation directe de la synthétase ou d'une enzyme régulatrice impliquée dans la voie de biosynthèse.

Chez les eucaryotes supérieurs (plantes et animaux)

Dans des organismes tels que les plantes et les animaux (considérés par certains auteurs comme des eucaryotes supérieurs), la synthèse de la phosphatidylsérine se produit par une réaction d'échange de bases dépendant du calcium par l'intermédiaire d'enzymes associées au réticulum endoplasmique.

Dans ce type de réaction, les phospholipides sont synthétisés à partir de phospholipides préexistants, dont le groupe polaire est retiré et échangé avec une molécule de L-sérine.

Dans les plantes, il existe deux phosphatidylsérine synthétases: l'une qui catalyse la réaction de changement de base dépendant du calcium et l'autre qui catalyse dans une réaction similaire à celle qui se produit dans la levure du CDP-diacylglycérol.

Les mammifères possèdent également deux phosphatidylsérine synthétases: l'une catalyse la synthèse de la phosphatidylsérine par une réaction d'échange entre une phosphatidyléthanolamine et une sérine et l'autre fait de même, mais en utilisant une phosphatidylcholine comme substrat de base.

Caractéristiques

La phosphatidylsérine se trouve dans tous les types de cellules eucaryotes; et chez les mammifères, il a été montré que, bien qu'il ne soit pas également abondant dans tous les tissus et qu'il ne soit pas l'un des phospholipides trouvés en plus grande proportion, il est essentiel à la survie des cellules.

Les chaînes d'acides gras associées aux molécules de phosphatidylsérine dans les cellules du système nerveux de nombreux vertébrés jouent un rôle fondamental dans le fonctionnement du système nerveux.

Sur la surface cellulaire

En plus de ses fonctions structurelles pour la mise en place des membranes biologiques, la «redistribution» de la phosphatidylsérine marque le début de nombreux processus physiologiques au niveau cellulaire chez les mammifères, on pourrait donc dire qu'elle est impliquée dans différents processus de signalisation cellulaire.

Des exemples de ces processus sont la coagulation sanguine, où la phosphatidylsérine est transloquée vers la monocouche externe de la membrane plasmique des plaquettes, ce qui contribue à l'accumulation de divers facteurs de coagulation vers la surface de ces cellules.

Un processus similaire se produit lors de la maturation des spermatozoïdes, mais est davantage vu comme une «dissipation» de la distribution asymétrique de ce phospholipide (qui enrichit la surface interne de la membrane plasmique).

Les événements initiaux de mort cellulaire programmée (apoptose) sont également caractérisés par l'exposition de molécules de phosphatidylsérine à la surface cellulaire, qui «marque» les cellules apoptotiques pour la digestion par les cellules phagocytaires ou les macrophages.

À l'intérieur de la cellule

Les fonctions intracellulaires de la phosphatidylsérine sont étroitement liées à ses caractéristiques légèrement cationiques, puisque, par sa charge, elle peut s'associer à diverses protéines périphériques qui ont des régions chargées négativement.

Parmi ces protéines, certaines kinases et GTPases peuvent être mises en évidence, qui sont activées une fois qu'elles s'associent au phospholipide en question.

La phosphatidylsérine participe au «marquage» de certaines protéines pour les diriger vers les phagosomes dans les voies de recyclage ou de dégradation et aussi à modifier l'activité catalytique d'autres.

Il a été montré que la formation de certains canaux ioniques dépend de l'association des protéines qui les constituent avec la phosphatidylsérine.

C'est une source de précurseurs pour la synthèse d'autres phospholipides, comme la phosphatidyléthanolamine, qui peuvent être formés à partir de la décarboxylation de la phosphatidylsérine (la phosphatidylsérine est le précurseur de la phosphatidyléthanolamine mitochondriale).

Où est-il situé?

La phosphatidylsérine, comme la plupart des phospholipides, se trouve dans presque toutes les membranes cellulaires et enrichit les membranes cellulaires des tissus nerveux; et, dans l'œil, il est particulièrement abondant sur la rétine.

Dans les cellules où il se trouve, dans une plus ou moins grande mesure, il se trouve généralement dans la monocouche interne de la membrane plasmique et dans les endosomes, mais il est rare dans les mitochondries.

Comme décrit en 1941, avec la phosphatidyléthanolamine, la phosphatidylsérine fait partie d'une substance connue sous le nom de céphaline dans le cerveau de nombreux mammifères.

Avantages de son apport

L'importance de la phosphatidylsérine dans le fonctionnement du système nerveux a été largement étudiée et pendant plusieurs décennies, on a considéré que son apport pouvait être bénéfique pour la santé du système nerveux central.

Plusieurs études ont conclu que l'ajout de phosphatidylsérine dans l'alimentation en tant que supplément nutritionnel peut avoir des effets positifs sur l'amélioration de la mémoire, l'apprentissage, la concentration et les baisses d'humeur liées à l'âge ou au vieillissement.

On pense qu'il évite la perte de mémoire et d'autres activités cognitives telles que le raisonnement, la pensée abstraite, les troubles psychomoteurs, les changements de personnalité et de comportement et d'autres fonctions mentales importantes.

Dans certaines études plus spécifiques sur des patients ayant des problèmes de mémoire, la prise de phosphatidylsérine a directement contribué à l'apprentissage des noms et des visages, au rappel des noms et des visages et à la reconnaissance faciale.

Le poisson est une source naturelle de ce phospholipide. Cependant, les espèces régulièrement incluses dans les compléments nutritionnels sont obtenues à partir du cortex cérébral des bovins ou du soja.

Les deux types de phospholipides remplissent les mêmes fonctions, mais diffèrent par les caractéristiques des acides gras de leurs queues apolaires.

Il a également été suggéré que la phosphatidylsérine non associée à la membrane prise comme supplément (exogène) peut contribuer à la défense cellulaire contre le stress oxydatif.

Contre-indications

Les premières études et essais cliniques réalisés avec ce phospholipide comme complément nutritionnel ont révélé que son administration intramusculaire peut provoquer des irritations et des «brûlures», et que son administration intraveineuse n'a pas d'effets indésirables connus.

Par voie orale, il semble être un médicament sûr, mais à des doses supérieures à 600 mg administrées avant le coucher, il peut provoquer une insomnie. Cependant, les rapports indiquent qu'il est sûr et efficace, surtout s'il est associé à un mode de vie sain, qui comprend de l'exercice physique et une bonne nutrition.

Bien qu'un grand nombre d'études aient montré que l'ingestion de ce phospholipide ne produit pas de changements nocifs dans la biochimie sanguine, l'une des contre-indications possibles est liée au transfert de maladies infectieuses telles que l'encéphalopathie spongiforme due à la consommation d'extraits cérébraux contaminés par des prions.

Références

1. Garrett, R. et Grisham, C. (2010). Biochemistry (4e éd.). Boston, États-Unis: Brooks / Cole. Apprentissage CENGAGE.
2. Jorissen, B., Brouns, F., van Boxtel, M., Ponds, R., Verhey, F., et Jolles, J. (2002). L'influence de la phosphatidylsérine dérivée de soja sur la cognition dans les troubles de la mémoire associés à l'âge. Nutritional Neuroscience, 4, 121–134.
3. Kidd, PM (1996). Phosphatidylsérine; Nutriment membranaire pour la mémoire. Une évaluation clinique et mécanistique. Alternative Medicine Review, 1 (2), 70–84.
4. Kingsley, M. (2006). Effets de la supplémentation en phosphatidylsérine sur les humains faisant de l'exercice, 36 (8), 657–669.
5. Luckey, M. (2008). Biologie structurale membranaire: avec fondements biochimiques et biophysiques. La presse de l'Universite de Cambridge.
6. Segawa, K. et Nagata, S. (2015). Un signal apoptotique «Eat Me»: exposition à la phosphatidylsérine. Trends in Cell Biology, 1–12.
7. Vance, JE (2008). Phosphatidylsérine et phosphatidyléthanolamine dans les cellules de mammifères: deux aminophospholipides métaboliquement apparentés. Journal of Lipid Research, 49 (7), 1377-1387.
8. Vance, JE et Steenbergen, R. (2005). Métabolisme et fonctions de la phosphatidylsérine. Progress in Lipid Research, 44, 207-234.
9. Vance, JE et Tasseva, G. (2013). Formation et fonction de la phosphatidylsérine et de la phosphatidyléthanolamine dans les cellules de mammifères. Biochimica et Biophysica Acta - Biologie moléculaire et cellulaire des lipides, 1831 (3), 543–554.