PHOSPHOLIPASES: STRUCTURE, FONCTIONS, TYPES - LA BIOLOGIE - 2025

Les phospholipases sont des enzymes qui catalysent l'hydrolyse des phospholipides. Ce sont les lipides les plus abondants et les plus importants dans les membranes de tous les organismes cellulaires et ont à la fois des fonctions structurelles et métaboliques et de signalisation. Les phospholipides sont des molécules chimiques de nature amphipathique, c'est-à-dire qu'ils ont une extrémité polaire hydrophile et une extrémité apolaire hydrophobe.

L'extrémité polaire est formée par les molécules associées au groupement phosphate d'une molécule de diacyl glycérol 3-phosphate. L'extrémité apolaire est constituée des deux chaînes aliphatiques qui sont estérifiées à la molécule de glycérol à travers les carbones aux positions C-1 et C-2.

Représentation de la structure de la phospholipase A (Source: Cookie, via Wikimedia Commons)

Les phospholipases fonctionnent en hydrolysant l'une quelconque des quatre liaisons ester qui lient les chaînes aliphatiques, le groupe phosphate ou les groupes «tête» qui identifient chaque type de phospholipide.

Les produits de son action enzymatique correspondent aux lysophospholipides, aux diacylglycérols ou aux acides phosphatidiques, qui peuvent également être des substrats pour d'autres enzymes phospholipases ou lipases en général.

Ils existent dans la plupart des cellules sous forme de protéines sécrétées, de protéines transmembranaires ou d'enzymes intracellulaires aux fonctions multiples et variées, parmi lesquelles se distingue leur participation à des cascades de signalisation.

Structure

Certaines phospholipases, comme les phospholipases A, sont parmi les plus petites enzymes décrites, avec des poids compris entre 13 et 15 kDa, tandis que d'autres, comme les phospholipases C et D, dépassent 100 kDa.

Selon le type de phospholipase considéré, il peut s'agir de protéines solubles ou de protéines membranaires intégrales, ce qui conditionne grandement les caractéristiques de leurs séquences d'acides aminés et leurs arrangements structuraux.

Certaines de ces enzymes ont des sites spécifiques dans leur structure pour la liaison de cations divalents tels que le calcium, qui semblent jouer un rôle important dans leur activité catalytique.

Beaucoup de ces enzymes sont synthétisées sous forme de zymogènes (précurseurs inactifs) qui nécessitent l'action protéolytique d'autres enzymes pour leur activation. Son activité est régulée par de nombreux facteurs cellulaires.

Caractéristiques

La fonction la plus importante des enzymes phospholipases est celle de la dégradation des phospholipides membranaires, que ce soit à des fins de communication purement structurelle, métabolique ou intracellulaire.

En plus de ces fonctions de dégradation, ces enzymes peuvent avoir des actions importantes dans certains processus de biosynthèse, puisqu'elles effectuent des tâches de «remodelage» lorsqu'elles agissent en synergie avec d'autres protéines acyltransférases pour altérer le squelette en acides gras des différents phospholipides.

Parmi les processus de biosynthèse dépendant de la phospholipase qui ont été décrits, il y a la production d'acide arachidonique et la biosynthèse de prostaglandines, prostacyclines, thromboxanes et autres.

Fonctions de signalisation

La phospholipase C participe à l'hydrolyse des phosphatidylinositols, libérant des molécules dérivées de ceux-ci qui ont des fonctions importantes en tant que seconds messagers dans de nombreux processus de communication et de signalisation intracellulaires.

Les types

Il existe deux principaux ensembles de phospholipases: les acylhydrolases et les phosphodiestérases. La classification au sein de chaque ensemble est basée sur la position de la coupe hydrolytique qu'ils effectuent sur les différentes liaisons esters qui unissent les «morceaux» des phospholipides sur lesquels ils agissent.

Ils ne sont pas strictement spécifiques quant au type de phospholipide (selon l'identité du groupe polaire ou de ses chaînes hydrocarbonées) mais plutôt en ce qui concerne la position des liaisons dans le squelette du glycérol 3-phosphate ou du 1,2-diacyl glycérol 3- phosphate.

Les phospholipases A et B appartiennent au groupe des acylhydrolases, tandis que les phospholipases C et D appartiennent aux phosphodiestérases.

Phospholipase A

Ce groupe de phospholipases est responsable de l'hydrolyse des acyl-esters attachés aux carbones aux positions C-1 et C-2 de la molécule de diacylglycérol.

Les phospholipases A1 sont connues comme celles qui hydrolysent les liaisons esters entre la chaîne aliphatique et les atomes de carbone 1 et A2, qui hydrolysent les liaisons esters entre la chaîne aliphatique et le carbone 2 du glycérol.

Les phospholipases A1 sont généralement des protéines intracellulaires, de grande taille et généralement associées à la membrane plasmique. Les phospholipases A2, par contre, sont des protéines extracellulaires stables, de très petite taille et solubles dans l'eau.

Les premières phospholipases décrites étaient celles de type A2, obtenues à partir de sucs pancréatiques de mammifères et de venin de serpents cobra.

Phospholipase B

Les enzymes appartenant à ce groupe peuvent hydrolyser les liaisons esters entre l'une quelconque des deux chaînes d'acides gras d'un phospholipide (aux positions C-1 et C-2) et peuvent également agir sur les lysophospholipides.

Ils ont été trouvés dans de nombreuses espèces de microbes, de protozoaires et de cellules de mammifères et font partie des facteurs de virulence de nombreux champignons pathogènes.

Phospholipases C et D

Les enzymes appartenant à ce groupe sont responsables de l'hydrolyse des liaisons phosphodiester entre la molécule de glycérol et le groupement phosphate (Phospholipase C) produisant des 1,2-diacylglycérols, et entre le groupement phosphate et le groupement polaire qui lui est attaché (Phospholipase D), produisant des acides phosphatidiques.

La phospholipase C a d'abord été purifiée à partir du milieu de culture de nombreux types de bactéries, mais elle se trouve dans une grande variété de cellules de mammifères.

La plupart de ces enzymes agissent préférentiellement sur la phosphatidylcholine, mais présentent une activité contre d'autres phospholipides tels que le phosphatidylinositol.

La phospholipase D a été largement étudiée dans les tissus végétaux tels que les graines de chou, de coton et de maïs, etc. Cependant, il a également été détecté chez les mammifères et certains micro-organismes. Ce sont de grandes enzymes, généralement de plus de 100 kDa de poids moléculaire.

Phospholipases L ou Phospholipases lisses

Ce sont les enzymes responsables de l'hydrolyse des acides gras liés aux lysophospholipides (phospholipides sur lesquels une phospholipase A a agi, par exemple, et qui ont une seule chaîne d'acides gras attachée).

Elles sont appelées Phospholipases L1 et Phospholipases L2 selon l'atome de carbone de la molécule de glycérol sur laquelle elles agissent.

Ces enzymes ont été purifiées à partir de nombreux micro-organismes, du venin de certains insectes, de cellules éosinophiles et de nombreux tissus de mammifères différents.

Références

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