La lipogenèse est la principale voie métabolique par laquelle les acides gras sont synthétisés à longue chaîne à partir des glucides consommés en excès dans l'alimentation. Ces acides gras peuvent être incorporés dans les triglycérides par leur estérification en molécules de glycérol.
Dans des conditions normales, la lipogenèse se produit dans le foie et le tissu adipeux et est considérée comme l'un des principaux contributeurs au maintien de l'homéostasie des triglycérides dans le sérum sanguin.
Structure de la synthase des acides gras humains (FASN) (Source: Emw
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Wikimedia Commons)
Les triglycérides sont le principal réservoir d'énergie du corps et l'énergie qu'ils contiennent est extraite grâce à un processus appelé lipolyse, qui, contrairement à la lipogenèse, consiste en la séparation et la libération de molécules de glycérol et d'acides gras dans la circulation sanguine.
Le glycérol libéré sert de substrat pour la voie gluconéogénique et les acides gras peuvent être transportés vers d'autres compartiments complexés avec de l'albumine sérique.
Ces acides gras sont absorbés par presque tous les tissus sauf le cerveau et les érythrocytes, puis ils sont à nouveau estérifiés en triacylglycérols pour être oxydés comme combustibles ou stockés comme réserve d'énergie.
Les régimes riches en graisses sont la principale cause de l'obésité, car les calories en excès doivent être stockées et le tissu adipeux doit se dilater pour accueillir à la fois les lipides ingérés en excès et ceux qui sont synthétisés de manière endogène.
Caractéristiques et fonctions
Dans le corps humain, par exemple, les acides gras proviennent soit de processus de biosynthèse à partir d'acétyl-CoA, soit d'un produit du traitement hydrolytique des graisses et des phospholipides membranaires.
De nombreux mammifères sont incapables de synthétiser certains acides gras, ce qui en fait des composants essentiels de leur alimentation.
La fonction principale de la lipogenèse a à voir avec le stockage d'énergie sous forme de graisses (lipides) qui se produit lors de la consommation d'une plus grande quantité de glucides que ce dont le corps a besoin, dépassant même les capacités de stockage hépatique du glycogène.
Les lipides synthétisés par cette voie sont stockés dans le tissu adipeux blanc, principal site de stockage des lipides dans l'organisme.
La lipogenèse se produit dans toutes les cellules du corps, cependant, les tissus adipeux et le foie sont les principaux sites de synthèse. Cette voie se produit dans le cytoplasme cellulaire, tandis que l'oxydation des acides gras se produit dans les compartiments mitochondriaux.
La lipogenèse et la synthèse ultérieure des triglycérides sont suivies de la synthèse et de la sécrétion de particules de lipoprotéines de très basse densité appelées particules VLDL (Very Low Density Lipoprotein), capables de pénétrer dans la circulation sanguine.
Les particules de VLDL et les triglycérides peuvent être hydrolysés dans les capillaires des tissus extra-hépatiques, principalement dans les tissus musculaires et adipeux pour la libération ou le stockage d'énergie.
Réactions
Le flux d'atomes de carbone du glucose présent dans les glucides vers les acides gras est modulé par lipogenèse et comprend une série de réactions enzymatiques parfaitement coordonnées.
1-La voie glycolytique dans le cytosol des cellules est responsable du traitement du glucose qui entre dans la circulation sanguine pour produire du pyruvate, qui est converti en acétyl-CoA, capable d'entrer dans le cycle de Krebs dans les mitochondries, où le citrate est produit.
2-La première étape de la voie lipogénique consiste en la conversion du citrate qui sort des mitochondries en acétyl-CoA par l'action d'une enzyme appelée ATP-citrate lyase (ACLY).
3-L'acétyl-CoA résultant est carboxylé pour former du malonyl-CoA, une réaction catalysée par une acétyl-CoA carboxylase (ACACA).
4-La troisième réaction est la réaction qui impose l'étape limitante de toute la voie, c'est-à-dire la réaction la plus lente, et consiste en la conversion du malonyl-CoA en palmitate par une enzyme synthase d'acide gras (FAS).
5-D'autres réactions en aval aident à convertir le palmitate en d'autres acides gras plus complexes, cependant, le palmitate est le principal produit de la lipogenèse de novo.
Synthèse d'acides gras
La synthèse des acides gras chez les mammifères commence par le complexe acide gras synthase (FAS), un complexe multifonctionnel et multimérique dans le cytosol qui synthétise le palmitate (un acide gras saturé à 16 carbones). Pour cette réaction, il utilise, comme déjà mentionné, le malonyl-CoA comme donneur de carbone et le NADPH comme cofacteur.
Les sous-unités homodimères FAS catalysent la synthèse et l'élongation des acides gras deux atomes de carbone à la fois. Ces sous-unités ont six activités enzymatiques différentes: l'acétyl transférase, la B-cétoacyl synthase, la malonyl transférase, la B-cétoacyl réductase, la B-hydroxyacyl déshydratase et l'énoyl réductase.
Différents membres d'une famille de protéines d'élongation d'acides gras à très longue chaîne (Elovl) sont responsables de l'élongation des acides gras produits par le SAF. En aval se trouvent d'autres enzymes responsables de l'introduction de doubles liaisons (désaturation) dans les chaînes d'acides gras.
Régulation
De nombreuses conditions physiopathologiques sont liées à une régulation défectueuse de la voie lipogénique, car des irrégularités dans celle-ci interrompent l'homéostasie lipidique corporelle.
Une alimentation riche en glucides active la lipogenèse hépatique, mais il a été démontré que ce n'est pas seulement la quantité de glucides ingérée, mais aussi le type de glucides.
Des données expérimentales montrent, par exemple, que les sucres simples tels que le fructose ont des effets beaucoup plus puissants dans l'activation de la lipogenèse hépatique que d'autres glucides plus complexes.
Le métabolisme glucolytique du glucose représente une excellente source de carbone pour la synthèse des acides gras.
Le glucose induit également l'expression des enzymes impliquées dans la voie lipogénique au moyen de protéines qui se lient aux éléments de réponse glucidiques.
Les taux de glucose dans le sang stimulent également l'expression de ces enzymes en stimulant la libération d'insuline et en inhibant la libération de glucagon dans le pancréas. Cet effet est contrôlé par la protéine 1 de liaison de l'élément régulateur des stérols (SREBP-1) dans les cellules hépatiques et les adipocytes.
D'autres voies de régulation ont beaucoup à voir avec le système endocrinien et différentes hormones indirectement liées à l'expression de nombreuses enzymes lipogéniques.
Références
- Ameer, F., Scandiuzzi, L., Hasnain, S., Kalbacher, H., et Zaidi, N. (2014). Lipogenèse de novo dans la santé et la maladie. Métabolisme, 0–7.
- Lodhi, IJ, Wei, X. et Semenkovich, CF (2011). Lipoexpédience: lipogenèse de novo comme transmetteur de signaux métaboliques. Trends in Endocrinology & Metabolism, 22 (1), 1–8.
- Mathews, C., van Holde, K., et Ahern, K. (2000). Biochemistry (3e éd.). San Francisco, Californie: Pearson.
- Nelson, DL et Cox, MM (2009). Principes de Lehninger de biochimie. Omega Editions (5e éd.).
- Samuel, VT (2011). Lipogenèse induite par le fructose: du sucre aux graisses en passant par la résistance à l'insuline. Trends in Endocrinology & Metabolism, 22 (2), 60–65.
- Scherer, T., Hare, JO, Diggs-andrews, K., Schweiger, M., Cheng, B., Lindtner, C.,… Buettner, C. (2011). L'insuline cérébrale contrôle la lipolyse et la lipogenèse des tissus adipeux. Métabolisme cellulaire, 13 (2), 183–194.
- Schutz, Y. (2004). Graisses alimentaires, lipogenèse et bilan énergétique. Physiologie et comportement, 83, 557–564.
- Strable, MS et Ntambi, JM (2010). Contrôle génétique de la lipogenèse de novo: rôle dans l'obésité induite par l'alimentation. Revues critiques en biochimie et biologie moléculaire, 45 (3), 199–214.
- Zaidi, N., Lupien, L., Kuemmerle, NB, Kinlaw, WB, Swinnen, J. V et Smans, K. (2013). Lipogenèse et lipolyse: Les voies exploitées par les cellules cancéreuses pour acquérir des acides gras et des acides gras. Progress in Lipid Research, 52 (4), 585–589.