Métabolisme des lipides et oxydation des acides gras
Le métabolisme des lipides est l'ensemble intégré des voies métaboliques par lesquelles l'organisme synthétise, stocke, mobilise et oxyde les acides gras, les triacylglycérols, le cholestérol et les corps cétoniques. Il relie l'apport en nutriments à la production d'énergie cellulaire et à la biologie membranaire, et sa régulation hormonale fait passer l'organisme du stockage des graisses à l'état nourri à l'oxydation des graisses pendant le jeûne et l'exercice.
Definition
Le métabolisme des lipides comprend les voies anaboliques qui construisent les acides gras, les triacylglycérols et les stérols et les voies cataboliques qui les hydrolysent et les oxydent, ainsi que les contrôles hormonaux et transcriptionnels qui coordonnent le flux à travers ces voies en fonction de l'état nutritionnel et énergétique.
Scope
Ce domaine oriente l'apprenant à travers les principales voies métaboliques des lipides : la bêta-oxydation mitochondriale des acides gras pour la production d'ATP, la synthèse cytosolique des acides gras et des triacylglycérols (lipogenèse), la synthèse et l'homéostasie du cholestérol régulées par rétroaction, la production hépatique de corps cétoniques et leur utilisation périphérique, et le cycle lipolyse-lipogenèse qui régit le stockage d'énergie adipeux. Il les traite comme un système biochimique et physiologique connecté, et non comme un guide pour la gestion des troubles lipidiques.
Sub-topics
Core questions
- Comment les cellules décident-elles entre stocker les lipides et les oxyder pour produire de l'énergie ?
- Comment la synthèse des acides gras est-elle coordonnée de manière réciproque avec l'oxydation des acides gras ?
- Comment l'équilibre du cholestérol est-il maintenu par un contrôle par rétroaction de la synthèse et de la captation ?
- Quand et pourquoi le foie produit-il des corps cétoniques, et comment sont-ils utilisés par les tissus périphériques ?
Key concepts
- Bêta-oxydation
- Synthèse des acides gras et des triacylglycérols
- Homéostasie du cholestérol
- Corps cétoniques
- Lipolyse et lipogenèse
- Navette de la carnitine
- Malonyl-CoA
- Commutation hormonale entre les états nourri et à jeun
Key theories
- Contrôle de l'oxydation des acides gras par le malonyl-CoA
- Le malonyl-CoA, premier intermédiaire engagé de la synthèse des acides gras, inhibe la carnitine palmitoyltransférase 1 et bloque ainsi l'entrée des acides gras dans les mitochondries, offrant un interrupteur réciproque qui empêche la synthèse et l'oxydation simultanées des acides gras.
- Régulation par rétroaction de la synthèse des lipides par les SREBP
- Les protéines de liaison aux éléments régulateurs des stérols (SREBP) sont des facteurs de transcription liés à la membrane qui, lorsque les stérols cellulaires sont faibles, sont traités pour activer les gènes de la synthèse du cholestérol et des acides gras, couplant l'apport lipidique à une boucle de rétroaction transcriptionnelle.
Mechanisms
À l'état nourri, l'insuline favorise la captation du glucose et la lipogenèse : l'acétyl-CoA est carboxylé en malonyl-CoA, les acides gras sont synthétisés et estérifiés en triacylglycérols, et l'augmentation du malonyl-CoA supprime la captation mitochondriale des acides gras. Pendant le jeûne ou l'exercice, une faible concentration d'insuline et des concentrations élevées de glucagon ou de catécholamines activent la lipolyse adipeuse, libérant des acides gras libres qui se dirigent vers le foie et les muscles ; là, la diminution du malonyl-CoA déréprime la navette de la carnitine, permettant aux acides gras d'entrer dans les mitochondries et de subir une bêta-oxydation en acétyl-CoA, générant du NADH, du FADH2 et de l'ATP. Lorsque l'acétyl-CoA hépatique dépasse la capacité du cycle de l'acide citrique, il est converti en corps cétoniques qui servent de carburant pour le cerveau et d'autres tissus. L'équilibre du cholestérol est maintenu en parallèle par un contrôle par rétroaction de sa synthèse et de la captation des lipoprotéines médiatisée par les récepteurs.
Clinical relevance
Les voies métaboliques résumées ici sous-tendent la gestion par l'organisme des graisses alimentaires et stockées et fournissent le contexte biochimique pour la compréhension de conditions telles que les troubles de l'oxydation des acides gras, la dyslipidémie, la stéatose hépatique et l'acidocétose diabétique. Cette entrée décrit la physiologie et la régulation normales à des fins de référence et éducatives et ne constitue pas une base pour le diagnostic ou le traitement d'un individu.
History
La chimie de l'oxydation des acides gras a été esquissée pour la première fois par les expériences de marquage de Franz Knoop au début du XXe siècle, et le mécanisme de « bêta-oxydation » à deux carbones a été élaboré grâce aux travaux du milieu du siècle sur la coenzyme A et le cycle de l'acide citrique. La régulation réciproque de la synthèse et de l'oxydation par le malonyl-CoA a été formulée par McGarry et Foster, tandis que les travaux de Goldstein et Brown sur le récepteur des LDL et l'identification ultérieure du système SREBP ont établi la logique de rétroaction de la synthèse du cholestérol et des lipides.
Key figures
- J. Denis McGarry
- Salih Wakil
- Joseph Goldstein
- Michael Brown
- Daniel Steinberg
Related topics
Seminal works
- mcgarry-foster-1980
- horton-2002
- wakil-2009
Frequently asked questions
- Quelle est la différence entre l'oxydation des acides gras et la synthèse des acides gras ?
- L'oxydation est la voie mitochondriale catabolique qui décompose les acides gras en acétyl-CoA pour libérer de l'énergie, tandis que la synthèse est la voie anabolique cytosolique qui construit les acides gras à partir de l'acétyl-CoA. Les deux sont régulées de manière réciproque afin qu'elles ne fonctionnent pas à plein régime simultanément.
- Pourquoi l'organisme produit-il des corps cétoniques ?
- Pendant un jeûne prolongé ou une pénurie de glucides, le foie convertit l'excès d'acétyl-CoA issu de l'oxydation des acides gras en corps cétoniques, fournissant un carburant hydrosoluble et transportable que le cerveau et d'autres tissus peuvent utiliser lorsque le glucose est limité.