Lipides
Lipides complexes : sphingolipides
Vue d'ensemble et structure générale

Vue d'ensemble des sphingolipides

Localisation des sphingolipides

1. Les sphingolipides ne sont présents que dans le feuillet externe de la plupart des bicouches membranaires, avec la plus grande partie du cholestérol.

Certains glycérophospholipides, notamment le phosphatidylinositol, la phosphatidylsérine (PS)et la phosphatidyléthanolamine, ne sont présents que dans le feuillet interne (cytoplasmique) dans des circonstances normales ( modèle de mosaïque fluide des membranes).

2. Les sphingolipides ont plusieurs rôles.

• Ils contribuent à la forme cellulaire et protègent la cellule de son environnement.
• Ils participent à des complexes protéiques qui traduisent les signaux extracellulaires en processus biochimiques spécifiques, en particulier au niveaux des radeaux lipidiques et des cavéoles.

Classification des sphingolipides

Les sphingolipides comprennent trois grandes familles qui sont toutes traitées dans des chapitres spéciaux ( cf. les lines ci-dessous).

Sphingolipides (à squelette de base sphingoïde)
Simples	Complexes
	+ Phosphocholine ou phosphoéthanolamine	+ Ose(s)
Céramides	Sphingophospholipides ou sphingomyélines (forment les phospholipides avec les glycérophospholipides)	Glyco -sphingolipides ou sphingoglycolipides
		Cérébrosides Gangliosides Globosides

a Les céramides, sphingolipides simples, constitue la base de tout sphingolipide.

b. les sphingolipides plus complexes comprennent :

• les sphingomyélines, comprenant de la phosphocholine ou de la phosphoéthanolamine
• les glycosphingolipides (SM) ou sphingophospholipides incorporant des oses.

Remarque : Les glycosylphosphatidylinositols (GPI), qui sont des glycolipides, peuvent être aussi considérés comme des phospholipides, i.e glycophospholipides.

Structure de base des sphingolipides

Sphingoïnes ou bases à longue chaîne

Sphingosine

1. La sphingosine, le plus fréquent des bases sphingoïdes, est un aminoalcool aliphatique à 18 carbones avec une chaîne hydrocarbonée insaturée (Sphingolipids and their metabolism in physiology and disease 2019).

• Son nom complet est 2-amino-4-trans-octadécéne-1,3-diol et ses caractéristiques sont résumées dans la figure ci-dessous.
• La double liaison est trans alors qu'elle est cis dans les acides gras naturels.

La structure des sphingolipides a été si difficile à trouver que l'alcool aminé a été surnommé sphingosine d'après l'énigmatique sphinx égyptien.

2. Les cinq premiers atomes de carbone de la base sphingoïde des sphingolipides constituent une caractéristique clé appelée " motif sphingoïde ".

a. L'hydroxyle ($\ce{-OH}$) en position 1 permet l'ajout :

• de résidus glycosyles, i.e. des oses ou des dérivés d'oses, pour former les glycosphingolipides,
• de phosphates, sous forme essentiellement de phosphocholine, pour aboutir aux sphingomyélines, autre classe de phospholipides (PL) avec les glycérophospholipides.

b. La liaison amide ($\ce{-C(=O)NR′R″}$) en position 2 et l'hydroxyle ($\ce{-OH}$) en position 3 de la base sphingoïde peuvent tous deux participer aux liaisons hydrogène.

c. La double liaison trans, entre C4 et C5, semble également favoriser les interactions intermoléculaires dans les membranes.

3. La sphingosine 1-phosphate (S1P), appelé aussi lysosphingolipide ou médiateur lipidique bioactif, est un sphingolipide de signalisation cellulaire.

Autres sphingoïnes

À la place de la sphingosine, on trouve plus rarement d'autres sphingoïnes (Long-Chain (Sphingoid) Bases).

1. la sphinganine à même structure, mais sans double liaison, entre dans le cycle des sphingolipides ( début de la synthèse des sphingolipides).

2. La phytosphingosine sans double liaison et avec un hydroxyle supplémentaire ($\ce{-OH}$) sur C4, est :

• non seulement fortement représentée chez les plantes, d'où son nom,
• mais aussi en quantités significatives dans la vessie, les cellules intestinales et la peau des animaux, plus faibles dans les reins.

Acides gras

1. Les acides gras des sphingolipides sont différents de ceux des glycérolipides.

Ils sont liés principalement par des liaisons amide ($\ce{-C(=O)NR′R″}$), i.e. chimiquement beaucoup plus stables que les liaisons ester $\ce{-C(=O)-O-}$.

2. Les acides gras en général :

• possèdent jusqu'à 26 carbones, mais peuvent en contenir jusqu'à 36 dans les spermatozoïdes et la peau,
• sont saturés, avec l'exception de ceux des spermatozoïdes.

Début de la synthèse des sphingolipides

La synthèse des sphingolipides est complexe et nous l'évoquerons brièvement.

1. La première étape de cette synthèse, du côté cytosolique du réticulum endoplasmique, est celle de la sphinganine ou dihydrosphingosine, de base sphingoïde, mais les étapes suivantes, y compris l'insertion de doubles liaisons, peuvent se produire après leur estérification pour former des céramides.

a. Tout d'abord, on assiste à la condensation de la palmitoyl-CoA avec la L-sérine, réaction catalysée par l'enzyme sérine C-palmitoyltransférase (SPTLC), i.e. EC 2.3.1.50, liée à la membrane, nécessitant le pyridoxal 5'-phosphate (PLP) comme cofacteur, qui se lie à un résidu de lysine spécifique sur l'enzyme pour produire la 3-céto-sphinganine ou 3-déshydrospinganine.

b. Puis, La 3-céto-sphinganine ou 3-déshydrospinganine formée est alors réduite par la 3-déhydrosphinganine réductase ou 3-cétodihydrosphingosine réductase (KDSR), i.e. EC 1.1.1.102, pour former la sphinganine.

2. La synthèse des céramides à la base de tous les sphingolipides est étudié dans le chapitre correspondant.

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