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Lipides
Acide gras (FA)
Structure, classification et nomenclature

Sommaire
définition

En chimie, un acide gras (FA ou Fatty Acid) est un acide carboxylique ($\ce{-C(=O)OH}$) à chaîne aliphatique.

Structure des acides gras

livre

Vous pouvez lire : Fatty Acids and Oxylipins de LipidWeb.

1. D'après leur définition, un acide gras (FA) est un acide carboxylique ($\ce{-C(=O)OH}$) à chaîne aliphatique, i.e. ici linéaire.

Les chaînes aliphatiques sont des chaînes ouvertes (linéaires ou ramifiées), ou celles comprenant un ou plusieurs cycles non aromatiques (composés alicycliques).

2. Les lipides sont le plus souvent dérivés d'un acide gras, comportant :

Phospholipide membranaire
Phospholipide membranaire
(Figure : vetopsy.fr)

a. une tête hydrophile portant la fonction acide carboxylique ($\ce{-C(=O)OH}$), qui peut se lier à :

  • des alcool ($\ce{R-OH}$) par une liaison ester $\ce{-C(=O)-O-}$,
  • des amines ($\ce{-NH2}$) par une liason amide ($\ce{-C(=O)N-}$)

b. une queue hydrophobe qui correspond à la chaîne aliphatique, i.e. ici linéaire.

3. Les acides gras naturels possèdent une chaîne carbonée, saturée ou non, de 4 à 36 atomes de carbone (rarement au-delà de 28), nombre en général pair.

En effet, la biosynthèse des acides gras, catalysée par l'acide gras synthase (FAS ou Fatty Acid Synthase), i.e. EC 2.3.1.85, ajoutant des groupes de deux atomes de carbone grâce au malonyl-CoA.

$\ce{Acétyl-CoA + n malonyl-CoA + 2n NADPH + H+}$ $\leftrightharpoons$ $\ce{Acide gras en C_{2(n + 1)} + (n + 1) CoA + nCO2 = 2n NADP+}$

4. Toutefois, il existe quelques acides gras à nombre impair, i.e. OCFA (Odd Chain Fatty Acid) trouvés dans le lait et la graisse des ruminants et originaires de la fermentation microbienne.

a. Les plus courants sont les OCFA saturés en (Pentadecanoic and Heptadecanoic Acids: Multifaceted Odd-Chain Fatty Acids 2016) :

b. Leur biosynthèse utilise alors le propionyl-CoA, à la place de l'acétyl-CoA (loupebiosynthèse des acides gras impairs).

Classification des acides gras

La classification des acides gras est très complexe car il existe plusieurs nomenclatures.

livre

Vous pouvez lire : Update on LIPID MAPS classification, nomenclature, and shorthand notation for MS-derived lipid structures (2020).

Longueur des acides gras

En prenant la dénomination anglaise, les acides gras (FA) sont appelés selon leur longueur :

  • SCFA (Short-Chain, à chaîne courte), i.e. ⩽ 5 atomes de carbone,
  • MCFA (Medium-Chain, à chaîne moyenne), entre 6 et 12 C,
  • LCFA (Long-Chain, à longue chaîne), entre 13 et 21 C, parfois entre 13 et 20 C
  • VLCFA (Very Long-Chain, à très longue chaîne), au-dessus de 22 C, parfois au dessus-de 20.

Nombre de doubles liaisons

1. Les acides gras saturés (SFA) n'ont pas de double liaison, i.e. ont une conformation rectiligne (loupe liste des acides gras saturés).

Acide arachidonique
Acide arachidonique
(Figure : vetopsy.fr)

2. Les acides gras insaturés possèdent une ou plusieurs doubles-liaisons (loupe liste des acides gras insaturés). :

  • MUFA, i.e. monoinsaturés ou monoénoïques, une double liaison,
  • PUFA, i.e. polyinsaturés ou polyénoïques, plusieurs doubles liaisons.

3. Les acides gras insaturés peuvent se retrouver en deux configurations.

a. La configuration trans est une configuration dans laquelle les atomes de carbone adjacents à la double liaison sont situés de part et d'autre de cette dernière, ce qui fait adopter à l'acide gras insaturé une configuration rectiligne comme les acides gras saturés.

b. La configuration cis est une configuration dans laquelle les atomes de carbone adjacents à la double liaison sont situés du même côté de cette dernière.

La chaîne carbonée devient courbe et réduit sa flexibilité mécanique.

bien

Plus un acide gras possède de doubles liaisons, plus sa chaîne aliphatique est tordue et rigide.

Remarque : Certains acides gras, en majorité saturés, peuvent être ramifiés ou branchés, i.e. branched-chain fatty acid, avec un, les plus courants, ou plusieurs groupes méthyles, i.e. $\ce{-CH3}$ (Branched-chain).

Ces acides gras sont retrouvés chez les actimomycetales dont la synthèse ne sera pas étudiée et que vous pourez retrouver sur Wikipedia : synthesis of branched-chain fatty acids, comme par exemple l'acide tuberculostéarique, i.e. acide 10-méthyloctadécanoïque.

Nomenclature des acides gras

La nomenclature localise trois carbones par rapport au groupe carboxyle ($\ce{-C(=O)OH}$ de l'acide gras, nomemclature qui va servir à la dénomination des oxydations des FA.

  • Le carbone α est situé juste à côté du groupe carboxyle.
  • Le carbone β est le deuxième carbone.
  • Le carbone ω est le le carbone le plus éloigné.

1. Les acides gras sont nommés par plusieurs noms, dont leur nom courant : nous prendrons comme exemple l'acide arachidonique, i.e. polyinsaaturé (PUFA).

2. La nomenclature biochimique utilise deux numéros, 20:4.

  • Le premier indique le nombre de carbone.
  • Le deuxième nombre montre le nombre de doubles liaisons.
Nomenclature des carbones de l'acide arachidonique
Nomenclature des carbones de l'acide arachidonique
(Figure : vetopsy.fr)

3. Pour les acides gras insaturés, on peut aussi utiliser deux nomenclatures complémentaires.

a. La nomenclature biochimique ajoute le nombre n-x, i.e. n est le nombre d'atomes de carbone et x la position de la première double liaison comptée depuis l'extrémité méthyle ($\ce{−CH3}$) de la molécule.

L'acide arachidonique est noté 20:4 n-6, la première double liaison est situé sur la sixième liaison C-C.

Remarque : n peut être remplacé par ω, d'où le nom générique donnés à ces lipides, i.e. oméga-6.

b. La nomenclature Δx indique la position de la double liaison, mais cette fois-ci, comptée depuis l'extrémité carboxylique ($\ce{-C(=O)OH}$) et précédé par cis/trans (loupe configurations cis/trans).

L'acide arachidonique est noté acide tout-cis Δ5,8,11,1420:4.

Remarque : certains auteurs mentionnent uniquement les double liaisons 20:4(5,8,11,14).

Métabolisme des acides gras

Le métabolisme des acides gras est complexe.

Sources et synthèse des acides gras

1. Les acides gras (FA) peuvent provenir de plusieurs sources.

a. Ils peuvent être synthétisés de novo.

bien

La synthèse des acides gras est étudiée dans un chapitre spécial.

b. Ils peuvent provenir de plusieurs autres voies :

Catabolisme des acides gras

Le catabolisme des acides gras (FA) est effectué par plusieurs voies.

1. La bêta-oxydation (β-oxydation ou FAO, fatty Acid β-Oxydation), oxydation sur le carbone β, mitochondriale ou peroxysomale est le processus le plus commun qui produit l'acétyl-CoA sui peut :

1ère étape de la β-oxydation : déshydrogénation
1ère étape de la β-oxydation : déshydrogénation
(Figure : vetopsy.fr)

2. L'oméga-oxydation (ω-oxydation), oxydation sur le carbone ω, le carbone le plus éloigné du groupe carboxyle ($\ce{-C(=O)OH}$ de l'acide gras

3. L'alpha-oxydation (α-oxydation), oxydation sur le carbone α, dans le foie et le cerveau produit des acides gras impairs.

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