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Lipides
Lipides complexes : sphingolipides
Glycosphingolipides ou sphingoglycolipides

Sommaire
définition

Les glycosphingolipides sont des sphingolipides à base de céramides, i.e. combinaison d'un acide gras avec la sphingosine via une liaison amide, avec un ou plusieurs résidus d'oses liés par une liaison β-glycosidique à la position 1-hydroxyle ($\ce{-OH}$).

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

Vue d'ensemble des glycosphingolipides

1. Les glycosphingolipides (GSL) ou sphingoglycolipides forment une sous-classe de glycolipides présents dans les membranes cellulaires des organismes, des bactéries aux humains, et sont les principaux glycolipides des animaux.

Une autre sous-classe de glycolipides est celle des glycosylphosphatidylinositols (GPI), des glycolipides attachés aux protéines qui forment des ancres membranaires.

2. Le premier GSL à être caractérisé était le galactosylcéramide (GalCer), le plus simple et le plus a abondant du cerveau des vertébrés (loupe cérébrosides).

étonné

Presque tous les glycolipides chez les vertébrés sont des glycosphingolipides, i.e. certains auteurs utilisent glycosphingolipides et glycolipides comme synonymes.

Cérébrosides
Cérébrosides
(Figure : vetopsy.fr)

3. Des centaines de structures GSL ont été trouvées par la suite qui varient uniquement par les structures des glycanes, lors de maladies provoquées par un déficit en enzymes lysosomales qui les dégradent.

Les maladies de surcharge lysosomale sont dues à l'accumulation des sphingolipides dans les tissus.

livre

Les troubles génétiques de la dégradation des glycanes, dans lesquels les enzymes dégradant les glycanes sont défectueuses ou manquantes, en sont souvent la cause et sont traités dans : Genetic Disorders of Glycan Degradation (2022).

4. L'oligosaccharide (ou holoside) reste à l'extérieur de la membrane cellulaire et est impliqué dans des processus biologiques au niveau  :

  • de la structure membranaire,
  • des interactions hôte-pathogène,
  • de la modulation des protéines membranaires,
  • de l'adhésion cellulaire ou des interactions cellule-cellule, d'où leur rôle dans les cancers et le développement embryonnaire.

Structure des glycosphingolipides (GSL) ou sphingoglycolipides

1. Le céramide des GSL est constitué d'une base sphingoïde avec un amide ($\ce{-C(=O)NR′R″}$) d'acide gras au niveau de l'amine C2, la sphingosine étant la plus courante chez les mammifères.

Les acides gras des céramides varient considérablement et leurs structures modulent les associations membranaires et les fonctions des GSL.

Glucides des glycosphingolipides (GSL)
Glucides des glycosphingolipides (GSL)
(Figure : vetopsy.fr d'après Varki et coll)

2. Les principales classifications structurelles et fonctionnelles sont basées sur les glycanes.

Les premiers sucres liés au céramide chez les vertébrés sont généralement le glucose (GlcCer) ou galactose (GalCer).

3. La grande majorité des structures GSL sont classées sur la base de sept séquences communes de tétrasaccharide dans des modèles spécifiques aux tissus.

Par exemple, chez les mammifères, les GSL de la série :

  • ganglio, bien qu'ubiquitaires, prédominent dans le cerveau,
  • néolacto dans certaines cellules hématopoïétiques dont les leucocytes,
  • lacto dans les organes sécréteurs,
  • globo dans les érythrocytes.

4. Les GSL peuvent en outre contenir des sous-classes.

a. Les glycosphingolipides neutres contiennent ni oses chargés, ni groupes ioniques.

b. Les glycosphingolipides acides sont :

  • sialylés, i.e. avec un ou plusieurs résidus d'acide sialique,
  • sulfatés.

Remarque : pour compliquer encore plus, les gangliosides sont représentés par tous les GSL sialylés, même s'ils ne sont pas de série globo.

4. La nomenclature officielle précise :

  • l'ose avec un chiffre romain à partir de l'ose neutre, i.e. l'ose 1 lié au céramide,
  • un exposant désignant le groupe hydroxyle ($\ce{-OH}$) modifié sur ce sucre.

Cette nomenclature est trop complexe pour les GSL les plus courants généralement désignés par des noms non officiels.

GM1
GM1
(Figure : vetopsy.fr)

Par exemple, dans la nomenclature de Svennerholm, la plus utilisée, le ganglioside Galβ1-3GalNAcβ1-4(Neu5Acα2-3)Galβ1-4GlcβCer est désigné par le nom de GM1 dans lequel (Glycosphingolipids in Health and Disease 2004) :

  • G désigne la série des gangliosides,
  • M le nombre de résidus d'acide sialique, i.e. D pour di, 2, T pour tri, 3…
  • 1, 2, 3… fait référence à l'ordre de migration du ganglioside sur la chromatographie sur couche mince (TLC) par rapport au point de départ et le nombre de glucides, i.e. 5-n, n comprenant déjà le premier glucide car on fait référence au ganglioside de départ.
Glucides des glycosphingolipides (GSL)
Différences entre lipides complexes glycosylés
(Figure : vetopsy.fr d'après Varki et coll)

5. Les glycéroglycolipides se distinguent des GSL par leur liaison à des glycanes liés à l'hydroxyle C3 du diacylglycérol.

On les trouve (glycans in evolution et développment 2022) :

  • chez la animaux en petite quantité, excepté dans les testicules,
  • chez les microbes et les plantes.

3. Les glycosphingolipides comprennent plusieurs groupes :

Membres des glycosphingolipides

BiochimieChimie organiqueBioénergétiqueProtidesGlucidesLipidesAcides grasLipides vraisLipides vrais simplesLipides vrais complexesLipoïdesCholestérolGlycéridesPhospholipidesGlycérophospholipidesSphingophospholipidesTrafic non vésiculaire et LTPDigestion et absorption entérocytaire des lipidesLipoprotéinesApolipoprotéinesGouttelettes lipidiques (LD)EnzymesCoenzymesVitaminesHormonesComposés inorganiquesTransport membranaireMoteurs moléculairesVoies de signalisation