Lipides
Lipides complexes : phospholipides
Glycérophospholipides : phosphoinositides
Vue d'ensemble

Les phosphoinositides représentent environ 10 à 15 % des phospholipides membranaires.

Dans vetopsy.fr nous emploierons :

• le terme de PI pour les phospholipides en général et PtIns pour le phosphatidylinositol qui peut aussi prendre l'appellation de PI,
• le terme PI(x)P au lieu de PtdInsxP ou de PIxP, i.e. PI(4)P, excepté quelquefois pour PIP2 [PI(4,5)P2] ou PIP3 [PI(3,4,5)P3], appellations le plus souvent consacrées.

Structure générale

La compoistion des phosphoinositides est la suivante.

1. Les deux acides gras, en général, sont :

• l’acide stéarique (C18:0, i.e. 18 carbones et 0 double liaison) en position 1,
• l’acide arachidonique 20:4(Δ^5,8,11,14) ou 20:4(n-6) en position 2.

On trouve d’autres acides gras minoritaires dans la plupart des cellules, les deuxièmes étant C38:3 (How is the acyl chain composition of phosphoinositides created and does it matter? 2019)

2. Le squelette glycérol fixe ces acides gras sur sn-1 et sn-2.

3. Le groupe phosphate confère à l'ensemble une charge négative.

4. Le noyau (ou cycle) inositol est relié au squelette glycérol sur C1 par une liaison phosphodiester, i.e. liaison entre deux groupes hydroxyle ($\ce{-OH}$) de l'acide phosphorique avec deux groupes hydroxyle de deux autres molécules pour former deux liaisons ester ($\ce{-C(=O)-O-}$),

• Ce noyau inositol peut être phosphorylé/déphosphorylé par de nombreuses PI-kinases/PI-phosphatases, i.e. qui ajoutent ou retirent des groupes phosphate, sur les carbones 3, 4 et 5.
• Les groupes hydroxyles des atomes de carbone 2 et 6 ne sont pas phosphorylés pour des raisons d'encombrement stérique (principe d'exclusion de Pauli).

Classification des phosphoinositides

Les phosphoinositides comprennent plusieurs membres selon le nombre de phosphorylations et leur situation sur le noyau inositol.

Phosphoinositides	mol %	localisation
Phosphatidylinositol PtdIns ou PI	80 %	RE surtout, toutes membranes
Phosphatidylinositol 4-phosphate (PtdIns4P, PI(4)P ou PI4P)	2-5 %	Membrane plasmique Endosomes Trans-golgi (TGN)
Phosphatidylinositol 3-phosphate (PtdIns3P, PI(3)P ou PI3P)	0,2-05 %	Endosomes précoces
Phosphatidylinositol 5-phosphate (PtdIns5P, PI(5)P ou PI5P)	0,01 %	Membrane plasmique Endosomes Membrane nucléaire
Phosphatidylinositol 4,5-bisphosphate (PtdIns(4,5)P2, PI(4,5)P2 ou PIP2)	2-5 %	Membrane plasmique Endosomes recyclage Lysosomes
Phosphatidylinositol 3,4-bisphosphate (PtdIns(3,4)P2 ou PI(3,4)P2)	< 0,1%	Membrane plasmique Endosomes précoces
Phosphatidylinositol 3,5-bisphosphate (PtdIns(3,5)P2 ou PI(3,5)P2)	< 2 %	Endosomes tardifs Lysosomes
Phosphatidylinositol 3,4,5-trisphosphate (PtdIns(3,4,5)P3 PI(3,4,5)P3 ou ou PIP3)	< 0,05 %	Membrane plasmique Certains compartiments endocytaires

1. Le phosphatidylinositol (PtdIns), composé qui représente environ 80% des phosphoinositides, est considéré comme le précurseur des autres.

2. Les phosphatidylinositol monophosphates sont représentés par :

• le phosphatidylinositol 4-phosphate, PtdIns4P, PI(4)P ou PI4P,
• le phosphatidylinositol 3-phosphate, appelé plus simplement PtdIns3P, PI(3)P ou PI3P,
• le phosphatidylinositol 5-phosphate, PtdIns5P, PI(5)P ou PI5P.

3. Les phosphatidylinositol bisphosphates sont représentés par :

• le phosphatidylinositol 4,5-bisphosphate, PtdIns(4,5)P2, PI(4,5)P2 ou PIP2,
• le phosphatidylinositol 3,4-bisphosphate, PtdIns(3,4)P2 ou PI(3,4)P2,
• le phosphatidylinositol 3,5-bisphosphate, PtdIns(3,5)P2 ou PI(3,5)P2.

3. Le phosphatidylinositol trisphosphate est représente par le seul phosphatidylinositol 3,4,5-trisphosphate, PtdIns(3,4,5)P3, PI(3,4,5)P3 ou PIP3.

Interactions avec les domaines protéiques

Comme les phosphoinositides sont polyanioniques, ils interagissent avec les protéines :

• par des interactions électrostatiques non spécifiques,
• par des liaisons avec les domaines PH.

mais ils sont particulièrement efficaces dans la liaison spécifique aux domaines dits «PH» des protéines cellulaires.

1. Les PI servent de marqueurs des compartiments cellulaires.

Le phosphoinositides fournissent une identité membranaire (code) au sein du système endocytaire et forme des sites d'arrimage uniques pour les effecteurs des protéines (Translation of the phosphoinositide code by PI effectors 2010).

• Le PI4,5)P2 ou PIP2 et le PI(3,4,5)P3 ou PIP33 sont majoritairement localisés dans la membrane plasmique (Phosphatidylinositol-4,5-bisphosphate: Targeted Production and Signaling 2013 et PIP3: Tool of Choice for the Class I PI 3-kinases 2013).
• Le PI(3)P se concentre plutôt dans les endosomes précoces.
• Le PI(4)P est à la fois présent dans la membrane plasmique et dans l’appareil de Golgi.
• Le PI(3,5)P2, dans les endosomes tardifs et les lysosomes.

2. Dans certaines cellules, la répartition des PI paraît essentielle pour maintenir la polarité cellulaire (Phospholipids of the Plasma Membrane – Regulators or Consequence of Cell Polarity? 2020).

3. Les PI sont caractérisés par un métabolisme extrêmement actif, grâce à l’action d’un ensemble de PI-kinases et de PI-phosphatases spécifiques.

4. Ces lipides, considérés comme des messagers secondaires, sont capables d’interagir directement avec de nombreux domaines protéiques (cf. figure).

Rôles des phosphoinositides

Les phosphoinositides sont engagés dans de nombreuses fonctions cellulaires :

• le trafic vésiculaire,
• le réarrangement dy cytosquelette, la mobilité et la régulation des transporteurs,
• la signalisation cellulaire, i. e. messagers secondaires de la transduction de signal et de la signalisation lipidique par l’inositol trisphosphate, trisphosphoinositol, InsP3 ou IP3 et les diacylglycérols (DAG) qui active de nombreuse protéines donc la PKC,
• la biosynthèse des eicosanoïdes, dont les prostaglandines, via l'action de l'enzyme phospholipase A2 (PLA2), qui libère l'acide arachidonique dont la principale source sont les phosphoinositides,
• des fonctions nucléaires encore mal comprises.

Phosphatidylinositol (PtdIns)