Métabolisme lipidique et cycle du glyoxylate chez la levure Yarrowia lipolytica

Métabolisme des lipides chez les levures

Les lipides

Généralités
Les lipides constituent la matière grasse des êtres vivants et constituent la troisième grande classe de nutriments, après les glucides et les protéines. Ce sont des molécules organiques hydrophobes ou amphiphiles insolubles dans l’eau et solubles dans les solvants organiques apolaires comme le benzène, le chloroforme et l‟éther. Les lipides sont principalement constitués de carbone, d‟hydrogène et d‟oxygène et ont une densité inférieure à celle de l’eau.

Les lipides représentent environ 20% du poids du corps humain et sont une réserve énergétique mobilisable stockée dans le tissu adipeux. Ils jouent également un rôle de précurseurs pour la synthèse des stéroïdes, des vitamines, des prostaglandines et assurent un rôle structurel car ils sont des constituants essentiels des membranes cellulaires. Les lipides peuvent se présenter à l’état solide dans les composés tels que la cire, ou à l‟état liquide, comme dans les huiles.

Classification des lipides
Les lipides des organismes vivants sont divisés en deux classes. La classe des lipides simples auxquelles appartiennent des molécules comme les glycérides et les stérides (cholestérol) et une classe de lipides complexes regroupant les glycérophospholipides qui sont les constituants essentiels des membranes biologiques. Par leur imperméabilité dans les membranes ils permettent de former les barrières entre les différents compartiments des cellules.

Les lipides simples

➤ Les acides gras
Un acide gras est un acide carboxylique à chaine aliphatique (Figure 1). Il est le constituant naturellement retrouvé dans les lipides tels que les huiles et les graisses animales et végétales, ou les cires sous forme estérifiée. Les acides gras sont des monoacides, linéaires, à nombre pair de carbone, car la biosynthèse des acides gras implique l’acétyl-coenzyme A qui permet l‟ajout de deux atomes de carbone à chaque étape de la synthèse des acides gras. On retrouve généralement dans les acides gras naturels une chaîne carbonée de 4 à 28 atomes de carbone. Les acides gras se caractérisent par la longueur de la chaine aliphatique, le degré d‟insaturation. Ils sont dit acides gras saturés [acide butyrique (4C); acide palmitique (16C); acide stéarique (18C)], quand il n‟y a pas de double liaison et insaturés lorsqu‟il y a au moins une double liaison dans la chaine carbonée. Les acides gras sont également caractérisés par le nombre, la localisation et la conformation (cis/trans) de la double liaison. Dans les acides gras insaturés, la position de la première double liaison peut s’exprimer soit en partant du carboxyle (1er carbone); le symbole est ∆, soit en partant du méthyle (dernier carbone); le symbole est oméga (ω). En médecine clinique et en biologie, la désignation des acides gras insaturés la plus courante est celle qui fait appel au symbole oméga (ω). Ainsi nous avons comme exemple de cette catégorie l‟acide oléique (C18:1ω9), l‟acide linoléique (C18 :2 ω6) et l‟acide α-linolénique (C18:3 ω3). Lorsque le symbole ∆ est utilisé nous avons l‟acide oléique qui est symbolisé par C18:1 ∆9 (avec la double liaison en position 9 à partir du groupement carboxyle), l‟acide linoléique par C18:2∆9,12 et l‟acide α-linolénique par C18:2∆9,12,15 . La solubilité des acides gras dépend du nombre de carbone par exemple l’acide butyrique qui a 4 carbones est soluble dans l’eau, puis cette solubilité des acides gras baisse progressivement lorsque le nombre de carbone augmente et ils deviennent insolubles à partir de C10. En ce qui concerne le point de fusion il est aussi fonction du nombre de carbone et de double liaison.

➤ Les glycérides ou acyle glycérols
Les glycérides sont des esters d‟acide gras et de glycérol (Figure 2). Ils constituent une classe composée de monoglycérides (MAG), de diglycérides (DAG) et de triglycérides (TAG). Parmi ces catégories de lipides, les triglycérides également appelés triacylglycérols sont les plus abondants dans les cellules eucaryotes (Daum et al., 2006) et ont été les plus étudiés. Ce sont des glycérides dans lesquels les trois groupements hydroxyles du glycérol sont estérifiés par des acides gras. Les triacylglycérols représentent les lipides naturels les plus nombreux, présents dans le tissu adipeux (graisses de réserve) et dans de nombreuses huiles végétales et graisses animales. Ils représentent une réserve énergétique importante chez l’homme. Ils sont solubles dans l’acétone ce qui les différencie des phospholipides (ils sont très apolaires).

➤ Les stérides (stérols et dérivés)
Les stérols sont des lipides essentiels et spécifiques des cellules eucaryotes (Wagner et Daum, 2005) et sont bien représentés chez les animaux. Ils existent sous forme libre et sous forme estérifiée. Ils constituent une famille de lipides dérivés du noyau stérol dont le plus connu est le cholestérol. Les stérols constituent des tampons de fluidité, et de même que certains acides faibles constituent des tampons de pH, ils permettent de conserver une fluidité à peu près constante dans une gamme de température plus large. Chez les animaux, les stérols sont à la base de toute une famille d’hormones, les hormones stéroïdes. Les stérols libres sont des molécules amphiphiles qui sont incorporés dans les membranes, en revanche les esters de stérols sont des composés fortement hydrophobes et forment avec les triglycérides le noyau des particules lipidiques. Le principal stérol de la levure est l’ergostérol, qui se distingue du cholestérol chez les mammifères par une double liaison en position C7 et C22 et la présence d‟un groupement méthyle sur le carbone C24 (Figure 3).

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Table des matières

INTRODUCTION
A. Métabolisme des lipides chez les levures
A.1. Les lipides
A.1.1. Généralités
A.1.2. Classification des lipides
A.1.2.1. Les lipides simples
A.1.2.2. Les lipides complexes
A.2. Synthèse et stockage des lipides neutres chez les levures
A.2.1. Généralités
A.2.2. Voie de Kennedy
A.2.3. Voie de l‟accumulation des lipides neutres
A.2.3.1. Les enzymes de la voie d‟accumulation des lipides neutres
A.2.3.2. Les différentes étapes de la formation des triglycérides
A.2.3.3. La synthèse des esters de stérols
A.2.3.4. Mécanisme de formation des corps lipidiques
A.3. Mobilisation et dégradation des lipides
A.3.1. Mobilisation des triglycérides
A.3.2. La dégradation des esters de stérols
A.3.3. Mécanisme de β-oxydation
B. Cycles de Krebs et du glyoxylate chez les levures
B.1. Le cycle du TCA
B.1.1. Définition du cycle Krebs et son rôle
B.1.2. Les différentes étapes et les enzymes du cycle de Krebs
B.2. Le cycle du glyoxylate
B.2.1. Définition et rôle du cycle
B.2.2. Les différentes étapes et les enzymes du cycle du glyoxylate
B.2.2.1. L‟isocitrate lyase
B.2.2.2. La malate synthase
B.2.2.3. La malate déshydrogénase
B.2.2.4. La citrate synthase
B.3. Interconnexion entre les cycles de Krebs et du glyoxylate
C. Les isoenzymes malate déshydrogénase
C.1. La malate déshydrogénase mitochondriale
C.2. La malate déshydrogénase cytoplasmique
C.3. La malate déshydrogénase peroxysomale
C.4. Les enzymes malate déshydrogénase chez la levure Yarrowia lipolytica
D. Yarrowia lipolytica
D.1. Taxonomie
D.2. Physiologie de la levure
D.3. Génomique de la levure
D.4. Etude génétique de la levure
D.4.1. Les différentes souches de Yarrowia lipolytica
D.4.2. Les outils génétiques
E. Compartimentation et signaux d’adressage chez Yarrowia lipolytica
E.1. Signaux d‟adressage aux peroxysomes
E.2. Signaux d‟adressage à la mitochondrie
E.3. Les signaux d‟adressage au cytoplasme
CONCLUSION