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Le cholésterol

   I. GENERALITES

C’est un composé
  • polycyclique à 27 C
  • avec une fonction alcool « ol »
  • chole : par rapport au système biliaire
  • stérol : référence au noyau stérane
= perhydrocyclopentanophénentrène

Le phénentrène est composé de 3 noyaux benzèniques accolés. Il s’y associe un cyclopentane, une chaîne latérale et des radicaux méthyles. La fonction alcool lui confère une discrète hydrophilie, compensée par les 27 C.
C’est un lipide, c'est à dire insoluble dans l’eau
soluble dans les solvants organiques.

En représentation spatiale : importance pour les interactions métaboliques du cholestérol et de ses dérivés de la position de l’hydroxyle et de la configuration des cycles A et B. La forme chaise des cycles A et B est la plus stable
  • l’hydroxyle en 3 du cholestérol est en position β (au dessus du plan)
  • A et B sont coplanaires.

Les produits dérivés du cholestérol (stéroïdes) seront à considérer du point de vue de leur encombrement.

   II. ROLE DU CHOLESTEROL

      A. Membranes cellulaires

         A.1. Constituant membranaire

Le cholestérol est spécifique du monde animal. Il existe des stérols de structure voisine chez les végétaux : phytostérols.
Le cholestérol est un constituant essentiel des membranes : jusqu’à 30 % des lipides membranaires (érythroyctes no-tamment).

• Il participe à l’isolement physique et électrique du compartiment intracellulaire.

• Il module la fluidité des membranes et est donc essentiel dans tous les transports membranaires. La membrane cellulaire est une bicouche de phospholipides, de composition variable.
• zone riche en AG saturés : risque de cristallisation, empêchée par le cholestérol (il fluidifie).
• zone riche en AG insaturés : tendance à l’excès de fluidité. A ce niveau, le cholestérol rigidifie.

         A.2. transport plasmatique des lipides

Le cholestérol est un constituant essentiel du système de transport des lipides dans le plasma. Il constitue en association avec des apoprotéines spécifiques des édifices macromoléculaires, les lipoprotéines essentielles dans le transport des lipides dans le milieu aqueux que constitue le plasma.
---> permet le transport de quantités importantes de triglycérides (substances énergétiques pour les organes).

      B. Le cholestérol, précurseur de composés importants

         A.1. Acides biliaires
sécrétés en quantités importantes
---> émulsification des AG : agents tensioactifs permettant la digestion de graisses. la transformation du cholestérol permet son élimination par les sels biliaires (1 g / jour environ).

         A.2. Vitamine D
La vit D (dihydrocholecalciférol) intervient dans le métabolisme phospho-calcique en régulant la fixation du calcium sur la matrice osseuse. Elle est synthétisée à partir du cholestérol grâce aux UV. (carence ---> rachitisme).

         A.3. Hormones stéroïdes
Elles ont les cycles A B C D. La chaîne latérale est en général raccourcie (moins de 27 C).
Leur synthèse se fait dans les gonades (hormones sexuelles) et les surrénales (cortisol...)

      C. Les besoins en cholestérol

sont de environ 1 g par jour. Il viennent en partie de la synthèse endogène de novo et en partie de l’alimentation (50 %, surtout dans les pays développés).

      D. Cholestérol et pathologie

Il existe des relations entre nutrition, cholestérolémie et survenue de maladies cardio-vasculaires par athérosclérose : dépôts de composés lipidiques au niveau de l’intima des vaisseaux, ce qui diminue leur calibre et rend insuffisante la quantité d’oxygène délivrée aux tissus (coeur...)
13 prix Nobel sont concernés par cette molécule.

   III. BIOSYNTHESE

Sans membrane, pas de cellule ; sans cellule, pas de vie.
La synthèse est ubiquitaire, ce qui n’est pas surprenant quand on considère le caractère essentiel du cholestérol.
Elle se produit majoritairement an niveau
• du foie et de l’intestin
• des organes ayant des fonctions spécifiques comme les gonades, les surrénales qui ont des fonctions très actives par rapport à leur masse.
Elle se fait surtout à partir d’acétate activé : l’acétyl-CoA (2 C).
L’utilisation de précurseurs radioactifs marqués sur le méthyl :

ont produit le produit suivant : 15 C*

Si c’est l’autre carbone (carbonyle) qui est marqué, on obtient la radioactivité complémentaire.
Actuellement, on dispose de produits pouvant réguler la biosynthèse du cholestérol.
K Bloch (1947) a montré la filiation entre acétate et cholestérol :

L’étape clef d’engagement dans la biosynthèse du cholestérol est la formation du composé en C6.
---> on agit sur cette étape pour réguler la biosynthèse du cholestérol.
C5 est l’élément monomèrique essentiel pour la biosynthèse ultérieure. Il est très voisin de l’isoprène.

      A. Formation du mévalonate

C’est l’étape d’engagement.
Condensation d’acétoacétyl-CoA avec de l’acétyl-Coa : sous l’action d’une enzyme très spécifique : hydroxyméthylglu-taryl synthétase (HMG synthase)

Dans la voie biosynthétique intervient secondairement l’HMG CoA réductase qui en présence du cofacteur NADPH + H+, va conduire au mévalonate.
Cette réductase est la cible de la régulation physiologique. Elle est sensible à l’action des statines qui diminuent la synthèse de novo.

NB : le produit à l’origine du mévalonate (HMG-CoA) peut avoir 2 destinées différentes :
• dans le cytosol ou le réticulum endoplasmique : voie biosynthétique ---> mévalonate ---> cholestérol.
• dans les mitochondries : on a une HMG lyase qui donne de l’acétyl-CoA et de l’acétoacétate qui est le chef de file des corps cétoniques.
---> suivant le compartiment cellulaire HMGCoA suit soit une voie anabolique soit une voie catabolique.

      B. Transformation du mévalonate C6 ---> C5

Le carboxyle va être éliminé.
La réaction nécessite une activation du mévalonate par 3 phosphorylations successives qui vont agir sur les 2 hydroxyles ---> formation d’un groupement P-P et d’un groupement P sur le C3. Ce composé triphosphorylé est quasiment virtuel et se décarboxyle facilement avec perte du CO2 en 1 pour former l’isopentenyl-pyrophosphate.

L’isopentényl pyrophosphate est très proche de l’isoprène : 2-méthyl-1,3-butadiène. Très répandu dans le monde animal et végétal. Il donne par polymérisation un dérivé synthétique proche du caoutchouc

L’isopentényl-PP peut s’isomériser aisément, en présence d’une isomérase spécifique, en diméthylallyl-PP :

      C. Condensations

• La condensation d’un diméthylallyl PP avec un isopentényl PP conduit, en présence d’une prényl transférase, au géranyl PP :

• La prényl transférase permet d’ajouter un nouvel isopentényl PP : ---> farnésyl

Le farnésyl est à l’origine des ubiquinones, des vitamines A et E, du dolichol (interagit avec les groupement oligosaccharidiques dans la maturation post traductionnelle des protéines : spécificité des eucaryotes).
Les condensations ci-dessus sont des condensations tête - queue. Elles ont lieu dans le cytosol.
• La condensation suivante a lieu dans le RE : condensation tête - tête de 2 molécules en C15 grâce à la squalène synthase. Elle nécessite une réduction, par NADP réduit (NADPH, H+)

      D. Cyclisation du squalène

Le squalène possède un axe de symétrie.
En fait, la représentation linéaire du squalène ne correspond pas à sa configuration réelle : il a tendance à se configurer en une structure cyclique :

Cette conformation cyclique permet, sous l’action d’une époxydase, d’intégrer l’atome d’oxygène constitutif du choles-térol.
Il y a simultanéité dans l’évolution des espèces entre la fixation d’un O pour faire le cholestérol et le passage du mode anaérobie au mode aérobie. L’hydroxylation du squalène est contemporaine au passage au mode aérobie.
La squalène époxydase permet l’intégration directe de l’O en présence du coenzyme NADPH, H+. L’O vient de l’oxygène moléculaire.

formation d’un pont époxyde entre les C 2 et 3 du squalène

La formation de l’époxysqualène est contemporaine d’un mouvement de H+ et de déplacement de CH3 du cycle C.
Il va subir l’action d’une cyclase avec protonation, bascule de groupements méthyles ---> fermeture du cycle

Obtention d’un composé en C30 cyclisé, comportant en 3 un hydroxyle : proche du cholestérol = premier chef de file des stérols : lanostérol. Il possède 3 méthyles supplémentaires par rapport au cholestérol

Le lanostérol est présent en quantité importante au niveau cellulaire. C’et le premier véritable composé cyclique à 30 C, avec 2 doubles liaisons.
3 déméthylations ---> zymostérol
Desmostérol : la double liaison migre entre C5 et C6.
Saturation de la double liaison de la chaîne latérale ---> cholestérol.
L’oxygène permet la fermeture des cycles et la bascule des CH3.

      E. Importance des intermédiaires isoprényles

         E.1. Dolichols

Ils dérivent de la molécule en C 15 : farnésyl.
Ils jouent un rôle dans la modification post traductionnelle des protéines.
Pour qu’une protéine devienne une glycoprotéine, il faut l’addition d’unités polysaccharidiques qui doivent être activées par attachement sur les dolichols sous forme oligosaccharide-PP-dolichol.
Les dolichols sont d’abord activés en dolichols phosphates par ATP ---> ADP.
Les dolichols sont des polymères d’unités isoprènes, 17 à 21 : C105 : très hydrophobes. Ils permettent donc des interac-tions de type hydrophobe avec la membrane cellulaire, et l’ancrage aux membranes des glucides qui vont être transférés en bloc sur les protéines.

---> permet les réactions de transfert des glucides : le dolichol PP fixe l’oligosaccharide destiné à être transféré en une fois sur un résidu asparagine ---> N-glycosylation. C’est une modification post traductionnelle des protéines.
Cette modification est essentielle dans la maturation et la signalisation des protéines.

(Il existe un 2e type de glycosylation : O-glycosylation - sur des résidus sérine et thréonine-).

n varie de 17 à 21

         E.2. Prénylation

       i Définition
On appelle prénylation l’association de groupements farnésyl C15 ou Géranyl C20.
Elle réalise un adressage des protéines ---> association à la membrane de la cellule.

Ex : Protéine Ras : protéine G de 21 kDa
  • située à la face interne de la membrane plasmique
  • fixant le GTP, elle intervient dans la multiplication cellulaire : elle possède une activité GTPasique.
codée par le gène ras qui se comporte comme un oncogène cellulaire : entraîne un signal de division cellulaire, qui quand le gène est muté induit une prolifération anarchique de type cancéreux. On retrouve cette mutation chez les sujets atteints de cancers pulmonaire, pancréatique ou colique.
On considère que le produit du gène mutant serait responsable d’une division incontrôlée par perte de l’activité GTPa-sique de la protéine.
---> permanence d’un signal de multiplication cellulaire.

Les protéines qui subissent la prénylation sont ciblées : elles ont une séquence C terminale spécifique comprenant une cystéine localisée à 4 résidus de l’extrémité C terminale.


---> interactions hydrophobes fortes avec les lipides de la membrane
---> ancrage de la protéine au niveau de la membrane : importance de la prénylation dans la régulation de la multi-plication cellulaire : conditionne leur association aux membranes.
Les protéines cibles ont

La prénylation permet la fixation de la protéine Ras à la membrane.
L’inhibition de la prénylation dans les cellules ayant un Ras muté bloque l’activité cancérigène de Ras.
---> développement de la recherche d’inhibiteurs de cette prénylation pour éviter les effets de la mutation.

       ii Mécanisme
Les protéines ciblées pour une prénylation ont une séquence C terminale avec un résidu de cystéine à 4 a.a. de la fonc-tion terminale.

X, Y : a.a. aliphatiques
Z : détermine le type de groupement prénylé associé à la protéine :
  • leucine ---> C20 : géranyl
  • sérine, méthionine, glutamine : ---> C15 : farnésyl. Le donneur de prényl est le farnésylPP ---> formation d’une liaison covalente thioéther avec le SH de la protéine grâce à la prényltransférase. L’énergie est apportée par le pyrophos-phate ---> libération d’un pyrophosphate.


Le clivage par une peptidase des 3 résidus C-terminaux provoque l’élimination de l’encombrement stérique qui est une gène à l’association de la protéine à la membrane cellulaire par interaction hydrophobe.
L’interaction ionique liée à la présence du carboxyle terminal est délètère pour l’interaction avec les phospholipides membranaires ---> méthylation du carboxyle terminal par un donneur de CH3 : méthionine ;

On obtient dans un premier temps un composé qui contient le groupement farnésyl et qui ne présente pas de répulsion hydrophobe au niveau de l’ancrage des lipides membranaires.
Un 2° signal doit être ajouté pour conforter l’ancrage à la membrane :
• soit une autre cystéine existe à proximité de celle qui vient d’être prénylée : un 2° signal d’ancrage sera ajouté, généralement un acide palmitique, non pas par une liaison thio-éther mais par une liaison thio ester.
• S’il n’y a pas de cystéine proche, il existe en général une zone polybasique : riche en lysines successives permettant de contracter des interactions avec les lipides membranaires.

---> double signal d’ancrage au niveau des membranes, permettant le ciblage, l’adressage de certaines protéines.
Des agents chimiques sont capables de bloquer in vitro la prénylation ---> le produit du gène ras ne provoque plus la divi-sion cellulaire.
---> l’activité cancérogène de la protéine Ras dépend de la farnésylation.
---> Intérêt de développer des inhibiteurs spécifiques de certaines prénylations

   IV. METABOLISME DU CHOLESTEROL

Les besoins en cholestérol sont de environ 1 g / jour. La moitié est apportée par l’alimentation, la moitié par la biosynthèse de novo et les réactions de l’organisme.

Deux organes sont essentiels dans le métabolisme : intestin et foie (organe principal de la biosynthèse).
Le cholestérol n’est dégradable que par la voie de l’élimination par les sels biliaires : c’est une des clefs de l’éthiophathogénie des hypercholestéolémies (mécanismes des pathologies par hypercholestérolémies).
---> Quand les mécanismes d’homéostasie de la synthèse du cholestérol sont dépassés, il y a accumulation de cholestérol au niveau des vaisseaux

      A. Intestin

Il sécrète à partir du pôle chylifère des édifices macromoléculaires de grande taille par rapport aux autres lipoprotéines (jusqu’à 1 µ) de protéines et de lipides : les chylomicrons (chylo = lymphe). Ils sont libérés au pôle chylifère de la cel-lule intestinale. Ils circulent dans les vaisseaux lymphatiques qui drainent l’intestin.
  • 2 % protides : apolipoprotéines (stabilisent les graisses) : apo protéines A, B et C.
  • 98 % lipides
---> 80 % triglycérides
---> 10 % phospholipides
---> 10 % cholestérol
Leur densité est très inférieures à celle du plasma ; quand ils sont présents, on les détecte par crémage spontané.
Destinée du cholestérol des chylomicrons :
Les chylomicrons parviennent à la circulation générale par le canal thoracique.
Il existe des lipoprotéines lipases réparties de façon ubiquitaire sur l’endothélium de tous les vaisseaux.(surface de plu-sieurs terrains de tennis). Elles permettent l’hydrolyse des constituants lipidiques des chylomicrons, pour libérer à partir des triglycérides du glycérol et des AGL, essentiel de l’énergie apportée aux organes. L’action des LPL conduit à une particule résiduelle : chylomicron remnant (chylomicrons qui ont distribué l’essentiel de leurs triglycérides et un peu de cholestérol).

      B. Foie

         B.1. Les VLDL

Les chylomicrons remnant sont captés par le foie par un système de synthèse – recapture très sophistiqué mettant en jeu l’apoprotéine E mineure en masse mais essentielle.
Au niveau des capillaires sinusoïdes du foie, il y a synthèse d’apoprotéine E qui présente une grande affinité pour les particules prélipolysée. Dans un 2° temps, elle va les signaler à la capture par un système récepteur spécifique au voisi-nage permettant au foie de récupérer cet influx énergétique et de construire secondairement un équivalent au chylomicron, mais beaucoup plus petit. : VLDL (quelques centaines de nm).
---> L’apolipoprotéine E a une grande affinité pour les chylomicrons et pour des récepteurs hépatiques à l’apolipoprotéine E.
---> Le foie, à partir de ces éléments, synthétise une particule plus petite, mais de composition similaire : les VLDL (very low density lipoprotéines).
  • 10 % protéines : apoprotéines A B et C sont associées.
  • 90 % lipides (composition voisine des chylomicrons).
Les VLDL sont soumises à l’action des lipoprotéines lipases ---> libération des AG et donnent naissance aux LDL (densité un peu supérieure), de plus petite taille qui contiennent une proportion supérieure en cholestérol.
L’apoprotéine B est majoritaire, spécifique dans les LDL : importance pour la reconnaissance au niveau des récepteurs cellulaire spécifiques dans la voie de captation par les cellules.
Le cholestérol est essentiel pour la synthèse des chylomicrons et des VLDL. A tel point que les statines provoquant la diminution du cholestérol entraînent :
---> synthèse des VLDL
---> du taux de triglycérides circulant

Les LDL sont captés par un système très spécifique de récepteurs pour une apoprotéine des LDL : ApoProtéine B. La captation sera suivie d’internalisation.
En régulant ce système de récepteur, la cellule sera capable d’ajuster à ses besoins l’apport exogène par rapport à la synthèse endogène.

         B.2. Estérification hépatique du cholestérol

L’estérification du cholestérol a des conséquences physico chimiques importantes : transforme sa polarité (caractère hydrophile / hydrophobe). Le cholestérol estérifié est plus hydrophobe que le cholestérol libre. Il ne peut plus être en périphérie de la lipoprotéine : il va migrer pour être l’abri de l’interaction hydrophobe, va modifier le volume de la par-ticule et secondairement modifier l’interaction des protéines périphériques avec les récepteurs cellulaires.
---> sa localisation au sein des lipoprotéines et des cellules dépendra de son caractère estérifié ou non.

Il existe aussi une enzyme sécrétée par le foie et portée par les LDL : la lécithine-cholestérol-acyltransférase (LCAT).
Cette enzyme permet le transfert d’un groupement acyl (acide gras) qui vient des phospholipides et lécithine, et permet de réaliser la forme de stockage du cholestérol intracellulaire. Grande importance pour le retour du cholestérol vers la formation d’acides biliaires : des particules permettent de récupérer le cholestérol en excès au niveau des membranes grâce à LCAT : retour vers le foie et transformation du cholestérol en acides biliaires.

         B.3. Formation d’acides biliaires

C’est un des rôles du foie.

• Les sels biliaires sont essentiels pour l’émulsification et donc l’absorption des graisses.
Ce sont en effet des détergents :
• une partie polaire : fonction carboxylique COOH, et fonction alcool OH.
• une partie apolaire : noyau stérane.
---> ils ont des propriétés amphiphiles, ce sont des tensioactifs

• Les acides biliaires sont la seule voie quantitative d’évacuation du cholestérol : le noyau est très solide, il n’est pas dégradé de façon séquentielle.

Par ailleurs, comme la biosynthèse des précurseurs du cholestérol est coûteuse en énergie, l’organisme a évolué vers un système de re-circulation , de réabsorption. Il siège au niveau de l’iléon : 90 % des acides biliaires sécrétés par le foie sont réabsorbés, constituant le cycle entéro-hépatique.

La transformation du cholestérol en acide biliaire fait appel à une carboxylation et une série d’hydroxylations (---> le caractère polaire) réalisées dans le microsome grâce au cytochrome P450 ..
Plusieurs étapes d’hydroxylation ont lieu sur des sites privilégiés du cholestérol ---> OH en 3, 7 et 12.
Les OH sont tous au-dessus du plan : position α.
C’est la 7-hydroxylation qui est l’étape limitante.

---> précurseur essentiel : trihydroxycoprostanoate.

Ce composé reste relativement apolaire du fait de sa chaîne latérale  avec CoASH, ATP  cholyl-CoA (avec perte de 3 C).
Le pK de ce composé est le même que le pH intestinal : 6 ---> la molécule est peu ionisée. La conjugaison avec la glycine et la taurine vont donner des composés de pK très bas ---> ionisation très importante.
• glycocholate : pK = 4
• taurocholate : pK = 2
---> la conjugaison baisse le pouvoir tensio-actif et baisse la solubilité.

  
Sels biliaires

Ces sels biliaires sont plus solubles que les dérivés non conjugués. Ils présentent l’essentiel des acides biliaires sur le plan massique.
On distingue différents types d’acides biliaires en fonction de l’abondance des fonctions hydroxyles

• acide biliaires primaires :
• cholique : hydroxyle en 3, 7, 12. (glycocolique et taurocholique)
• chénodésoxycholique : hydroxyle en 3, 7 (glycodésoxycolique et taurodésoxycholique
• acides biliaires secondaires :
• désoxycholique : hydroxyle en 3, 12
• acide lithocholique : hydroxyle en 3.

Les acides biliaires sans fonction OH en 7 sont considérés comme des acides biliaires secondaires; la déshydroxylation étant réalisée dans l’intestin par des bactéries.

      C. Régulation de l’entrée du cholestérol dans la cellule

Le cholestérol est indispensable à la formation des membranes, donc à la cellule, donc à la vie. Ce caractère d’essentialité peut devenir létal en cas de surcharge et de disrégulation du métabolisme avec des dépôts conduisant à l’athéromatose, aux maladies cardiaques ischémiques.

Cette régulation est d’autant plus importante à connaître qu’il existe des agents thérapeutiques qui agissent sur l’HMG CoA réductase, étape clef dans la régulation globale du métabolisme du cholestérol.

Un autre moyen qu’a l’organisme de réguler le taux de cholestérol au niveau cellulaire et plasmatique est la capacité de jouer sur l’entrée du cholestérol dans les cellules.

         C.1. La voie des récepteurs aux LDL/apoB

Elle conditionne l’entrée du cholestérol dans la cellule en dehors de la voie endogène.

  i Reconnaissance par le récepteur du LDL

Les récepteurs spécifiques à l’apoprotéine B sont situés dans les puits recouverts, régions riches en clathrine (structure en cage par pseudo-polymérisation). Quand le nombre de récepteurs est suffisant, la membrane plasmique s’invagine, permettant la reconnaissance par le récepteur de l’ apoB du LDL ---> internalisation.
Les LDL contiennent
• du cholestérol (estérifié pour les 2/3)
• une couche protidique contenant l’apoprotéine B en périphérie : permet la reconnaissance par les récepteurs et la formation d’un complexe récepteur – LDL.

   ii Internalisation

Par formation d’une vésicule d’endocytose

   iii puis migration et fusion de plusieurs vésicules

---> va former des endosomes.

La baisse du pH permet la dissociation des récepteurs et de la particule lipoprotéique. Ce système permet le recyclage des récepteurs qui pourront retourner au niveau de la membrane plasmique et ainsi économiser les protéines spécifiques qui forment les puits recouverts riches en clathrine.
C’est important car permet une économie : les expériences de marquage ont montré qu’un récepteur fait environ 140 cycles de 10 min (durée de vie : 1 jour)

   iv fusion avec le lysosome

L’endosome va évoluer pour aller vers le lysosome (riche en enzyme hydrolytiques) avec lequel il fusionne. Les enzy-mes lysosomiales vont pouvoir hydrolyser le cholestérol estérifié porduisant du cholestérol libre (il a une grande impor-tance dans la régulation) et des acides gras. L’apoB sera coupée en acides aminés.

   v Rôle du cholestérol libre dans la régulation : maintien de l’homéostasie

Une partie du cholestérol libre se retrouve au niveau membranaire. Le cholestérol participe à la constitution et au maintien de la membrane plasmatique et des autres membranes.
le cholestérol libre est plus ou moins toxique.
Trop de cholestérol libre ---> précipitation sous forme de cristaux, destruction du cytosquelette de l’organisation interne de la cellule.

Le cholestérol libre a une triple action de régulation
• agit sur l’HMGCoA réductase, enzyme clef de la synthèse, réduisant la synthèse de novo, à 2 niveaux
• augmente transcription de l’ARNm de l’enzyme : régulation de la biosynthèse, à long terme, et activation de la dégradation.
• régulation de l’activité de l’enzyme : action à court terme
• augmente synthèse des récepteurs en agissant sur la transcription des messagers : régule l’entrée du cholestérol dans la cellule.
• favorise l’estérification : la forme estérifiée (sous l’action de l’acyl-CoA acyle transférase ACAT) est suivie de formation de gouttelettes d’acyle de cholestérol (beaucoup moins délétère - forme de stockage dans la cellule).

A long terme :
  • le taux de cholestérol intracellulaire, dans le cas d’un régime riche en cholestérol induit la diminution de la production de l’enzyme. Dans le cas d’un régime pauvre, il l’active.
  • le cholestérol est répresseur au niveau de la transcription du gène.
  • En outre, il active la dégradation de l’enzyme.

A court terme :
  • la régulation se fait par un mécanisme de phosphorylations – déphosphorylations hormono-dépendantes.
  • Le mévalonate est un inhibiteur allostérique.
  • Le cholestérol est un inhibiteur allostérique et un inhibiteur compétitif.
  • Certains dérivés oxydés du cholestérol (oxystérols) ont des effets inhibiteurs très importants. C’est d’autant plus important que au niveau du mécanisme biologique qui provoque l’athérosclérose on supposait que plus la demi vie (temps de résidence des protéines LDL) était important, plus elles devenaient oxydables et plus elles devenaient délétères pour la paroi vasculaire (rôle délétère de ces oxystérols sur les plaques d’athérome).

   vi Pathologie

Les différentes anomalies ont permis de découvrir les différentes étapes de la voie des LDL

  • Il existe des mutations où le récepteur est bien synthétisé au niveau du reticulum endoplasmique mais ne subit pas sa maturation au niveau de l’appareil de Golgi.
  • Les récepteurs sont dans la membrane plasmique mais ils sont incapables de se regrouper avec la clathrine pour former une vésicule ---> il peuvent être incapables de reconnaître le complexe lipoprotéique.
---> hypercholestérolémie familiale
homozygote : infarctus du myocarde à 30 ou 40 ans (rare)
hétérozygote : très fréquente ---> hypercholestérolémie sévère.

         C.2. Régulation de HMGCoA réductase

Le foie synthétise 1 g de cholestérol par jour.
Le taux plasmatique de cholestérol est de 2 g/l.

Il existe deux types d’action pour réguler une protéine
  • régulation à long terme, au niveau de la synthèse
  • régulation à court terme, au niveau de l’activité.

   i Régulation par les produits de la voie métabolique

• Le cholestérol intracellulaire agit
  • à court terme :
---> inhibiteur allostérique de HMGCoA réductase
---> inhibe par compétition (cf régimes pauvres ou riches en cholestérol).
  • à long terme
---> transcription du gène
---> dégradation de l’enzyme

• Les statines sont inhibiteurs compétitifs capables de modifier la balance apport / biosynthèse, de réguler les taux plasmatiques et donc de prévenir les accidents cardiovasculaires.
• le mévalonate est inhibiteur allostérique
• certains oxystérols (dérivés oxydés) ont des actions sensibles par inhibition allostérique : le cholestérol peut être oxydé à petite dose (rôle délétère de ces oxystérols sur les plaques d’athérome).

   ii Régulation par les kinases

La régulation la plus fine se fait sur des kinases hormonosensibles par des systèmes d’interconversion de phosphorylation et déphosphorylation¹.

¹  (Ce système se retrouve dans la régulation du glycogène : glycogène synthétase et phosphorylase, et la pyruvate désydrogénase)

Certaines enzymes, en fonction de leur état phosphorylé ou non sont actives ou inactives : ce sont des kinases. Elles sont hormonosensibles, essentiellement AMPc dépendantes.

• l’insuline et la thyrosine augmente AMPc et active la biosynthèse
• le glucagon baisse AMPc et l’inhibe.

---> oscillation entre un état phosphorylé et déphosphorylé de l’HMGCoA réductase qui n’est active que déphosphorylée.
L’HMGCoA réductase kinase est active si elle est phosphorylée. Elle est également soumise à une alternance d’état phosphorylé et déphosphorylé.
--->Il existe
  • une phosphoprotéine phosphatase  et un inhibiteur qui dépend de l’AMPc.
  • une HMGCoA réductase kinase kinase, de 2 sortes :
AMPc dépendante
AMPc indépendante.

Régulation de l’HMGCoA réductase par interphosphorylation réversible dépendant de AMPc

         C.3. Régulation transcriptionnelle

L’internalisation dans la cellule du cholestérol va entraîner son interaction avec un élément de la membrane du réticulum : la protéine SCAP
• SREBP (Sterol Response Element Binding Protein)
• Clivage
• Activating
• Protein
qui est en partie à l’intérieur du réticulum et pour partie incluse dans la membrane de ce réticulum.
Elle est capable d’activer l’hydrolyse d’une protéine qui va libérer SREBP.
SREBP est en partie intra membranaire et en partie extra membranaire. Il possède 2 sites d’hydrolyse, l’un endo-luminal et l’autre intra membranaire. La protéine qui permet l’activation est intra membranaire : c’est la protéase 1.
Le cholestérol a une action inhibitrice sur la protéine SCAP qui active en permanence la protéase et secondairement hydrolyse SREBP ---> SREBP soluble qui quitte le RE, et interagit avec les éléments de réponse de l’ADN du noyau.
SREBP agit en conjonction ave un co-activateur : CBP (Cholesterol Response Element Binding Protein).
SREBP active la transcription de gènes cibles ---> activation de transcription de plusieurs protéines :
récepteurs à LDL
HMGCoA réductase
HMGCoA synthétase
Farnésyl PP synthétase ---> prénylation

Le cholestérol libre, par son action sur le potentiel d’activation de SCAT va jouer sur la libération de SREBP.
en cas de carence en stérols : activation de la protéolyse par SCAT fonctionne en permanence ---> hydrolyse au niveau des 2 sites de SREBP et le fragment soluble va activer la transcription des gènes dans le noyau.
si le cholestérol intracellulaire baisse, le potentiel d’activation protéolytique est réprimé ---> SREBP reste intégré au réticulum