Pathologie moléculaire/membrane cellulaire

Anomalies des lipides membranaires

Les lipides constituent des éléments fondamentaux des membranes cellulaires. La tête hydrophile des lipides membranaires appartient à une de ces trois classes.

1. des glycolipides, dont la tête contient un oligosaccharide de 1 à 15 résidus saccharide.
2. des phospholipides, dont la tête contient un groupe chargé positivement lié à la queue par un groupe phosphate chargé négativement.
3. des stérols, dont la tête contient un cycle stéroïde, comme le cholestérol.

Peroxydation des lipides membranaires

La peroxydation des lipides est la dégradation oxydative de lipides. Les peroxydases catalysent l’oxydation des lipides utilisant un peroxyde hydrogène comme accepteur d’électron. Dans ce processus, les radicaux libres captent des électrons des lipides de la membrane plasmique et entrainent des lésions cellulaires.

La peroxydation des lipides membranaires par des radicaux libres de l’oxygène est susceptible de créer des lésions membranaires et entrainer la mort cellulaire. La peroxydation lipidique affecte plus particulièrement les acides gras polyinsaturés car ils contiennent plusieurs doubles liaisons insaturées dans lesquelles des groupes méthylènes insaturés (-CH^2-) possèdent des atomes d’hydrogène réactifs, pouvant donner un électron (réducteur).

La peroxydation lipidique comporte plusieurs étapes : initiation, propagation et terminaison. Au cours de l’initiation, un radical acide gras est produit. Pour les cellules vivantes, l’initiateur est probablement un dérivé de l’oxygène (reactive oxygen species ou ROS), comme l’anion hydroxyl OH^-, qui se combine avec un H⁺ pour former de l’eau et un radical acide gras. Ce dernier n’est pas une molécule très stable et réagit avec l’oxygène pour former un radical acide gras peroxyl, également instable. Celui-ci réagit avec un autre acide gras produisant un autre radical acide gras et un peroxyde hydrogène ou un peroxyde cyclique si il réagit avec lui-même. Ce cycle continue tant que le radical acide gras nouvellement formé réagit de la même façon, formant une réaction en chaîne (Propagation). Cette réaction se termine lorsque deux radicaux acides gras réagissent pour former un molécule non radicale (Terminaison). Cet évènement survient lorsque la concentration de molécules radicaux est assez élevée pour que la probabilité que deux radicaux réagissent soit forte.

Les organismes vivants ont produit différentes molécules qui accélèrent la terminaison en captant les radicaux libres et protègent ainsi les membranes cellulaires. Une de ces molécules est l’alpha-tocophérol (ou vitamine E). D’autres molécules antioxydantes sont des enzymes comme la superoxyde dismutase, la catalase, et la peroxydase qui agissent sur les dérivés de l’oxygène.

Si la terminaison ne s’achève pas assez tôt, la peroxydation des lipides peut entraîner des lésions des membranes plasmiques cellulaires. Ainsi, la photothérapie peut-elle entrainer des ruptures des membranes des globules rouges. Par ailleurs, les produits finaux de la peroxydation lipidique peuvent être mutagènes et carcinogènes. Par exemple, le produit final malondialdéhyde réagit avec les résidus déoxyadénosines et déoxyguanosines de l’ADN, formant des adduits ADN, en particulier du M1G.

La peroxydation des lipides membranaires entraîne des modifications de leurs propriétés physicochimiques et des anomalies de fonction des protéines membranaires situées dans l’environnement membranaire.