Cholestérol

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Cholestérol
Des noms
Nom IUPAC
(3β) -cholest-5-en-3-ol
Nom IUPAC systématique
(3S,8S,9S,10R,13R,14S,17R) -10,13-diméthyl-17 - [(2R) -6-méthylheptan-2-yl] -2,3,4,7,8,9,11,12,14,15,16,17-dodécahydro-1H-cyclopenta [une] phénanthrène-3-ol
Autres noms
Cholesterin, alcool cholestérylique[1]
Identifiants
Numero CAS
  • 57-88-5 ☑
Modèle 3D (JSmol)
  • Image interactive
ChEBI
  • CHEBI: 16113 ☑
ChEMBL
  • ChEMBL112570 ☑
ChemSpider
  • 5775 ☑
ECHA InfoCard 100.000.321
IUPHAR / BPS
  • 2718
KEGG
  • D00040 ☑
PubChem CID
  • 5997
UNII
  • 97C5T2UQ7J ☑
InChI
  • InChI = 1S / C27H46O / c1-18 (2) 7-6-8-19 (3) 23-11-12-24-22-10-9-20-17-21 (28) 13-15-26 ( 20,4) 25 (22) 14-16-27 (23,24) 5 / h9,18-19,21-25,28H, 6-8,10-17H2,1-5H3 / t19-, 21 +, 22 +, 23-, 24 +, 25 +, 26 +, 27- / m1 / s1 ☑
    Légende: HVYWMOMLDIMFJA-DPAQBDIFSA-N ☑
  • InChI = 1 / C27H46O / c1-18 (2) 7-6-8-19 (3) 23-11-12-24-22-10-9-20-17-21 (28) 13-15-26 ( 20,4) 25 (22) 14-16-27 (23,24) 5 / h9,18-19,21-25,28H, 6-8,10-17H2,1-5H3 / t19-, 21 +, 22 +, 23-, 24 +, 25 +, 26 +, 27- / m1 / s1
    Clé: HVYWMOMLDIMFJA-DPAQBDIFBB
SMILES
  • C [C @ H] (CCCC (C) C) [C @ H] 1CC [C @ H] 2 ​​[C @@] 1 (CC [C @ H] 3 [C @ H] 2CC = C4 [C @@] 3 (CC [C @@ H] (C4) O) C) C
Propriétés
Formule chimique
C27H46O
Masse molaire 386,65 g / mol
Apparence poudre cristalline blanche[2]
Densité 1,052 g / cm3
Point de fusion 148 à 150 ° C (298 à 302 ° F; 421 à 423 K) [2]
Point d'ébullition 360 ° C (680 ° F; 633 K) (se décompose)
solubilité dans l'eau
1,8 mg / L (30 ° C)[3]
Solubilité soluble dans l'acétone, le benzène, le chloroforme, l'éthanol, l'éther, l'hexane, le myristate d'isopropyle, le méthanol
Susceptibilité magnétique (χ)
-284.2·10−6 cm3/ mol
Dangers
point de rupture 209,3 ± 12,4 ° C [1]
Sauf indication contraire, les données sont données pour les matériaux dans leur état standard (à 25 ° C [77 ° F], 100 kPa).
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Infobox références

Cholestérol (du grec ancien chole- (bile) et stéréos (solide), suivi du suffixe chimique -ol pour un alcool) est une molécule organique. C'est un stérol (ou stéroïde modifié),[4] un type de molécule lipidique, et est biosynthétisé par toutes les cellules animales, car il s'agit d'un composant structurel essentiel de toutes les membranes cellulaires animales et est essentiel pour maintenir l'intégrité structurelle de la membrane et la fluidité. Le cholestérol permet aux cellules animales de fonctionner sans paroi cellulaire (qui, dans d'autres espèces, protège l'intégrité de la membrane et la viabilité cellulaire); Cela permet aux cellules animales de changer rapidement de forme.

En plus de son importance pour la structure des cellules animales, le cholestérol sert également de précurseur pour la biosynthèse des hormones stéroïdiennes, l'acide biliaire[5] et vitamine D. Le cholestérol est le principal stérol synthétisé par tous les animaux. Chez les vertébrés, les cellules hépatiques produisent généralement les plus grandes quantités. Il est absent chez les procaryotes (bactéries et archaea), bien qu'il y ait quelques exceptions, telles que Mycoplasme, qui nécessitent le cholestérol pour la croissance.[6]

François Poulletier de la Salle a d'abord identifié le cholestérol sous forme solide dans les calculs biliaires en 1769. Cependant, ce n'est qu'en 1815 que le chimiste Michel Eugène Chevreul a nommé le composé «cholestérine».[7][8]

Physiologie

Puisque le cholestérol est essentiel à toute vie animale, chaque cellule est capable de la synthétiser par un processus complexe en 37 étapes, en commençant par la voie du mévalonate et en terminant par une conversion en 19 étapes du lanostérol en cholestérol. En outre, il peut être absorbé directement par les aliments d'origine animale.

Un homme humain pesant 68 kg (150 lb) synthétise normalement environ 1 gramme (1000 mg) par jour, et son corps contient environ 35 g, principalement contenus dans les membranes cellulaires. L'apport quotidien typique en cholestérol pour un homme aux États-Unis est de 307 mg.[9]

La plupart du cholestérol ingéré est estérifié et le cholestérol estérifié est peu absorbé. Le corps compense également toute absorption de cholestérol supplémentaire en réduisant la synthèse du cholestérol.[10] Pour ces raisons, le cholestérol dans les aliments, sept à dix heures après l'ingestion, a peu ou pas d'effet sur les concentrations de cholestérol dans le sang. Cependant, au cours des sept premières heures suivant l'ingestion de cholestérol, les lipoprotéines (qui transportent toutes les graisses dans l'eau à l'extérieur des cellules) distribuent les graisses absorbées dans le corps à travers l'eau extracellulaire.[11] Il est également important de reconnaître que les concentrations mesurées dans les échantillons de plasma sanguin varient en fonction des méthodes de mesure utilisées. Les méthodes traditionnelles, moins chères, ne reflètent pas (a) les lipoprotéines qui transportent les différentes molécules de graisse, ni (b) les cellules qui ingèrent, brûlent ou exportent les molécules de graisse mesurées dans des échantillons de plasma sanguin.

Le cholestérol est recyclé dans le corps. Le foie l'excrète sous une forme non estérifiée (via la bile) dans le tube digestif. En général, environ 95% du cholestérol excrété est réabsorbé par l'intestin grêle dans la circulation sanguine.

Les plantes font du cholestérol en très petites quantités.[12] Les plantes fabriquent des phytostérols (substances chimiquement similaires au cholestérol), qui peuvent rivaliser avec le cholestérol pour la réabsorption dans le tractus intestinal, réduisant ainsi potentiellement la réabsorption du cholestérol.[13] Lorsque les cellules de la muqueuse intestinale absorbent les phytostérols, à la place du cholestérol, elles excrètent généralement les molécules de phytostérol dans le tractus gastro-intestinal, un mécanisme de protection important. La consommation de phytostérols d'origine naturelle, qui englobe les stérols et stanols végétaux, varie entre 200 et 300 mg / jour, selon les habitudes alimentaires.[14] Des régimes expérimentaux végétariens spécialement conçus ont été produits, produisant plus de 700 mg / jour.[15]

Fonction

Le cholestérol, étant donné qu'il compose environ 30% de toutes les membranes cellulaires animales, est nécessaire pour construire et maintenir les membranes et pour moduler la fluidité de la membrane sur toute la gamme des températures physiologiques. Le groupe hydroxyle sur le cholestérol interagit avec les têtes polaires des phospholipides membranaires et des sphingolipides, tandis que le stéroïde encombrant et la chaîne hydrocarbonée sont noyés dans la membrane, à côté de la chaîne d'acide gras non polaire des autres lipides. Grâce à l'interaction avec les chaînes d'acides gras des phospholipides, le cholestérol augmente le tassement de la membrane, ce qui modifie la fluidité de la membrane[16] et maintient l'intégrité de la membrane afin que les cellules animales n'aient pas besoin de construire des parois cellulaires (comme les plantes et la plupart des bactéries). La membrane reste stable et durable sans être rigide, permettant aux cellules animales de changer de forme et aux animaux de bouger.

La structure de l'anneau tétracyclique du cholestérol contribue à la fluidité de la membrane cellulaire, car la molécule est dans un trans conformation rendant tout sauf la chaîne latérale de cholestérol rigide et planaire.[17] Dans ce rôle structurel, le cholestérol réduit également la perméabilité de la membrane plasmique aux solutés neutres,[18] les ions hydrogène et les ions sodium.[19]

Dans la membrane cellulaire, le cholestérol fonctionne également dans le transport intracellulaire, la signalisation cellulaire et la conduction nerveuse. Le cholestérol est essentiel pour la structure et la fonction des cavéoles invaginées et des fosses recouvertes de clathrine, y compris l'endocytose dépendante des cavéoles et de la clathrine. Le rôle du cholestérol dans l'endocytose de ces types peut être étudié en utilisant la méthyl bêta-cyclodextrine (MβCD) pour éliminer le cholestérol de la membrane plasmique. Des études récentes montrent que le cholestérol est également impliqué dans les processus de signalisation cellulaire, en aidant à la formation de radeaux lipidiques dans la membrane plasmique, ce qui amène les protéines réceptrices à proximité de fortes concentrations de secondes molécules messagères.[20] Dans les couches multiples, le cholestérol et les phospholipides, deux isolants électriques, peuvent faciliter la vitesse de transmission des impulsions électriques le long du tissu nerveux. Pour de nombreuses fibres neuronales, une gaine de myéline, riche en cholestérol, dérivée des couches compactées de la membrane cellulaire de Schwann, fournit une isolation permettant une conduction plus efficace des impulsions.[21] On pense que la démyélinisation (perte de certaines de ces cellules de Schwann) fait partie de la base de la sclérose en plaques.

Dans les cellules, le cholestérol est également une molécule précurseur pour plusieurs voies biochimiques. Par exemple, il s'agit de la molécule précurseur de la synthèse de la vitamine D et de toutes les hormones stéroïdiennes, dont les hormones surrénales cortisol et aldostérone, ainsi que les hormones sexuelles progestérone, œstrogènes et testostérone et leurs dérivés.[5][22]

Le foie excrète le cholestérol dans les liquides biliaires, qui sont ensuite stockés dans la vésicule biliaire. La bile contient des sels biliaires, qui solubilisent les graisses dans le tube digestif et aident à l'absorption intestinale des molécules de graisse ainsi que les vitamines liposolubles A, D, E et K.[23]

Biosynthèse

Toutes les cellules animales fabriquent du cholestérol, à la fois pour la structure membranaire et pour d'autres utilisations, avec des taux de production relatifs variant selon le type cellulaire et la fonction de l'organe. Environ 80% de la production quotidienne totale de cholestérol se produit dans le foie; D'autres sites de taux de synthèse plus élevés comprennent les intestins, les glandes surrénales et les organes reproducteurs.

La synthèse dans le corps commence avec la voie du mévalonate où deux molécules d'acétyl-CoA se condensent pour former l'acétoacétyl-CoA. Ceci est suivi d'une seconde condensation entre l'acétyl-CoA et l'acétoacétyl-CoA pour former le 3-hydroxy-3-méthylglutaryl CoA (HMG-CoA).[24]

Cette molécule est ensuite réduite en mévalonate par l'enzyme HMG-CoA réductase. La production de mévalonate est l'étape limitante et irréversible dans la synthèse du cholestérol et est le site d'action des statines (une classe de médicaments hypocholestérolémiants).

Mevalonate est finalement converti en isopentényl pyrophosphate (IPP) à travers deux étapes de phosphorylation et une étape de décarboxylation qui nécessite de l'ATP.

Trois molécules d'isopentényl pyrophosphate se condensent pour former le farnésyl pyrophosphate sous l'action de la géranyl transférase.

Deux molécules de farnésyl pyrophosphate se condensent alors pour former du squalène par l'action de la squalène synthase dans le réticulum endoplasmique.[24]

L'oxidosqualène cyclase cyclise ensuite le squalène pour former du lanostérol. Enfin, le lanostérol est transformé en cholestérol par un processus en 19 étapes.[25][26]

Les 19 étapes finales du cholestérol contiennent du NADPH et de l'oxygène pour aider à oxyder les groupes méthyle pour l'élimination des carbones, des mutases pour déplacer les groupes alcènes et du NADH pour aider à réduire les cétones.

Konrad Bloch et Feodor Lynen ont partagé le prix Nobel de physiologie ou de médecine en 1964 pour leurs découvertes concernant certains mécanismes et méthodes de régulation du métabolisme du cholestérol et des acides gras.[27]

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