Lipid

Les lipides sont un ensemble diversifié de composés organiques comprenant les graisses, les cires, les stérols, les vitamines liposolubles (A, D, E et K), les monoglycérides, les diglycérides, les phospholipides et d'autres molécules apparentées. Ils jouent plusieurs rôles clés, tels que le stockage d'énergie, la transmission de signaux et la formation de parties structurelles des membranes cellulaires. Ces composés sont également utilisés dans les cosmétiques, la production alimentaire et les nanotechnologies.

De manière générale, les lipides sont de petites molécules qui sont soit hydrophobes, soit amphiphiles ; les molécules amphiphiles peuvent s'assembler spontanément en structures telles que des vésicules, des liposomes ou des membranes lorsqu'elles sont dans l'eau. Biologiquement, les lipides sont construits à partir de deux principaux types de sous-unités : les groupes cétoacyles et les groupes isoprènes. Sur cette base, ils se répartissent en huit catégories : les acyles gras, les glycérolipides, les glycérophospholipides, les sphingolipides, les saccharolipides et les polykétides (issus des sous-unités cétoacyles), ainsi que les stérols et les prénols (issus des sous-unités isoprènes).

Bien que le terme lipide soit parfois utilisé de manière interchangeable avec graisse, les graisses sont en réalité un sous-groupe spécifique appelé triglycérides. Les lipides comprennent également les acides gras et leurs dérivés (tels que les tri-, di- et monoglycérides, et les phospholipides), ainsi que les métabolites contenant des stérols comme le cholestérol. Alors que les humains et les autres mammifères peuvent à la fois dégrader et synthétiser les lipides par diverses voies, certains lipides essentiels ne peuvent pas être produits de cette manière et doivent être apportés par l'alimentation.

En 1815, Henri Braconnot a divisé les lipides en deux groupes : les graisses solides (suifs) et les huiles fluides (huiles). Michel Eugène Chevreul a affiné cette classification en 1823 avec une classification plus détaillée incluant les huiles, les graisses, le suif, les cires, les résines, les baumes et les huiles volatiles. William Prout a reconnu la graisse comme un nutriment clé pour les humains et les animaux en 1827, aux côtés des protéines et des glucides.

Le premier triglycéride synthétique a été créé par Théophile-Jules Pelouze en 1844, qui a fabriqué de la tributyrine à partir d'acide butyrique et de glycérine avec de l'acide sulfurique. Plus tard, Marcellin Berthelot a synthétisé la tristéarine et la tripalmitine en utilisant des acides gras et de la glycérine avec du chlorure d'hydrogène à haute température. Pendant de nombreuses années, les chimistes ont considéré les graisses comme des lipides simples composés uniquement d'acides gras et de glycérol, mais de nouvelles formes ont émergé.

Theodore Gobley a découvert les phospholipides (qu'il a appelés lécithines) dans le cerveau de mammifères et l'œuf de poule en 1847, et Thudichum a ensuite découvert la céphaline, le cérébroside et la sphingomyéline dans le cerveau humain. Les termes lipoïde, lipine, lipide et lipid ont été utilisés de manière incohérente. En 1912, Rosenbloom et Gies ont suggéré de remplacer « lipoïde » par « lipine ». En 1920, Bloor a proposé une nouvelle classification des lipoïdes : lipoïdes simples (graisses et cires), lipoïdes composés (phospholipides et glycolipides) et lipoïdes dérivés (acides gras, alcools, stérols).

Le mot lipide, du grec signifiant graisse, a été introduit en 1923 par Gabriel Bertrand, couvrant à la fois les graisses traditionnelles et les lipoïdes complexes. Il a été officiellement approuvé par la Société de Chimie Biologique le 3 juillet 1923, puis anglicisé en lipid. En 1947, T. P. Hilditch a défini les lipides simples comme les graisses et les cires, y compris les cires vraies, les stérols et les alcools.

Le consortium Lipid MAPS classe les lipides en huit catégories. Les acyles gras, qui comprennent les acides gras et leurs dérivés, sont construits en allongeant une amorce d'acétyl-CoA avec des groupes malonyl-CoA ou méthylmalonyl-CoA. Ils consistent en une chaîne hydrocarbonée se terminant par un groupe acide carboxylique, leur donnant une extrémité polaire et hydrophile et une extrémité non polaire et hydrophobe. Cette structure est un élément de base fondamental pour les lipides plus complexes.

La chaîne carbonée, généralement longue de quatre à vingt-quatre carbones, peut être saturée ou insaturée et peut porter des groupes fonctionnels avec de l'oxygène, des halogènes, de l'azote ou du soufre. Les doubles liaisons peuvent exister sous forme d'isomères cis ou trans, ce qui affecte considérablement la forme de la molécule. Les doubles liaisons cis provoquent une courbure de la chaîne, et davantage de doubles liaisons augmentent cet effet.

Par exemple, l'acide linolénique, avec trois doubles liaisons dans une chaîne de 18 carbones, est courant dans les membranes des thylakoïdes végétaux, les maintenant fluides même par temps froid et produisant des signaux forts dans les spectres RMN des chloroplastes. La plupart des acides gras naturels sont cis, bien que des formes trans existent dans certaines graisses naturelles et partiellement hydrogénées. Les acides gras biologiquement actifs importants comprennent les eicosanoïdes comme les prostaglandines, les leucotriènes et les thromboxanes, qui proviennent principalement de l'acide arachidonique et de l'acide eicosapentaénoïque.