Cholestérol

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Le cholestérol est un lipide de la famille des stérols qui joue un rôle central dans de nombreux processus biochimiques. Le cholestérol tire son nom du grec ancien chole- (bile) et de stereos (solide), car il fut découvert sous forme solide dans les calculs biliaires en 1769 par François Poulletier de la Salle Olson R.E., « », The Journal of Nutrition, vol. 128:439S-443S, 1998. Mais ce n'est qu'en 1815 que le chimiste françai
Cholestérol

Le cholestérol est un lipide de la famille des stérols qui joue un rôle central dans de nombreux processus biochimiques. Le cholestérol tire son nom du grec ancien chole- (bile) et de stereos (solide), car il fut découvert sous forme solide dans les calculs biliaires en 1769 par François Poulletier de la Salle Olson R.E., « », The Journal of Nutrition, vol. 128:439S-443S, 1998. Mais ce n'est qu'en 1815 que le chimiste français Eugène Chevreul lui donna le nom de cholestérine. L'étude de cette molécule a souvent été récompensée par des Prix Nobel :
- en 1964, Konrad Bloch et Feodor Lynen reçurent le prix Nobel de médecine pour « leur découverte concernant le mécanisme de régulation des métabolismes du cholestérol et des acides gras » nobelprize.org, « »;
- en 1965, Robert Burns Woodward reçut le prix Nobel de chimie pour « ses exceptionnelles réalisations dans l'art de la synthèse organique » nobelprize.org, « ». Il a été le premier à réaliser la synthèse chimique du choléstérol et de la cortisone en 1951;
- en 1985, Michael S. Brown et Joseph L. Goldstein reçurent le prix Nobel de médecine pour « leur découverte portant sur la régulation du métabolisme du cholestérol » nobelprize.org, « ». Le mot « cholestérol » désigne une molécule et ne doit pas être confondu avec les termes de « bon » et « mauvais cholestérol» faisant référence aux HDL et LDL, les transporteurs du cholestérol dans le sang.

Structure

La molécule de cholestérol comprend quatre cycles carbonés noté A, B, C et D (noyau cyclo-pentano-phénanthrénique), 8 carbones asymétriques (les carbones 3, 8, 9, 10, 13, 14, 17 et 20), ce qui fait 2 soit 256 stéréoisomères dont un seul existe: le 3β-ol lévogyre. Le cholestérol possède un groupe hydroxyle sur le carbone 3 (C3). Ce groupe chimique est très hydrophobe avec un coefficient de solubilité de 5 micromoles. La fonction OH du cholestérol peut être estérifiée par un acide gras qui rend la molécule totalement insoluble dans l'eau. Presque tous les cycles stéroïdes prennent la forme dite « chaise », conformation la plus stable thermodynamiquement. Les charnières entre les cycles B et C, et C et D sont toujours en configuration trans.

Localisation

Le cholestérol est présent sous forme de stérides (cholestérol estérifié) dans la plupart des tissus des vertébrés, et en particulier le foie, le cerveau, et la moelle épinière.

Rôle

C'est un composant majeur des membranes cellulaires qui contribue à leur stabilité et au maintien de leurs structures en s'intercalant entre les phospholipides. Le cholestérol est également un précurseur de nombreuses molécules :
-la vitamine D3 qui intervient dans la calcification des os,
-les hormones stéroïdes : cortisol, cortisone, et aldostérone,
-les hormones stéroïdes sexuelles : progestérone, œstrogènes, et testostérone,
-les acides biliaires, ...

Métabolisme

La synthèse du cholestérol par la voie de l'hydroxymethyl-coenzyme A réductase

Synthèse

La synthèse du cholestérol se fait dans le cytoplasme des cellules du foie et de l'intestin principalement. La synthèse débute par la condensation de trois molécules d'acétate (=3×2 carbones) en hydroxy-méthyl-glutarate (ou HMG = 1×6 carbones). Cette synthèse est effectuée par l'hydroxyméthylglutaryl-Coenzyme A synthase (ou HMGCoA synthase), une enzyme, en présence de coenzyme A, un cofacteur d'enzyme. L'hydroxy-méthyl-glutarate est ensuite réduit en mévalonate (=1×6 carbones). Cette étape est régulée par les statines. Le mévalonate est ensuite décarboxylé en isoprènoïdes à 5 carbones (
l'isopentényl pyrophosphate'' et le diméthylallyl pyrophosphate). La condensation de 6 molécules d’isoprènoïdes aboutit finalement au squalène (6×5=30 carbones). Enfin, le squalène subit l’action de la squalène cyclase qui créé les cycles du cholésterol à partir des insaturations présentes dans le squalène.

Régulation

Il existe trois niveaux de régulation du cholestérol, le but étant de diminuer le taux de cholestérol de la cellule quand il est en excès :
- Le cholestérol libre dans la cellule inhibe la production de ses propres récepteurs membranaires LDLR. Pour ce faire, il inhibe la transcription du gène qui code les LDLR. Par conséquent, le flux entrant de cholestérol dans la cellule est diminué.
- Le cholestérol libre inhibe la HMG-coA réducatase, ce qui empêche la poursuite de la réaction de synthèse du cholestérol.
- Enfin, le cholestérol libre stimule l’acyl transférase (ACAT), enzyme catalysant son estérification en stéride. Ceci favorise le stockage du cholestérol libre. La synthèse de mévalonate, deuxième étape de la synthèse du cholestérol, est très régulée par le métabolisme. L'activité de l'HMG-CoA réductase, enzyme catalysant cette synthèse, est diminuée lorsque l'apport alimentaire en cholestérol est élevé ou par des médicaments de la famille des statines. Environ un tiers du cholestérol provient de l'alimentation (viandes, œufs, abats, produits laitiers, etc.) tandis que les deux tiers restants sont synthétisés par l'organisme (dans le cas d'une alimentation équilibrée).

Dégradation

Le cholestérol est dégradé dans le foie en acides biliaires (dont l'acide chénodésoxycholique) par la 7-α-hydroxylase. La colestyramine Banque de Données Automatisée sur les Médicaments : « », mise à jour du 13 octobre 2000, un médicament utilisé pour traiter l'hypercholestérolémie, diminue l'absorption intestinale des acides biliaires, et par conséquent leur concentration dans les cellules hépatiques. Ceci entraîne une activation de la 7-α-hydroxylase et favorisant la dégradation du cholestérol.

Transport du cholestérol dans le sang: LDL, VLDL et HDL

Étant un composé hydrophobe, le cholestérol n'est pas soluble dans le sang. Son transport est assuré par quatre types de lipoprotéines :
- Les lipoprotéines à basse densité (ou LDL : Low Density Lipoprotein) transportent le cholestérol des lieux de sécrétion vers les cellules de l'organisme. Des taux importants de LDL conduisent généralement au dépôt de cholestérol sur les parois des artères (les récepteurs à LDL du foie et des tissus sont en effet très sensibles : au moindre changement biochimique d'une LDL, du fait d'une oxydation ou dégradation liée à la fumée de cigarette ou à d'autres facteurs, les lipoprotéines transportant le cholestérol ne sont plus reconnues, et sont donc phagocytées, puis forment un dépôt) sous forme de plaque d'athérome, ce qui accroît le risque de maladies cardiovasculaires et leur vaut le nom de « mauvais » cholestérol ;
- Les lipoprotéines à haute densité (ou HDL : High Density Lipoprotein) déchargent les artères et les tissus extrahépatiques du cholestérol, et le ramènent vers le foie où il est dégradé ; on parle alors de « bon » cholestérol ;
- Les chylomicrons ; ces lipoprotéines assurent le transport des lipides (cholestérol inclu) de l'intestin vers les autres tissus
- Les lipoprotéines à très basse densité (ou VLDL : Very Low Densty lipoprotein).

Teneur en cholestérol dans l'alimentation

Ces teneurs en cholestérol alimentaire sont à compléter et relativiser par www.objectif-equilibre-sante.info, « », au 14 novembre 2006 :
- les teneurs en acides gras saturés (pouvant augmenter les taux en LDL) et insaturés trans (pouvant augmenter les taux en LDL et baisser les taux en HDL)
- les teneurs en acides gras mono-insaturés et poly-insaturés.
- L'apport alimentaire d'anti-oxydants (p.ex. vitamine E, vitamine C, β-carotène) pouvant limiter l'accumulation des LDL dans la paroi artérielle. Il faut enfin et surtout préciser que l'absorption alimentaire de cholestérol ne joue qu'à 10% (au maximum) dans la cholestérolémie d'un individu. Le cholestérol présent dans les VLDL et LDL provient en effet des tissus (où il est excédentaire) qui l'ont synthétisé, et nullement des chylomicrons (structure de transport des lipides provenant de l'intestin). Limiter les apports alimentaires de cholestérol, ou son absorption au niveau de l'intestin (au travers de l'absorption intensive de phytostérols, par exemple), pour un individu ne souffrant pas d'hypercholestérolémie familiale, n'a par conséquent que peu d'effet prévention-santé.

Pathologies

Hypercholestérolémie et athérosclérose

Dès le début du , les travaux d’Anitschkow et Chalatow avait permis de mettre en évidence un rôle du cholestérol dans l’athérosclérose expérimentale chez le lapin Anitschkow N., Chalatow S., « On experimental cholesterin steatosis and its significance in the origin of some pathological processes », Centralblatt fur Allgemeine Pathologie und Pathologische Anatomie, vol. 24:1–9, 1913 (trad. dans Arteriosclerosis, vol. 3:178–182, 1983.. Aujourd'hui, plusieurs études ont montré que l’athérosclérose est une maladie inflammatoire Davies M.J., « Stability and instability : Two faces of coronary atherosclerosis », Circulation, vol. 94:2013-2020, 1996. Ross R., « Atherosclerosis-an inflammatory disease », N. Engl. J. Med., vol. 340:115-126, 1999. et que l'agent agresseur est très probablement le cholestérol associé aux LDL après oxydation Steinberg D., Parthasarathy S., Carew T.E., Khoo J.C., Witztum J.L., « Beyond cholesterol. Modifications of low-density lipoprotein that increase its atherogenicity », N. Engl. J. Med., vol. 320:915-924, 1989. Parallèlement, plusieurs études ont mis en évidence un lien entre hypercholestérolémie et présence d’une réaction inflammatoire dans le tissu vasculaire Liao E., Andalibi A., Qiao J.H., Allayee H., Fogelman A.M., Lusis A.J., « Genetic evidence for a common pathway mediating oxidative stress, inflammatory gene induction, and aortic fatty streak formation in mice », J. Clin. Invest., vol. 94:877-884, 1994. Young S.G., « Parthasarathy S.- Why are low-density lipoproteins atherogenic ? », West. J. Med., vol. 160:153-164, 1994.. Aujourd'hui, l'important rôle du cholestérol et des LDL dans l'athérosclérose semble bien établi, en particulier depuis que les essais cliniques de prévention primaire et secondaire chez les sujets hypercholestérolémiques ont démontré qu’il était possible de réduire la fréquence des cardiopathies ischémiques en diminuant le cholestérol associé au LDL à l’aide de statinesSteinberg D., Gotto A.M. Jr., « Preventing coronary artery disease by lowering cholesterol levels : fifty years from bench to bedside », JAMA, vol. 282:2043-2050, 1999.. Le rôle du cholestérol dans l'athérosclérose a également été étudié d'un point du vue diététique. Au cours des années 1950-1960, L'américain Ancel Keys développe l'hypothèse lipidique faisant un lien entre le taux de cholestérol sanguin et le risque de maladie cardio-vasculaire Keys A., Taylor H.L., Blackburn H., Brozek J., Anderson J.T., Simonson E., « Coronary heart disease among Minnesota business and professional men followed 15 years », Circulation, vol. 28:381-95, 1963. Keys A., « Seven countries: a multivariate analysis of death and coronary heart disease », Harvard University Press, London, 1980.. L'activité physique régulière, l'alcool à faible dose et les œstrogènes pourraient contribuer à augmenter le taux de HDL, limitant le taux de cholestérol sanguin et améliorant la protection vasculaire. Inversement, le tabac, obésité et l'inactivité favorisent la diminution du taux de HDL dans le sang, augmentant le risque cardio-vasculaire. Rares sont ceux qui mettent cependant en question l'hypothèse lipidique d'Ancel Keys, communément admise, selon laquelle l'excès de consommation de graisses et le cholestérol seraient le responsable principal des maladies cardio-vasculaires Gebbers J.L. (trad. Legoy M.), « », Ars Medici, Vol. 9(98): S564-569. Ces avis sont à nuancer par le fait que la relation entre le taux de cholestérol sanguin et l'augmentation du risque cardiovasculaire semble établi solidement et de longue date par les études cliniques et épidémiologiques.

Défaut de synthèse

- La Chondrodystrophie calcifiante congénitale est une maladie génétique provoquant une altération du fonctionnement de la 3-β-hydroxystéroïde-δ(8), δ(7)-isomérase, une enzyme impliquée dans la synthèse du cholestérol.
- Le Syndrome de Smith-Lemli-Opitz est une maladie génétique provoquant un déficit en 7-déhydrocholestérol réductase, l'enzyme responsable de la dernière étape de la synthèse du cholestérol.

Références

Bibliographie

- Nouvelle Société Française d’Athérosclérose, « ».
- Center for Disease Control and Prevention , « », Morbidity and Mortality Weekly Report, vol. 48(30):651, 1999.
- Poulletier de la salle et la découverte du cholestérol http://www3.chu-rouen.fr/NR/rdonlyres/CB9F36AD-8BC8-47ED-87F2-9A9BE1FE9E99/0/1994_feltgen2.pdf

Voir aussi

- Hypercholestérolémie
- Lipide
- Acide gras Catégorie:Biologie du système cardio-vasculaire Catégorie:Endocrinologie Catégorie:Nutrition Catégorie:Stéroïde Catégorie:Alcool (chimie) ar:كولسترول az:Xolesterin bg:Холестерол ca:Colesterol cs:Cholesterol da:Kolesterol de:Cholesterin el:Χοληστερίνη en:Cholesterol eo:Kolesterolo es:Colesterol et:Kolesterool fa:کلسترول fi:Kolesteroli he:כולסטרול id:Kolesterol it:Colesterolo ja:コレステロール ko:콜레스테롤 lt:Cholesterolis ml:കൊളസ്ട്രോള്‍ nl:Cholesterol no:Kolesterol oc:Colesteròl pl:Cholesterol pt:Colesterol ro:Colesterol ru:Холестерин simple:Cholesterol sk:Cholesterol sr:Холестерол sv:Kolesterol th:คอเลสเตอรอล tr:Kolesterol uk:Холестерин vi:Cholesterol zh:膽固醇 zh-yue:膽固醇
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