- Phytostérols
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Stéroïde
Les stéroïdes constituent un groupe de lipides dérivant de triterpénoïdes (lipides à 30 atomes de carbones), majoritairement le squalène. Ils se caractérisent par un noyau cyclopentanophénanthrénique hydrophobe (fig. 1) partiellement ou totalement hydrogéné. Habituellement, les carbones C10, C13 sont liés à un groupe méthyle -CH3 et le carbone C17 à un groupe alkyle. Par extension, les stéroïdes incluent également les lipides dont le noyau cyclopentanophénanthrénique a été modifié par scission d'une liaison et l'ajout ou la délétion d'un carbone[1].
En médecine le terme de « stéroïde » fait référence aux hormones stéroïdiennes. Dans un contexte sportif, « stéroïde » est habituellement employé pour désigner les stéroïdes anabolisants.
Sommaire
Nomenclature et Classification
Article détaillé : Classification des lipides#Classe des stérols.Les différentes instances scientifiques ne s'accordent pas sur la classification. Dans la classification de l'IUPAC, les stéroïdes sont une catégorie incluant les stérols. Dans la classification classique les stérols sont une catégorie qui inclut les stéroïdes.
Selon l'IUPAC
Selon l'IUPAC, les stéroïdes incluent tous les lipides possédant un noyau cyclopentanophénanthrénique ou dérivant de celui-ci[1]. Sa définition ne catégorise pas les différents types de stéroïdes. Toutefois, l'IUPAC précise que les « stérols sont des stéroïdes » se caractérisant par la présence d'un groupe hydroxyl -OH sur le carbone C3 (par exemple, le cholestérol - fig. 2).
Classification classique
En revanche, pour plusieurs biochimistes, les « stérols constituent une catégorie à part entière incluant les stéroïdes » ainsi que cinq autres sous-classes[2]:
- sous-classe des stérols et dérivés : cholestérol, phytostérol et stérides ;
- les stéroïdes : œstrogènes, androgènes, gluco- et minéralocorticoïdes ;
- les secostéroïdes : vitamine D ;
- les acides biliaires ;
- les stéroïdes conjugués ;
- les hopanoïdes.
Dans ce cas, le terme de « stéroïde » fait donc uniquement référence aux hormones stéroïdiennes. Cet usage qui est également souvent retenu en médecine. Dans un contexte sportif, « stéroïde » est habituellement employé pour désigner les stéroïdes anabolisants.
Quelques exemples de stéroïdes
Fig 1. Le cyclopentanophenantrène
Fig. 2 Un stérol: le cholestérol
Fig. 3 Un glucocorticoïde: le cortisol
Fig. 4 Un sécostéroïde: la vitamine D3, ou cholécalciférol
Synthèse des stéroïdes
Fig. 5 La synthèse du cholestérol par la voie de l'hydroxymethyl-coenzyme A réductase
Un exemple bien connu de stérol est le cholestérol, mais il en existe plus d'une centaine différents identifiés quasi-exclusivement chez les animaux, les végétaux et les champignons. La synthèse du cholestérol se fait principalement par la voie de l'hydroxymethyl-coenzyme A réductase (HMG-CoA réductase). Cette voie permet la synthèse de squalène et de lanostérol desquels dérivent de nombreux autres stérols. Le squalène est un lipide isoprènoïde de la classe des prénols. Les voies de synthèse des stérols et des prénols sont donc en partie communes.
En fait, il semble que les voies métaboliques de synthèse des stérols ne soient présentes que chez les eucaryotes. Cependant, il a éte montré récemment[3] que la protéobactérie Methylococcus capsulatus et le planctomycète Gemmata obscuriglobus possédaient des enzymes homologues à la squalène monooxygenase et à l'oxydosqualène cyclase, deux enzymes requises initialement pour la synthèse des stérols à partir du squalène. Par ailleurs, la présence de lanostérol[4] a été mise en évidence chez les bactéries Methylococcus capsulatus[5] et Methylosphaera hansonii[6]. Ceci pourrait s'expliquer par un transfert latéral de gène entre un ancêtre de ces bactéries et des cellules eukaryotes ou par un phénomène d'endosymbiose[3].
Extraction des ecdystéroïdes
Les propriétés polaires particulières des ecdystéroïdes ont été à l'origine des difficultés rencontrées lors des premières extractions. En effet, avec une polarité intermédiaire, les ecdystéroïdes sont, fait étonnant pour des stéroïdes, relativement solubles dans l'eau. Les méthodes d'extraction utilisent cette propriété. La première extraction d'un ecdystéroïde fût réalisée par Peter Karlson. En 1954, il réalisa l'extraction et l'isolement de 25 mg d'ecdysone pure et cristallisée à partir de 500 kg de chrysalides de vers à soie. La méthode était alors relativement simple mais il a ensuite développé une méthode d'extraction à plus grande échelle. Cette méthode exigeait un matériel plus important mais permettait d'accroître l'efficacité. En 1960, il a pu obtenir 250 mg d'ecdysone à partir de 1000 kg de chrysalides séchées.
Extraction préliminaire
La plupart des procédés débutent par une extraction à l'alcool (méthanol ou éthanol) ou à l'acétone. Ces extractions consistent en un broyage des tissus animaux ou végétaux. On fait ensuite macérer ces tissus avec l'alcool très concentré et on les filtre ou on les décante pour récupérer un extrait brut qui sera soumis à différentes partitions.
Partitions
Des partitions permettent de séparer les composés polaires et apolaires des ecdystéroïdes. Les partitions opérées sont de deux types. Partitions eau-éther de pétrole (ou chloroforme) ou eau-hexane. On mêle l'extrait brut à un mélange eau-éther de pétrole et on récupère ensuite la fraction aqueuse qui contiendra les ecdystéroïdes libres. Cette partition permet d'éliminer les composés lipidiques. Partitions eau-butanol. Cette fois-ci, on récupère les ecdystéroïdes libres dans la fraction alcoolique. Grâce à cette partition, on élimine les sucres et les composés polaires. Cette partition n'est parfois pas mise en oeuvre: en effet, cela provoque parfois la perte de certains ecdystéroïdes polaires. Les tissus végétaux sont parfois préférés pour l'extraction car ils sont beaucoup plus riches en ecdystéroïdes . Mais la purification est alors plus délicate du fait de la présence de nombreux phénols et pigments.
Opérations supplémentaires
A la suite des différentes partitions, qui peuvent être répétées plusieurs fois, on a une fraction contenant les ecdystéroïdes. Cette solution doit ensuite être lavée et séchée avant de pouvoir être analysée. Les lavages peuvent se faire à l'eau glacée, à l'acide (acétique, sulfurique), et après chaque partition. Les extraits obtenus sont ensuite concentrés et séchés par évaporation. Suite à ces diverses opérations, on a un mélange d'ecdystéroïdes qu'il va falloir séparer puis analyser. N.B. On utilise beaucoup pour extraire les ecdystéroïdes une méthode dite D.C.C.C. (Droplet Counter-Current Chromatography) qui est une sorte de partition en continu. Cela peut fonctionner à l'échelle préparative, avec un débit lent certes, mais avec une résolution assez intéressante.
Intérêt dans la répression des fraudes
L'analyse de la partie insaponifiable d'une matière grasse permet de connaître son origine. [Insaponifiables = Pigments + Stérols + Tocophérols.]
Si l'analyse donne les résultat suivants concernant la teneur en stérols :
- à plus de 90 %, les stérols sont du cholestérol. Ceci implique que la matière grasse soit d'origine animale.
- inférieure à 6 % : ceci implique que la matière grasse est d'origine végétale.
- Entre les deux teneurs, on en déduit que c'est un mélange.
Certains stérols caractérisent leur origine :
Huile d'olive : le rapport (B cytostérols/[campestérols + stigmastérol])
- = 20, c'est une huile d'olive vierge;
- = 16, c'est une huile d'olive raffinée ;
- < 16, il y a fraude.
Huile extraite des végétaux de la famille des Brassicaceae caractérisée par la présence de brassicastérol (exemple : huile de colza).
Références
- ↑ a et b définition selon : (en) International Union of Pure and Applied Chemistry, Orgnanic Division - Commission on Nomenclature of Organic Chemistry, and Commission on Physical Organic Chemistry (1994) Glossary of names of organic comounds and reactive intermediates based on structure (lire en ligne)
- ↑ (en) Fahy E., Subramaniam S., Brown H.A., Glass C.K., Merrill A.H. Jr., Murphy R.C., Raetz C.R., Russell D.W., Seyama Y., Shaw W., Shimizu T., Spener F., van Meer G., VanNieuwenhze M.S., White S.H., Witztum J.L., Dennis E.A. (2005) A comprehensive classification system for lipids, J Lipid Res., vol. 46(5):839-861
- ↑ a et b (en) Pearson A., Brocks J.J., and Budin M. (2003) Phylogenetic and biochemical evidence for sterol biosynthesis in the bacterium Gemmata obscuriglobus, Proc. Natl. Acad. Sci. vol. 100(26):15352–15357.
- ↑ stérol dérivé du squalène.
- ↑ (en) Bird C.W., Lynch J.M., Pirt F.J., and Reid W.W. (1971) Steroids and squalene in Methylococcus capsulatus grown on methane, Nature, vol. 230(5294):473-474.
- ↑ (en) Schouten S., Bowman J.P., Rijpstra W.I., and Sinninghe Damste J.S. (2000) Sterols in a psychrophilic methanotroph Methylosphaera hansonii, FEMS Microbiol Lett., vol. 186(2):193-195.
Voir aussi
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