Cholestérol

Cholestérol
Cholestérol
Structure du cholestérol
Structure du cholestérol
Général
Nom IUPAC 10, 13-diméthyl-17-(6-méthylheptan-2-yl)-2, 3, 4, 7, 8, 9, 11, 12, 14, 15, 16, 17-dodécahydro-1H-cyclopenta[a]phénanthren-3-ol
No CAS 57-88-5
No EINECS 200-353-2
DrugBank DB04540
PubChem 5997
SMILES
InChI
Apparence solide blanc
Propriétés chimiques
Formule brute C27H46O  [Isomères]
Masse molaire[1] 386,6535 ± 0,0251 g·mol-1
C 83,87 %, H 11,99 %, O 4,14 %,
Propriétés physiques
T° fusion 147 à 150 °C [2]
T° ébullition 360 °C (décomposition) [2]
Solubilité pratiquement insoluble (eau)[2]
Masse volumique 1,07 g·cm-3 (20 °C) [2]
Point d’éclair 250 °C [2]
Cristallographie
Classe cristalline ou groupe d’espace P1 [3]
Paramètres de maille a = 27,565 Å

b = 38,624 Å
c = 10,748 Å
α = 93,49 °
β = 90,90 °
γ = 117,15 °

Z = 1 [3]
Volume 10 151,15 Å3 [3]
Densité théorique 0,063 [3]
Précautions
Classification du CIRC
Groupe 3 : Inclassable quant à sa cancérogénicité pour l'Homme[4]
Unités du SI & CNTP, sauf indication contraire.

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 1758 par François Poulletier de La Salle[5]. Mais ce n'est qu'en 1814 que le chimiste français Eugène Chevreul lui donna le nom de cholestérine.

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. Voir en particulier la teneur en cholestérol dans l'alimentation.

Sommaire

Structure

Numérotation du cholestérol.

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 28 soit 256 stéréoisomères dont un seul existe: le 3β-ol lévogyre. Le cholestérol possède un groupe hydroxyle -OH sur le carbone 3 (C3). Ce groupe chimique constitue la tête polaire. Ce groupement R-OH constitue donc la partie hydrophile du cholesterol. La fonction OH du cholestérol peut être estérifiée par un acide gras qui rend la molécule totalement insoluble dans l'eau.

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 animales qui contribue à leur stabilité et au maintien de leurs structures en s'intercalant entre les phospholipides (formant la bicouche de la membrane).

Il rigidifie la membrane car il empêche sa gélification en évitant la cristallisation des acides gras, et diminue la perméabilité membranaire aux molécules hydrosolubles.

Il a un rôle de "tampon thermique": à 37°, il limite le mouvement des phospholipides, donc la fluidité membranaire diminue; à des températures plus basses, il empêche l'entassement des phospholipides.

Dans la membrane, il permet la formation de radeaux lipidiques, zone essentielle à l'ancrage de protéines fonctionnelles.

Dans les neurones, il permet la synthèse des neurotransmetteurs par exocytose et donc la propagation de l'influx nerveux.


Le cholestérol est également un précurseur de nombreuses molécules :

Métabolisme

Synthèse

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

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 cholestérol à partir des insaturations présentes dans le squalène.

Régulation

Une partie du cholestérol peut ne pas être absorbée lors de la digestion. Par exemple, une bactérie intestinale présente chez l'homme transforme le cholestérol en coprostanol, stable et non absorbable et donc éliminée dans les selles[6].

Concernant le cholestérol absorbé ou produit par l'organisme, 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 réductase, 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. Dans le cas d'une alimentation équilibrée, la proportion de cholestérol d'origine endogène est estimée entre 50 %[7] et 80 %[8] selon les auteurs (environ 700 mg/j), le reste du cholestérol étant d'origine alimentaire (entre 50 % et 20 % donc). L'augmentation des apports en cholestérol d'origine alimentaire inhibe la synthèse du cholestérol d'origine endogène.

À partir des éléments précédents, on peut dire que le cholestérol alimentaire influe très peu sur la cholestérolémie[9].

Dégradation

Le cholestérol est dégradé dans le foie en acides biliaires (dont l'acide chénodésoxycholique) par la 7-α-hydroxylase. La colestyramine[10], 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 favorisant la dégradation du cholestérol.

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

En tant que 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 conduiraient 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 seraient plus reconnues, et seraient donc phagocytées, puis formeraient 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 oxydé, et le ramènent vers le foie où il est dégradé ; on parle alors de « bon » cholestérol, même si cela désigne un cholestérol usé et qui va être recyclé ;
  • Les chylomicrons, ces lipoprotéines assurent le transport des lipides (cholestérol inclus) de l'intestin vers les autres tissus ;

Teneur en cholestérol dans l'alimentation

[réf. nécessaire]
Aliment Teneur en cholestérol
(mg/100 g)		 Aliment Teneur en cholestérol
(mg/100 g)
cervelle de veau 2200 ris de veau 225
jaune d'œuf 1 560 crème 124
rognons de mouton ou de veau 380 poulet 90 à 100
rognons de porc 365 fromage 50 à 100
foie de porc 340 veau 84
foie de veau 314 merlan 77
foie de bœuf 265 bœuf 67
beurre 260 poisson 60 à 70

Ces teneurs en cholestérol alimentaire sont à compléter et relativiser par[11] :

  • 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.
  • Des chercheurs américains relient l'utilisation de poêles antiadhésives au taux de cholestérol sanguin élevé, dans le cas des 12 476 enfants et adolescents âgés de 1 à 18 ans qui ont été analysés[12].

Le tableau montre que toutes les viandes, mêmes maigres (abats, Poulet,etc.) sont sources de cholestérol, en particulier les abats[13].

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.

Anomalies du dosage sanguin chez l'être humain

Le dosage du cholestérol sanguin se fait de manière traditionnelle chez un patient à jeun mais son taux global ainsi que sa fraction HDL ne sont pas modifiés de manière importante par le jeûne[14].

Hypercholestérolémie et athérosclérose

Article détaillé : hypercholestérolémie.

Dès le début du XXe siècle, les travaux d’Anitschkow et Chalatow avaient permis de mettre en évidence un rôle du cholestérol dans l’athérosclérose expérimentale chez le lapin, en le nourrissant de graisses animales[15]. Aujourd'hui, plusieurs études proposent que l’athérosclérose soit une maladie inflammatoire[16],[17] et qu'un marqueur de cette maladie soit probablement le cholestérol associé aux LDL après oxydation[18]. Parallèlement, plusieurs études ont mis en évidence un lien entre hypercholestérolémie et présence d’une réaction inflammatoire dans le tissu vasculaire[19],[20].

En épidémiologie, il existe une corrélation entre le taux de cholestérol sanguin et le risque de survenue de maladies cardio-vasculaires. Ce taux est d'ailleurs inclus dans plusieurs méthodes de calcul de ce risque (« échelle de risque »)[21] mais pas dans toutes[22].

Le troisième argument en faisant un facteur de risque cardio-vasculaire est l'existence d'essais cliniques de prévention primaire et secondaire chez les sujets hypercholestérolémiques qui ont démontré qu’il était possible de réduire la fréquence des cardiopathies ischémiques en diminuant le cholestérol associé au LDL à l’aide de statines[23]. Cependant d'autres études qui ont diminué le taux de cholestérol n'ont cependant pas montré de réduction de la mortalité globale (étude Helsinki avec le gemfibrozil, étude indépendante ALLHAT, étude LRC-CPPT, étude AFCAPS/TexCAPS) ou ont augmenté la mortalité globale (étude OMS-WHO avec le clofibrate, étude ILLUMINATE avec le torcetrapib[24]). De plus, les statines sont efficaces, quel que soit le niveau de cholestérol initial, et le niveau du cholestérol n'entre pas dans les critères d'entrée de la plupart des études[25]. Les statines jouant manifestement sur d'autres facteurs, se pose la question de savoir si le bénéfice est uniquement dû à la baisse du cholestérol. Quelques chercheurs, comme Michel de Lorgeril[26] et Uffe Ravnskov[27], ont ainsi remis en question l'hypothèse lipidique d'Ancel Keys, selon laquelle l'excès de consommation de graisses saturées et le cholestérol seraient les principaux responsables des maladies cardio-vasculaires[28].

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 statistique (une corrélation) entre le taux de cholestérol sanguin et le risque de maladie cardio-vasculaire[29],[30]. Cependant, d'autres facteurs influencent le risque vasculaire et jouent également sur le taux du cholestérol rendant les données difficiles à interpréter : ainsi, 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[réf. nécessaire]. Inversement, le tabac, l'obésité et l'inactivité favorisent la diminution du taux de HDL dans le sang, augmentant le risque cardio-vasculaire[réf. nécessaire]. De plus les régimes testés, comme le régime méditerranéen, abaisse effectivement le cholestérol et le niveau de risque cardiaque mais joue également sur d'autres facteurs (obésité, diabète...)[31].

Défaut de synthèse


Prix Nobel concernant le cholestérol

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 »[32];
  • en 1965, Robert Burns Woodward reçut le prix Nobel de chimie pour « ses exceptionnelles réalisations dans l'art de la synthèse organique »[33]. Il a été le premier à réaliser la synthèse chimique du cholestérol 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 »[34].

Notes et références

  1. ↑ Masse molaire calculée d’après Atomic weights of the elements 2007 sur www.chem.qmul.ac.uk.
  2. ↑ a, b, c, d et e Entrée de « Cholesterol » dans la base de données de produits chimiques GESTIS de la IFA (organisme allemand responsable de la sécurité et de la santé au travail) (allemand, anglais), accès le 24 juin 2009 (JavaScript nécessaire)
  3. ↑ a, b, c et d Cholesterol sur www.reciprocalnet.org. Consulté le 12 décembre 2009
  4. ↑ IARC Working Group on the Evaluation of Carcinogenic Risks to Humans, « Evaluations Globales de la Cancérogénicité pour l'Homme, Groupe 3 : Inclassables quant à leur cancérogénicité pour l'Homme » sur http://monographs.iarc.fr, CIRC, 16 janvier 2009. Consulté le 22 août 2009
  5. ↑ Karl Feltgen; Le Cholestérol: 1758-1913. Essai historique sur l'intérêt qu'il a suscité en médecine depuis sa découverte au milieu du XVIIIe jusqu'à l'aube du XXe siècle; Thèse Médecine; Rouen; 1993. [1]
  6. ↑ Bactérie trouvée par des chercheurs de Jouy-en-Josas. Gérard P., Lepercq P., Leclerc M., Gavini F., Raibaud P., Juste C. Bacteroides sp. Strain D8, the First Cholesterol-Reducing Bacterium Isolated from Human Feces. Applied and Environmental Microbiology, 73:5742-5749, 2007.
  7. ↑ Biochimie de Harper, 25e édition, De Boeck edition, 2002, chapitre 28
  8. ↑ Biochimie et biologie moléculaire, Omniscience edition, 2006, chapitre 19
  9. ↑ EUFIC : Conseil Européen de l'Information sur l'Alimentation
  10. ↑ (fr) Banque de Données Automatisée sur les Médicaments : « Colestyramine », mise à jour du 13 octobre 2000
  11. ↑ (fr) www.objectif-equilibre-sante.info, « Diététique préventive cardio-vasculaire », au 14 novembre 2006
  12. ↑ (en) http://www.hsc.wvu.edu/ccrs/Investigators/neal.asp étude de l'équipe du Pr de pédiatrie William A. Neal : Coronary Artery Risk Detection in Appalachian Communities
  13. ↑ http://www.uvp5.univ-paris5.fr/campus-nutrition/cycle1/Poly/0800fra.asp
  14. ↑ Third Report of the National Cholesterol Education Program (NCEP) Expert Panel on Detection, Evaluation, and Treatment of High Blood Cholesterol in Adults (Adult Treatment Panel III) final report, Circulation, 2002;106:3143–3421
  15. ↑ (de) (en) 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.
  16. ↑ (en) Davies M.J., « Stability and instability : Two faces of coronary atherosclerosis », Circulation, vol. 94:2013-2020, 1996.
  17. ↑ (en) Ross R., « Atherosclerosis-an inflammatory disease », N. Engl. J. Med., vol. 340:115-126, 1999.
  18. ↑ (en) 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
  19. ↑ (en) 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.
  20. ↑ (en) Young S.G., « Parthasarathy S.- Why are low-density lipoproteins atherogenic ? », West. J. Med., vol. 160:153-164, 1994.
  21. ↑ Conroy RM, Pyörälä K, Fitzgerald AP et Als. the SCORE project group, Estimation of ten-year risk of fatal cardiovascular disease in Europe: the SCORE project, Eur Heart J, 2003;24:987-1003
  22. ↑ Gaziano TA, Young CR, Fitzmaurice G, Atwood S, Gaziano JM, Laboratory-based versus non-laboratory-based method for assessment of cardiovascular disease risk: the NHANES I Follow-up Study cohort, Lancet, 2008;371:923-931
  23. ↑ (en)Steinberg 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.
  24. ↑ http://www.theheart.org/article/758713.do
  25. ↑ Donner-Banzhoff N, Sönnichsen A, Strategies for prescribing statins, BMJ, 2008;336:288-289
  26. ↑ (fr)Michel de Lorgeril, 2008, Cholestérol, mensonges et propagande - ISBN : 978-2-916878-17-1 - Thierry Souccar Editions
  27. ↑ The Cholesterol Myths: Exposing the Fallacy that Saturated Fat and Cholesterol Cause Heart Disease / Ravnskov, Uffe (ISBN 0967089700)
  28. ↑ (de) (fr) Gebbers J.L. (trad. Legoy M.), « Le cholestérol n'a rien à voir avec le développement de l'athérosclérose », Ars Medici, Vol. 9(98): S564-569
  29. ↑ (en) 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.
  30. ↑ (en) Keys A., « Seven countries: a multivariate analysis of death and coronary heart disease », Harvard University Press, London, 1980.
  31. ↑ Kastorini CM, Milionis HJ, Esposito K et Als. The Effect of Mediterranean Diet on Metabolic Syndrome and its Components: A Meta-Analysis of 50 Studies and 534,906 Individuals, J Am Coll Cardiol, 2011 57: 1299-1313
  32. ↑ (en) nobelprize.org, « The Nobel Prize in Physiology or Medicine 1964 »
  33. ↑ (en) nobelprize.org, « The Nobel Prize in Chemistry 1965 »
  34. ↑ (en) nobelprize.org, « The Nobel Prize in Physiology or Medicine 1985 »

Voir aussi

Bibliographie

Articles connexes

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