Les lipoprotéines Sériques

Introduction aux Lipoprotéines Sériques

• Définition des lipides : Les lipides sont des molécules hydrophobes et insolubles dans les milieux biologiques aqueux.
• Composition lipidique majeure : Cholestérol non estérifié ($CL$), esters de cholestérol ($CE$), triglycérides ($TG$) et phospholipides ($PL$).
• Formation des lipoprotéines : L'assemblage de ces lipides avec des protéines spécifiques appelées apoprotéines ($apo$) forme des complexes macromoléculaires nommés lipoprotéines.
• Fonctions : Transport des lipides d'origine endogène et exogène depuis les sites d'absorption (intestin) ou de production (foie) vers les tissus d'utilisation (muscles), de stockage (tissu adipeux) ou de transformation.
• Dynamisme : Les lipoprotéines subissent des remaniements constants lors de leur transit intravasculaire.
• Importance clinique : L'étude des lipoprotéines est cruciale en raison de l'incidence croissante de l'athérosclérose et des hyperlipémies.

Structure Générale des Lipoprotéines

Les lipoprotéines sont des macromolécules sphériques de taille et de composition variables, mais partageant une structure commune :

• Cœur hydrophobe (corps lipidique) : Contient essentiellement des triglycérides ($TG$) et des esters de cholestérol ($CE$).
• Couche superficielle (enveloppe polaire) : Constituée de phospholipides ($PL$) et de cholestérol libre ($CL$).
• Apolipoprotéines : Protéines spécifiques situées à la surface, assurant la stabilité de la structure et contrôlant le devenir métabolique.

Caractéristiques des Lipides

• Triglycérides ($TG$) :
  • Formule : Glycérol estérifié par trois acides gras à longue chaîne.
  • Position : Au centre de la lipoprotéine en raison de leur caractère apolaire.
  • Risque : Pas directement un facteur de risque cardiovasculaire, mais une hypertriglycéridémie aggrave d'autres facteurs (alcool, tabac, diabète).
• Cholestérol :
  • Cholestérol libre ($CL$) : Possède une fonction alcool secondaire faiblement hydrophile ; situé en surface.
  • Cholestérol estérifié ($CE$) : Fonction $OH$ liée à un acide gras (suppression de l'hydrophilie) ; situé au centre.
• Phospholipides ($PL$) :
  • Nature : Esters d'acide phosphorique et de diglycérides.
  • Position : Périphérie avec la partie hydrophile tournée vers l'extérieur. Éléments structuraux des membranes cellulaires.

Les Apolipoprotéines

Ce sont des glycoprotéines à masse moléculaire variable, divisées en 5 classes majeures ($A$, $B$, $C$, $D$, $E$).

Rôles des Apolipoprotéines

• Rôle structural : Assurent la cohésion, la solubilisation et le transport des complexes lipidiques.
• Rôle métabolique :
  • Ligands : Reconnaissance par les récepteurs cellulaires (récepteurs $E$, $B/E$, $A$).
  • Régulateurs enzymatiques : Activateurs ou inhibiteurs des enzymes du métabolisme lipidique.

Principales Classes

• Apolipoprotéines A :
  • Apo A1 : Majeure dans les $HDL$ ($70\%$). Gène sur le chromosome $11$. Joue un rôle dans le retour du cholestérol vers le foie. Corrélation négative avec le risque d'athérosclérose.
  • Apo A2 : Deuxième majeure dans les $HDL$ ($20\%$). Relie deux chaînes polypeptidiques par un pont disulfure. Rôle mal connu (antagoniste de l'$Apo AI$).
  • Apo A4 : Synthèse intestinale, présente dans les $HDL$ et les lipoprotéines riches en $TG$.
• Apolipoprotéines B :
  • Nature : Protéines structurales non échangeables.
  • Apo B100 : $4536$ aa, constituant majeur des $LDL$, associée à un haut risque d'athérosclérose. Essentielle à la sécrétion des lipoprotéines hépatiques.
  • Apo B48 : $2152$ aa, spécifique aux chylomicrons d'origine intestinale.
• Apolipoprotéines C (C1, C2, C3) :
  • Apo C2 : Indispensable à l'activité de la $LPL$.
  • Apo C3 : Antagoniste de l'$Apo C2$ et de la $LPL$. Gène sur le chromosome $11$.
  • Apo C1 et C2 : Gènes sur le chromosome $19$.
• Apolipoprotéines E :
  • Isoformes : $E2$, $E3$ et $E4$.
  • Rôle : Ligand des récepteurs $LDLR$ et $LRP$. Permet l'assimilation des chylomicrons et des $VLDL$.
• Apolipoprotéines échangeables : $A$, $C$ et $E$ peuvent passer d'une lipoprotéine à une autre (souvent vers les $HDL$ lors de la lipolyse).

Classification et Caractéristiques des Lipoprotéines

Types de classification

1. Par densité : Obtenue par ultracentrifugation ($100\,000$ à $200\,000\,g$). Séparation par coefficient de flottation ($Svedberg$). Utilisation de sels ($KBr$, $NaBr$, $NaCl$).
2. Par taille : Mesurée en nanomètres ($nm$).
3. Par mobilité électrophorétique :
   • HDL : $\alpha$-lipoprotéines.
   • LDL : $\beta$-lipoprotéines.
   • VLDL : $\alpha_2$-lipoprotéines ou pré-$\beta$-lipoprotéines.
   • Chylomicrons : Pas de migration (restent au dépôt).

Caractéristiques physiques et chimiques (Tableau récapitulatif)

• Chylomicrons : Densité $< 0.94$, Taille $75-1200\,nm$, Apoprotéines $B48$, $E$, $C$. Composition : $90\%$ $TG$, $5\%$ $PL$, $3\%$ Cholestérol.
• VLDL : Densité $0.94-1.006$, Taille $30-80\,nm$, Apoprotéines $B100$, $E$, $C$. Composition : $60\%$ $TG$, $15\%$ $PL$, $20\%$ Cholestérol.
• IDL : Densité $1.006-1.019$, Taille $27-35\,nm$, Apoprotéines $B100$, $E$. Composition : $50\%$ $TG$, $50\%$ Cholestérol.
• LDL : Densité $1.019-1.063$, Taille $18-27\,nm$, Apoprotéines $B100$. Composition : $10\%$ $TG$, $20-25\%$ $PL$, $70\%$ Cholestérol.
• HDL : Densité $1.063-1.210$, Taille $7-9\,nm$, Apoprotéines $A1$, $A2$, $C$. Composition : $5\%$ $TG$, $25\%$ $PL$, $20\%$ Cholestérol.
• La lipoprotéine Lp(a) : Proche de la $LDL$ ($ApoB100$) mais liée par pont disulfure à l'$Apo(a)$. L'$Apo(a)$ est riche en acide sialique et homologue au plasminogène. Risque cardiovasculaire accru si le taux est élevé ($> 0.3\,g/l$).

Enzymes et Protéines de Transfert

Enzymes

• Lipoprotéine Lipase (LPL) : Active dans le plasma, synthétisée par les cellules musculaires et adipeuses. Hydrolyse les $TG$ des chylomicrons et $VLDL$. Nécessite l'$Apo C2$ comme cofacteur.
• Lipase Hépatique (LH) : Située dans l'espace de DISSE du foie. Hydrolyse les glycérides des $IDL$ et $HDL$. Possède une activité lipase et phospholipase $A2$.
• Lécithine-cholestérol acyltransférase (LCAT) : Enzyme plasmatique convertissant le cholestérol libre en cholestérol estérifié (apolaire) en utilisant les lécithines. Transforme les $HDL$ discoïdales (naissantes) en $HDL$ sphériques.

Protéines de transfert

• CETP (Cholesteryl Ester Transfer Protein) : Catalyse l'échange entre les $CE$ des $HDL$ vers les $VLDL$/chylomicrons et les $TG$ en sens inverse. Synthèse hépatique, intestinale et adipeuse.
• PLTP (Phospholipid Transfer Protein) : Assure le transfert des phospholipides entre les lipoprotéines.
• MTP (Microsomial Triglyceride Transfer Protein) : Intracellulaire (foie et intestin). Essentielle à l'assemblage de l'$apo B$ avec les lipides pour former les $VLDL$. Un déficit cause l'abétalipoprotéinémie.

Récepteurs Membranaires

• Récepteur LDL (B/E) : Glycoprotéine de $839$ aa ($160\,000$ Daltons). Reconnaît $Apo B$ et $Apo E$. Divisé en 5 domaines : liaison (riche en cystéine), homologue $EGF$, liaison glucidique, transmembranaire et cytoplasmique.
• Récepteur Scavenger (éboueur) de classe A : Présent sur les macrophages. Capte les $LDL$ oxydées (non reconnues par le récepteur $B/E$). Étape clé de l'athérome.
• LRP (LDL-Receptor Related Protein) : Récepteur hépatique reconnaissant l'$apo E$ (mais pas l'$apo B100$). Épure les reliquats de chylomicrons et $VLDL$.
• ABC-A1 : Transporteur $ATP$-dépendant. Permet l'efflux du cholestérol libre des cellules vers les $HDL$ naissantes.
• SR-B1 (Scavenger classe B type 1) : Contrôle l'épuration sélective des $CE$ des $HDL$ par le foie sans internalisation de la particule entière.

Voies Métaboliques

1. Voie des Lipides Exogènes (Chylomicrons)

• Formation : Dans les cellules intestinales à partir de $TG$ alimentaires, cholestérol et $Apo B48$. Excétion via le canal thoracique.
• Maturation : Acquisition des $Apo E$ et $Apo C$ depuis les $HDL$ circulantes.
• Hydrolyse : Sous l'action de la $LPL$ (stimulée par $Apo C2$) au niveau des capillaires des tissus périphériques (muscle, tissu adipeux). Libération d'acides gras et de glycérol.
• Reliquats (Remnants) : Chylomicrons appauvris en $TG$. Captés par le foie via les récepteurs $Apo E$ et $LRP$. Le cholestérol libéré inhibe l'$HMG-CoA$ réductase.

2. Voie des Lipides Endogènes (VLDL et LDL)

• VLDL : Synthèse hépatique ($TG$ endogènes, cholestérol, $Apo B100$, $Apo A1$). Maturation par acquisition d'$Apo E$ et $C2$ des $HDL$.
• Transition VLDL -> IDL -> LDL : Hydrolyse des $TG$ par la $LPL$. Échange de lipides via la $CETP$ ($HDL$ vers $VLDL$).
• Métabolisme des LDL : Transportent le cholestérol vers les tissus périphériques. Internalisation via le récepteur $B/E$ dans les puits recouverts, puis digestion lysosomale.
• Régulation du cholestérol cellulaire :
  • Inhibition de l'$HMG-CoA$ réductase.
  • Activation de l'$ACAT$ (stockage sous forme de $CE$).
  • Inhibition de la transcription des récepteurs $LDL$.

3. Voie de Retour (Transport Inverse - HDL)

• Formation : Foie et intestin sécrètent des particules pré-$\beta HDL$ discoïdales ($Apo A1$ et $PL$).
• Efflux : Captage du cholestérol libre cellulaire au niveau membranaire.
• Estérification : La $LCAT$ transforme le cholestérol libre en $CE$, rendant l'$HDL$ sphérique ($\alpha HDL$).
• Élimination : Le cholestérol est ramené au foie soit directement (via $SR-B1$), soit indirectement (vers les $VLDL$ via la $CETP$). Élimination finale par voie biliaire.

Exploration du Métabolisme Lipidique

Conditions de prélèvement

• Jeûne strict de $12$ heures minimum.
• Tube sec ou avec anticoagulant.
• Régime habituel durant les $15$ jours précédents ; pas d'alcool la veille.

Paramètres courants

• Aspect du sérum :
  • Clair : Normal.
  • Opalescent : Excès de $VLDL$.
  • Lactescent : Présence de chylomicrons. Test de crémage ($12\,h$ à $+4\,°C$) : couche crémeuse au sommet.
• Dosage des Triglycérides :
  • Méthodes enzymatiques (Lipase, GK, GPD ou GPO). Mesure à $340\,nm$ ($NADH$) ou $505\,nm$ (chromogène).
  • Valeurs usuelles : $0.70$ à $1.50\,g/l$.
• Dosage du Cholestérol Total ($CT$) :
  • Méthodes enzymatiques (Estérase, Oxydase, Peroxydase).
  • Valeurs usuelles : $1.50$ à $2.00\,g/l$.
• Cholestérol HDL ($CHDL$) :
  • Dosage après précipitation des lipoprotéines légères (Sulfate de dextran, Ions $Mg$).
  • Valeurs : Homme $> 0.45\,g/l$, Femme $> 0.55\,g/l$.
  • Indice d'athérogénicité $CT / CHDL$ : Risque élevé si $> 4.5$.
• Cholestérol LDL ($CLDL$) : Calculé par la formule de Friedewald (valable si $TG < 4\,g/l$) :
  • $CLDL\,(g/l) = CT - CHDL - TG / 5$
  • En mmol/L : $CLDL = CT - CHDL - TG / 2.2$
  • Si $TG > 4\,g/l$, formule de Planella : $CLDL = 0.41 CT - 0.32 TG + 1.7 apo B - 0.27$.
  • Valeur usuelle : $< 1.60\,g/l$.

Les Dyslipoprotéinémies

Classification de Fredrickson (Hyperlipidémies primitives)

• Type I : Chylomicrons augmentés. Sérum lactescent. $\uparrow TG$. Cause : Déficit $LPL$ ou $Apo C2$.
• Type IIa : $LDL$ augmentées. Sérum clair. $\uparrow CT$. Cause : Déficit récepteur $B/E$.
• Type IIb : $LDL$ et $VLDL$ augmentées. Sérum opalescent. $\uparrow CT$ et $\uparrow TG$.
• Type III : Excès d'$IDL$ (Broad Beta Band). Sérum opalescent. Phénotype $Apo E2/E2$.
• Type IV : $VLDL$ augmentées. Sérum trouble. $\uparrow TG$. Fréquent.
• Type V : Chylomicrons et $VLDL$ augmentés. Sérum lactescent avec collet.

Hyperlipidémies Secondaires

• Diabète : Type IV, IIb ou V par baisse d'activité $LPL$.
• Syndrome Néphrotique : Types IIb et IV par perte d'albumine.
• Alcoolisme/Obésité : Souvent Type IV.
• Hypothyroïdie : Type IIa ou IIb par baisse du catabolisme des $LDL$.
• Médicaments : Corticoïdes (IIb, IV), Bêta-bloquants, Contraceptifs (Estrogènes $\uparrow TG$, Progestatifs $\downarrow TG$).

Hypolipoprotéinémies

• Maladie de Tangier : Absence de $HDL$ et $Apo A1$. Déficit du gène $ABCA1$. Amygdales oranges par dépôts de cholestérol.
• Maladie de Bassen-Kornzweig : Abétalipoprotéinémie. Mutation de la $MTP$. Absence de lipoprotéines contenant $Apo B$.

L'Athérosclérose

• Définition (OMS) : Remaniement de l'intima des artères avec accumulation de lipides, de sang, de dépôts calcaires et remaniement de la média.
• Mécanisme : Agression de la paroi -> infiltration de $LDL$ -> Oxydation des $LDL$ -> Captage par les macrophages (récepteurs scavenger) -> Cellules spumeuses ($foam cells$) -> Inflammation et plaque.

Stades de Stary (Classification évolutive)

• Stade I : Cellules spumeuses isolées.
• Stade II : Stries lipidiques (amas de cellules spumeuses et $CML$ gorgées de lipides).
• Stade III : Pré-athérome (dépôts lipidiques extracellulaires).
• Stade IV : Athérome (cœur ou noyau lipidique franc).
• Stade V : Plaque mûre (chape fibreuse entourant le noyau lipidique).
• Stade VI : Plaque compliquée (rupture, hémorragie, thrombose).
• Stades VII et VIII : Plaques calcifiées ou terminales (scléreuses).

Conclusion

• Fonction du foie : Organe central de gestion du métabolisme.
• Voies essentielles : Entéro-hépatique (exogène), centrifuge (apport aux tissus) et centripète (retour/excrétion biliaire).
• Application : La connaissance précise du métabolisme des lipoprotéines est la base indispensable du diagnostic et de la classification des pathologies lipidiques.