Gouttelette lipidique

Une gouttelette lipidique, également appelée adiposome[1], est un organite cellulaire riche en lipides, abondant dans les tissus adipeux et intervenant dans le stockage et l'hydrolyse des lipides neutres (électriquement non chargés). Les gouttelettes lipidiques interviennent également comme réservoirs pour le cholestérol et les glycérides destinés à la formation et à l'entretien des membranes biologiques.

Nature et fonctions

Les gouttelettes lipidiques sont présentes chez tous les eucaryotes et assurent le stockage d'une fraction importante des lipides des mammifères dans les adipocytes. Elles avaient initialement été vues comme de simples réserves de graisses intracellulaires mais, depuis la découverte, dans les années 1990, des protéines qui les recouvrent et régulent à la fois la dynamique de ces gouttelettes et le métabolisme des lipides qui constituent ces dernières, les adiposomes sont à présent considérés comme des organites jouant un rôle déterminant dans le métabolisme énergétique des cellules et le stockage de leurs lipides.

L'implication des adiposomes en dehors du stockage des triglycérides et du cholestérol commence seulement à être élucidée. Les gouttelettes lipidiques sont notamment impliquées dans les réponses inflammatoires faisant intervenir des eicosanoïdes et dans des maladies métaboliques telles que obésité, cancer[2],[3] et athérome[4]. En dehors des adipocytes, les adiposomes assurent la protection des cellules contre la lipotoxicité (en) en stockant les acides gras sous forme de triglycérides, c'est-à-dire de trois molécules d'acides gras estérifiant une molécule de glycérol. Les acides gras peuvent également être convertis en diglycérides, en céramides et en thioesters de la coenzyme A. Ces intermédiaires lipidiques peuvent interférer avec la signalisation de l'insuline, conduisant à la lipotoxicité et à la résistance à l'insuline d'origine lipidique[5]. Les gouttelettes lipidiques interviennent également comme plateformes de liaison et de dégradation des protéines. Enfin, elles sont utilisées par certains agents infectieux tels que le virus de l'hépatite C, le virus de la dengue et chlamydia trachomatis[6],[7].

Structure

Les gouttelettes lipidiques sont constituées d'un cœur lipidique formé essentiellement de triglycérides et d'esters de cholestérol et entouré par une couche de phospholipides, ces derniers jouant le rôle le surfactant, empêchant l'adiposome de se collaber. La surface des adiposomes est parsemée d'un certain nombre de protéines qui interviennent dans la régulation du métabolisme des lipides. La famille la mieux connue de telles protéines associées à la surface des gouttelettes lipidiques est la famille des périlipines, encodées par cinq gènes appelés PLIN1, PLIN2 (en)[8] (ADRP), PLIN3 (en) (TIP47), PLIN4 (en) et PLIN5[9],[10],[11] (OXPAT, LSDP5, MLDP). L'étude du protéome associé aux adiposomes a mis en évidence de nombreuses autres familles de protéines associées à la surface des gouttelettes lipidiques : protéines intervenant dans la circulation membranaire, l'arrimage des vésicules, l'endocytose et l'exocytose[12]. Les phospholipides de la couche superficielle des adiposomes sont notamment riches en phosphatidylcholine et en phosphatidyléthanolamine, avec une quantité moindre de phosphatidylinositol[13].

La taille des gouttelettes lipidiques est très variable, allant de 20 à 100 nm de diamètre[14]. Dans les adipocytes, les adiposomes tendent à être plus grand que dans les autres cellules, jusqu'à occuper l'essentiel du volume cellulaire, tandis que, dans les autres cellules, les gouttelettes lipidiques n'apparaissent que dans certaines conditions et sont significativement plus petites.

Formation

Le mécanisme exact de la formation des gouttelettes lipidiques reste à découvrir. Il est possible qu'elles bourgeonnent à partir de la membrane du réticulum endoplasmique par acculumation des triglycérides entre les deux films de la bicouche phospholipidique. La croissance des adiposomes pourrait ainsi résulter de la diffusion directe d'acides gras, de l'endocytose de stérols, ou par fusion de gouttelettes de plus petite taille à l'aide de protéines SNARE[14]. La seipine intervient également, permettant le transfert des lipides dans l'adiposome[15]. Cette croissance dépend de la production de phosphatidylcholine[16]. On a également observé la scission d'un adiposome en deux gouttelettes lipidiques plus petites, bien que ce processus soit probablement plus rare que la formation de novo[17].

La formation des gouttelettes lipidiques à partir du réticulum endoplasmique commence avec la synthèse des lipides neutres à transporter. La formation de triglycérides à partir de diglycérides est catalysée par la diacylglycérol O-acyltransférase (DGAT), l'importance de cette enzyme dépendant du type de cellule[18]. Il existe deux isoenzymes de la DGAT, notées DGAT1 et DGAT2 ; aucune n'est indispensable à la biosynthèse des triglycérides et des gouttelettes lipidiques, mais les cellules de mammifères qui en sont dépourvues sont incapables de produire des adiposomes et produisent très difficilement des triglycérides ; la DGAT1, qui semble préférer les acides gras exogènes, n'est pas indispensable à la vie, contrairement à la DGAT2, qui semble préférer les acides gras endogènes[17].

Dans les cellules autres que les adipocytes, le stockage des lipides et la production et la croissance des gouttelettes lipidiques et la peut être induite par divers stimulus, notamment les facteurs de croissance, les acides gras insaturés à longue chaîne (dont l'acide oléique et l'acide arachidonique), le stress oxydant et les inflammations dues aux lipopolysaccharides bactériens, à divers agents infectieux, au facteur d'activation plaquettaire, aux eicosanoïdes et aux cytokines[19].

Notes et références

  1. (en) Sally Martin et Robert G. Parton, « Lipid droplets: a unified view of a dynamic organelle », Nature Reviews. Molecular Cell Biology, vol. 7, no 5, , p. 373-378 (PMID 16550215, DOI 10.1038/nrm1912, lire en ligne)
  2. (en) Patricia T. Bozza et João P. B. Viola, « Lipid droplets in inflammation and cancer », Prostaglandins, Leukotriens and Essential Fatty Acids, vol. 82, nos 4-6, , p. 243-250 (PMID 20206487, DOI 10.1016/j.plefa.2010.02.005, lire en ligne)
  3. (en) Rossana C. N. Melo et Ann M. Dvorak, « Lipid Body–Phagosome Interaction in Macrophages during Infectious Diseases: Host Defense or Pathogen Survival Strategy? », PLoS Pathogens, vol. 8, no 7, , e1002729 (PMID 22792061, PMCID 3390411, DOI 10.1371/journal.ppat.1002729, lire en ligne)
  4. (en) Andrew S. Greenberg, Rosalind A. Coleman, Fredric B. Kraemer, James L. McManaman, Martin S. Obin, Vishwajeet Puri, Qing-Wu Yan, Hideaki Miyoshi et Douglas G. Mashek7, « The role of lipid droplets in metabolic disease in rodents and humans », Journal of Clinical Investigation, vol. 121, no 6, , p. 2102-2110 (PMID 21633178, PMCID 3104768, DOI 10.1172/JCI46069, lire en ligne)
  5. (en) Madeleen Bosma, Sander Kersten, Matthijs K.C. Hesselink et Patrick Schrauwen, « Re-evaluating lipotoxic triggers in skeletal muscle: Relating intramyocellular lipid metabolism to insulin sensitivity », Progress in Lipid Research, vol. 51, no 1, , p. 36-49 (PMID 22120643, DOI 10.1016/j.plipres.2011.11.003, lire en ligne)
  6. (en) Nicholas S. Heaton et Glenn Randall, « Dengue virus-induced autophagy regulates lipid metabolism », Cell Host & Microbe, vol. 8, no 5, , p. 422-432 (PMID 21075353, PMCID 3026642, DOI 10.1016/j.chom.2010.10.006, lire en ligne)
  7. (en) Michitaka Suzuki, Yuki Shinohara, Yuki Ohsaki et Toyoshi Fujimoto, « Lipid droplets: size matters », Journal of Electron Microscopy, vol. 60, no Suppl. 1, , S101-S116 (PMID 21844583, DOI 10.1093/jmicro/dfr016, jmicro.oxfordjournals.org/content/60/suppl_1/S101.full)
  8. (en) Madeleen Bosma, Matthijs K. C. Hesselink, Lauren M. Sparks, Silvie Timmers, Maria João Ferraz, Frits Mattijssen, Denis van Beurden, Gert Schaart, Marc H. de Baets, Fons K. Verheyen, Sander Kersten et Patrick Schrauwen, « Perilipin 2 Improves Insulin Sensitivity in Skeletal Muscle Despite Elevated Intramuscular Lipid Levels », Diabetes, vol. 61, no 11, , p. 2679-2690 (PMID 22807032, PMCID 3478528, DOI 10.2337/db11-1402, diabetes.diabetesjournals.org/content/61/11/2679.full)
  9. (en) Sally Martin et Robert G. Parton,, « Caveolin, cholesterol, and lipid bodies », Seminars in Cell & Developmental Biology, vol. 16, no 2, , p. 163-174 (PMID 15797827, DOI 10.1016/j.semcdb.2005.01.007, lire en ligne)
  10. (en) Dawn L. Brasaemle, « Thematic review series: Adipocyte Biology. The perilipin family of structural lipid droplet proteins: stabilization of lipid droplets and control of lipolysis », Journal of Lipid Research, vol. 48, no 12, , p. 2547-2559 (PMID 17878492, DOI 10.1194/jlr.R700014-JLR200, lire en ligne)
  11. (en) Alan R. Kimmel1, Dawn L. Brasaemle, Monica McAndrews-Hill, Carole Sztalryd et Constantine Londos, « Adoption of PERILIPIN as a unifying nomenclature for the mammalian PAT-family of intracellular lipid storage droplet proteins », Journal of Lipid Research, vol. 51, no 3, , p. 468-471 (PMID 19638644, PMCID 2817576, DOI 10.1194/jlr.R000034, lire en ligne)
  12. (en) Joel M. Goodman, « The Gregarious Lipid Droplet », Journal of Biological Chemistry, vol. 283, no 42, , p. 28005-28009 (PMID 18611863, PMCID 2568941, DOI 10.1074/jbc.R800042200, lire en ligne)
  13. (en) René Bartz, Wen-Hong Li, Barney Venables , John K. Zehmer, Mary R. Roth, Ruth Welti, Richard G. W. Anderson, Pingsheng Liu et Kent D. Chapman, « Lipidomics reveals that adiposomes store ether lipids and mediate phospholipid traffic », Journal of Lipid Research, vol. 48, no 4, , p. 837-847 (PMID 17210984, DOI 10.1194/jlr.M600413-JLR200, lire en ligne)
  14. (en) Yi Guo, Kimberly R. Cordes, Robert V. Farese, Jr et Tobias C. Walther, « Lipid droplets at a glance », Journal of Cell Science, vol. 122, no Pt 6, , p. 749-752 (PMID 19261844, PMCID 2714424, DOI 10.1242/jcs.037630, lire en ligne)
  15. Wang H, Becuwe M, Housden BE et al. Seipin is required for converting nascent to mature lipid droplets, Elife, 2016;5:e16582
  16. Krahmer N, Guo Y, Wilfling F et al. Phosphatidylcholine synthesis for lipid droplet expansion is mediated by localized activation of CTP:phosphocholine cytidylyltransferase, Cell Metab, 2011;14:504–515
  17. (en) Florian Wilfling, Joel T Haas, Tobias C Walther et Robert V Farese Jr, « Lipid droplet biogenesis », Current Opinion in Cell Biology, vol. 29, , p. 39-45 (PMID 24736091, PMCID 4526149, DOI 10.1016/j.ceb.2014.03.008, lire en ligne)
  18. (en) Charles A. Harris, Joel T. Haas, Ryan S. Streeper, Scot J. Stone, Manju Kumari, Kui Yang, Xianlin Han, Nicholas Brownell, Richard W. Gross, Rudolf Zechner et Robert V. Farese Jr., « DGAT enzymes are required for triacylglycerol synthesis and lipid droplets in adipocytes », Journal of Lipid Research, vol. 52, no 4, , p. 657-667 (PMID 21317108, PMCID 3284159, DOI 10.1194/jlr.M013003, lire en ligne)
  19. (en) Rossana C. N. Melo, Heloisa D’Avila, Hsiao-Ching Wan, Patrícia T. Bozza, Ann M. Dvorak et Peter F. Weller, « Lipid Bodies in Inflammatory Cells: Structure, Function, and Current Imaging Techniques », The Journal of Histochemistry and Cytochemistry, vol. 59, no 5, , p. 540-556 (PMID 21430261, PMCID 3201176, DOI 10.1369/0022155411404073, jhc.sagepub.com/content/59/5/540.full)
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