Enzymes
Groupe des hydrolases (EC 3)
Lipases

Différentes classes d'estérases (EC 3.1.1) qui catalysent les esters carboxyliques ou carboxylestérases appartiennent à la superfamille des hydrolases (EC 3) comme :

• les lipases,
• les estérases vraies,
• les phospholipases.

Vue d'ensemble des lipases

Lipases dites " vraies ou conventionnelles "

Les lipases dites " vraies ou conventionnelles " (EC 3.1.1.3), hydrolases à sérine, sont spécialisées dans l'hydrolyse des fonctions ester $\ce{-C(=O)-O-}$ des triglycérides (TG) à chaîne longue et moyenne insolubles dans l'eau dans la transformation des triglycérides en glycérol et en acides gras (lipolyse).

1. Dans la lumière intestinale, on trouve plusieurs lipases ( lipases et digestion).

a. la plus importante est la lipase pancréatique (EC 3.1.1.3).

$\ce{Triglycéride + H2O}$ $\leftrightharpoons$ $\ce{Diglycéride + acide gras + H^+}$

$\ce{Diglycéride + H2O}$ $\leftrightharpoons$ $\ce{Monoglycéride + acide gras + H^+}$

b. Les monoglycérides (MG) sont hydrolysés par la carboxyl ester lipase (CEL), appelée aussi lipase cholestérol estérase ou BSDL (Bile Salt-Dependent Lipase), qui hydrolyse aussi les esters de cholestérol (CE).

$\ce{Monoglycéride + H2O}$ $\leftrightharpoons$ $\ce{glycérol + acide gras + H^+}$

2. Les autres lipases, même si quelquefois elles peuvent hydrolyser aussi les triglycérides, sont actives sur les autres lipides et comprennent :

• les autres lipases pancréatiques (PLRP ou PNLIPRP),
• la lipase linguale,
• la carboxyl ester lipase (CEL) ou BSDL,
• la phospholipase A2.

3. On trouve d'autres lipases comme :

• la lipoprotéine lipase (LPL), à rôle essentiel dans l'hydrolyse des lipoprotéines au niveau endothélial,
• la triglycéride lipase cellulaire (ATGL ou Adipose triglyceride lipase) ou dite aussi hormono-sensible, localisée dans les adipocytes.

Estérases

Les aliestérases (EC 3.1.1.1) catalysent, entre autres, les triglycérides (TG) à chaîne courte solubles dans l'eau.

Remarque : les lipases et les estérases sont souvent classées sous le terme enzymes lipolytiques chez les bactéries (Classification of lipolytic enzymes and their biotechnological applications in the pulping industry 2017).

Phospholipases

Les phospholipases partagent des similitudes de structure et de mécanisme catalytique avec les lipases et les estérases, du fait de leur substrat, mais ils catalysent les phosphoglycérides hydrolysant des liaisons esters de nature amphipathique, plutôt que des lipides neutres.

Remarque : certaines lipases, traitées toujours séparément dans les revues, agissent sur un grand nombre de substrats comme sur :

• les esters de cholestérol (CE),
• les phospholipides (PL),
• les sphingomyélines, i.e. sphingomyélinase,
• les esters de choline, i.e. cholinestérases,
• les vitamines liposolubles…

Mécanisme des lipases

1. Contrairement aux estérases qui fonctionnent en milieu aqueux, les lipases sont activées uniquement lorsqu'elles sont adsorbées à une interface huile-eau.

• Par exemple, les lipides alimentaires forment des micelles au niveau de la lumière de l’intestin, grâce aux acides biliaires qui contribuent à leur émulsification.
• La formation de microgouttelettes facilite l'action des lipases.

2. L'hydrolyse de la liaison ester $\ce{-C(=O)-O-}$ en acide carboxylique ($\ce{-C(=O)OH}$ et alcool ($\ce{R-OH}$) est un processus en deux étapes (The classification of esterases: an important gene family involved in insecticide resistance - A Review 2012).

$\ce{R-C(=O)-O-R' + OH-Ser-E}$ $\leftrightharpoons$ $\ce{R'-OH + R-C(=O)O-Ser-E}$

a. La première étape est l'attaque nucléophile de la sérine catalytique sur le carbone de la liaison ester.

• Cette étape libère un métabolite alcool et une enzyme acylée en raison des liaisons covalentes formées entre la fraction acide du substrat et le résidu sérine (Ser) au niveau du site catalytique.
• L'étape est stabilisée par liaison hydrogène à histidine (His) qui à son tour est stabilisé par le groupe carboxylique du membre acide de la triade catalytique.

$\ce{R-C(=O)-O-Ser-E + H2O}$ $\leftrightharpoons$ $\ce{R'COOH + OH-Ser-E}$

b. Dans la deuxième étape, le résidu histidine de la triade catalytique montre une affinité envers les molécules d'eau et aide également l'enzyme à revenir à son état actif avec la libération d'une fraction acide (Carboxylesterases: Sources, Characterization and Broader Applications 2016).

3. Les lipases agissent progressivement, i.e. elles détachent les acides gras à des vitesses différentes en fonction de leur position.

• Les acides en position 1 et 3 sont détachés les premiers, les acides insaturés sont libérés d'ailleurs avant les acides saturés.
• L'hydrolyse du 2-monoglycéride exigerait une transposition en 1 avant l'hydrolyse.
• Les acides courts comme l'acide butyrique sont libérés avant les acides longs comme l'acide palmitique

Classification des lipases

Les classification des lipases est difficile !

Nous montrons ici une liste des lipases de l'homme avec quelques-unes de leurs caractéristiques.

	Cellules productrices	Localisation	Substrat	Fonction
Lipases agissant dans le tractus digestif
Lipase pancréatique (PL, PNLIP ou PTL	Cellules acineuses du pancréas	Suc digestif	TG	Absorption des acides gras et des monoglycérides
PLRP1 (Pancreatic Lipase Related Protein 1) ou PNLIPRP1	Cellules acineuses du pancréas	Suc digestif	Pas d'activité	Régulatrice ?
PLRP2 (Pancreatic Lipase Related Protein 2) ou PNLIPRP2	Cellules acineuses du pancréas	Suc digestif	TG PC Galactolipides	Absorption des acides gras et des monoglycérides
Lipase gastrique	Estomac	Suc digestif		Absorption des acides gras chez le nourrisson
Carboxyl ester lipase (CEL ou (BSDL)	Cellules acineuses du pancréas	Suc digestif Lait maternel	TG, DG, MG Esters de cholestérol Esters vitamines liposolubles	Absorption et digestion des acides gras
Lipase linguale	Glandes salivaires	Salive
Lipases agissant dans les cellules
Lipase hormonosensible (HSL)	Tissu adipeux Tissus stéréogéniques	Intracellulaire	TG, DG, MG Esters de cholestérol	Mobilisation des acides gras Spermatogenèse Stéroïdogenèse
Adipose triglyceride lipase (ATGL)	Tissu adipeux Tissus stéréogéniques	Intracellulaire	TG	Initiation lipolyse
Lipase lysosomiale (LAL ou LIPA)		Lysosomes	TG, Esters de cholestérol	Digestion des acides gras
Lipases agissant sur le lipoprotéines
Lipase endothéliale (EL ou LIPG)	Cellules endothéliales	Endothélium	TG PC	Métabolisme lipoprotéines
Lipoprotéine lipase (LPL)	Tissu adipeux Autres tissus	Endothélium	TG	Métabolisme lipoprotéines
Lipase hépatique (HL ou LIPC)	Hépatocytes	Endothélium	TG PC	Métaboisme lipoprotéines

Rôles des lipases

Le rôle des lipases est développé :

• dans la digestion des lipides,
• dans le métabolisme des lipoprotéines.