ARTICLE
L'analyse chimique de très nombreuses membranes biologiques montre
que, globalement, celles-ci sont formées de protéines et
de lipides en proportions sensiblement équivalentes, mais en fait
les variations peuvent être très importantes. Les principaux
lipides membranaires sont les divers et nombreux phospholipides qui représentent
50 à 60 % des constituants lipidiques des membranes ; on trouve
aussi d'autres lipides comme le cholestérol et, pour ce qui concerne
plus particulièrement la couche cornée de la peau, des céramides
ainsi que divers autres types moléculaires. Les phospholipides
se caractérisent par l'existence d'acides gras ayant de 14 à
20 atomes de carbone dont certains dérivent des acides gras polyinsaturés
(AGPI) essentiels obligatoirement fournis par l'alimentation (les acides
linoléique et alpha-linolénique). Pour simplifier, il est
classique de dire qu'une membrane insaturée est souple ; une membrane
saturée est rigide. Ainsi, l'alimentation et plus particulièrement
certains acides gras essentiels contrôlent la qualité des
membranes, pour autant que ceux-ci parviennent à leur cible. Au
niveau de la peau, il est acquis que la «souplesse» membranaire
est associée à sa plasticité et son hydratation,
en relation avec la matrice extracellulaire et plus particulièrement
les glycosaminoglycanes.
Afin d'établir le rationnel qui existe entre l'alimentation,
les lipides et l'hydratation cutanée, il convient d'établir
les données corrrespondant à l'absorption des lipides, de
leur métabolisme et de l'expression biologique qu'ils engendrent.
Métabolisme
Lipides et alimentation
Dans les pays occidentaux industrialisés, plus de 40 % des apports
énergétiques journaliers sont fournis par les lipides. L'alimentation
apporte essentiellement des triacylglycérols constitués
d'acides gras à longue chaîne ainsi que des phospholipides
et des esters de cholestérol en quantités plus modestes.
À cet apport exogène s'ajoutent les lipides endogènes
d'origine biliaire et intestinale. Les triacylglycérols, après
hydrolyse en acides gras libres et 2-monoacylglycérol, sont captés
par les entérocytes. Les acides gras à chaîne courte,
relativement hydrosolubles, parviennent au foie via la veine porte.
En revanche, les acides gras à longue chaîne et les 2-monoacylglycérols,
plus hydrophobes, sont réestérifiés, puis incorporés
dans les lipoprotéines (essentiellement chylomicrons et lipoprotéines
de très basse densité). Ces particules de transport se retrouvent
ensuite dans la lymphe intestinale puis dans la circulation générale
où elles fournissent, sous l'influence de la lipoprotéine
lipase de l'endothélium vasculaire, des acides gras aux tissus
périphériques (muscles striés, tissu adipeux et membranes
biologiques). Ainsi, les lipoprotéines intestinales se transforment-elles
progressivement en particules de plus en plus petite taille appelées
«remnants», qui sont finalement captées par le foie.
Les lipides exercent de multiples fonctions au niveau de l'organisme.
Outre leur rôle énergétique, structural et de précurseurs
des médiateurs lipidiques, des travaux récents indiquent
que certains acides gras à longue chaîne sont impliqués
dans la régulation de différentes fonctions cellulaires
via le contrôle des canaux ioniques [1] et dans l'expression
génique [2]. La biodisponibilité des nutriments lipidiques
en général et des acides gras à longue chaîne
en particulier apparaît donc comme un facteur primordial de l'homéostasie
de l'organisme en général et de la peau en particulier.
Transport des acides gras à longue chaîne
vers l'entérocyte
La première étape de l'absorption intestinale des acides
gras à longue chaîne est constituée par le franchissement
de la phase aqueuse, appelée couche d'eau non agitée, qui
recouvre les microvillosités entérocytaires. Cette dernière
est formée par la présence conjointe du mucus et des mucopolysaccharides
constitutifs du gycocalyx. Cette zone est caractérisée par
un pH acide, conséquence de la présence de pompes échangeuses
d'ions H+/Na+, situées à la surface
des entérocytes [3]. Du fait de leur solubilité très
limitée dans les phases aqueuses, les acides gras à longue
chaîne ne peuvent accéder à la membrane plasmique
entérocytaire que sous la forme de micelles mixtes en association
avec les sels biliaires, le micro-environnement acide qu'ils rencontrent
à ce niveau favorisant ainsi leur libération [4].
Le mécanisme par lequel les acides gras à longue chaîne
traversent les membranes biologiques reste encore à préciser.
Du fait de leur caractère hydrophile, l'hypothèse d'une
diffusion passive a été longtemps privilégiée.
Cependant, l'existence de ce seul mécanisme est actuellement remise
en cause du fait que plusieurs protéines membranaires présentant
une haute affinité pour les acides gras à longue chaîne
ont été récemment isolées et caractérisées
au niveau de différents types cellulaires. Il s'agit de la plasma
membrane fatty acid binding protein ou FABpm [5], d'une protéine
de 56 kDa [6], d'un polypeptide de 22 kDa appelé P22 [7], du fatty
acid transporter ou FAT [8] et enfin de la fatty acid transfer
protein (FATP) [9]. On sait actuellement qu'au moins deux de ces protéines
sont exprimées au niveau intestinal : il s'agit de la FABPPM et
du FAT [10].
Transfert des acides gras à longue chaîne
vers la peau
Une fois dans l'entérocyte, les acides gras à longue chaîne
sont pris en charge par les fatty acid binding proteins cytosoliques
(FABPc). Ce sont des polypeptides de 14-15 kDa caractérisés
par leur très haute affinité pour les acides gras à
longue chaîne, qu'ils soient saturés ou insaturés.
Ils font partie d'une famille de protéines de liaison comportant
actuellement douze membres [11]. À ce stade de leur métabolisme,
les acides gras sont disponibles pour être transférés
vers différents organes cibles après passage dans le torrent
circulatoire sanguin et lymphatique. Les lipides sont transportés
sous forme de lipoprotéines. Au cours de leur séjour dans
le sang, ces lipoprotéines sont le siège de réactions
métaboliques dont la nature dépend de la composition à
la fois de leurs lipides et de leurs apoprotéines. Les acides gras
parviennent ainsi au niveau des couches profondes du derme, fortement
vascularisées, où ils vont subir des biotransformations
enzymatiques par des enzymes comme des élongases présentes
dans les mitochondries et le réticulum endoplasmique et des désaturases
du réticulum endoplasmique pour donner naissance à des acides
gras polyinsaturés à longue chaîne responsables de
la «fluidité» membranaire des cellules et donc de l'hydratation
du derme et de l'épiderme. Ainsi, l'approche nutritionnelle permet
d'observer l'effet «cosmétique» sur le derme vers l'épiderme,
et non l'inverse comme cela est observé en cosmétologie
traditionnelle utilisant la voie topique.
Biologie des lipides
Les cellules de tous les tissus ont un besoin en acides gras polyinsaturés
en n-3 et n-6, principalement au cours du développement, mais aussi
dans la maturité pour le renouvellement des phospholipides membranaires
et la synthèse d'eicosanoïdes. Toutefois, trois tissus occupent
une place à part, le tissu nerveux central et périphérique,
par suite de sa richesse en acide gras n-3 et n-6, la peau et le foie
par leur capacité à transformer l'acide alpha-linolénique
et gamma-linolénique en polyènes supérieurs.
Un problème majeur est donc que le tissu cutané puisse
effectuer la synthèse en acide eicosapentaénoïque (EPA)
et en acide docosahexaénoïque (DHA) de façon appropriée.
D'une part par un fonctionnement normal de la voie métabolique
de biosynthèse des polyènes supérieurs, d'autre part
par un apport convenable des précurseurs dans cette voie, au détriment
des autres voies métaboliques, en particulier de la voie de beta-oxydation.
Concernant la voie de biosynthèse du 18:n-3 en 20:5n-3 et 22:6n-3,
et sa régulation par de multiples facteurs :
- dès son absorption intestinale, l'acide alpha-linoléique
peut être transformé en acide docosahexaénoïque
(DHA). Dans les conditions normales, cette conversion n'est pas élevée,
environ 1 % du précurseur absorbé, mais le phénomène
est assez nouveau pour être signalé.
- la biosynthèse de l'EPA en DHA passe par des acides gras en
C24 et une delta6 désaturation. Cette delta6 désaturation
est précédée par une élongation et suivie
par une réaction de raccourcissement.
- les réactions de delta6 et delta5 désaturation des acides
gras en n-6 sont fortement inhibées par les homologues supérieurs
du 18:3n-3 (EPA et DHA) de l'huile de poisson, même présents
en très faible quantité dans le régime, chez le rat
[12]. Cela est susceptible d'entraîner un déficit de synthèse
des homologues supérieurs de l'acide linoléique (18:3n-6),
à savoir gamma-linolénique (18:2n-6) et acide arachidonique
(20:4n-6), tous les deux précurseurs d'eicosanoïdes.
- réciproquement, bien que la vitesse de delta6 désaturation
du 18:3n-3 soit supérieure à celle du 18:2n-6 par la même
enzyme, un excès dans l'alimentation d'acide linoléique
est susceptible d'entraîner une inhibition d'EPA et de DHA à
partir de 18:3n-3.
Ces deux dernières propriétés présentent
donc une forte implication nutritionnelle et soulignent, parmi d'autres
faits aussi, l'importance de l'équilibre des différents
acides gras dans les lipides alimentaires.
Application en cosmétologie
Le rationnel concernant l'utilisation des acides gras essentiels polyinsaturés
de la série n-3 et n-6 repose principalement sur ce qui vient d'être
exposé ci-dessus en termes de métabolisme et de biologie
de ces derniers. À partir du moment où la cible est atteinte
(la peau) en quantité suffisante, nous retrouvons tout le rationnel
décrit dans ce numéro spécial «lipides et cosmétologie»
en termes de capacité «beauté» de la peau. Les
principales sources en acides gras polyinsaturés utilisées
dans cette «cosmétique orale» sont : l'huile de bourrache,
l'huile d'onagre pour la série n-6, les huiles de poissons ou de
microalgues pour la série n-3, et l'huile de pépins de cassis
pour l'apport mixte en acides gras des deux séries. Des céramides,
principalement d'origine végétale, peuvent également
jouer un rôle important, même si nous ne connaissons pas encore
le mécanisme par lequel ils agissent après ingestion.
De nombreuses études cliniques ont pu démontrer l'utilisation
nutritionnelle de ces mélanges d'huiles végétales
pour l'hydratation de la peau (études non publiées). Il
reste à déterminer les mécanismes par lesquels celles-ci
peuvent agir dans les couches profondes et superficielles du derme.
RÉFÉRENCES
1. ORDWAY RW, SINGER JJ, WALGH Jr (1991). Direct regulation of
ions channels by fatty acids. Trends Neurosci, 14: 96-100.
2. NIOT I, POIRIER H, BESNARD P (1997). Regulation of gene expression
by fatty acids : special reference to fatty acid-binding proteins (FABP).
Biochimie, 79: 129-33.
3. SHIAU YF, FERNANDEZ P, JACKSON MJ, Mc MONAGLE S (1985). Mechanisms
maintaining a low pH microclimate in the intestine. Am J Physiol,
248: G608-17.
4. SHIAU YF (1981). Mechanism of fat absorption. Am J Physiol,
240: G1-9.
5. STREMMEL W, STROHMEYER G, BORCHARD F, KOCHWA S, BERK PD (1985).
Isolation and partial characterisation of a fatty acid-binding protein
in rat liver plasma membranes. Proc Natl Acad Sci USA, 82: 4-8.
6. FUJII S, KAWAGUSHI H, YASUDA H (1987). Isolation and partial
purification of an amphiphilic 56kDa fatty acid-binding protein from renal
basolateral membrane. J Biochem, 101: 679-84.
7. TRIGATTI BI, MANGROO D, GERBER GE (1991). Photoaffinity labelling
and fatty acid permeation in 3T3-L1 adipocytes. J Biol Chem, 268:
22621-5.
8. ABUMRAD NA, EL-MAGRABI MR, AMRI EZ, LOPEZ E, GRIMALDI PA (1993).
Cloning of a rat adipocyte membrane protein implicated in binding or transport
of long-chain fatty acid that is induced during preadipocyte differentiation.
J Biol Chem, 268: 17665-8.
9. SCHAFFER JE, LODISH HF (1994). Expression cloning and characterisation
of a novel adipocyte long chain fatty acid transport protein. Cell,
79: 427-36.
10. BESNARD P, NIOT I, BERNARD A, CARLIER H (1996). Cellular and
molecular aspects of fat metabolism in the small intestine. Proc Nutr
Soc, 55: 19-37.
11. SACCHETTINI JC, GORDON JI (1993). Mini review: rat intestinal
fatty acid-binding protein. A model system for analysing the forces that
can bind fatty acids to proteins. J Biol Chem, 268: 18399-9402.
12. CAO JM, BLOND JP, JUANEDA P, DURAND G, BEZARD J (1993). Lipids,
30: 825-32.
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