En chimie et en biochimie, les acides gras sont un groupe de composés organiques faisant partie de la famille des acides carboxyliques. Comme ces derniers, ils possèdent un squelette carboné dérivé des alcanes qui porte au moins un groupe carboxyle (COOH), mais ont la particularité d'avoir une chaîne aliphatique relativement longue, ce qui tend à les rendre insolubles dans l'eau.
Les acides gras naturels possèdent une chaîne carbonée de 4 à de carbone (rarement au-delà de 28) et habituellement en nombre pair, car la biosynthèse des acides gras, catalysée par la synthase d'acide gras, procède en ajoutant de façon itérative des groupes de deux atomes de carbone grâce à l'acétyl-CoAUne exception notable à ces assertions est l'acide heptatriacontylique, C37 qui est présent dans plusieurs plantes et animaux..
Par extension, le terme est parfois utilisé pour désigner tous les acides carboxyliques à chaîne hydrocarbonée non cyclique.
En biochimie, les acides gras sont une catégorie de lipides qui comprend notamment les acides carboxyliques aliphatiques et leurs dérivés (acides gras méthylés, hydroxylés, hydroperoxylés) et les eicosanoïdes. Ces derniers dérivent de l'acide eicosapentaénoïque (oméga-3) ou de l'acide arachidonique (oméga-6) et ont souvent un rôle d'hormones.
Les acides gras jouent un rôle structurel fondamental dans toutes les formes de vies connues à travers divers types de lipides (phosphoglycérides, sphingolipides…) qui, en milieu aqueux, s'organisent en réseaux bidimensionnels structurant toutes les membranes biologiques (membrane cellulaire, plasmique, mitochondriale, du réticulum endoplasmique, des thylakoïdes).
Ils constituent également des sources importantes d'énergie métabolique : les acides gras permettent aux êtres vivants de stocker environ d'énergie () par gramme de lipides, contre environ pour les glucides (). Ils sont stockés par l'organisme sous forme de triglycérides, dans lesquels trois molécules d'acides gras forment un ester avec un résidu de glycérol. Lorsqu'ils ne sont pas liés à d'autres molécules, les acides gras sont dits « libres ».
Leur dégradation produit de grandes quantités d'ATP, molécule énergétique privilégiée des cellules : la β-oxydation suivie de la dégradation par le cycle de Krebs d'un acide gras saturé à de carbone libère en effet , soit l'équivalent énergétique de pour une molécule d'acide palmitique , qui contient de carbone , et donc .
Les acides gras peuvent être synthétisés par l'organisme à travers un ensemble de processus métaboliques appelés lipogenèse. Ils sont également apportés en grande quantité par l'alimentation.
En moyenne, les besoins énergétiques quotidiens s'élèvent à pour une femme et pour un homme adulte « What should my daily intake of calories be? », National Health Service, Royaume-Uni., dont les matières grasses ne devraient idéalement pas représenter plus de 35 % « FSA nutrient and food based guidelines for UK institutions », Food Standards Agency, Royaume-Uni., soit pour une femme et pour un homme adulte« Matières grasses », Ministère de la Santé et des Services sociaux du Québec : recommandation fixant la masse quotidienne de matières grasses consommées à ne pas dépasser par individu..
L'alimentation humaine occidentale apporte néanmoins bien davantage de matières grasses, les valeurs annuelles individuelles pour la France, toutes tranches d'âges confondues, s'élevant en moyenne à par jour et par personneexactement en moyenne entre 2006 et 2008 : « Évolution sur dix ans de la consommation alimentaire : moins de matières grasses animales dans nos assiettes », Ministère de l'Alimentation, de l’Agriculture et de la Pêche, Centre d'études et de prospective, n° 12 - mars 2010., autrement dit 160 % de la quantité maximale recommandée pour un adulte.
Nomenclature Il existe plusieurs nomenclatures parallèles pour désigner les acides gras.
Nom d'usage : les plus communs des acides gras ont des noms d'usage non systématiques sous lesquels ils sont désignés dans la littérature. Ces noms ne suivent généralement aucune règle mais sont concis et non ambigus, désignant un diastéréoisomère précis d'un acide gras donné.
Exemples : acide palmitique, acide palmitoléique, acide arachidique, acide arachidonique, etc.
Nom IUPAC : tous les acides gras s'inscrivent également dans la nomenclature des composés organiques publiée en 1979 par l'IUPAC en complément de recommandations destinées spécifiquement à la nomenclature des lipides publiée en 1977. Les atomes de carbone sont comptés à partir de l'extrémité carboxylique –COOH et la diastéréoisomérie des doubles liaisons est indiquée par la notation cis / trans ou par la notation (Z) / (E).
Exemples : acide cis-9-hexadécénoïque ou acide (Z)-hexadéc-9-énoïque pour l'acide palmitoléique.
Nomenclature Δx : la nomenclature « delta-x » concerne les acides gras insaturés, pour lesquels chaque double liaison est indiquée par le signe Δ précédé de sa configuration cis ou trans et suivi en exposant par la position de la double liaison le long de la chaîne aliphatique de l'acide gras depuis l'extrémité carboxylique –COOH de la molécule.
Exemples : acide cis-Δ9-hexadécénoïque pour l'acide palmitoléique ; acide cis-Δ9,cis-Δ12-octadécadiénoïque, acide , acide , ou encore acide pour l'acide linoléique.
Nomenclature biochimique : en biochimie, les acides gras sont souvent désignés par des numéros de la forme C:D dans laquelle C représente le nombre d'atomes de carbone de l'acide et D le nombre de doubles liaisons qu'il contient. Cette désignation est très souvent complétée par une mention de la forme dans laquelle n symbolise le nombre d'atomes de carbone et x la position de la première double liaison comptée depuis l'extrémité méthyle de la molécule — c'est-à-dire dans l'autre sens que celui qui prévaut pour la nomenclature IUPAC et la . Dans le grand public, la désignation , préconisée par l'IUPAC, est généralement écrite « » ou « ». Cette nomenclature est imprécise, plusieurs acides gras différents pouvant être décrits par les mêmes numéros , mais des acides gras de mêmes numéros auront souvent des propriétés biochimiques ou physiologiques semblables : les oméga-3 et oméga-6 sont ainsi bien connus du public pour leurs effets sur la santé.
Exemples : 16:1 n-7 pour l'acide palmitoléique ; 18:2 n-6 ou 18:2 ω-6 pour l'acide linoléique, un oméga-6 essentiel ; 18:3 n-6 pour l'acide pinolénique, l'acide γ-linolénique (GLA) ou encore l'acide jacarique, respectivement diastéréoisomères , et de l'acide octadécatriénoïque (18:3) — le GLA est en fait le seul des trois à être habituellement rangé parmi les oméga-6.
upright=2|gauche|vignette|Numérotation des atomes de carbone de l'acide stéaridonique, un acide gras , selon les nomenclatures chimique (en bleu) et biochimique (en rouge).
Classification On parle d'acides gras à longue chaîne pour une longueur de 14 à de carbone et à très longue chaîne s'il y a plus de de carbone.
Les acides gras sont présents dans les graisses animales et les graisses végétales, les huiles végétales ou les cires, sous forme d'esters D'après l'IUPAC dans le Glossaire basé sur la structure des noms de classes des composés organiques et réactifs intermédiaires.
Les acides gras à chaîne courte (AGCC) sont des acides gras comportant de 2 à 6 atomes de carbone. Contrairement aux acides gras à longue chaîne qui proviennent principalement de l'alimentation et du métabolisme lipidique, les AGCC sont majoritairement produits par la fermentation bactérienne des fibres alimentaires et des glucides non digestibles dans le côlon.
Les trois principaux AGCC produits par le microbiote intestinal sont l'acide acétique (acétate, C2:0), l'acide propionique (propionate, C3:0) et l'acide butyrique (butyrate, C4:0), représentant respectivement environ 60%, 20% et 20% des AGCC totaux. On trouve également en plus faibles quantités l'acide valérique (valérate, C5:0) et l'acide caproïque (caproate, C6:0). Ces molécules jouent des rôles physiologiques essentiels, distincts de ceux des acides gras à longue chaîne. Le butyrate constitue la principale source d'énergie des colonocytes (cellules épithéliales du côlon) et exerce des effets anti-inflammatoires et antitumoraux en régulant l'expression génique et en inhibant les histones désacétylases. Le propionate est principalement métabolisé par le foie où il participe à la néoglucogenèse et à la régulation du métabolisme lipidique. L'acétate, quant à lui, rejoint la circulation systémique et est utilisé comme substrat métabolique par divers tissus périphériques, notamment les muscles et le tissu adipeux.
Les AGCC agissent également comme molécules de signalisation en se liant à des récepteurs couplés aux protéines G, notamment GPR41 (FFAR3) et GPR43 (FFAR2), exprimés sur diverses cellules incluant les entérocytes, les cellules immunitaires et les adipocytes. Par cette voie, ils participent à la régulation de l'inflammation, de l'immunité intestinale, de la satiété et du métabolisme énergétique.
La production d'AGCC dépend étroitement de la composition du microbiote intestinal et de l'apport alimentaire en fibres fermentescibles. Un déficit en AGCC, notamment en butyrate, a été associé à diverses pathologies incluant les maladies inflammatoires chroniques de l'intestin, le syndrome métabolique, le diabète de type 2 et certains cancers colorectaux. L'enrichissement de l'alimentation en fibres prébiotiques (inuline, oligofructose, amidon résistant) favorise la production d'AGCC et constitue une stratégie nutritionnelle pour maintenir la santé intestinale.
Acides gras saturés
+ Exemples d'acides gras saturés Nom d'usage Structure C:D Acide caprylique 8:0 Acide caprique 10:0 Acide laurique 12:0 Acide myristique 14:0 Acide palmitique 16:0 Acide stéarique 18:0 Acide arachidique 20:0 Acide béhénique 22:0 Acide lignocérique 24:0 Acide cérotique 26:0
Un acide gras saturé est un acide carboxylique aliphatique comportant typiquement de 12 à de carbone et aucune double liaison carbone-carbone : tous les atomes de carbone sont saturés en hydrogène, la formule semi-développée d'un tel acide gras à de carbone étant .
Les molécules de ces composés organiques sont linéaires de longueur variable. Plus les membranes biologiques sont riches en acides gras saturés et plus les lipides qui portent ces acides gras auront tendance à « cristalliser » en formant des réseaux ordonnés dont la fluidité est entravée par de nombreuses liaisons hydrogène ; le taux d'acides gras saturés est un moyen de réguler la fluidité des membranes biologiques en fonction de la température. Un excès d'acides gras saturés dans les membranes cellulaires peut cependant altérer leur fonction d'interfaces biologiques entre le cytoplasme et le milieu extracellulaire, par exemple en réduisant la perméabilité de ces membranes ou en modifiant le comportement de certains récepteurs membranaires.
upright=2|gauche|vignette|Représentation 3D de la molécule d'acide myristique, un acide gras du lait de vache à de carbone. Comme tous les acides gras saturés, sa molécule est linéaire, de formule .
Acides gras insaturés
upright=1.25|vignette|Comparaison des diastéréoisomères trans (en haut, A : acide élaïdique) et cis (en bas, B : acide oléique) d'un même acide gras monoinsaturé, le .
Un acide gras insaturé est un acide gras qui comporte une ou plusieurs doubles liaisons carbone-carbone. Ces doubles liaisons peuvent être réduites en liaisons covalentes simples par l'addition de deux atomes d'hydrogène, conduisant à un acide gras saturé. Elles introduisent une isomérie cis-trans au niveau de chacune d'elles, la configuration cis étant privilégiée dans les structures biologiques tandis que la configuration trans demeure assez rare dans le milieu naturel et est généralement le fruit d'une manipulation humaine sur la structure des acides gras.
Acides gras trans