Nomenclature IUPAC des stéroïdes ; en bleu, le lettrage des cycles, en rouge la numérotation des atomes du squelette des stéroïdes[1],[2] Les 4 cycles de A à D forment un noyau appeléstérane
Lesstéroïdes sont un groupe delipides dérivant detriterpénoïdes (lipides à 30 atomes de carbone), majoritairement lesqualène. Ils se caractérisent par unnoyau cyclopentanophénanthrénique (stérane) hydrophobe partiellement ou totalementhydrogéné. Habituellement, les carbones C10, C13 sont liés à un groupeméthyle -CH3 et le carbone C17 à un groupealkyle. Par extension, les stéroïdes incluent également les lipides dont le noyau cyclopentanophénanthrénique a été modifié parscission d'une liaison et l'ajout ou ladélétion d'un carbone[3].
Les différentes instances scientifiques ne s'accordent pas sur la classification. Dans la classification de l'IUPAC, les stéroïdes sont une catégorie incluant lesstérols. Dans la classification classique les stérols sont une catégorie qui inclut les stéroïdes.
Selon l'IUPAC, les stéroïdes incluent tous les lipides possédant un noyau cyclopentanophénanthrénique (stérane) ou dérivant de celui-ci[2]. Sa définition ne catégorise pas les différents types de stéroïdes. Toutefois, l'IUPAC précise que les « stérols sont des stéroïdes » se caractérisant par la présence d'un groupehydroxyl -OH sur le carbone C3 (par exemple, lecholestérol).
En revanche, pour plusieurs biochimistes, les « stérols constituent une catégorie à part entière incluant les stéroïdes » ainsi que cinq autres sous-classes[4]:
Dans ce cas, le terme de « stéroïde » fait donc uniquement référence auxhormones stéroïdiennes. Cet usage est également souvent retenu en médecine. Dans un contexte sportif, « stéroïde » est habituellement employé pour désigner lesstéroïdes anabolisants.
La synthèse du cholestérol par la voie de l'hydroxyméthyl-coenzyme-A-réductase
Un exemple bien connu destérol est lecholestérol, mais il en existe plus d'une centaine, identifiés quasi exclusivement chez lesanimaux, lesvégétaux et leschampignons. La synthèse du cholestérol se fait principalement par la voie de l'hydroxyméthyl-coenzyme-A-réductase (HMG-CoA-réductase). Cette voie permet la synthèse desqualène et delanostérol desquels dérivent de nombreux autres stérols. Le squalène est un lipideisoprénoïde de la classe des prénols. Les voies de synthèse des stérols et des prénols sont donc en partie communes.
En fait, il semble que les voies métaboliques de synthèse des stérols ne soient présentes que chez leseucaryotes. Cependant, il a été montré[5] que laprotéobactérieMethylococcus capsulatus et leplanctomycèteGemmata obscuriglobus possédaient desenzymes homologues à la squalène-monoxygénase et à l'oxydosqualène-cyclase, deux enzymes requises initialement pour la synthèse des stérols à partir dusqualène. Par ailleurs, la présence delanostérol[6] a été mise en évidence chez les bactériesMethylococcus capsulatus[7] etMethylosphaera hansonii[8]. Cela pourrait s'expliquer par untransfert latéral degène entre un ancêtre de ces bactéries et des cellules eucaryotes ou par un phénomène d'endosymbiose[5].
Les propriétés polaires particulières desecdystéroïdes ont été à l'origine des difficultés rencontrées lors des premières extractions. En effet, avec une polarité intermédiaire, les ecdystéroïdes sont, fait étonnant pour des stéroïdes, relativement solubles dans l'eau. Les méthodes d'extraction utilisent cette propriété. La première extraction d'un ecdystéroïde fut réalisée par Peter Karlson. En 1954, il réalisa l'extraction et l'isolement de25mg d'ecdysone pure et cristallisée à partir de 500 kg de chrysalides de vers à soie. La méthode était alors relativement simple mais il a ensuite développé une méthode d'extraction à plus grande échelle. Cette méthode exigeait un matériel plus important mais permettait d'accroître l'efficacité. En 1960, il a pu obtenir250mg d'ecdysone à partir de 1000 kg de chrysalides séchées.
La plupart des procédés débutent par une extraction à l'alcool (méthanol ou éthanol) ou à l'acétone. Ces extractions consistent en un broyage des tissus animaux ou végétaux. On fait ensuite macérer ces tissus avec l'alcool très concentré et on les filtre ou on les décante pour récupérer un extrait brut qui sera soumis à différentes partitions.
Des partitions permettent de séparer les composés polaires et apolaires des ecdystéroïdes. Les partitions opérées sont de deux types. Partitions eau-éther de pétrole (ouchloroforme) ou eau-hexane. On mêle l'extrait brut à un mélange eau-éther de pétrole et on récupère ensuite la fraction aqueuse qui contiendra les ecdystéroïdes libres. Cette partition permet d'éliminer les composés lipidiques. Partitions eau-butanol. Cette fois-ci, on récupère les ecdystéroïdes libres dans la fraction alcoolique. Grâce à cette partition, on élimine les sucres et les composés polaires. Cette partition n'est parfois pas mise en œuvre: en effet, cela provoque parfois la perte de certains ecdystéroïdes polaires. Les tissus végétaux sont parfois préférés pour l'extraction car ils sont beaucoup plus riches en ecdystéroïdes. Mais la purification est alors plus délicate du fait de la présence de nombreux phénols et pigments.
À la suite des différentes partitions, qui peuvent être répétées plusieurs fois, on a une fraction contenant les ecdystéroïdes. Cette solution doit ensuite être lavée et séchée avant de pouvoir être analysée. Les lavages peuvent se faire à l'eau glacée, à l'acide (acétique, sulfurique), et après chaque partition. Les extraits obtenus sont ensuite concentrés et séchés par évaporation. Après ces diverses opérations, on a un mélange d'ecdystéroïdes qu'il va falloir séparer puis analyser. N.B. On utilise beaucoup, afin d'extraire les ecdystéroïdes, une méthode dite D.C.C.C. (Droplet Counter-Current Chromatography) qui est une sorte de partition en continu. Cela peut fonctionner à l'échelle préparative, avec un débit lent certes, mais avec une résolution assez intéressante.
