Hormones / La chimie des hormones

Note : Cette page suppose que les lecteurs/lectrices possèdent des notions de chimie organique.

 

Numérotation des atomes de carbone sur les stéroïdes (hormones dérivées du cholestérol)

Par convention, les atomes de carbone sont toujours numérotés de la même manière sur les stéroïdes. Ainsi, on sait nommer simplement et sans ambiguïté les transformations qui ont lieu du cholestérol vers n'importe laquelle des hormones stéroïdes. Voici cette numérotation sur la molécule de cholestérol :

cholesterol

 

Préfixes et suffixes utilisés en biochimie

Ou comment déchiffrer les noms des molécules.

Les informations ci-dessous proviennent du site suivant : http://www.zoey.med.howard.edu/rpointer/steroids.htm

19-nor Pas d'atome de carbone en position 19.
Ceci empêche toute conversion en estrogènes.
al Contient un groupe aldehyde aldehyde.
Exemple : aldosterone.
allo 2 anneaux de carbone sont en configuration 'trans'.
Exemple : allopregnane.
andro Stéroïde avec 19 atomes de carbone, et androgène.
ane

Chaîne saturée (pas de liaison C=C).
Exemple : androstane.

beta-hydroxy Groupe OH situé au dessus du plan.
Exemple : 17-beta-estradiol (présence d'un groupe OH au dessus du plan au niveau de l'atome de carbone n° 17).
cis Arrangement de 2 groupes dans le même plan.
dehydro Retrait de 2 atomes d'hydrogène.
Exemple : 7-dehydrocholestérol.
delta Indique la position de la double liaison sur les hormones stéroïdes. Cette position induit certaines propriétés de la molécule.
Exemples : delta-4-androstedione (liaison C=C entre les atomes carbone n° 3 et 4), delta-5-androstenedione (liaison C=C entre les atomes de carbone n° 4 et 5).
deoxy Retrait d'au moins un atome d'oxygène.
Exemple : 11-deoxycorticosterone.
dihydro Ajout de 2 atomes d'hydrogène à une liaison C=C.
Exemple : hydrocortisone (cortisol).
ene Chaîne non saturée (c'est-à-dire comportant une ou plusieurs liaisons C=C).
Exemple : pregnenolone.
epi ou iso

Isomère du composé principal.
Exemple : epiandrosterone.

estra Stéroïde avec 18 atomes de carbone, et estrogène.
hydroxy Présence d'un groupe OH sous le plan.
hydroxyl Groupe -OH.
keto Présence d'un groupe ketone (C=O) dans une chaîne carbonée.
Exemple : 17-ketosteroid.
ketone Groupe C=O.
ligne pleine Les constituants sont au-dessus du plan.
ligne pointillée Les constituants sont en-dessous du plan.
lipophile Ayant une grande affinité avec les graisses.
non saturé Contenant au moins une liaison C=C.
nor Contenant un atome de carbone en moins dans la chaîne carbonée.
19-nor : l'atome de carbone n° 19 est retiré, ce qui rend un androgène non aromatisable (non convertible en estrogène).
Exemple : 19-nortestostérone.
ol Contenant un groupe hydroxyl (-OH).
Exemple : cholestérol.
one Contenant un groupe ketone (C=O).
Exemple : androsterone.
oxy ou oxo Présence d'un atome d'oxygène supplémentaire.
Exemple : oxotestostérone.
peptide Petite chaîne d'acides aminés.
pregn Stéroïde avec 21 atomes de carbone, et progestatif.
Exemple : pregnenolone.
saturé Sans liaison C=C.
trans Arrangement de 2 groupes dans des plans opposés.

 

L'importance du delta

Le delta désigne la position d'une liaison C=C présente dans certains androgènes.

schema du delta 4 delta-4 indique qu'une double liaison lie les atomes de carbone n° 3 et 4 (exemple : delta-4-androstenedione)

schema du delta 5 delta-5 indique qu'une double liaison lie les atomes de carbone n° 4 et 5 (exemple : delta-5-androstenediol)

Le cholestérol a un delta de 5, la testostérone a un delta de 4. De façon générale, les androgènes de delta 4 ont plus d'effets androgéniques que les androgènes dont le delta est de 5. Une enzyme, la delta-5,4-isomerase est capable de faire passer le delta de 5 à 4. Cette opération est irréversible.

La DHT (dihydrotestostérone) n'a pas de delta car sa molécule n'a plus de double liaison après l'intervention de la 5-alpha-reductase, l'enzyme qui la synthétise à partir des androgènes de delta 4. [011]

Les estrogènes n'ont pas de delta car leur molécule n'a plus de double liaison après l'intervention de l'aromatase, l'enzyme qui les synthétise à partir des androgènes. [011]

 

Caractéristiques chimiques des classes de stéroïdes

Les progestatifs

Ils sont composés de 21 atomes de carbone. [011]

En leur retirant certains atomes de carbone (derrière la position 17) issus du cholestérol, on obtient des androgènes. L'enzyme qui opère cette transformation est la C17,20-lyase. C'est une transformation à sens unique, ce qui signifie qu'un androgène ne peut pas être converti en progestatif.

En greffant un groupe hydroxyl (-OH) sur l'atome de carbone n° 21, on obtient les corticoïdes. L'enzyme qui opère cette transformation est la 21-hydroxylase. Cette enzyme ne fonctionne que dans un sens. Les corticoïdes ne peuvent donc pas être convertis en autre chose.

Les androgènes

Ils sont composés de 19 atomes de carbone et sont issus de la transformation des progestatifs. [011]

Ils ont un delta de 4 ou de 5. [011]

Les androgènes naturels ont un atome de carbone en position 19. Cet atome est supprimé dans leur conversion en estrogène par l'aromatase. Sans cet atome, la conversion en estrogène est impossible. Cette propriété est utilisée pour rendre certains androgènes synthétiques plus puissants (exemple : la nandrolone, ou 19-nor-testostérone). Ces androgènes synthétiques portent généralement un 'nor-' dans leur nom.

Les estrogènes

Ils sont composés de 18 atomes de carbone et sont issus de l'aromatisation des androgènes. L'aromatase est l'enzyme qui réalise cette conversion. Elle supprime l'atome de carbone n° 19, crée 2 doubles liaisons supplémentaires et transforme l'éventuel atome =O en groupe -OH sur la position 3 pour rendre la molécule aromatique.

Les estrogènes ne se convertissent ni en androgènes, ni en autre chose, car l'aromatase agit de façon irréversible.

 

Lecture commentée des noms de quelques stéroïdes

 

3-hydroxy-5-delta-androstene-17-one (DHEA)

3-hydroxy : il y a un groupe -OH sur l'atome de carbone n° 3.

andro : il y a 19 atomes de carbone et c'est un androgène.

5-delta : il y a une double liaison entre les atomes de carbone n° 4 et 5. C'est donc un androgène peu puissant.

17-one : il y a un atome =O sur l'atome de carbone n° 17.

 

delta-5-androstene-3,17-diol (androstenediol)

andro : il y a 19 atomes de carbone et c'est un androgène.

delta-5 : il y a une double liaison entre les atomes de carbone n° 4 et 5. C'est donc un androgène peu puissant.

3,17-diol : il y a un groupe -OH sur les atomes de carbone n° 3 et 17.

Cette molécule est proche de la DHEA (ci-dessus), dans laquelle on a remplacé le atome =O en position 17 par un groupe -OH. L'enzyme qui opère cette transformation (et l'opération inverse) est la 17-beta-hydroxysteroid-deshydrogenase (17-beta-HSD). Donc : en présence de 17-beta-HSD la DHEA se laisse transformer en androstenediol et vice-versa.

 

delta-4-androstene-3,17-dione (androstenedione)

andro : il y a 19 atomes de carbone et c'est un androgène.

delta-4 : il y a une double liaison entre les atomes de carbone n° 3 et 4. C'est donc un androgène de puissance relativement importante.

3,17-dione : il y a un atome =O sur les atomes de carbone n° 3 et 17.

Cette molécule est proche de la DHEA, dans laquelle on a fait passer le delta de 5 à 4 (grâce à l'enzyme delta-5,4-isomerase) et remplacé le -O en position 3 par un groupe -OH (grâce à la 3-beta-hydroxysteroid-deshydrogenase, ou 3-beta-HSD). Donc : en présence de 3-beta-HSD + delta-5,4-isomerase, la DHEA se laisse transformer en androstenedione.

L'androstenedione ne peut pas se transformer en androstenediol car le delta ne peut pas passer de 4 à 5.

 

17-hydroxy-4-delta-androstene-3-one (testostérone)

andro : il y a 19 atomes de carbone et c'est un androgène.

4-delta : il y a une double liaison entre les atomes de carbone n° 3 et 4. C'est donc un androgène de puissance relativement importante.

17-hydroxy : il y a un groupe -OH en position 17.

3-one : il y a un atome =O en position 3.

Cette molécule est proche de l'androstenedione, dans laquelle on a remplacé l'atome =O de la position 17 par un groupe -OH. L'enzyme qui opère cette transformation est la 17-beta-HSD. Donc : en présence de 17-beta-HSD, l'androstenedione se laisse transformer en testostérone.

 

5-alpha-dihydrotestostérone (DHT)

testostérone : cette molécule est issue de transformations opérées sur la testostérone.

5-alpha-dihydro : il y a un atome d'hydrogène supplémentaire en position 5. Cet ajout supprime la double liaison entre les atomes de carbone n° 3 et 4 (le delta-4). L'enzyme qui opère cette transformation est la 5-alpha-reductase. C'est une transformation à sens unique, donc la DHT ne peut pas se transformer en testostérone. La double liaison ayant disparu, l'aromatase ne peut pas non plus agir pour transformer la DHT en estrogène.

 

estratriene-3,17-diol (estradiol)

estratriene : il y a 18 atomes de carbone et c'est un estrogène. La molécule est donc aromatique : elle comporte 3 doubles liaisons entre les atomes de carbone 1 et 10, 2 et 3, 4 et 5.

3,17-diol : il y a un groupe -OH en position 3 et en position 17.

L'aromatase agit en supprimant l'atome de carbone en position 19, en remplaçant l'atome =O en position 3 par un groupe -OH, en rendant la molécule aromatique par l'ajout de 2 nouvelles liaisons C=C, et en supprimant pour cela l'atome de carbone n° 19. L'aromatase transforme directement la testostérone en estradiol. Cette opération est irréversible.

4-delta-pregnene-3,20-dione (progestérone)

pregnene : c'est un progestatif avec 21 atomes de carbone.

4-delta : il y a une double liaison entre les atomes de carbone n° 3 et 4.

3,20-dione : il y a un atome =O en position 3 et 20.

19-nortestostérone (nandrolone)

testostérone : cette molécule est dérivée de la testostérone. C'est donc un androgène relativement puissant (le delta est de 4, comme celui de la testostérone).

19-nor : l'atome de carbone n° 19 est supprimé. Cette opération empêche l'aromatase d'agir. Cet androgène synthétique ne peut donc être converti en un estrogène, ce qui en fait un androgène très puissant.

De manière générale, les molécules en 19-nor (contenant un 'nor-' dans leur nom) ont cette particularité de ne pas être convertibles en estrogènes et d'avoir des effets androgéniques importants. C'est le cas de certaines progestines.

 

Liens