Acide α-lipoïque et NRF2

L’apport en ALA augmente également l’expression et l’activité transcriptionnelle de Nrf2 (J. Zhang et al. 2017; Xia et al. 2019). Ce facteur de transcription intervient dans la modulation de l’expression de certains gènes impliqués dans la défense antioxydante et la réponse anti-inflammatoire.

Nrf2 appartient à la famille Cap ‛n’ Collar (CNC) incluant Nrf1, Nrf3, et les facteurs répresseurs Bach1 et Bach2. Tout comme Nrf2, Nrf1 permet la transcription des gènes ARE-dépendants (Antioxidant Response Element), mais a une activité transcriptionnelle plus faible que Nrf2 (Y. Zhang et al. 2006). Nrf3, tout comme Bach1 et Bach2, induit une répression de l’expression des gènes ARE-dépendants (Sankaranarayanan et Jaiswal 2004). Nrf2 est exprimé de façon ubiquitaire et cette protéine se décompose en 7 domaines. Notamment, elle possède un domaine C- terminal (bZIP) et 6 domaines fonctionnels nommés Neh (Nrf2 ECH homology). La région Neh1 permet la liaison à l’ADN au niveau de la séquence activatrice des gènes cibles. La région Neh2 intervient dans la liaison avec son inhibiteur Keap1 (Kelch- like ECH-associated protein) via les motifs DLG et ETGE. L’interaction entre ces deux protéines conduit à l’ubiquitination de Nrf2 étant ensuite dégradé par le protéasome (Robledinos-Antón et al. 2019). Keap1 est un senseur de l’état Redox de la cellule : les nombreux résidus cystéines de Keap1 s’oxydent au contact des ROS modifiant ainsi la conformation du complexe Nrf2/Keap1 et la liaison de Nrf2 avec Keap1. L’ubiquitination de Nrf2 est rendue possible par l’hétérodimérisation de Keap1 avec la protéine cullin 3 (Cul3). Les régions Neh3, Neh4 et Neh5 sont indispensables pour l’activité transcriptionnelle de Nrf2. Enfin, la région Neh6 contrôle la dégradation nucléaire de Nrf2 (figure 31).

Le mécanisme moléculaire principal de régulation transcriptionnelle de la voie Nrf2/Keap1 s’établit, en premier lieu, par l’oxydation des cystéines de Keap1 conduisant un changement de sa conformation et une absence in fine de recrutement du complexe d’ubiquitination. Il s’ensuit une stabilisation de Nrf2, alors nucléarisé et jouant son rôle de facteur de transcription sur ses gènes cibles (Magesh, Chen, et Hu 2012). Nrf2 régule principalement des gènes codants pour des enzymes antioxydantes et des enzymes de détoxication, telles que l’hème oxygénase (HO-1) et la NAD(P)H quinone oxydoreductase 1 (NQO1). HO-1 est une enzyme antioxydante catalysant la dégradation de l’hème en monoxyde de carbone (CO), en fer et en biliverdine. La biliverdine est elle-même transformée en bilirubine par la biliverdine réductase (BVR). La bilirubine agit comme un « scavenger » des ROS et réduit ainsi la lipoperoxydation. Ces effets jouent un rôle indirect anti-apoptotique et anti- inflammatoire (Hung, Liou, et Fu 2010).

Par ailleurs, Nrf2 a également été décrit comme pouvant être phosphorylé. L’utilisation de la spectroscopie de masse a montré que plusieurs résidus sérine et thréonine de Nrf2 sont phosphorylés : Ser215, Ser408, Ser558, Ser577 et Thr559. Nrf2 est particulièrement phosphorylé par la phosphatidyl inositol-3-phosphate kinase (PI3K). En effet, l’utilisation d’inhibiteur pharmacologique de la voie PI3K/Akt empêche la liaison de Nrf2 sur les séquences ARE (Rodriguez et al. 2013). De façon intéressante, il a été démontré un effet direct de l’ALA (injection 400µM R-ALA) sur l’activation de Akt et cet effet est supprimé par l’utilisation d’inhibiteur de la voie PI3K/Akt. Il en résulte une réduction de la translocation nucléaire de Nrf2 et ipso facto du niveau d’expression de ses gènes cibles de manière PI3K/Akt dépendante (Koriyama et al. 2013). Autrement dit, l’ALA intervient dans la phosphorylation de Nrf2 via la voie PI3K/Akt et de cette manière induit une augmentation de l’activité transcriptionnelle de Nrf2.

D’autre part, un effet anti-inflammatoire est associé à la voie Nrf2. Le recours à un modèle de souris Nrf2-/- a mis en exergue l’apparition spontanée de désordres inflammatoires. En neutralisant le stress oxydant, la voie Nrf2/Keap1 peut inhiber l’amplification de la réponse inflammatoire. In vivo, les souris Nrf2-/- montrent, en réponse à des stimuli pro-inflammatoires, une augmentation exacerbée de l’activité de NF-κB. L’activation de la voie moléculaire NF-κB passe par la phosphorylation de

IκB (inhibitor of NF-κB) induisant la dégradation de IκB par le protéasome. Sa dégradation rend NF-κB physiquement libre et il s’ensuit sa translocation nucléaire où il joue son rôle de facteur de transcription. Suite à l’injection de LPS par voie intra péritonéale ou de TNF-α, l’activité de liaison à l’ADN de NF-κB et les taux de sa sous- unité p65 sont augmentés drastiquement chez ces souris déficientes pour Nrf2 comparées aux souris sauvages. Une phosphorylation plus importante d’IκB est également observée dans les fibroblastes d’origine embryonnaire de souris Nrf2-/- après traitement par le LPS ou le TNF-α (Thimmulappa 2006). L’ALA par son mécanisme d’interaction avec Nrf2 et IκB, contribue à la réduction de l’inflammation. Effectivement, le traitement à l’ALA des cellules endothéliales activées avec du TNFα in vitro, doses 0,3-3µMALA, participe à l’inhibition de la phosphorylation d’IκB, des signaux activateurs de la voie (e.g., IKKα) et in fine une réduction de l’activité transcriptionnelle de NF-κB (Ying et al. 2011).

Il existe un lien entre les effets anti-inflammatoires de Nrf2 et les cellules immunitaires. Parmi les enzymes régulées par Nrf2, HO-1 a des propriétés anti- oxydante et anti-inflammatoire. La surexpression de HO-1 dans les macrophages leur confère un phénotype M2 anti-inflammatoire régulateur en sécrétant IL-10 (Naito, Takagi, et Higashimura 2014). En l’absence de HO-1, les splénocytes activés sécrètent des taux anormalement élevés de cytokines pro-inflammatoires de type Th1 (i.e., IFNγ, TNFα) et d’IL-6 par rapport aux cellules normales activées (Kapturczak et al. 2004). In vivo, il a été démontré une réduction de la sécrétion de ces cytokines pro- inflammatoires par l’utilisation d’un traitement en ALA. Récemment, certaines études ont mis en évidence un potentiel rôle de Nrf2 dans les LT.

L’ALA entraîne une élévation de la voie de signalisation CamKK-AMPK et ainsi son administration contribue à l’expression des gènes codants pour l’oxydations des AGL. L’ALA active la voie PI3K/Akt et il en résulte une initiation de la translocation nucléaire de Nrf2 ipso facto de son activité transcriptionnelle. Par ailleurs, l’ALA, par son mécanisme d’interaction avec Nrf2 et d’IκB, contribue à la réduction de l’inflammation dirigée par l’activité de NF-κB. L’apport en ALA dans le contexte d’inflammation liée à l’obésité favorise un état anti-inflammatoire en modulant l’activité de l’AMPK et l’activité transcriptionnelle des isoformes PPARα et PPARγ. L’utilisation de l’ALA, comme stratégie non-médicamenteuse, aurait ainsi des effets modulateurs de la voie PPARα/γ afin de réduire l’inflammation de bas-grade. En revanche dans cette situation pathologique, il n’existe pas d’études ayant investigué l’effet de l’ALA d’une part sur l’isoforme PPAR/δ et d’autre part sur les LT. Néanmoins, nous avons montré auparavant qu’un traitement en ALA sur des cellules C2C12 potentialise l’activité de PPAR/δ. In vivo, la supplémentation en ALA chez des souris sauvages augmente l’expression et l’activité transcriptionnelle de PPAR/δ.