Formation des lipoprotéines riches en triglycérides

Les lipoprotéines riches en triglycérides (LRT) représentent des assemblages supramoléculaires complexes comprenant : un cœur hydrophobe, composé de triglycérides (TG), de cholestérol, d’esters de cholestérol, recouvert d’une monocouche de phospholipides, et une partie protéique constituée par des apolipoprotéines (apo) (Figure 17A). Les apos associées aux LRT intestinales sont essentiellement l’apoB, indispensable à la structuration et à l’assemblage de la lipoprotéine (Davidson and Shelness 2000), et des apolipoprotéines échangeables, comme les apos AIV, CIII ou A1, dont les rôles sont encore mal caractérisés, mais qui ne sont pas strictement indispensables à l’assemblage des LRT. Les différentes classes de LRT se caractérisent par leur densité, dépendante de l'enrichissement en TG, les chylomicrons (CM, LRT intestinale) étant plus riches en TG que les VLDL (Very low density lipoprotein). Les CM, dont la taille peut varier de 75 à 1000 nm, sont constitués à 98% de lipides (Figure 17B).

Figure 17: Structure (A) et composition (B) des lipoprotéines

Les étapes d'assemblage des lipoprotéines sont principalement décrites au niveau hépatique, pour les VLDL (Olofsson et coll. 2000; Fisher and Ginsberg 2002). Il en ressort un modèle en deux étapes où l'apoB et la MTP, indispensable à l'activité de transfert de lipides, jouent un rôle primordial.

La première étape de formation des VLDL consiste en une lipidation stabilisatrice de l’apoB, durant sa traduction/translocation à travers la membrane du réticulum endoplasmique rugueux, grâce à l’action de la MTP, qui conduit à la formation d’une "prélipoprotéine"(Gordon et coll. 1996). La deuxième étape est réalisée dans le réticulum endoplasmique lisse (REL) où sont synthétisés les lipides et plus particulièrement les triglycérides. La formation de gouttelettes lipidiques de TG dans la lumière du REL puis leur fusion avec la particule d’apoB lipidée/stabilisée donne naissance à une lipoprotéine riche en triglycérides (Figure 18). Si la MTP est indispensable dans l'étape précoce de lipidation de l'apoB ainsi qu'à la formation de la gouttelette lipidique, elle n'est pas essentielle pour la fusion des deux entités (Shelness and Ledford 2005).

Les VLDL, assemblées dans le RE, pourraient encore être lipidées dans l'appareil de Golgi par la MTP. Cette lipidation supplémentaire serait quantitativement très importante lorsque la synthèse de TG est stimulée (Swift et coll. 2003).

Figure 18: Modèle en deux étapes d'assemblage des VLDL hépatiques

(adapté de (Fisher and Ginsberg 2002))

Il existe des spécificités dans la synthèse des lipoprotéines riches en TG intestinales (CM, spécifiquement sécrétés au niveau intestinal et VLDL) vis à vis des VLDL hépatiques, selon plusieurs critères moléculaires et cellulaires. En effet, 1) en période

post-prandiale les AG alimentaires sont apportés en masse au pôle apical des entérocytes sous forme de micelles complexes; au contraire, l'hépatocyte reçoit un apport plus constant d'acides gras plasmatiques au pôle basolatéral, sous forme d'AG non estérifiés complexés à l'albumine et de "remnants" de lipoprotéines, issus de l'hydrolyse des LRT par la lipoprotéine lipase. 2) Les CM et les VLDL intestinales sont assemblés dans les entérocytes à partir de l’apoB48 alors que les VLDL hépatiques sont assemblées à partir de l'apoB100.

Les travaux réalisés sur l'assemblage et la sécrétion des lipoprotéines intestinales montrent néanmoins que les mécanismes mis en jeu présenteraient des similarités avec le modèle hépatique en deux étapes (Hamilton et coll. 1998; Hussain 2000; Cartwright and Higgins 2001; Hussain et coll. 2005) (Figure 19). Le devenir de la prélipoprotéine, issue de la lipidation de l'apoB par la MTP, semble dépendre des lipides disponibles dans la lumière du RE, eux-mêmes directement proportionnels à l'apport de lipides alimentaires dans la lumière intestinale. L’hypothèse de l'assemblage en deux étapes au niveau entérocytaire a été confortée par les travaux de Hamilton (Hamilton et coll. 1998). En utilisant des souris dont le gène de l’apoB est invalidé dans l’intestin, cette équipe a pu observer la formation de particules lipidiques, de forme et de taille équivalentes à celles des chylomicrons, dans le RE de ces entérocytes n'exprimant pas l’apoB. L'apoB n'est donc pas nécessaire à la formation des gouttelettes de TG mais est indispensable, en revanche, à leur transport du RE vers l'appareil de Golgi. Le point de contrôle le plus important concernerait la formation des gouttelettes riches en TG dans le REL, qui permettrait de contrôler l’assemblage final, la taille et le taux de production des CM (Cartwright et coll. 2000; Cartwright and Higgins 2001).

Des travaux sur l'assemblage des chylomicrons et le trafic de l'apoB en fonction de l'apport de lipides dans des cellules entérocytaires Caco-2 ont été réalisés au laboratoire (Morel et coll. 2004). Les résultats indiquent que la présence de lipides plasmatiques est nécessaire pour que l'apoB, synthétisée dans le RE, soit transportée après maturation, via l'appareil de Golgi, jusqu'au niveau de la bordure en brosse des cellules (Morel et coll. 2004). Après un apport apical de micelles comportant des lipides alimentaires, ce stock d'apoB "prêt à l'emploi" est délocalisé du compartiment apical vers la partie basolatérale des cellules, en même temps qu'apparaissent des gouttelettes lipidiques de TG, permettant ainsi la formation de LRT et leur sécrétion (Morel et coll. 2004). Toutefois, le lieu de l'assemblage entre l'apoB et les TG, les deux composants majeurs des LRT, reste posé.

Le transport des lipoprotéines à apoB pose la question de savoir si ces structures, de diamètres allant de 35-75 nm dans le foie à 75-1000 nm dans l'intestin, utilisent le mode de

transport classique de vésicules de tailles bien inférieures, allant de 50 à 80 nm de diamètre. Le transport du RE à l'appareil de Golgi, des TG et de l'apoB48 (Kumar and Mansbach 1999) ainsi que de l'apoB100 hépatique (Gusarova et coll. 2003), est réalisé via des vésicules contenant sec13, sec31 et sar1 qui sont des protéines de manteau à COPII (Siddiqi et coll. 2003). Ces protéines de manteau à COPII sont caractéristiques des vésicules du transport RE-appareil de Golgi, qui est le système de transport de la plupart des protéines sécrétées. Cependant ces vésicules contenant l'apoB ne contiennent pas d'albumine ni d'autres protéines devant être sécrétées. L'apoB est donc transportée par un système vésiculaire qui lui est spécifique.

La régulation du transport intestinal des lipides est complexe et le métabolisme glucidique semble interférer avec ce processus. En effet, un environnement pauvre en glucose favorise la sécrétion de CM et l'enrichissement des lipoprotéines en triglycérides (Pauquai et coll. 2006). L'étape de contrôle serait la répartition des triglycérides néo-synthétisés, au niveau de la membrane du REL, entre le compartiment cytosolique, dans des gouttelettes de stockage, et la lumière du réticulum endoplasmique, où ils seront alors disponibles pour l'assemblage des LRT et leur sécrétion.

Figure 19: Synthèse d'apoB48 et assemblage de chylomicrons (CM)

Les acides gras libres (AGL) et les monoglycérides (MG) traversent la membrane en bordure en brosse et sont transloqués au reticulum endoplasmique à l'aide de protéines liant les acides gras (FABP). Les triglycérides (TG) sont resynthétisés par deux enzymes: acyl-CoA: monoacylglycerol acyltransferase (MGAT) et acyl-CoA:diacylglycerol acyltransferase (DGAT). L'apoB-48 néosynthétisée est lipidée par la microsomal triglyceride transferase (MTP). Le chylomicron naissant est ensuite lipidé par addition d'un cœur de triglycérides (TG) et d'esters de cholestérol (CE) (d'après (Black 2007))

D'autres apolipoprotéines telle que l'apoA-IV, non essentielles à la structure du chylomicron, peuvent intervenir dans la régulation de l'assemblage des lipoprotéines. En effet, la rétention forcée de l'apoA-IV dans le réticulum endoplasmique séquestre également l'apoB à l'intérieur du réticulum endoplasmique, suggérant que ces deux protéines interagissent dans la voie de sécrétion des chylomicrons (Gallagher et coll. 2004). Des changements environnementaux, comme il s'en produit au cours du cycle circadien, ont été également impliqués dans les niveaux d'expression et d'activité de la MTP, qui sont corrélés aux niveaux plasmatiques des LRT à apoB (Pan and Hussain 2007).