LA GHRÉLINE ET SON RÉCEPTEUR

En 1996, des études utilisant des sécrétagogues synthétiques de la GH ont identifié un récepteur lié à ces effets, le récepteur des sécrétagogues de la GH (GHS-R), situé sur les cellules somatotropes de l’hypophyse antérieure. Ce récepteur a été considéré comme un récepteur orphelin jusqu’en 1999, où son ligand endogène, la ghréline, fut isolé à partir de l’estomac de rat (Kojima et al., 1999). Le gène codant pour ce peptide est situé sur le chromosome 3 chez l’homme, 6 chez la souris et le 4 chez le rat. La ghréline est une hormone de 28 aa qui provient de son précurseur de 117 aa, la prépro-ghréline. Le peptide mature de la ghréline est très similaire chez l’homme et le rat puisqu’il diffère seulement par 2 aa. La ghréline doit subir une modification post-traductionnelle afin d’être active, soit l’octanoylation de la Ser 3 par la ghréline O-acetyltransférase avant d’être clivée par les pro- hormones convertases (Kojima et Kangawa, 2010). La ghréline est principalement produite par les cellules X/A-analogues de la muqueuse stomacale mais on la retrouve également en plus faible concentration dans plusieurs tissus tels que l’intestin, le pancréas et dans certaines parties du cerveau (hypothalamus, cortex et hippocampe), où elle exerce des fonctions multiples (Date et al., 2000; Hou et al., 2006; Higgins et al., 2007). Dans l’hypophyse antérieure de rat, la ghréline est exprimée dans les cellules somatotropes, lactotropes et corticotropes (Caminos et al., 2003).

La ghréline est une hormone multifonctionnelle qui agit tant au niveau métabolique, en stimulant l’appétit et la prise alimentaire, qu’au niveau gastrique et cardiovasculaire (Higgins et al., 2007). Elle participerait aussi à la régulation de l’état sommeil/éveil. L’administration iv de ghréline augmente la phase du sommeil NREMS et diminue la REMS chez la souris et chez l’humain (Steiger et al., 2011). Elle régule la prolifération cellulaire et induit l’apoptose et l’inflammation via ses actions autocrines et paracrines (Higgins et al., 2007). La ghréline est également un régulateur important de la sécrétion de GH. Une administration intraveineuse de ghréline chez le rat provoque une augmentation de la concentration de GH circulante 5-10 min suivant l’injection (Kojima et al., 1999; Tannenbaum et al., 2003). Il a été suggéré que cette stimulation de la sécrétion de GH pourrait être bloquée par l’action de la somatostatine (Tannenbaum et al., 2003). De plus,

des études dans les cellules hypophysaires de rat mises en culture ont montré une stimulation de la sécrétion de GH concentration-dépendante de la ghréline (Kojima et al., 1999). Une étude récente a également suggéré que la ghréline pourrait stimuler directement les neurones GHRHergiques du noyau arqué de l’hypothalamus (Osterstock et al., 2010).

1.5.2. Régulation de l’expression de la ghréline

Les niveaux de ghréline circulants sont très sensibles à la prise alimentaire, étant augmentés avant un repas et diminués par la suite (Cummings et al., 2001). Il existe également une corrélation négative entre les niveaux de ghréline circulants et l’indice de masse corporel. Chez les rats soumis à un jeûne de 72 h, les niveaux d’ARNm et le contenu hypophysaire en ghréline sont diminués en comparaison à des rats nourris AL (Kamegai et al., 2004). Plusieurs autres facteurs affectent la régulation de la ghréline (Table 1). Une augmentation des niveaux d’ARNm et du contenu hypophysaire de ghréline a été observée chez des rats infusés iv durant 4 h avec du GHRH humain (10 µg/h) (Kamegai et al., 2001; Kamegai et al., 2004). Les hormones thyroïdiennes, en particulier la T3, ainsi que les glucocorticoïdes ont un effet négatif sur les niveaux d’ARNm et contenu peptidique de ghréline hypophysaire chez le rat (Kamegai et al., 2004). Plusieurs études chez l’homme ont également montré que la somatostatine, l’hyperinsulinémie, l’obésité, l’hyperthyroïdie, l’infusion iv d’acides gras ou encore l’injection de leptine étaient associés à une diminution de la concentration de ghréline circulante (Velduis et Bowers, 2010).

1.5.3. Le récepteur de la ghréline

Le récepteur de la ghréline (GHS-R) fait partie de la grande famille des GPCR et est constitué de 364 aa (Mckee et al., 1997). Il présente une grande homologie de séquence inter-espèce (93-99 %, humain, porc, chien, rat, souris) (Anderson et al., 2005). Chez l’homme, le rat et le porc, deux isoformes sont identifiées (Howard et al., 1996; Mckee et al., 199; Yokote et al., 1998). La première GHS-R 1a, correspond au récepteur natif de la ghréline, tandis que la forme GHS-R 1b résulte d’un épissage alternatif qui conserve un intron supplémentaire et se traduit en un récepteur à 5 régions transmembranaires incapable de lier le GHS (Howard et al., 1996). La forme GHS-R 1a est exprimée dans l’hypothalamus, l’estomac, l’intestin, les reins, le pancréas, le tissu adipeux, le cœur et les

poumons (Higgins et al., 2007). Chez le rat, l’ARNm du GHS-R 1a a été retrouvé dans l’hypothalamus, l’hypophyse antérieure, le cortex cérébral, le tronc cérébral et dans les reins (Yokote et al., 1998). En plus de lier la ghréline, le récepteur est également activé par les peptides synthétiques sécrétagogues de la GH. Parmi les plus connus; le GHRP-6 et l’hexareline (Ghigo et al., 1997).

Une régulation négative de l’ARNm du GHS-R hypophysaire par son propre ligand a été observée chez les rats infusés iv 4 h avec un sécrétagogue de la GH (Kineman et al., 1999). Néanmoins, une augmentation de 2 fois des niveaux d’ARNm hypophysaire du GHS-R a été rapportée chez les rats infusés iv 4 h avec un analogue du GHRH ([des- NH2Tyr1, D-Ala15]hGRF-(1-29)-NH2) (Kineman et al., 1999). Les niveaux d’ARNm

hypothalamiques de GHS-R, précisément dans le noyau arqué et ventromédial, sont diminués suite à une infusion iv de 6 jours avec de la GH (Bennett et al., 1997), suggérant un rétrocontrôle négatif de la GH sur l’expression du GHS-R. Un effet positif des hormones thyroïdiennes sur l’expression du GHS-R a été observé dans des cultures primaires de cellules hypophysaires de rat stimulées 4 et 8 h avec de la T3 (Kamegai et al., 2001). Plusieurs groupes ont étudiés les effets des glucocorticoïdes sur les niveaux d’ARNm du GHS-R, mais les résultats demeurent divergents. Tamura et collaborateurs (2000) ont rapporté une augmentation de l’expression du GHS-R dans des cellules hypophysaires de rat traitées 8 jours à la dexaméthasone. D’autres études n’ont pas montré d’effets suite à une administration de dexaméthasone durant 4 h sur des cellules primaires hypophysaires de porc ou d’un traitement à la corticostérone de 7 jours chez le rat (Luque et al., 2004; Kim et al., 2008). Des éléments de réponse positifs pour les hormones thyroïdiennes et négatifs pour les glucocorticoïdes ont été identifiés sur le promoteur du gène humain du GHS-R (Petersenn et al., 2001).

1.5.4. Les voies de signalisations activées par la ghréline

Les voies de signalisation activées par le GHS-R ont été caractérisées dans plusieurs types cellulaires. L’activation du GHS-R par la ghréline ou un autre agoniste stimule la protéine Gαq et déclenche la production d’inositol-3-phosphate (IP3) et de DAG par la

protéine lipase C. La relâche de ces seconds messagers cause une augmentation de calcium intracellulaire ainsi que la stimulation de la PKC (Howard, 1996), menant à l’activation de

MAPK. Cette dernière voie a été suggérée comme étant responsable des effets mitogéniques de la ghréline (Nanzer et al., 2004). Une activation des canaux Ca2+ de type L a également été observée. Une réponse synergique de la production d’AMPc et de GH suite à une stimulation avec le GHRH et un sécrétagogue synthétique de la GH a été mis en évidence dans des cellules d’hypophyse antérieure primaires de rat (Cheng et al., 1989; Cheng et al., 1993). De plus, dans des cellules HeLa-T4 co-transfectées avec le GHRH-R et GHS-R de rat, une potentialisation de la production d’AMPc en présence de GHRH et ghréline a été observée (Cunha et Mayo, 2002).

En résumé, en plus de son rôle dans la régulation de la prise alimentaire, la ghréline exerce une action régulatrice importante de la sécrétion de la GH, via l’activation de son