I MPLICATIONS PATHOLOGIQUES

Du fait du rôle de HTRA1 dans de très nombreux processus biologiques différents, cette protéase est impliquée dans de diverses pathologies sévères, comme le cancer, la maladie d’Alzheimer, la dystrophie musculaire de Duchenne, l’arthrose ou encore la maladie ischémique héréditaire des petits vaisseaux cérébraux (CARASIL). Dans la plupart de ces maladies, des fragments de protéines ou des agrégats produits ou dégradés par HTRA1, sont soit une des causes de la maladie, soit un des facteurs prédisposant pour la maladie. De plus HTRA1 fait parti des trois gènes qui composent l’haplotype à risque du chromosome 10q26 associé à la DMLA. A ce jour, pour chacune de ces pathologies, les fonctions biologiques précises de HTRA1 restent à établir. a) Maladies due à un déficit de HTRA1 i. Cerebral Autosomal Recessive Arteriopathy with Subcortical Infarcts and Leukoencephalopathy (CARASIL) CARASIL est une maladie héréditaire qui touche les petits vaisseaux cérébraux. Elle est caractérisée par des troubles de la marche qui apparaissent précocement, une alopécie prématurée du cuir chevelu, des épisodes ischémiques, des douleurs lombaires et des troubles cognitifs progressifs entrainant une démence sévère (Fukutake 2011).

HTRA1 est a ce jour le seul gène impliqué dans la survenue de la maladie (Hara et al. 2009). Les mutations du gène retrouvées chez les patients malades conduisent toutes à une protéine ayant une activité protéase extrêmement réduite et qui ne serait plus capable de réprimer la signalisation du TGF-β (Hara et al. 2009). Les hypothèses actuelles se fondent donc sur le fait que, HTRA1 ne pouvant plus cliver les membres de la famille TGF-β, TGF-β s’accumule au niveau des petites artères cérébrales des patients (Hara et al. 2009). Il a également été retrouvé une accumulation de fibronectine et de versicane (Yanagawa et al., 2002), protéines induites par TGF-β. Toutes ces protéines de la MEC favorisent le processus de fibrose. Il est a noter que la fibronectine est également un substrat de HTRA1 en conditions physiologiques (Grau et al. 2005).

Mais l’étude de cette maladie est particulièrement compliquée, du fait du très faible nombre de patients concernés : seulement 60 à 70 ont été diagnostiqués à ce jour dans le monde, et presque exclusivement au Japon (Bianchi et al. 2014).

ii. Cancers

De nombreux éléments prouvent que HTRA1 fonctionne en tant que suppresseur de tumeur, et donc promeut la mort des cellules cancéreuses (Baldi et al. 2002). La diminution de l’expression de HTRA1 contribue à la survie des cellules cancéreuses, et donc facilite la croissance de la tumeur, et l’apparition de métastases.

L’expression de HTRA1 est fréquemment diminuée, notamment dans les tumeurs ovariennes (Chien et al. 2004), dans les mélanomes métastatiques (Baldi et al. 2002), dans les cancers de l’endomètre (Mullany et al. 2011) ou encore du poumon (Esposito et al. 2006).

Une équipe a suggéré que le traitement prolongé aux estrogènes pourrait induire une délétion d’un fragment du gène de HTRA1 (Zurawa-Janicka et al. 2008)(Zurawa- Janickaet al., 2008) ; une autre équipe que le locus de HTRA1 était sujet à une inactivation épigénétique (Chien et al. 2004). L’hyperméthylation de l’ADN ainsi qu’une exposition prolongée aux estrogènes pourrait être un des mécanismes de l’extinction du gène HTRA1. Lorsque des lignées cellulaires de mélanome métastatique sont traitées avec HTRA1, la prolifération cellulaire est inhibée in vitro et in vivo pour la croissance tumorale sur des souris nu/nu (Baldi et al. 2002).

Le mécanisme moléculaire du fonctionnement de HTRA1 comme suppresseur de tumeur n’est pas encore élucidé. Cependant, il est clair que HTRA1 promeut la mort des cellules cancéreuses via une signalisation pro-apoptotique.

iii. La maladie d’Alzheimer

Il a été suggéré que HTRA1 pourrait être impliqué dans le développement de la maladie d’Alzheimer. En effet, in vitro, HTRA1 dégrade divers fragments de protéines précurseurs de l’amyloïde (Ab), qui sont les composants majeurs des plaques neurotoxiques séniles dans le cerveau de patients atteints (Grau et al. 2005; Campioni et al. 2010). L’inhibition de l’activité protéase de HTRA1 résulte en l’accumulation d’amyloïde Ab dans le surnageant de lignées cellulaires d’astrocytes humains U373. Des

expriment fortement HTRA1 ; et que HTRA1 colocalise avec les dépôts d’amyloïde dans les cerveaux de patients. Toutes ces observations suggèrent que HTRA1 est impliquée dans le métabolisme de l’amyloïde β et prévient la formation de dépôts Ab dans le cerveau, et donc le protège contre le développement de la maladie d’Alzheimer (Grau et al. 2005).

Une étude d’association génétique a montré une association entre l’haplotype à risque du chromosome 10q26 et la maladie d’Alzheimer (Gatta et al. 2008) ; cependant, l’association entre HTRA1 et maladie d’Alzheimer reste controversée, un autre étude n’a retrouvé aucun lien entre la protéine et la maladie (Turunen et al. 2011). Des études complémentaires sont donc nécessaires afin de déterminer si l’expression de HTRA1 est associée à la maladie d’Alzheimer. b) Rôles délétères de HTRA1 i. Arthrose L’arthrose est caractérisée par une perte de cartilage articulaire qui s’accompagne de la dégénérescence des tissus jointifs, comme la synovie ou l’os sous-chondral.

Ces dernières années, l’étude de la part inflammatoire dans les mécanismes de pathogenèse de la maladie est devenue de plus en plus importante, et plusieurs études ont noté une augmentation de cytokines pro-inflammatoires et de MMP (Lohmander et al. 1993; Szekanecz et al. 2010), par les fibroblastes synoviaux dans le cartilage des patients atteints (Murphy et al. 2002; Troeberg et al. 2012). En 1998, la première association entre HTRA1 et arthrose a été faite : l’expression de HTRA1 (en ARNm et en protéine) est augmentée dans des explants de cartilages de patients malades (Hu et al. 1998). Cette observation a depuis été largement confirmée.

A ce jour, plusieurs hypothèses sont faites concernant le rôle de HTRA1 dans la maladie. Les protéines TGF-β sont physiologiquement impliquées dans la maintenance des cartilages, principalement en empêchant la différenciation hypertrophique des chondrocytes en cellules osseuses (Serra et al. 1997). HTRA1 inhibe la signalisation de TGF-β ; ce qui permet la différenciation des chondrocytes et donc le remplacement de cartilage articulaire en os (Tsuchiya et al. 2005). De plus, HTRA1 pourrait également contribuer à la dégénérescence du cartilage via la protéolyse d’une multitude de protéines de la MEC, qui sont les constituants majeurs du cartilage ; on peut notamment

citer l’aggrécane, la décorine, la fibromoduline, la fibronectine, le collagène de type II ou encore la protéine de matrice Gla (Grau et al. 2005; Hadfield et al. 2008). Enfin, HTRA1 facilite la destruction de la MEC en activant les MMP1 et 3 (Grau et al. 2005). Les hauts niveaux de HTRA1 détectés dans les cartilages et le fluide synovial des patients atteints d’arthrose pourraient donc être la cause de l’aggravation de la maladie. ii. Dystrophie musculaire de Duchenne La dystrophie musculaire de Duchenne est une maladie neuromusculaire causée par une mutation du gène de la dystrophine qui conduit à une dégénérescence des muscles lisses, squelettiques et cardiaques. Dans cette maladie, les fibres musculaires sont peu à peu remplacées par du tissu adipeux et fibreux.

Une étude a fait l’observation de niveaux de HTRA1 augmentés 4 à 5 fois dans les muscles des patients atteints comparé aux muscles de patients contrôle (Bakay et al. 2002). Bien qu’aucune étude fonctionnelle n’ait été réalisée à ce jour, il est spéculé que des hauts niveaux de HTRA1 chez les patients malades pourraient contribuer indirectement à la dégénérescence musculaire via l’inactivation de l’IGFBP5, un substrat de HTRA1. En effet, IGFBP5 est considéré comme étant un régulateur positif de la régénération musculaire, notamment grâce à sa capacité d’activer la signalisation de l’IGF-1 (Kuemmerle et al. 2002).