L’activité protéolytique de la DPP-IV

a) La DPP-IV

La DPP-IV pour dipeptidyl peptidase IV, aussi connue sous le nom de cluster de différenciation 26 (CD26) est une serine peptidase appartenant à la famille des prolyloligopeptidases. Cette protéine de 766 acides aminés et 110 kDa (Misumi et al., 1992) est majoritairement membranaire même si une forme soluble a aussi été retrouvée au niveau sanguin (Iwaki-Egawa et al., 1998). En ce qui concerne sa structure (Figure 15), elle possède un large domaine extracellulaire constitué d’une région fortement glycosylée proche de la membrane plasmique, puis d’une région riche en cystéines et enfin la région catalytique. Cet imposant domaine extracellulaire est relié par une tige souple au domaine transmembranaire hydrophobe, qui lui est relié à la partie intracellulaire N-terminale de seulement 6 acides aminés ; il s’agit donc d’une protéine principalement extracellulaire. La forme soluble de la DPP-IV est dépourvue de cette région cytoplasmique.

La DPP-IV est une enzyme ubiquitaire exprimée dans de nombreux tissus comme le foie, l’intestin, les lymphocytes ou encore les cellules endothéliales et épithéliales. En ce qui concerne son activité biologique, elle clive la partie N-terminal de peptides ayant une proline ou une alanine en deuxième position et entraîne ainsi la libération d’un dipeptide. De nombreux neuropeptides, cytokines ou encore hormones gastro-intestinales telles que le GLP-1 et le GIP sont les substrats de cette peptidase. L’activité protéolytique de la DPP-IV permet soit l’activation biologique de certains précurseurs, soit l’inactivation du peptide clivé comme c’est le cas notamment pour GLP-1. Cette capacité d’inactivation des incrétines lui confère d’ailleurs un rôle majeur dans l’homéostasie glucidique. C’est une des raisons pour lesquelles elle suscite l’intérêt des communautés scientifiques, médicales et pharmaceutiques : ils la considèrent comme un formidable outil thérapeutique permettant de moduler les taux de GLP-1 et donc d’aider à la prise en charge du diabète de type 2 (DT2) (Lambeir et al., 2003).

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Figure 15 :

Le dimère de DPP-IV membranaire est principalement extracellulaire. Le domaine intracellulaire très court comprend la partie N-terminale (NH2). Le domaine transmembranaire est relié par une tige souple à l’imposant domaine extracellulaire divisé en trois régions : une fortement glycosylée, une riche en cystéines et enfin la région catalytique permettant l’hydrolyse des différents substrats peptidiques (Ohnuma et al., 2008).

Abréviations : AA – acides aminés.

b) L’inactivation du GLP-1

Le GLP-1 obtenu suite à la maturation protéolytique du proglucagon par l’enzyme PC1/3 est un peptide inactif de 37 acides aminés référencé comme le GLP-1 (1-37). Les 6 premiers aminoacides de la partie N-terminale sont retirés pour former le GLP-1 (7-36) et le GLP-1 (7-37) actifs (Figure 16). Ces derniers peuvent ensuite recevoir un groupement amide au niveau de leur partie C-terminale sous l’action de l’enzyme peptide-amidating

monooxygenase (PAM). Chez la souris et chez l’Homme, la quasi-totalité du GLP-1 sécrété est

un GLP-1 amide (Orskov et al., 1994; Kuhre et al., 2014). La forme active du GLP-1 est donc un peptide de 31 ou 30 acides aminés extrêmement sensible à l’activité catalytique de la DPP- IV. Cette enzyme clive la partie N-terminale de la forme active du GLP-1 au niveau de l’alanine, libérant ainsi un dipeptide et un GLP-1 (9-37) ou (9-36) amide biologiquement inactif (Deacon

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Figure 16 :

Le GLP-1 (1-37) issu de la maturation protéolytique du proglucagon comporte 37 acides aminés. Le clivage des 6 premiers acides aminés produit les formes actives du GLP-1 : GLP-1 (7-36) et GLP-1 (7-37) présentant ou non un groupement amide en C-terminal. L’amidation est réalisée par la peptide-amidating monooxygenase (PAM). Les séquences d’acides aminés sont indiquées sur le schéma. Le site de clivage de la DPP-IV est indiqué par le trait pointillé orange et conduit à la production des formes GLP-1 (9-37) et (9-36) amide inactives (Cantini et al., 2016). Abréviations : GLP-1 – glucagon-like peptide 1 ; DPP-IV – dipeptidyl peptidase-IV.

Des études ex vivo réalisées sur des iléons perfusés de cochons ont montré que la majorité du GLP-1 arrivant dans la circulation sanguine est déjà sous une forme inactivée (Figure 17). La DPP-IV présente dans l’endothélium des vaisseaux drainant la muqueuse intestinale inactive une bonne partie du GLP-1 dès son entrée dans les capillaires sanguins (Hansen et al., 1999). Il a ainsi été estimé que moins de 25 % du GLP-1 sécrété par les cellules L intestinales quitte les méandres de l’intestin sous une forme active. Une autre vague de dégradation a lieu dans le foie. A ce niveau, c’est environ 40 à 50 % des 25 % restants qui sont inactivés. En conclusion, seulement 10 à 15 % du GLP-1 sécrété par l’intestin arrive dans la circulation systémique sous une forme active (Holst, 2007). De plus, ces faibles quantités systémiques de GLP-1 actif sont très rapidement désactivées par la version soluble de la DPP- IV. C’est ainsi que la demi-vie plasmatique du GLP-1 actif a été estimée à seulement 1 ou 2 minutes (Vilsbøll et al., 2003).

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Figure 17 :

La sécrétion du GLP-1 est stimulée au niveau des cellules L entéroendocrines des villosités intestinales. Le GLP- 1 diffuse à travers la lame basale pour rejoindre la lamina propria puis les capillaires sanguins. Il est rapidement dégradé par la DPP-IV des cellules endothéliales. Si bien que seulement 25% du GLP-1 sécrété arrive dans la circulation portale. Dans le foie, de nouveau 40 à 50% du GLP-1 restant est inactivé par la DPP-IV hépatique. Au final, seulement 10 à 15% du GLP-1 sécrété initialement par l’intestin arrive dans la circulation systémique sous une forme active. La DPP-IV soluble plasmatique est en charge de la dégradation du GLP-1 restant (Holst, 2007). Abréviations : GLP-1 – glucagon-like peptide 1 ; DPP-IV – dipeptidyl peptidase IV.

c) Une voie de dégradation indépendante de DPP-IV : la NEP 24.11

Une étude de 1997 montre que le GLP-1 peut aussi être le substrat d’une autre enzyme, la neutral endopeptidase 24.11 (NEP 24.11), aussi connue sous le nom de neprilysine. Son activité protéolytique génère des formes plus courtes du GLP-1 telles que les GLP-1 (28-37) et (28-36) amide (Hupe-Sodmann et al., 1995). Dans ce sens, il a été montré que l’inhibition de cette enzyme diminue la dégradation du GLP-1 plasmatique (Plamboeck et al., 2005). Il s’agit d’une endopeptidase principalement membranaire exprimée dans de nombreux tissus comme les reins, le système nerveux central (SNC), les hépatocytes… Elle présente une large spécificité de substrats.

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