LDL et LDL oxydées (LDLox)

Les membranes cellulaires sont à l'interface avec le milieu extracellulaire et garantes des réponses à divers stimuli et changements environnementaux. La composition des membranes chez l’homme résulte principalement de l’apport nutritionnel en cholestérol et en lipides. Dans le sang, les transporteurs majoritaires de lipides au sein de l’organisme sont les lipoprotéines (Goldstein and Brown 2001). L’hypercholestérolémie, comme indiqué précédemment, est un des facteurs de risque majeur responsable en grande partie de la formation des plaques d’athérome (Glass and Witztum 2001).

Les lipoprotéines se différencient par leur densité. Ces particules sont présentées dans le Tableau 1. La composition lipidique et protéique des lipoprotéines est variable et les

Lipoprotéines Densité (g/mL) Taille (nm) Proportion EC/ TG Apolipoprotéine Chylomicron 0,93 75 - 1200 1/19 B48, E, C VLDL 0,93-1,006 30 - 80 1/3,3 B100, E, C IDL 1,006-1,019 27 - 35 1/3,5 B100, E LDL 1,019-1,063 18 - 27 1/0,23 B100 HDL 1,063-1,210 7 - 12 1/0,205 AI, AII, C

Tableau 1. Caractéristiques structurales des lipoprotéines plasmatiques humaines. EC : ester

de cholestérol ; TG : triglycérides. Les chylomicrons sont responsables du transport des lipides exogènes de l'intestin grêle vers les tissus adipeux périphériques. Les VLDL, IDL et LDL sont chargées de transporter le cholestérol, libre ou estérifié, dans le sang et à travers le corps pour l’apporter aux cellules. Les HDL sont responsables du transport du cholestérol vers le foie (efflux de cholestérol) où il pourra être éliminé (Dimastromatteo 2010).

Au sein d’un organisme humain, la majorité du cholestérol plasmatique est transporté par les LDL qui sont principalement captées par les cellules des tissus périphériques et par le foie. Les LDL sont des particules sphériques avec un diamètre moyen de 23 nm. Le cœur hydrophobe d’une particule de LDL moyenne contient environ 1500 molécules d’esters de cholestérol encerclés par un manteau polaire composé principalement de phospholipides et d’une protéine de 513 KDa : l’apolipoprotéine B-100 (ApoB100) (Vogelstein 2001). Un autre système de régulation du cholestérol est fourni par l’efflux réalisé par les HDL (High-Density Lipoproteins). Ces dernières ont en charge le retour de l’excès de cholestérol cellulaire vers le foie afin d’être éliminé par voie intestinale. Elles sont principalement composées de 80 à 100 protéines par particules (organisées autour d'une à trois apolipoprotéines A1 / ApoA1) et mesurent en moyenne entre 8 et 10 nm (Kontush, Chantepie et al. 2003). Les HDL contiennent également de nombreuses autres protéines à savoir des enzymes et parfois des lipides apolaires. De plus, plusieurs sous-classes de ces lipoprotéines ont été décrites leur conférant une structure et des propriétés biologiques hétérogènes (Eckardstein 2014) (Figure

Figure 3. Représentation schématique des lipoprotéines plasmatiques humaines. Les reliquats

de chylomicrons et de VLDL (remnants) sont issus de l’hydrolyse des VLDL et chylomicrons par les lipases hépatiques (Watts, Ooi et al. 2013).

Les HDL possèdent de nombreux effets bénéfiques qui pourraient protéger contre le développement de l’athérosclérose et même participer à la régression des lésions. Ce rôle athéroprotecteur inclue différents processus à savoir préserver la fonction endothéliale, limiter les modifications des LDL et accélérer l’efflux de cholestérol. Elles possèdent également des propriétés anti-inflammatoires et anti-thrombotiques (Annema, von Eckardstein et al. 2015) (Tran-Dinh, Diallo et al. 2013). La compréhension des mécanismes de régulation du cholestérol a permis le développement de modèles animaux mimant partiellement la formation de plaques d’athérome (ApoE KO ou LDLr KO).

2000). On peut observer une très grande variation de la pénétration de LDL dans la paroi artérielle saine entre un individu normocholestérolémique et un individu hypercholestérolémique (Steinberg, Parthasarathy et al. 1989).

Les LDL circulantes passent du plasma vers l’espace sous-endothélial et se retrouvent dans l’intima. En conditions normales physiologiques, l’endothélium est capable de réguler le transfert de lipides dans la paroi puis vers les tissus périphériques. Cependant, la composition de la matrice extracellulaire (MEC) d’une artère saine est clairement différente d’une artère pathologique. Ainsi, l’affinité supérieure de la MEC de la plaque d’athérome pour les LDL entraîne leur rétention au sein de la paroi artérielle (Boren, Gustafsson et al. 2000). C’est cette rétention prolongée qui va en outre entraîner leur modification, en particulier par oxydation.

Les lipides et l’ApoB100 sont modifiés par les espèces réactives de l’oxygène (ERO) au cours de l’oxydation des LDL. Les ERO de l’endothélium vasculaire sont produits par la Nicotinamide Adenine Dinucleotide Phosphate (NADPH) oxydase, la MPO (myéloperoxydase), les lipoxygénases et la chaîne respiratoire mitochondriale dysfonctionnelle (Nowak, Deng et al. 2017). Chez l’homme, une surexpression de la NADPH oxydase est corrélée avec une surproduction de l’anion superoxyde et une augmentation de l’athérosclérose (Sorescu, Weiss et al. 2002). L’activité oxydante des ERO peut être contrecarrée par des enzymes anti-oxydantes à savoir la superoxyde dismutase, la catalase ou encore la glutathion peroxydase et réductase (Galkina and Ley 2009). Cependant, la surproduction d'ERO peut dépasser la capacité de l’organisme à lutter contre ce stress oxydant qui entraînera inéluctablement des modifications des lipides, des protéines et de l'ADN.

Les LDL oxydées par ces ERO (LDLox) jouent un rôle primordial dans la formation de cellules spumeuses (voir chapitre 2.4), l’altération de la voie de signalisation du NO^• et l’expression de molécules d’adhésion qui accélèrent le recrutement de leucocytes sur le site de la lésion (Matsuura, Kobayashi et al. 2006). Les LDLox possèdent différentes classes de lipides oxydés. La phosphatidylcholine (PC) étant le phospholipide majoritaire des cellules de mammifères (40-50%) et des lipoprotéines, la majorité des LDLox contiennent une entité choline. Les modifications oxydantes de la PC introduisent un groupe carboxylate ou un peroxyde mais peuvent également tronquer la chaîne sn2 du phospholipide (Fruhwirth, Loidl

et al. 2007). Quand des molécules contenant de l’acide linoléique en position sn2 sont

oxydées, les produits formés contiennent soit un aldéhyde soit un acide carboxylique à la place du carbone 9 (Itabe, Takeshima et al. 1994). Par un mécanisme similaire, la

peroxydation de la PC contenant l’acide arachidonique produit la PC oxydée avec en position

5 un aldéhyde ou un acide carboxylique. Ces molécules à courte chaîne sont parfois appelées

facteurs d’activation plaquettaires dérivés de la PC (PAF pour Platelet Activating Factor) car leur structure rappelle celle du PAF lipidique (Edwards and Constantinescu 2009). Ces molécules oxydées sont d’ailleurs capables de former des imines avec les protéines et réagissent entre elles pour former des produits de condensation aldolique (Friedman, Horkko

et al. 2002). Tous ces composés issus de la PC sont résumés en Schéma 2.

Schéma 2. Principales formes oxydées de la phosphatidylcholine (PC). Les composés portant

des fonctions aldéhydes (POVPC, PONPC) sont capables de former des imines (ou bases de Schiff) qui réagissent avec des protéines formant des aldols (P(POVPC)VPC) (Matsuura, Kobayashi et al. 2006).

Au sein des lésions, de nombreux antigènes sont présents et sont responsables de l’activation et de la réponse du système immunitaire. Les lipoprotéines modifiées par oxydation mais également les produits secondaires formés portent des néo-épitopes qui mènent à cette réponse immunitaire entraînant l’arrivée importante de lymphocytes et de monocytes/macrophages dans l’espace sous-endothélial (Palinski, Koschinsky et al. 1995)

aux Lipoprotéines). Cette enzyme très étudiée dans la littérature ainsi que son plus puissant inhibiteur (Darapladib) seront des éléments centraux de ces travaux de thèse.