Lp(a) et les phospholipides oxydés : implication dans le RAC

2.1.5.1 Les phospholipides oxydés (OxPLs)

Les OxPLs qui sont liés de manière covalente à la protéine apo(a) jouent un rôle clé dans la fonctionnalité des Lp(a) [306, 307]. En effet, plusieurs évidences démontrent que la propriété proinflammatoire du Lp(a) est due à son contenu en OxPLs [307-309].

Tout d’abord, les phospholipides (PLs) qui sont les composants majeurs des membranes cellulaires jouent un rôle crucial dans la biochimie de toutes les cellules vivantes. Ils agissent également comme des substrats essentiels pour la synthèse de médiateurs de signalisation cellulaire [309]. Les PLs sont formés d'un squelette de glycérol lié à deux acides gras (non polaires en position sn1 et sn2) et à un groupement phosphate (une tête polaire à la position sn3) estérifié par un groupement polaire (alcool) qui diffère selon la classe des lipides. Les OxPLs sont générés lors de l’oxydation des acides gras polyinsaturés, qui sont habituellement estérifiés en position sn-2 de glycérol [306, 310-311]. En premier lieu, l'oxydation de ces PLs peut être initiée soit par des mécanismes enzymatiques ou non enzymatiques, et peut former diverses structures [309-311]. La voie enzymatique s’effectue par des protéines conservées parmi toutes les espèces de mammifères, telles que lipoxygénases (LOX) et cyclooxygénases (COX) [309-311]. Cette voie implique aussi des récepteurs et des voies de signalisation intracellulaire. Par ailleurs, la production des OxPLs par la voie non enzymatique est entrainée par les espèces oxygénées réactives (ROS). L'oxydation des PLs se propage par la suite via le mécanisme classique de la peroxydation lipidique (réaction en chaine). Ces données suggèrent que la production d’OxPLs ne peut pas être contrôlée en ajustant la quantité ou l’activité des enzymes. Par conséquent, dans le cas de certaines maladies tels que les lésions athérosclérotiques humaines, le stress oxydatif entraine une synthèse accrue d’OxPLs [306, 309-311].

En second lieu, les OxPLs peuvent se former sur les membranes cellulaires sous des conditions de stress oxydatif, au cours de l’apoptose ou durant les modifications oxydatives des LDL (OxLDLs). Les principaux lipides bioactifs des OxLDL sont issus de l’oxydation des PLs en position sn-2 [306, 310]. En effet, trois OxPLs bioactifs provenant de l’oxydation de 1-palmitoyl- 2-arachidonoyl-sn-glycero-3-phosphorylcholine ont été identifié :

(1) POVPC (1-palmitoyl-2-oxovaleroyl-sn-glycero-3-phosphorylcholine) ; (2) PGPC (1- palmitoyl-2-glutaroyl-sn-glycero-3-phosphorylcholine) et (3) PEIPC (1-palmitoyl-2-(5,6-

sont généralement présents dans la fraction d’OxLDLs et peuvent induire plusieurs réponses cellulaires. D’intérêt, ces dérivés lipidiques ont été détectés dans des lésions athérosclérotiques [312]. Tsimikas et al. ont testé un anticorps monoclonal IgM naturel, nommé E06, qui se lie spécifiquement aux têtes de PC des OxPLs (PC-OxPLs) [306, 313]. L’anticorps E06 a permis de détecter le contenu de PC-OxPLs par particule d’apoB-100 (OxPLs/ApoB) dans le plasma et dans les sous-espèces de lipoprotéines [313,314]. Ainsi, ils ont développé puis validé cliniquement une technique ELISA qui reconnait les OxPLs au niveau des apoB plasmatiques [313]. Cette technique permet de détecter spécifiquement les OxPL liées au Lp(a) ayant des propriétés inflammatoires et athérogènes. Bien que la plupart des OxPLs/ApoB en circulation sont liés à Lp(a), seulement des quantités faibles sont associées sur les LDLs [307]. En effet, des expériences in vitro ont démontré que l’OxPL, le plus polaire, pourrait être transféré d’un OxLDL donneur à une particule Lp(a)de manière indépendante des protéines de transfert de lipides [307]. Sur ce point, il a été démontré que suite à une rupture de la plaque athérosclérotique en raison d’une intervention coronarienne percutanée (ICP) la concentration plasmatique de Lp(a) et OxPLs/apoB a augmenté de 65 % et 35 %, respectivement [314].

2.1.5.2 Relation entre les OxPLs et Lp(a)

Dans un premier temps, une grande proportion d’OxPLs associée au Lp(a) est liée de manière covalente à la protéine apo(a) de Lp(a), plus spécifiquement à son domaine KIV-10. En effet, des évidences indiquent que la liaison d'OxPL à l’apo(a) dépend d'un site de liaison lysine présente dans KIV10 [307,315] (Figure 2-6). À cet égard, il a été démontré que la suppression de ce site KIV10 par l’injection d’adenovirus recombinants chez la souris empêchait l’accumulation d’apo(a) [316]. Aussi, il a été démontré que l’apo(a) peut interagir avec la β2 glycoprotéine I (β2GPI), dans le plasma humain ainsi que les surnageants de culture cellulaire, via le site KIV10 [317]. Ces résultats indiquent les nouveaux rôles potentiels de la Lp(a) dans la fibrinolyse et l'auto- immunité.

En second lieu, les OxPLs ne sont pas liés seulement à apo(a), mais sont également présent dans la phase lipidique de la particule Lp(a) [307,315]. Dans le plasma humain, 85 % des OxPLs reliés aux lipoprotéines sont associés à la particule Lp(a), tandis que le reste est principalement lié aux lipoprotéines apoB [307, 313]. Dans la population générale, les niveaux plasmatiques d’OxPL- apoB sont en corrélation avec les concentrations élevées de Lp(a) [313, 319]. Étant donné que la

génétique est associée aux niveaux plasmatiques de Lp (a), la corrélation entre OxPL-apoB et Lp(a) dépend de la taille des isoformes de l’apo (a) (selon le nombre de répétitions Kringle) [319].

2.1.5.3 Rôle pathologique d’OxPLs et Lp(a) : deux facteurs de risque

de maladies cardiovasculaires (MCV)

Compte tenu des études cliniques ci-dessus et des études plus récentes chez la souris transgénique pour l’apo (a), il a été suggéré que l’unique rôle physiologique du Lp(a) consiste à lier les OxPLs pro-inflammatoires. Cela peut aussi expliquer, en partie, son rôle physiopathologique comme un facteur de risque de MCV [323] (Figure 2-8).

Tout d’abord, lorsqu’elle est présente à des concentrations plasmatiques élevées, la Lp(a) devient plus athérogène que les LDLs natives. En effet, la Lp(a) peut se lier aux protéoglycanes intimaux artériels avec une forte affinité, entraînant ainsi une augmentation de la concentration intimale en OxPLs pro-inflammatoires [324]. Sur ce fait, lorsqu'elle atteint des niveaux plasmatiques élevés, la Lp(a) favorise l’athérosclérose (Figure 2-8). Par conséquent, un taux élevé de Lp(a) est corrélé avec un risque élevé de MCV [325]. Dans certaines études, la Lp(a) pourrait également être associée à une activité antifibrinolytique et prothrombotique. De plus, des études soutiennent l’hypothèse que les effets pro-athérogènes de la particule Lp(a) sont dus essentiellement à son contenu en OxPLs [308, 326]. De façon intéressante, les OxPLs sont présents particulièrement sur les petites isoformes d’apo (a). Donc, la forte association des OxPLs avec les petites isoformes de Lp(a) peut expliquer au moins leur athérogénicité accrue ainsi que leur association à un risque élevé de MCV [306,308]. D'intérêt, les études épidémiologiques ont montré une forte corrélation surtout entre OxPL-apoB et entre OxPL-apo(a) [306, 308]. De surcroit, les études précédentes ont démontré que les niveaux augmentés d’OxPLs sont associés à la maladie coronarienne (MC) [313]. Sur ce point, plusieurs travaux cliniques ont montré que les niveaux plasmatiques élevés d’OxPL- apoB prédisent de façon indépendante la survenue d’évènements cardiovasculaires tels que l’infarctus du myocarde (MI) et l’accident vasculaire cérébral ischémique (AVC) [306,308, 327]. De plus, des études in vivo et in vitro ont révélé des niveaux élevés d’OxPLs dans des lésions athérosclérotiques avancées [306, 308, 328]. En outre, l’augmentation d’OxPL-apoB a été corrélée avec le dysfonctionnement endothélial et la progression de la calcification coronarienne [329]. Également, les niveaux d’OxPL-apoB sont élevés chez les patients avec un syndrome coronnarien aigu [330] et chez des patients ayant subi une intervention coronarienne percutanée [314]. Par ailleurs, de nombreuses études in vitro ont démontré que les OxPLs peuvent agir comme des

ligands pour les récepteurs de transduction de signal présent sur les surfaces cellulaires. Ces récepteurs tels que CD36, TLR2, et SRB1 peuvent activer différentes cascades de signalisation intracellulaire [331-333]. Aussi, les OxPLs sont impliqués dans la modulation de l’expression de plusieurs gènes liés à l’athérosclérose, l’angiogenèse, l’inflammation et la cicatrisation dans divers types cellulaires [334] (Figure 2-8). Enfin, dans le plasma, il a été rapporté que les OxLDLs et Lp(a) se lie à la molécule pro-athérosclérotique MCP-1 (monocyte chimoattractant protein 1). Cette dernière joue un rôle important dans le recrutement et la migration des monocytes à travers l'endothélium vasculaire [335]. Pris ensemble, les évidences ci-dessus suggèrent que la Lp(a) et son contenu en OxPLs pourraient avoir un impact important sur le développement des maladies cardiovasculaires.

Figure 2-8 : Schéma représentant le mécanisme pathogénique de Lp(a). L'athérogénicité de Lp(a) peut être classée principalement en 3 catégories : pro-athérogène, pro-inflammatoire et potentiellement antifibrinolytique. EC : endothelial cell (cellule endotheliale) ; IL-8 : interleukin- 8 (interleukine 8) ; MCP-1 : monocyte chemoattractant protein-1; PAI: plasminogen activator inhibitor (l'inhibiteur de l'activateur du plasminogène 1); SMC: smooth muscle cell (cellules musculaires lisses) ; TFPI: tissue factor pathway inhibitor (inhibiteur de la voie du facteur tissulaire). Tiré de : [542].

2.1.5.4 Rôle de Lp(a) et OxPLs dans la progression du RAC

Plusieurs études ont démontré que les lipoprotéines oxydées (OxLDLs), fortement enrichies en OxPLs, sont impliquées dans l’inflammation, la calcification ectopique de la VA et la formation osseuse [109, 313, 336].

D’une part, des études histologiques sur des valves calcifiées explantées lors d’un remplacement valvulaire ont révélé la présence d’apoB, apo(a) et apoE à proximité des nodules minéralisés de la VA [86,109]. Aussi, les niveaux des OxLDLs sont associés à la densité des cellules inflammatoires et à l'expression des cytokines [83]. En outre, des travaux in vitro effectués sur des CEs et CMLs

ainsi que les facteurs de transcription ostéoblastique, RUNX2 [338] et MSX2 [339]. Aussi, l’expression de l’ostéoprotégérine, un inhibiteur de la calcification vasculaire via la voie RANK- L a été fortement réduite sous l’effet des OxLDLs [340, 341]. Ainsi, la phosphatase alcaline (ALP), un enzyme impliqué dans la transition ostéoblastique, a été fortement induite par les Ox-LDLs [339, 342]. D’autres études in vitro ont également démontré que les Ox-PLs favorisent la minéralisation des CIVs via l’activation des récepteurs TLR-2 et -4 [95,343]. Dans l’ensemble, ces études fournissent encore des preuves solides que les effets pro-athérogènes et proinflammatoires de Lp(a) sont entrainés par son contenu en OxPLs. Par conséquent, les lipoprotéines oxydées jouent un rôle majeur dans la réponse ostéogénique et la minéralisation de la VA.

D’autre part, des études prospectives ont suggéré que les niveaux élevés de Lp(a) et d’OxPLs sont associés avec une progression plus rapide du RAC. Récemment, Thanassoulis et collègues ont identifié un SNP dans le locus du gène LPA (rs10455872) associé à la calcification de la VA [35]. Ainsi, par une approche de randomisation Mendélienne, le même groupe de recherche a démontré un lien causal entre les taux de Lp(a) et le risque de développement du RAC. Ultérieurement, ces constatations ont été répliquées puis confirmées par deux études indépendantes qui ont révélé un lien causal entre, à la fois, le variant rs10455872 et le RAC ; et entre ce variant et les niveaux de Lp(a) [36, 37]. De plus, Capoulade et ses collègues ont démontré que les niveaux circulant de Lp(a) et les phospholipides oxydés (OxPL-apoB) étaient associés de façon indépendante à la progression du RAC [38]. Par ailleurs, une sous analyse de l’étude ASTRONOMER (Aortic Stenosis Progression Observation : Measuring Effects of Rosuvastatin) a démontré que les niveaux circulant d’OxPL-apoB et Lp(a) sont associés de façon indépendante à la progression rapide du RAC [38]. En outre, chez les patients atteints d'hypercholestérolémie familiale, les niveaux de Lp(a) sont associés à la calcification de la VA [344]. Pris ensemble, ces études suggèrent une forte association entre la Lp(a) et la progression du RAC.

Figure 2-9 : Schéma représentant les mécanismes potentiels et le rôle causal de Lp(a) et OxPL dans le RAC. Les changements moléculaires impliqués dans la progression du RAC. La fibrine exposée aux niveaux de la lésion endothéliale de l'aorte peut se lie à Lp(a), conduisant à sa rétention dans la valve. Les lipides pro-inflammatoires associés au Lp(a), tels que OxPL, peuvent favoriser la calcification et la formation osseuse via les CIVs. ALP : phosphatase alcaline ; ATX : autotaxine ; KIV : kringle de type IV ; KV : kringle type V; Lp(a) : lipoprotéine(a); LPA : acide lysophosphatidique; LPC : lysophosphatidylcholine; Lp-PLA2 : phospholipase A2 associée aux lipoprotéines; OPG : ostéoprotégérine; OxPL : phospholipides oxydés; ROS : espèces réactives oxygénées; CIV, cellule interstitielle valvulaire. Adapté de : [313].

2.1.6 Principales enzymes impliquées dans le métabolisme des