Oxydation des liprotéines

Les lipoprotéines ont un rôle majeur dans le métabolisme des lipides assurant leur transport et leur devenir. Durant la phase de réponse aiguë, les modifications métaboliques du foie associées à la production de protéines liant les lipoprotéines vont entraîner des changements de la composition et du rôle des ces particules. L’oxydation est l’une de ces modifications.

Figure 12: Caractéristiques structurales et biochimiques des lipoprotéines. Les lipoprotéines sont constituées d’un cœur hydrophobe riche en lipides et d’une couche externe de phospholipides amphiphiles. La structure est stabilisée par des apolipoprotéines enchâssées dans la membrane. Les lipoprotéines sont classées en fonction de leur contenu en protéines et en lipides qui influence leur densité et leur taille.

a. Mécanisme

Les réactions physiologiques de l’organisme produisent des agents oxydants capables de bouleverser la structure, et donc la fonction, des lipoprotéines les impliquant par exemple dans le développement de pathologies cardiovasculaires [131]. L’organisme a mis

en place une stratégie de défense composée de molécules anti-oxydantes incluant vitamines (e. g. acide ascorbique, vitamine E), enzymes (e. g. superoxide dismutase, catalase) et autres molécules (e. g. acide urique) [174]. Dans le cas des lipoprotéines, il a été montré que les LDL sont protégés de l’oxydation par les HDL et par eux-mêmes. En effet, HDL et LDL portent deux enzymes, la PAF-AH (Platelet Activating Factor AcetylHydrolase) et la PON (ParaOxoNase), qui ont la capacité de retarder ou d’inhiber les processus d’oxydation des LDL en conditions physiologiques. La PAF-AH est responsable de l’hydrolyse des phospholipides oxydés qui sont générés durant l’oxydation des LDL. Les produits obtenus, représentant des substances toxiques susceptibles d’inhiber les activités de la PAF-AH, sont ensuite éliminés par les HDL [319]. De son côté, la PON retire les espèces oxygénées qui se forment sur le LDL [184].

Durant la réponse de phase aiguë, la protéine sérique amyloïde A est présente en quantité élevée dans la circulation plasmique et se lie aux lipoprotéines circulantes. Cette liaison perturbe la structure des HDL et LDL et entraîne l’inhibition des PAF-AH et PON [350]. La conséquence immédiate de cette inhibition est la perte de la protection contre l’oxydation des LDL qui deviennent ce que l’on nomme des LDL oxydés (oxLDL).

b. Importance biologique

Les oxLDL ont été intensivement étudiés pour leur rôle pro-inflammatoire et leur implication dans la genèse de l’athérosclérose [379]. En effet, sous l’influence de conditions inflammatoires ou durant la RPA, les phosphatidylcholines de surface des LDL sont oxydées puis hydrolysées en lysophosphatidylcholine et en acides gras oxydés, sous l’action de phospholipases (voir paragraphe E). Les acides gras oxydés modifient la structure de la protéine de surface des LDL, l’ApoB. Au lieu de lier les récepteurs aux LDL pour entrer en contact avec ses tissus cibles, l’ApoB lie alors les récepteurs scavenger des LDL. En parallèle, l’état d’alerte sous lequel se trouve l’organisme entraîne la transformation des monocytes en macrophages au niveau des endothéliums. Ces derniers expriment les récepteurs scavenger et reconnaissent donc les oxLDL. Ils deviennent ainsi phagocytes des

oxLDL circulants. Cette phagocytose accrue transforme les macrophages en cellules spumeuses, riches en lipides, et forme des stries graisseuses sur l’endothélium. Les premiers évènements qui marquent le début de l’athérosclérose sont ainsi déclenchés [309].

Les oxLDL sont également connus pour être des molécules anti-inflammatoires. Il a été montré que les acides gras des oxLDL sont des éléments qui préviennent le développement de la réponse d’inflammation, notamment en agissant sur des éléments du complexe PPAR (Peroxysome Proliferator-Activated Receptor) [72]. Cette balance issue de la composition des oxLDL permettrait la régulation fine du développement de l’inflammation en envoyant des signaux d’activation et de régulation négative au système immunitaire. D’autres études viennent appuyer ces observations et montrent le potentiel anti- inflammatoire des oxLDL [103;168].

E. La lysophosphatidylcholine (LPC)

La lysophosphatidylcholine est un produit de l’oxydation des LDL qui fait suite notamment au développement de la réponse de phase aiguë. Nous allons nous intéresser aux caractéristiques de la LPC produite.

1. Structure

La lysophosphatidylcholine est produite à partir de la phosphatidylcholine (PC, également appelée lécithine) qui est retrouvée à la surface de la plupart des membranes biologiques sous forme de phospholipides amphipathiques. La PC est un membre de la famille des lipides complexes et plus précisément des glycérophospholipides, constituée d’un acide phosphatidique auquel est greffé une choline. L’acide phosphatidique est une structure faite de glycérol (C3H8O3) à laquelle est estérifiée deux chaînes d’acides gras (R1-

et R2-CO) et un acide phosphorique (H3PO4). La plupart du temps, l’acide gras en position

sn-1 est saturé, celui en position sn-2 est insaturé. La choline est un alcool basique (CH CH N(CH )) qui complète la tête polaire de la molécule. Au pH physiologique de 7.4, la

molécule est ionisée comme indiqué sur la figure 13. L’activité de diverses enzymes sur l’acide gras en position sn-1 d’un glycérophospholipide donne naissance à une structure de type lyso-2-phospholipide et, dans le cas de la PC, à la lysophosphatidylcholine.

Figure 13: Structure de la phosphatidylcholine (PC) et formation de la lysophosphatidylcholine (LPC) durant la réponse de phase aiguë. La PC est un membre de la famille des glycérophosphates, constituée d’un squelette glycéro-phosphate sur lequel est estérifié deux acides gras (R1 et R2) et une tête choline. La plupart du temps, R1 (position sn-1) est saturé et R2 (position sn-2) est insaturé. Au pH physiologique (7.4) la molécule est ionisée comme indiqué. Sous l’action de la PLA2, la PC se transforme en un acide gras + un lyso-2-phosphatidylcholine ou LPC. PLA2 : phospholipase A2.

2. Synthèse et localisation

En condition physiologique, la LPC est principalement présente dans la circulation sanguine (5 à 20% du contenu total en phospholipides). Dans ce compartiment, l’enzyme LCAT (lecithin cholesterol acetyltransferase) catalyse la trans-estérification de la PC et du

cholestérol libre ce qui génère la majeure partie de la LPC saturée. La LPC insaturée est directement produite par le foie, elle se dirige ensuite vers la circulation où on la retrouve majoritairement associée à l’albumine et aux lipoprotéines [76]. Durant la réponse de phase aiguë, l’hydrolyse des PC oxydés de la surface des LDL se fait sous l’influence d’une enzyme associée aux LDL, la phospholipase A2 (PLA2), celle-ci n’étant pas capable d’agir sur les PC non oxydées. Cette spécificité proviendrait du fait que durant l’oxydation des LDL, la chaîne d’acides gras sn-2 des PC oxydés est fragmentée en plusieurs groupements insaturés, facilitant l’action hydrolytique de l’enzyme. Il a ainsi été montré que l’hydrolyse est possible sur des acides gras de taille réduite estérifiés en position sn-2 mais qu’elle devient inefficace sur une structure avec douze atomes de carbone, protégeant donc les PC non oxydées de l’hydrolyse [322]. Les sécrétions de PLA2 soluble sont fortement augmentées durant la RPA. L’enzyme augmente ainsi la conversion des PC en LPC (Figure 13). Ces mécanismes se produisent notamment suite à la perte de protection des enzymes PAF-AH et PON sous laquelle se trouvait le LDL.

Pendant la RPA, la LPC devient alors le composant majoritaire des oxLDL générés et représente 40% de leur contenu en phospholipides [321]. Nous verrons que cette augmentation conséquente de la quantité de LPC au sein des lipoprotéines oxydées joue un rôle important dans les actions de la RPA.

3. Nomenclature

Il est important de noter que le terme LPC qualifie en réalité une famille de molécules présentant des caractéristiques communes et une singularité. Ces molécules portent toute une tête choline, un acide phosphatidique et un glycérol. En revanche l’acide gras, qui est estérifié en position sn-1 sur le glycérol, peut prendre une variété de configurations qui diffèrent les unes des autres par : 1/ le nombre d’atomes de carbone présent dans sa chaîne, 2/ le nombre de doubles liaisons entre deux atomes de carbone. Une ou plusieurs doubles liaisons confèrent un état insaturé. Ainsi, la terminologie correcte de la LPC, ou

devrait-on dire « des » LPC, se présente ainsi : LPC C X :Y, où X représente le nombre de carbones et Y le nombre de doubles liaisons. De plus, un mélange de LPC va être plus ou moins riche en molécules saturées, et on définit un « index de saturation » en faisant le rapport du nombre de saturations (S) sur le nombre d’insaturations (I) pour connaître l’état général du mélange (S/I index).

A l’état naturel, de multiples espèces de LPC sont présentes dans les membranes biologiques. Ainsi la LPC d’œuf de poule ou de graines de soja, disponibles commercialement (Sigma, Avanti Polar Lipids, Lipoid), sont en fait des mélanges de LPC contenant :

- pour l’œuf de poule : 69% de LPC C16:0, 24,6% de C18:0, 3,4% de C18:1, 1,4% de C16:1, 0,3% de C14 :0 et de C18:2 et 1% d’autres espèces avec un index S/I=18,4,

- pour les graines de soja : 26,1% de C16:0, 7,3% de C18:0, 8,5% de C18:1, 50,1% de C18:2, 5,1% de C18:3 et 2,9% d’autres espèces avec un index S/I=1,9.