I. Les peroxysomes et proliférateurs de peroxysomes
Découverts en 1966 par De Duve (Prix Nobel en 1974), les peroxysomes sont de petits organites, délimités par une membrane, dépourvus de tout matériel génétique dont la prolifération se fait par bourgeonnement. Ils sont présents dans toutes les cellules eucaryotes et sont particulièrement nombreux dans les cellules hépatiques, les cellules rénales et les neurones. Ils sont considérés comme le site essentiel de l’utilisation et de la détoxification de
l’oxygène moléculaire. Ils maintiennent l’homéostasie des lipides par β-oxydation des acides
gras à très longue chaîne (18 atomes de carbone, C18), assurent la biosynthèse du cholestérol, des plasmalogènes (phospholipides) ainsi que le métabolisme des acides aminés et des purines. Les proliférateurs de peroxysomes sont des composés naturels (lipides) ou de synthèse incluant les fibrates, les plastifiants, les pesticides et les solvants. Chez les rongeurs, ces substances provoquent la prolifération des peroxysomes et une hypertrophie du foie. A plus long terme, ils induisent le développement de cancer. Ce phénomène n’a pas été observé chez l’homme. En 1990, Issemann et Green ont identifié chez les rongeurs un récepteur nucléaire activé par différents proliférateurs de peroxysomes qu'ils dénommèrent Peroxisome Proliferator Activated Receptor (PPAR) (Issemann et Green, 1990; Desvergne et Wahli, 1999).
II. Les récepteurs activés par les proliférateurs de peroxysomes
Les PPAR ont été identifiés il y a environ 20 ans, tout d’abord comme étant des récepteurs nucléaires orphelins, de la famille des récepteurs des stéroïdes, des rétinoïdes et des hormones thyroïdiennes (Laudet et al., 1992). Trois isotypes ont été identifiés chez les vertébrés dont le
xénope, la souris, le rat, le hamster et l’homme. Ils ont été nommés PPARα (NR1C1), PPARβ
(NR1C2) et PPARγ (NR1C3) quand ils ont été découverts chez le xénope. Chez les
mammifères, PPARβ a été nommé PPARδ, FAAR ou NUCI (Dreyer et al., 1992; Sher et al.,
Figure 6 : Organisation du gène PPARγ et de ses messagers chez l’Homme. L’utilisation de promoteurs différents et un épissage alternatif permettant de générer 4 types d’ARNm :
PPARγ1, PPARγ2, PPARγ3 et PPARγ4. Les exons 1 à 6 sont communs aux 4 transcrits. Les
ARNm PPARγ1, PPARγ3 et PPARγ4 codent la même protéine. L’ARNm PPARγ2 code une
protéine possédant 28 acides aminés supplémentaires à l’extrémité N-terminale (Wang et al., 2006).
Figure 7 : Structure et domaines fonctionnels des PPAR. Le domaine A/B situé en N-terminal
contient la fonction d’activation indépendante du ligand AF-1. Domaine C : DNA Binding Domain. Domaine D : région charnière contenant un signal de localisation nucléaire NLS. Le domaine E/F, situé du côté C-terminal, contient la fonction d’activation dépendante du ligand
AF-2 et permet la dimérisation avec RXRα (Aranda et Pascual, 2001).
A/B C E F NH2 D COOH AF1 AF2 Transactivation Transactivation DBD LBD NLS
24
1. Le gène codant PPARγγγγ
Chez l’homme, le gène PPARα (hPPARα) est localisé au niveau du chromosome 22
(22q12-q13.1) (Sher et al., 1993), le gène hPPARγ au niveau du chromosome 3 (3p25) (Greene et al.,
1995) et le gène hPPARβ sur le chromosome 6 (6p21.1-p21.2) (Yoshikawa et al., 1996). Chez
la souris, PPARγ est localisé au niveau du chromosome 6 alors que PPARα et PPARβ sont
localisés au niveau des chromosomes 15 et 17, respectivement (Zhu et al., 1995). La région traduite des gènes PPAR est constituée de 6 exons. Un exon code le domaine A/B N-terminal, deux exons codent le domaine de fixation à l’ADN ou DBD (DNA Binding Domain) (un exon pour chacun des 2 doigts de zinc), un exon code la région charnière D, deux exons codent le domaine de liaison au ligand ou LBD (Ligand Binding Domain) (Desvergne et Wahli, 1999).
Le gène hPPARγ possède en plus de ces 6 exons, 3 exons, A1, A2 et B situés en 5’. Le gène
hPPARγ d’environ 100 Kb produit 4 ARNm différents, PPARγ1, PPARγ2, PPARγ3 et
PPARγ4. Ceci est la conséquence de l’utilisation de 4 promoteurs distincts et d’un épissage
alternatif des exons A1, A2 et B (figure 6). L’ARNm PPARγ1 possède 8 exons : les exons
non codants A1 et A2 en amont des exons 1 à 6. L’ARNm PPARγ2 comporte 7 exons : en
plus des exons 1 à 6, on trouve l’exon B qui contient un codon d’initiation de la traduction et
qui donne une séquence N-terminale additionnelle spécifique de la protéine PPARγ2. Celle-ci
comporte 28 et 30 acides aminés supplémentaires chez l’homme et la souris respectivement
(Fajas et al., 1997; Zhu et al., 1995). Le troisième ARNm, PPARγ3, est sous le contrôle d’un
autre promoteur localisé dans la région flanquant l’exon A2 (Fajas et al., 1998). Enfin, le site
d’initiation de la transcription de l’ARNm de PPARγ4 se situe en amont de l’exon 1
(Sundvold et Lien, 2001). Les protéines codées par les ARNm PPARγ1, PPARγ3 et PPARγ4
sont identiques (Wang et al., 2006b). Le gène hPPARγ code donc deux protéines, γ1 et γ2 qui
diffèrent de 28 acides aminés à l’extrémité N-terminale.
2. La protéine PPARγγγγ
2.1. Organisation structurale
Les récepteurs PPARγ possèdent une organisation similaire aux autres membres de la famille
Figure 8 : Représentation schématique des doigts de zinc du DNA Binding Domain des
récepteurs nucléaires. La boîte P est localisée en C-terminal du premier doigt de zinc et présente une séquence CEGCKG conservée dans les 3 types de PPAR. La boîte D est située entre les 2 premiers résidus cystéine du second doigt de zinc et comprend 3 acides aminés différents selon les PPAR au lieu des 5 acides aminés que possèdent les récepteurs nucléaires aux hormones (http://www.nrresource.org/).
Figure 9 : Structure secondaire du domaine LBD de PPARγ humain en absence de ligand. Les hélices sont numérotées de 1 à 12 selon la convention utilisée pour tous les récepteurs
nucléaires. Les brins anti-parallèles du feuillet β sont symbolisés par des flèches numérotées
de 1 à 4. Les hélices sont délimitées par un nombre d’acides aminés (Uppenberg et al., 1998).