RECEPTEUR NUCLEAIRE DE LA VITAMINE D

L’activité biologique de la vitamine D3 est médiée par son récepteur nucléaire (VDR (Vitamin D Receptor)) récepteur qui lui est spécifique (Ogunkolade et al., 2002 ; Larriba et

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V.1.1. Identification et structure du Récepteur de la vitamine D

Les premières descriptions du VDR ont été rapportées dans les années 1968 (Haussler

et al., 1968). Le VDR est un membre de la superfamille des récepteurs nucléaires qui est

hautement conservé chez les vertébrés et qui montre une homologie avec des récepteurs qui se lient aux acides biliaires tels que le récepteur F de la farnesoïde (FXR) et le récepteur du foie X (LXR) (Hewison, 2011). Le VDR comme tous les membres de la famille des récepteurs nucléaires a une structure avec deux domaines fonctionnels principaux : un domaine N-terminal de liaison à l’ADN (C) et un domaine C-terminal de liaison à son ligand (E) encore appelé LBD (ligand binding domain) (Haussler et al., 2008). Le domaine se liant à l’ADN présente deux boucles-zinc ou « Zinc-fingers » essentielles pour son interaction avec l’ADN (Hewison, 2011). Après la liaison de son ligand naturel, le VDR occupé forme un hétérodimère avec le récepteur rétinoïde X (RXR) et subit des changements conformationnels qui lui permettent d'interagir avec diverses protéines et enzymes accessoiresnécessaires pour la chromatine, le remodelage et l'activité transcriptionnelle (Handel et al., 2013 ; Teske et al., 2014 ; Hossein-Nezhad et

al., 2014).

Le VDR est exprimé par les organes cibles classiques de la vitamine D3, l’intestin, l’os, le rein et les glandes parathyroïdes ainsi que dans plus de trente (30) tissus non impliqués dans l'homéostasie du calcium (kératinocytes, fibroblastes, cellules de Langerhans, cellules endothéliales, cellules du système immunitaire, cellules musculaires, cellules pancréatiques, cellules des systèmes hématopoïétiques et nerveux) (Nieto et al., 2004 ; Gichuhi et al., 2014).

Le gène codant pour le récepteur nucléaire humain de la vitamine D est situé sur le chromosome 12, en position 12q13.11. Il mesure 75Kb et code pour une protéine de 50 à 70 KDa. Il est constitué de quatorze exons dont six exons non traduits, non codants (exons 1A-1F), et de plusieurs régions promotrices (Chandel et al., 2015). Il est aussi composé d’une région 5’ non transcrite (5'UTR) du promoteur du gène, d’une région de codage et de la région 3’ non transcrite (3'UTR) (Ručević et al., 2009). La région 5’ non transcrite du VDR est codée par l’exon 1 composé lui-même de trois (3) séquences formant les exons 1A, 1B, 1C impliqués dans la synthèse de quatre (4) transcrits différents du VDR (Miyamoto et al., 1997).

Les motifs en doigt de zinc du domaine de liaison sont codés par les exons 2 et 3. La zone Hinge est codée par les exons 4 et 5 et la région LBD par les exons 7 à 9. Le transcrit de l’ARNm du VDR est composé de 4628 bases et code pour un polypeptide de 427 acides aminés avec une masse moléculaire de 48 KDa (Miyamoto et al., 1997 ; Ručević et al., 2009) (Figure

52 Figure 13 : Domaines fonctionnels du Récepteur de la vitamine D (VDR) (Brown et al., 1999)

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V.1.2. Mode d’action et rôle biologique du Récepteur de la vitamine D

L’analyse de l’expression de l’ADN complémentaire du VDR a permis d’étudier sa structure et sa fonction, mais aussi de comprendre les mécanismes cellulaires impliqués dans les voies de signalisation cellulaire déclenchées par la liaison de son ligand (Pike et al., 2012). Trois étapes principales conduisent à la régulation de la transcription des gènes sous le contrôle du complexe VDR/vitamine D3 :

 Fixation du ligand

La forme active de la vitamine D3 (1,25 (OH)2 D3) est soit dégradée par la 24-hydroxylase mitochondriale (CYP24A), soit liée à son récepteur cytosolique VDR. Le domaine de liaison du ligand (LBD), situé dans la partie carboxy-terminale du VDR, est responsable de la forte affinité de liaison pour la 1,25 (OH)2 D3. Cette région du VDR a une fonction d'activation ligand- dépendante, appelée AF2 (Masuyama et al., 1997).La 25 (OH) D3 et la 24,25 (OH)2 D3 se lient au VDR avec une affinité 100 fois plus faible que la1,25 (OH)2 D3. Après la fixation du ligand, le VDR cytoplasmique est transféré rapidement vers le noyau le long des microtubules (Haussler et al., 2011).

 Hétérodimérisation avec le RXR

Le complexe 1,25 (OH)2 D3-VDR s'hétérodimérise avec le récepteur de l’acide rétinoïque (RXR). Les surfaces de dimérisation de RXR dans le VDR sont situées dans le premier motif en doigt de zinc, dans la région COOH-terminale du deuxième motif en doigt de zinc et dans le motif structural correspondant à une séquence répétée en tandem de sept acides aminés situé dans le LBD. L’asparagine (Asn 37) situé dans le premier motif en doigt de zinc, la lysine (Lys 91) et la glutamine (Glu 92) situées dans la T-box du deuxième motif en doigt de zinc, et deux des acides aminés de la séquence tandem du domaine LBD sont essentiels à l’association sélective entre le VDR et son partenaire protéique, RXR. L’hétérodimérisation du VDR activé avec le RXR induit une modification de conformation du VDR, essentielle pour sa fonction de transactivation (Haussler et al., 2011).

 Liaison de l'hétérodimère VDR-RXR au VDRE

L’hétérodimère VDR/RXR se lie aux séquences VDRE spécifiques dans les régions promotrices des gènes cibles. L'hétérodimère lié à l'ADN attire les composants du complexe de pré-initiation de la transcription ou ARN polymérase II (Pol II) et les co-activateurs nucléaires transcriptionnels, régulant ainsi la transcription des gènes dont l’expression sera activée ou inhibée (Haussler et al., 2011).

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V.1.3. Régulation de l’activité du Récepteur de la vitamine D

L’activité du VDR peut être régulée au niveau des différentes étapes de son métabolisme à savoir l’accessibilité du ligand au VDR, le contenu cellulaire en VDR, les modifications post- translationnelles du récepteur et la disponibilité des co-activateurs nucléaires (Haussler et al.,

2008). Les concentrations de VDR dans une cellule cible sont régulées par les concentrations

de 1,25 (OH)2 D3 et de ses métabolites (régulation homologue), mais aussi par d'autres hormones ou facteurs de croissance qui ne se lient pas au VDR (up-régulation hétérologue)

(Pols et al., 1988). Ces deux modes de régulation sont impliqués dans le contrôle de la

transcription du gène codant pour le VDR, dans la stabilisation de son ARNm et dans l'altération de sa vitesse de dégradation qui dépend des tissus et des cellules qui lui sont spécifiques (Zineb

et al., 1998). Ainsi, la 1,25 (OH)2 D3 stimule l’ARNm du VDR dans les glandes parathyroïdes et le rein, mais pas dans l'intestin (Brown et al., 1995). Enfin, les facteurs qui interviennent dans le catabolisme du VDR régulent également celui-ci. Une régulation directe du VDR par SUG1 (composant du protéasome, intervenant dans l'ubiquitination et la protéolyse du VDR) a été mise en évidence. Ainsi, l'utilisation d'inhibiteurs du protéasome a permis de ralentir la dégradation du VDR par cette voie (Masuyama et MacDonald, 1998).

V.1.4. Récepteur de la vitamine D et système immunitaire

La 1,25 (OH)2 D3 agit sur les cellules immunitaires d'une manière autocrine ou paracrine en se liant au récepteur de la vitamine D (VDR). Les récepteurs rétinoïdes X (RXRs) peuvent former RXR-VDR (récepteur pour les complexes 1,25 (OH)2 D3), ce qui entraîne des résultats fonctionnels élément de réponse (VDRE). La 24-hydroxylase (CYP24A1) catabolise la 1,25 (OH)2 D3 en un métabolite inactif, l'acide calcitroïque, qui est excrété dans la bile (Pedersen et

al. 2011).