Si l'insulinorésistance est l'élément clé du développement de la stéatose hépatique, le stress oxydatif apparaît comme jouant un rôle fondamental dans la transition entre stéatose et stéatohépatite. En effet, les patients et les animaux atteints de NAFLD présentent, dans le foie, une augmentation des différents marqueurs de lésions oxydatives au niveau des lipides, des protéines et de l'ADN, tels que le malondialdéhyde (MDA), le 4-hydroxynonenal (4-HNE), les protéines nitrées et la 8-hydroxydéoxyguanosine (Sanyal et al., 2001, Seki et al., 2002, Laurent et al., 2004, Seki et al., 2005, García-Ruiz et al., 2006, ). Par ailleurs, un marqueur sanguin du stress oxydatif, la thioredoxine, est retrouvé augmenté en cas de NASH alors que les facteurs antioxydants sont diminués (Sumida et al., 2003, Laurent et al., 2004, Yesilova et al., 2005, Nobili et al., 2005).
1. Mitochondrie : source et cible du stress oxydatif
La mitochondrie est à l'origine de la production d'une grande partie des espèces oxygénées réactives ou ROS (reactive oxygene species) cellulaires. La production de ces ROS mitochondriales est dépendante du fonctionnement de la chaîne respiratoire. En effet, une partie de l'oxygène ne subit pas une réduction complète en H2O et va former des ions superoxydes (O-2) au niveau des complexes I et III (Forman et Azzi, 1999, Lenaz et al., 2002). La β-oxydation des acides gras (Yamagishi et al., 2001, St-Pierre et al., 2002) et l'oxydation du glucose (Du et al., 2000) peuvent induire une production de ROS probablement en
augmentant la quantité d'équivalents réduits ainsi que le transfert des électrons le long de la chaîne respiratoire. Une augmentation de la production de ROS a été observée chez les souris
ob/ob ainsi que chez des rats alimentés avec un régime déficient en choline induisant une
NASH (Yang et al., 2000, Hensley et al., 2000). Cependant le site précis de production de ROS n'a pas été mis en évidence. L'augmentation de la production de ROS au niveau mitochondrial pourrait s'expliquer par l'augmentation de la β-oxydation observée en présence d'une NASH qui serait responsable d'une augmentation de l'arrivée d'équivalents réduits au niveau de la chaîne respiratoire.
Par ailleurs, plusieurs études ont rapporté une augmentation de l'expression hépatique et/ou de l'activité du cytochrome P450 2E1 (CYP2E1) chez des personnes obèses (O'Shea et al., 1994), chez des patients obèses diabétiques de type 2 (Wang Z et al., 2003) et chez des patients présentant une NASH (Weltman et al., 1998, Chalasani et al., 2003). Le mécanisme par lequel CYP2E1 est augmenté chez les patients avec une obésité, un diabète ou une NASH n'est pas encore clair, cependant l'insulinorésistance (Moncion et al., 2002) et l'augmentation de la cétogenèse hépatique pourrait y contribuer. En effet, les corps cétoniques et notamment l'acétone sont des inducteurs du CYP2E1 (Gonzalez, 2005). L'augmentation d'expression et d'activité du CYP2E1 représente une source potentielle importante de production de ROS dans les hépatocytes (Chitturi et Farell, 2001, Schattenberg et al., 2005), pas seulement au niveau cytosolique mais également au niveau de la mitochondrie. En effet, en plus de sa localisation dans le réticulum endoplasmique, CYP2E1 est retrouvé en quantité significative dans la mitochondrie (Robin et al., 2001, Robin et al., 2002). Le CYP2E1 mitochondrial a été montré comme pouvant produire des ROS et induire ainsi une peroxydation lipidique (Raza et
al., 2004). En outre, l'expression et l'activité de la protéine CYP2E1 mitochondriale sont
augmentées dans le foie de rats avec un diabète induit par la streptozotocine (Raza et al., 2004). Au vu de ces différentes données, le CYP2E1 mitochondrial pourrait jouer un rôle dans la production de ROS au niveau mitochondrial.
a) Altérations mitochondriales et NASH
Plusieurs études ont mis en évidence que les mitochondries des patients atteints de NASH présentaient des anomalies morphologiques et fonctionnelles. En effet, les mitochondries de ces patients sont plus grosses, gonflées et présentent des inclusions paracristallines (Cadwell
et al., 1999, Sanyal et al., 2001). D'un point de vue fonctionnel, les activités des complexes de
une NASH (Pérez-Carreras et al., 2003). En outre, la synthèse d'ATP semble être diminuée chez les patients présentant une NASH (Cortez-Pinto et al., 2003).
Les altérations mitochondriales observées en présence de NASH peuvent avoir plusieurs origines, elles peuvent notamment être dues à la production excessive de ROS et à une augmentation de l'expression du TNFα.
b) Peroxydation lipidique
L'augmentation de la production de ROS peut conduire à une peroxydation lipidique. En effet, il a été montré que différents traitements induisant une stéatose hépatique chez la souris, augmentaient les TBARS (thiobarbituric acid reactants) qui représentent les produits finaux de la peroxydation lipidique, ainsi que la quantité d'éthane exhalé qui est un reflet de la peroxydation lipidique (Letteron et al., 1996). Une augmentation de la peroxydation lipidique a également été mise en évidence chez des animaux avec un régime carencé en choline et méthionine induisant une NASH (Leclercq et al., 2000) ainsi que chez des patients présentant une NASH (Sanyal et al., 2001). Cette peroxydation accrue des lipides hépatiques entraîne une augmentation de la formation d'aldéhydes réactifs tels que le MDA et le 4-HNE qui peuvent causer des lésions mitochondriales, notamment au niveau du génome mitochondrial (Hruszkewycz, 1988, Hruszkewycz et Bergtold, 1990, Demeilliers et al., 2002). Etant donné que l'ADNmt code pour 13 sous-unités des complexes de la chaîne respiratoire, des dommages de l'ADNmt pourraient induire un défaut de fonctionnement de la chaîne respiratoire. En outre, les produits de la peroxydation lipidique incluant le MDA et le 4-HNE peuvent directement attaquer et inactiver des complexes de la chaîne respiratoire tels que la cytochrome c oxydase (Chen et al., 1998, Chen et al., 2000). Les ROS et la peroxydation lipidique peuvent également être à l'origine des altérations structurales mitochondriales comme les inclusions cristallines dans des mitochondries plus grosses, observées chez les patients atteints de NASH (Matsuhashi et al., 1996, Wakabayashi, 2002, Sanyal et al., 2001). Enfin, certains produits de la peroxydation lipidique auraient un effet inducteur du pore de transition de perméabilité (PTP : permeability transition pore) pouvant ainsi aboutir à la mort cellulaire par apoptose (Kristal et al., 1996). L'altération de la fonction mitochondriale, en conséquence de la peroxydation lipidique, peut conduire à une formation de ROS accrue initiant ainsi un cercle vicieux (Figure 17).
c) Augmentation de la production de TNF
αααα
Un autre facteur important dans le développement des dysfonctions mitochondriales observées en cas de NASH, est le TNFα. Une concentration sanguine élevée de TNFα a été observée chez les patients présentant une NASH (Pérez-Carreras et al., 2003, Kugelmas et al., 2003, Hui et al., 2004). En outre, les concentrations de TNFα dans le foie de souris ob/ob sont environ 20 fois plus élevées que dans le foie de souris contrôles (Garcia-Ruiz et al., 2006). Les sources hépatiques du TNFα sont probablement les hépatocytes et les cellules de Kupffer (Crespo et al., 2001). Le TNFα est capable d'induire des modifications structurales et fonctionnelles mitochondriales similaires à celles observées en cas de NASH (Higuchi et al., 1998, Sánchez-Alcázar et al., 2000). Un traitement anti-TNFα chez la souris ob/ob, augmente l'activité des complexes I, II, III et V ainsi que la β-oxydation et l'histologie hépatique (Garcia-Ruiz et al., 2006).
2. Lésions hépatiques
La production accrue de ROS entraîne une augmentation des produits de la peroxydation lipidique. Les ROS entraînent également l'augmentation de l'expression de cytokines telles que le TGF-β (transforming growth factor β), l'IL-8, le TNFα et le Fas-ligand (Pessayre et al., 1999, Pessayre et al., 2001). Ces cytokines et les produits issus de la peroxydation lipidique semblent être impliqués dans le développement des lésions hépatiques de la NASH.
a) Inflammation, formation des corps de Mallory et apoptose
Le TGF-β, le 4-HNE et l'IL-8 étant des chemo-attractants pour les neutrophiles humains, les infiltrats de neutrophiles observés en cas de NASH peuvent être la conséquence de l'augmentation de ces molécules (Pessayre et al., 2001). Le TGF-β induit également la transglutaminase, une enzyme associée au cytosquelette catalysant la formation d'ε-lysine-γ -glutamyl à partir de la lysine d'une chaîne polypeptidique et de la glutamine d'une autre chaîne polypeptidique. L'induction de la transglutaminase par le TGF-β pourrait conduire à la polymérisation des cytokératines entraînant ainsi la formation de corps de Mallory (Pessayre
et al., 2001). Enfin, la voie de l'apoptose peut être initiée par l'augmentation de l'expression de
b) Fibrose
La fibrose hépatique résulte de l'activation des cellules de Kupffer et des cellules étoilées. Après avoir phagocyté les corps apoptotiques, les cellules de Kupffer activées vont produire du TGF-β qui va activer les cellules étoilées induisant ainsi leur transformation en cellules de type fibroblastique produisant du collagène. Les produits de la peroxydation lipidique peuvent également activer la fibrogenèse en favorisant la production de TGF-β par les macrophages (Leonarduzzi et al., 1997) et en augmentant directement la production de collagène par les cellules étoilées (Parola et al., 1993).