Le transporteur ABCA1 est une protéine composé de 2 motifs, comportant chacun 6 domaines transmembranaires, une boucle extracellulaire et d’un domaine cytosolique de liaison à une molécule d’ATP, source d’énergie pour effectuer un transport actif de lipides cellulaires et membranaires vers des transporteurs extracellulaires (Figure 13). Son gène, porté par le chromosome 9 au locus 31, est exprimé de façon ubiquitaire dans l’organisme.
Son rôle est de faciliter l’export du cholestérol libre vers les ApoA-I, pauvres en lipides mais également les HDL (Duong PT. Et al, J Lipid res 2006).
En effet, in vivo, l’invalidation d’ABCA1 spécifiquement dans les lignées myéloïdes de souris apoE-/- ou LDLr-/- augmente significativement la taille des lésions développées suite à un régime riche en graisse, sans
NBD (ABC): Nucleotide Binding Domain C, B, A: Walker domains (ATP)
Figure 13 – Le récepteur ABCA1
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augmentation du taux de HDL-C (Aiello RJ. Et al, ATVB 2002 ; van Eck M. et al, Proc Natl Acad Sci U S A 2002). Egalement, les souris LDLr+/- transplantées avec de la moëlle osseuse ABCA1-/- accumulent des cellules spumeuses dans le péritoine, et une augmentation la taille des lésions est également observable (Yvan-Charvet L. et al, J Clin Invest 2007). Tout ceci démontre qu’ABCA1 dans le macrophage est capable de protéger, via sa fonction d’efflux de cholestérol cellulaire, de l’accumulation de cellules spumeuses et du développement de lésion d’athérome.
Chez l’homme de nombreuses études sur ABCA1 ont pu être menées grâce à de nombreuses mutations du gène. Premièrement, des mutations à l’état hétérozygote ont été connectées à une modulation modérée du taux de HDL-C systémique (Frikke-Schmidt R. et al, J Clin Invest 2004), et caractérisées fonctionnellement (Singaraja RR. Et al, Circ Res 2006). Ensuite, les mutations à l’état homozygote existent et sont responsables de la maladie de Tangier, un syndrome rare caractérisé par des taux de HDL très faibles. Les mutations perte de fonction empêchent le transporteur de lipider l’ApoA-I native, première étape de la formation des HDL matures (Rust S. et al, Nat Genet 1999). En effet, les macrophages issus de patients Tangier ont une capacité à exporter le cholestérol vers l’ApoA-I nulle et réduite pour les HDL (Larrède S. et al, ATVB 2009). Ainsi, chez l’homme, ABCA1 seul a un rôle prépondérant dans le mécanisme de lipidation de l’ApoA-I ; sa perte de fonction n’est pas compensée et entraîne une incapacité à initier la formation des HDL.
Les mécanismes sous-tendant l’efflux cellulaire de cholestérol sont ainsi différents entre les deux modèles humain et murin, ainsi que la contribution relative de chaque « voie » à participer à ce dernier. Notamment chez l’homme, la voie ABCA1 semble être prépondérante. La première étude de mon projet a visé à clarifier davantage ces mécanismes chez l’humain spécifiquement et décrit un mécanisme uniquement ABCA1 dépendant.
Ainsi, les régulations sous-tendant l’expression et la présence du transporteur ABCA1 à la membrane des cellules spumeuses ont été - et sont toujours largement - au centre de l’attention. L’internalisation de LDLox et l’accumulation d’esters vont augmenter la présence dans le cytosol d’oxystérols, cholestérol oxydé et cytotoxique, détectés par le récepteur nucléaire et facteur de transcription LXR. Ce dernier est responsable de l’activation de la transcription des gènes des transporteurs ABCA1, ABCG1, et de l’apolipoprotéine E dans le macrophage humain. LXR est donc l’intermédiaire entre la charge en cholestérol et son
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oxydation dans le macrophage et l’augmentation de l’efflux cellulaire de cholestérol, chez l’homme et la souris (Naïk SU. Et al, Circulation 2006). Le décryptage de la régulation LXR a été au centre de mes études et sera décrite plus en détail dans la partie C.
L’inflammation a également un impact controversé sur l’expression d’ABCA1. Il a été démontré que les cytokines pro-inflammatoires IFNγ diminue la transcription du gène, et que la cytokine anti-inflammatoire IL-10 protège contre cette inhibition et diminue la formation d’esters de cholestérol (Mei CL. Et al, Cell Biol Int 2007). Cette étude démontre également que TNFα réprime ABCA1, alors qu’une autre montre au contraire la capacité de la cytokine a la capacité d’induire l’expression du transporteur via NF-κB dans le macrophage (Gerbode-Giannone MC., Proc Natl Acad Sci U S A 2007) Une étude de notre équipe a récemment démontré qu’IL-6, cytokine plutôt décrite comme pro-inflammatoire, induit l’expression d’ABCA1 et protège le macrophage contre l’accumulation de cholestérol (Frisdal E. et al, J Biol Chem 2011).
Le stress oxydant (Marcil V. et al, Cardiovasc Res 2006) et une hyperglycémie (Tang C. et al, J Lipid Res 2010 ; Mauerer R. et al, Exp Mol Med 2009) sont d’autres facteurs qui réduisent l’expression du transporteur. Ainsi, ces facteurs de risques responsables de la formation de la lésion comme le stress oxydant et le diabète semblent empêcher l’expression d’ABCA1 à la membrane et ainsi promouvoir un cercle vicieux aboutissant à la formation de la plaque. L’implication de l’inflammation est plus complexe et diverse.
D’autres études s’intéressent à la régulation d’ABCA1, et plusieurs modèles ont été proposés pour son expression à la membrane. Notamment, ABCA1 semble être également exprimée à la surface des endosomes où il faciliterait également la mobilisation du cholestérol. Les Macrophages Tangier montrent une accumulation de cholestérol et de NPC-1 à la membrane des endosomes tardifs (Neufeld EB. Et al, J Bio Cell 2004). Egalement, sa liaison avec de l’ApoA-I fonctionnelle est nécessaire pour empêcher sa dégradation après internalisation dans la cellule et promeut un recyclage rapide à la membrane, une fois l’ApoA-I enrichie en lipides (Lu R. et al, ATVB 2008) ; ce mécanisme n’est pas indispensable en conditions normolipidémiques mais est requis pour l’efflux de cholestérol à partir de cellules spumeuses (Azuma Y. et al, Genes Cells 2009). L’activation de la Janus Kinase 2 (JAK2) concommittante à la liaison ApoA-I/ABCA1 facilite la lipidation de la lipoprotéine en augmentant sa liaison au transporteur ; un mécanisme également important pour l’efflux via ABCA1, et qui serait également important pour la répression de l’inflammation induite par la
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liaison de l’ApoA-I et l’activation d’un axe ABCA1/JAK2/STAT3 (Tang C. et al, J Biol Chem 2009 ; Vaughan AM. Et al, J Lipid Res 2009).