Partie III : LXR, un récepteur nucléaire activé par les oxystérols
4. La voie de synthèse du cholestérol : une autre source de ligands pour LXR
Le 24(S),25-epoxycholestérol est un autre agoniste de LXR qui a été découvert en 1981 (Nelson, Steckbeck et al. 1981). Comme d’autres oxystérols, le 24(S),25- epoxycholestérol a la capacité de limiter la synthèse de cholestérol en réduisant l’activité de l’HMGCR (Saucier, Kandutsch et al. 1985; Taylor, Kandutsch et al. 1986; Dollis and Schuber 1994), en induisant sa dégradation (Song and DeBose-Boyd 2004) aussi bien qu’en limitant la maturation de SREBP-2 (Janowski, Shan et al. 2001; Wong, Quinn et al. 2006), le facteur de transcription régulant la synthèse du cholestérol. Contrairement aux autres oxystérols, le 24(S),25-epoxycholestérol n’est pas un composé dérivant du cholestérol. Sa synthèse se produit à la suite d’un détournement de la voie de synthèse du cholestérol et qui est ensuite parallèle à cette voie (Figure 10). La voie de synthèse du 24(S),25-epoxycholestérol subit donc le même rétro-contrôle que la synthèse du cholestérol (Wong, Quinn et al. 2007). Cette dérivation commence avec le monooxydosqualène (MOS) qui peut être transformé en dioxydosqualène (DOS) par la « squalene epoxydase » (SE), aussi connu comme la « squalene monooxygenase » (SM). La dégradation de cette enzyme est sous le contrôle du protéasome lui même régulé par le cholestérol (Gill, Stevenson et al. 2011). L’ « oxydosqualene cyclase » (OSC) peut alors convertir le précurseur du cholestérol (le MOS) et le précurseur du 24(S),25-epoxycholestérol (le DOS) respectivement en lanostérol et en 24(S),25-epoxylanostérol (Nelson, Steckbeck et al. 1981). Ces deux composés sont alors transformés via plusieurs réactions communes en cholestérol et en 24(S),25-epoxycholestérol. Les enzymes impliquées dans ces réactions sont communes aux deux voies de synthèse. Plusieurs études montrent que cet oxystérol est un activateur de LXR (Lehmann, Kliewer et al. 1997; Janowski, Grogan et al. 1999). Cependant, ces études consistent en l’ajout de 24(S),25-epoxycholestérol dans des systèmes in vitro et des cultures cellulaires. Par la suite
différentes stratégies ont été utilisées pour moduler la quantité de 24(S),25-epoxycholestérol produit de façon endogène. Plusieurs de ces approches sont basées sur le fait que l’OSC possède une meilleure affinité pour le DOS que pour le MOS (Boutaud, Dolis et al. 1992). Les statines, des molécules utilisées pour traiter les hypercholestérolémies et les pathologies cardiovasculaires associées, sont des inhibiteurs de l’HMGCR, l’enzyme catalysant la synthèse de mévalonate. Le traitement de macrophages THP-1 avec des statines conduit à la diminution à la fois du 24(S),25-epoxycholestérol et du cholestérol, mais également à la diminution de l’expression de deux gènes cibles de LXR : Abca1 et Abcg1 (Wong, Quinn et al. 2004). La diminution de la réponse LXR est rétablie avec l’ajout exogène de 24(S),25- epoxycholestérol. Les effets inhérents aux statines semblent dépendre de la présence de cholestérol dans les cellules. En effet, la supplémentation en cholestérol annulent les effets des statines sur LXR alors qu’une déplétion en cholestérol a tendance à renforcer les effets des statines (Wong, Quinn et al. 2008). Les statines, utilisées en prétraitement, permettent d’induire, une fois le traitement stoppé, une hyperactivité de la voie du mévalonate. Ce prétraitement sur des lignées d’ovaires de hamster CHO-7 augmente la synthèse de cholestérol, de 24(S),25-epoxycholestérol ainsi que de l’activité de LXR (Wong, Quinn et al. 2008). Dans tous les cas, la diminution ou l’augmentation du flux de la voie du mévalonate, la synthèse de cholestérol ou de 24(S),25-epoxycholestérol apparaissent étroitement liées. Le 24(S),25-epoxycholestérol semble être un composé protégeant la cellule du cholestérol endogène (Wong, Quinn et al. 2007). D’autres travaux ont étudié la possibilité de découpler la synthèse du cholestérol et de celle du 24(S),25-epoxycholestérol pour mieux décrire le rôle de ce dernier. Etant donné que l’OSC présente une meilleure affinité pour le DOS que pour le MOS, l’inhibition partielle de cette enzyme permet d’augmenter la synthèse de 24(S),25- epoxycholestérol aux dépends de celle du cholestérol (Morand, Aebi et al. 1997). L’utilisation de cette inhibition partielle permet de découpler la synthèse de cholestérol de celle de 24(S),25-epoxycholestérol car le MOS produit par la SE s’accumule et peut être catalysée une fois encore par la SE pour former du DOS. Le DOS ainsi formé peut ensuite être transformé en 24(S),25-epoxycholestérol. En effet, l’utilisation d’inhibiteurs de l’OSC induisent une diminution de la synthèse de cholestérol ainsi qu’une augmentation de celle de 24(S),25- epoxycholestérol et de l’activité de LXR dans la lignée de macrophages THP-1 (Wong, Quinn et al. 2004; Beyea, Heslop et al. 2007), une lignée de macrophages murins (Wong, Quinn et al. 2004), des HepG2 (Morand, Aebi et al. 1997) et des CHO-7 (Wong, Quinn et al. 2008). En 2008, Wong et al. (Wong, Quinn et al. 2008) ont utilisé une autre stratégie pour étudier les effets du 24(S),25-epoxycholestérol endogène. Etant donné que l’inhibition partielle de l’OSC
induit une augmentation de la synthèse de 24(S),25-epoxycholestérol, ils ont utilisé l’approche inverse, à savoir une augmentation de l’expression de l’OSC humaine dans la lignées cellulaire CHO-7. Ces cellules ne contiennent pas de 24(S),25-epoxycholestérol et présentent une activité LXR réduite comparée aux cellules contrôles. Basée sur l’utilisation de statines, il a été démontré qu’une activation de LXR par un oxystérol intermédiaire de la voie de synthèse du cholestérol était nécessaire à la transcription de Srebp-1c. En conclusion, l’ensemble de ces études conforte l’hypothèse que la synthèse de cholestérol via la production de 24(S),25-epoxycholestérol peut influencer l’activité de LXR. LXR est donc activé par des dérivés oxydés du cholestérol et s’est donc vu attribué le rôle de senseur de ce composé. Nous allons voir dans la partie suivante que LXR est un acteur majeur de la clairance du cholestérol dans l’organisme.
Hépatocyte Entérocyte LXR LXR Cholestérol Cholestérol NPC1L1 ABCG5/8 HDLs Vésicule biliaire Cholestérol Cholestérol ABCG5/8 Oxystérol + Oxystérol + ABCA1 Acides biliaires Acides biliaires CYP7A1 SRB1 Acides biliaires HDLs LXR Macrophage Cholestérol Cholestérol NPC1/2 ABCA1/G1 Lumière intestinale Cholestérol Cholestérol TICE Excétion biliaire Circulation sanguine
Figure 11. Implication de LXR dans le transport réverse du cholestérol. LXR module l’expression des gènes codant pour
les protéines renseignées dans cette figure. Dans l’entérocyte, LXR limite l’absorption du cholestérol en induisant l’expression des ABC transporteurs G5 et G8 (ABCG5/8) et en inhibant le « niemann-pick C1-like 1 » (NPC1L1). LXR induit également l’expression de l’ABC transporteur A1 (ABCA1) qui permet l’excrétion du cholestérol dans les lipoprotéines de haute densité (HDLs). Dans le macrophage LXR, induit l’expression des « niemann-pick C1/2 » (NPC1/2) et des ABC transporteurs A1 et G1 (ABCA1/ABCG1), qui sont impliqués respectivement dans le trafic intracellulaire et l’excrétion du cholestérol dans les HDLs. Dans l’hépatocyte, LXR induit l’expression du « scavenger receptor classe B member 1 » (SRB1) le récepteur des HDL. LXR induit également l’expression des ABC transporteurs G5 et G8 et du Cytochrome P450 7A1 (CYP7A1) impliqués respectivement dans l’excrétion du cholestérol dans la vésicule biliaire et dans la transformation du cholestérol en acides biliaires. L’activation de LXR conduit également à l’augmentation de l’excrétion trans-intestinale du cholestérol (TICE).