Apoptose, stress du réticulum endoplasmique et autophagie induits par les LDL oxydées dans les cellules vasculaires : rôle protecteur des HDL et de chaperones du RE

par Carole Muller

Thèse de doctorat en Biologie cellulaire

Sous la direction de Anne Nègre-Salvayre et de Cécile Vindis.

Soutenue en 2011

à Toulouse 3 .


  • Résumé

    L'athérosclérose est une pathologie multi-factorielle complexe à évolution lente caractérisée par la formation de lésions dans la paroi des artères. Le remodelage de la paroi vasculaire est associé à des réactions inflammatoires, des processus de prolifération et de mort cellulaire. Parmi les facteurs pro-athérogènes associés au développement des lésions, les lipoprotéines de basse densité (LDL) jouent un rôle prépondérant, de par leur oxydation dans l'intima. Les LDL oxydées (LDLox) sont impliquées dans la formation des lésions primaires (stries lipidiques) et possèdent des propriétés inflammatoires et apoptotiques qui pourraient participer aux phénomènes d'érosion et de rupture de plaque à l'origine des événements thrombotiques de la maladie. A l'inverse, les lipoprotéines de haute densité (HDL), ont des propriétés anti-athérogènes qui pourraient ralentir la progression des lésions. Les LDLox induisent une apoptose des cellules vasculaires, impliquant une dérégulation de l'homéostasie calcique et l'induction du stress du réticulum endoplasmique (RE). Les travaux actuels montrent que le stress du RE et l'apoptose s'accompagnent d'une réponse autophagique qui jouerait un rôle dans la survie cellulaire. Notre travail de thèse a été focalisé sur le rôle du stress du RE et de l'autophagie dans l'apoptose des cellules vasculaires induite par les LDLox, et l'effet protecteur des HDL. Dans une première partie, nous avons montré que le stress du RE est impliqué dans l'apoptose des cellules endothéliales microvasculaires HMEC-1, via l'induction du facteur proapoptotique CHOP (C/EBP homologous protein) et l'activation de la voie IRE1 (Inositol requiring kinase 1)/c-Jun N-terminal kinase (JNK), qui sont spécifiques du stress du RE. De façon concomitante au stress du RE, nous montrons que les LDLox induisent une réponse autophagique caractérisée par l'augmentation de la forme LC3-II et l'induction de la Beclin-1. L'autophagie pourrait participer à la phagocytose des cellules apoptotiques, en favorisant l'exposition des phosphatidylsérines (PS) à la surface cellulaire. Les HDL inhibent l'induction du stress du RE par les LDLox, en bloquant l'activation des senseurs IRE1a, ATF6 et du substrat de PERK eiF2a, de même que l'activation de JNK et l'induction de CHOP. Les HDL bloquent aussi la réponse autophagique et l'exposition des PS induite par les LDLox. L'activation du stress du RE et de l'autophagie par les LDLox dépend d'une dérégulation de l'homéostasie calcique intracellulaire qui est inhibée par les HDL. Dans une deuxième partie, nous avons étudié l'implication d'une chaperone du RE, la Protéine Disulfide Isomérase (PDI), dans l'apoptose induite par les LDLox. Les LDLox induisent une inhibition progressive de l'activité PDI dans les HMEC-1 et les monocytes/macrophages U937, qui pourrait jouer un rôle dans l'apoptose. L'inhibition de PDI par les LDLox dépend en partie de sa modification par les produits de la peroxydation lipidique, présents dans les LDLox comme le 4-hydroxynonénal (4-HNE) qui forment des adduits sur PDI et modifient son activité. Des adduits de 4-HNE sur PDI sont aussi détectés dans des plaques athérosclérotiques humaines suggérant une perte de fonction de PDI dans les lésions.

  • Titre traduit

    Apoptosis, endoplasmic reticulum stress and autophagy induced by oxidized LDL in vascular cells : protective role of HDL and er chaperones


  • Résumé

    Atherosclerosis is a multifactorial disease characterized by slowly progressive lesion formation in the arteries. The remodeling of the vascular wall is associated with inflammatory reactions, processes of proliferation and cell death. Among pro-atherogenic factors associated with lesion development, low density lipoprotein (LDL) play a key role, by their oxidation in the intima. Oxidized LDL (oxLDL) are involved in the formation of primary lesions (fatty streaks) and inflammatory and apoptotic properties that could contribute to erosion and plaque rupture at the origin of severe thrombotic disease. Conversely, high density lipoprotein (HDL), have anti-atherogenic properties that could slow the progression of lesions. The oxLDL induce apoptosis of vascular cells, involving deregulation of calcium homeostasis and induction of endoplasmic reticulum stress (ER). The current work shows that ER stress and apoptosis are accompanied by an autophagic response that may play a role in cell survival. This work was focused on the role of ER stress and autophagy in apoptosis of vascular cells induced by oxLDL, and the protective effect of HDL. In the first part, we showed that ER stress is involved in apoptosis of microvascular endothelial cells HMEC-1, via induction of ER stress specific proapoptotic factor CHOP (C / EBP homologous protein). Indeed, HMEC-1 treated with siRNA specific for CHOP, as well as fibroblasts derived from CHOP-KO mice are resistant to apoptosis induced by oxLDL. Moreover, the apoptotic role of ER stress is characterized by the activation of the IRE1a (inositol requiring kinase 1) / c-Jun N-terminal kinase (JNK) pathway. Concomitantly with ER stress, we show that oxLDL induce an autophagic response characterized by increased LC3-II form and the induction of Beclin-1. Autophagy may be involved in phagocytosis of apoptotic cells, promoting the exposure of phosphatidylserine (PS) to the cell surface. HDLs inhibit the induction of ER stress by oxLDL, blocking the activation of sensors IRE1 and ATF6 (activating transcription factor), as well as the activation of JNK and induction of CHOP. Similarly, HDL block the autophagic response and the PS exposure induced by oxLDL. Activation of ER stress and autophagy by oxLDL depends on a deregulation of intracellular calcium homeostasis which is inhibited by HDL. HDL inhibit the oxLDL propapoptotique signaling, probably via inhibition of intracellular oxidative stress. In a second part, we investigated the involvement of a chaperone of the ER, the protein disulfide isomerase (PDI) in apoptosis induced by oxLDL. The oxLDL induced a progressive inhibition of PDI activity in HMEC-1 and monocytes / macrophages, U937, which could play a role in apoptosis. Indeed, inhibition of PDI by bacitracin or by transfection of a vector encoding a PDI mutated at the site enzyme potentiates the induction of CHOPmRNA and apoptosis induced by oxLDL. The inhibition of PDI by oxLDL depends in part on its modification by lipid peroxidation products present in oxLDL such as 4-hydroxynonenal (4-HNE) that form adducts on PDI and modify its activity. An antioxidant, N-acetylcysteine (NAC) reverse the inhibitory effect of oxLDL on the enzymatic activity of PDI and prevents apoptosis. Adducts of 4-HNE on PDI were detected in human atherosclerotic plaques suggesting a loss of function of PDI in the lesions.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (170 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 139-169

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  • Bibliothèque : Université Paul Sabatier. Bibliothèque universitaire de sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 2011 TOU3 0065
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