Structural and functional properties of the pancreatic lipase-related proteins 1 and 2 : role in the digestibility of airy fat

Propriétés structurales et fonctionnelles des lipases pancréatiques apparentées de type 1 et 2 : rôle dans la digestibilité de la matière grasse laitière

• Auteur / Autrice : Amélie Berton
• Direction : Isabelle Crenon
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de la vie et de la santé
• Date : Soutenance en 2009
• Etablissement(s) : Aix-Marseille 1
• Partenaire(s) de recherche : autre partenaire : Université de Provence. Section sciences

Mots clés

Mots clés contrôlés

Matière grasse du lait

Enzymes digestives

Pancréas

Digestion

Colipases

Lipase pancréatique

Résumé

Le système lipase/colipase pancréatique joue un rôle clé dans la digestion duodénale des triglycérides. En 1992, deux protéines présentant une forte homologie de séquence et de structure avec la lipase pancréatique (PL) ont été mises en évidence dans le pancréas de plusieurs espèces. Ces enzymes, appelées protéines apparentées à la lipase pancréatique de type 1 et 2 (PLRP1 et PLRP2), présentent des propriétés fonctionnelles très différentes de la PL. Leur rôle physiologique n’est pas encore établi. Nous avons tout d’abord évalué le rôle respectif des domaines structuraux de la PLRP2 de cheval dans ses propriétés fonctionnelles, à travers la caractérisation de protéines chimères lipase classique/PLRP2. Si l’incapacité de la PLRP2 de cheval à interagir avec la colipase est due à son domaine C-terminal, le domaine N-terminal est impliqué dans la spécificité de substrat, l’activité spécifique et l’activation de l’enzyme. L’étude de l’hydrolyse des esters de rétinol par les lipases pancréatiques suggère pour la PLRP2, une préférence pour les substrats micellaires. La PLRP2 humaine exprimée dans la levure Pichia pastoris, peu sensible à la colipase, présente comme celle de cheval un site particulier sensible à la protéolyse. Une deuxième partie du travail, liée à l’étude de l’hydrolyse d’un substrat naturel complexe, la matière grasse laitière, a permis d’apporter de nouvelles données concernant la contribution des lipases pancréatiques humaines dans la digestion des lipides. Le lait de vache offre l’opportunité d’obtenir des globules gras natifs ou modifiés par des traitements industriels (homogénéisation). Si la PLRP1 ne présente aucune activité lipolytique, la PLRP2 hydrolyse la matière grasse laitière, moins efficacement que la PL, et son activité peut être modulée par la colipase. L’efficacité catalytique de la PLRP2 est plus élevée sur les globules homogénéisés plutôt que natifs, et la taille des globules gras natifs influence l’activité de la PL. Enfin, un effet inhibiteur de la PLRP1 sur l’activité de la PL et une action synergique entre la PL et la PLRP2 ont été mis en évidence. Notre étude confirme que l’organisation structurale de la matière grasse laitière influence sa digestibilité. Elle soutient l’hypothèse d’un rôle de la PLRP2 à la naissance et suggère que les lipases pancréatiques apparentées agissent comme modulateurs de la lipase colipase dépendante.

The pancreatic lipase/colipase system plays a key role in triglycerides duodenal digestion. In 1992, two proteins with a high sequence and structure homology with pancreatic lipase (PL) were discovered in the pancreas of several species. These enzymes, named pancreatic lipase related proteins 1 and 2 (PLRP1 and PLRP2), display very different functional properties in comparison to PL. Their physiological role is still unknown. We first investigated the respective role of the structural domains of the horse PLRP2 in its functional properties through the characterisation of chimera proteins PL/PLRP2. The inability of horse PLRP2 to bind to colipase is due to its C-terminal domain and the Nterminal domain is involved in the substrate specificity, the specific activity and the activation of this enzyme. The studies related to the retinyl palmitate hydrolysis by the pancreatic lipases suggest that PLRP2 preferably hydrolyses substrates when it is incorporated in micelles. Human PLRP2 expressed in the Pichia pastoris yeast, not sensitive to colipase, has a particular proteolytic cleavage site as horse PLRP2. A second part of our work, concerning the studies of the digestibility of a complex natural substrate, the dairy fat, brings new insights concerning the respective contribution of the human pancreatic lipases in the lipids digestion. The cow milk allows to obtain native or dairy processed (homogenisation) milk fat globules with different size and structural organisation. If PLRP1 displays no lipolytic activity on milk fat globules, the efficiency of PLRP2 to hydrolyse the dairy fat is lower than those of PL and its activity is sensitive to colipase. The catalytic efficiency of PLRP2 is higher on homogenized than on native milk fat globules and the PL activity is influenced by the size of native milk fat globules. Finally, the PLRP1 has an inhibitory effect on the PL activity and, a synergic action is highlighted between PL and PLRP2. Our study confirms that the dairy fat structural organisation influences its digestibility. It supports the hypothesis of a PLRP2 role in newborns and raises the question whether pancreatic lipase related proteins have to be considered as modulators of the PL activity rather than lipases per se.