PCSK9 : études physiopathologiques et moléculaires

PCSK9 : pathophysiological and molecular studies

• Auteur / Autrice : Yara Azar
• Direction : Mathilde Varret, Marianne Abi fadel
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Genetique ed 562
• Date : Inscription en doctorat le ; Soutenance le 29/09/2022
• Etablissement(s) : Université Paris Cité
• Ecole(s) doctorale(s) : ED 562 Bio Sorbonne Paris Cité
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Wilfried Le goff, Nassim Fares, Mathilde Di filippo, Cédric Le may, Aline Milane, Mathilde Varret, Marianne Abi fadel
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Cédric Le may, Aline Milane

Mots clés

Mots clés libres

Hypercholestérolémie autosomique dominante

Athérosclérose

Pcsk9

P

(Ser127Arg)

Haplotype

Effet fondateur

Cellules musculaires lisses vasculaires

Récepteurs scavengers

Lrp1

Autosomal dominant hypercholesterolemia

Atherosclerosis

Pcsk9

P

(Ser127Arg)

Haplotype

Founder effect

Vascular smooth muscle cells

Scavenger receptors

Lrp1

Résumé

Les maladies cardiovasculaires (MCV) dont fait partie l'athérosclérose, sont la principale cause de décès dans le monde et sont responsables de 17,9 millions de victimes chaque année. L'hypercholestérolémie est l'une des causes majeures de MCV et touche 1 sujet sur 20 dans la population générale. L'hypercholestérolémie familiale à transmission autosomique dominante (ADH) est caractérisée par une élévation des taux plasmatiques de cholestérol total et de LDL-C. Elle est due à des mutations dans 4 gènes principaux : LDLR, APOB, PCSK9 et APOE. La prévalence de cette maladie varie entre 1 sur 219 et 1 sur 300 et elle est plus fréquente dans certaines populations dû à la présence de mutations à effet fondateur. Au-delà de son rôle dans le catabolisme du récepteur des LDL au niveau hépatique, des études récentes ont mis en évidence d'autres mécanismes qui impliquent PCSK9 (Proprotéine Convertase Subtilisine/Kexine type 9) dans le développement de l'athérosclérose indépendamment de son impact sur les lipides. L'objectif principal de cette thèse est donc d'élucider le rôle joué par PCSK9 dans le développement des MCV et cela sur le plan physiopathologique et moléculaire. La première partie de ce travail porte sur la datation de la mutation p.(Ser127Arg) localisée dans l'exon 2 de PCSK9. Cette mutation a été exclusivement rapportée chez des patients ADH français et représente 67% des variants PCSK9 en France révélant un effet fondateur. Le génotypage des marqueurs polymorphes autour de la mutation m'a permis d'identifier un haplotype commun aux porteurs de la mutation. Grâce à une méthode de datation basée sur la probabilité et qui utilise des marqueurs polymorphes, nous avons pu estimer l'âge de l'ancêtre commun le plus récent à 1700 ans.Dans la deuxième partie, j'ai dosé les taux plasmatiques de PCSK9 dans une cohorte d'écoliers libanais dans le but d'évaluer la distribution des taux de PCSK9 et leur corrélation avec les paramètres lipidiques. Parallèlement à l'étude de PCSK9 dans l'hypercholestérolémie, la troisième partie de ce travail comprend la description de la localisation de la PCSK9 à différents stades de l'athérosclérose et l'étude de son effet sur les capacités d'endocytose du cholestérol par les cellules musculaire lisses vasculaires (CMLv) primaires. Grâce à la bio banque cardiovasculaire mise en place dans notre unité de recherche, des aortes à différents stades de l'athérosclérose et des CMLv ont été isolées à partir des coeurs humains explantés. Ce projet de recherche a permis de montrer que la PCSK9 plasmatique, en étant corrèlée positivement aux taux de cholestérol (total, LDL et non-HDL), pourrait être un biomarqueur des MCV chez les enfants, et qu'elle est pénètre la paroi artérielle à travers la circulation où elle est retrouvée dans les CMLv au niveau de l'intima des aortes athéramoteuses humaines. L'étude des CMLv primaires a montré qu'elles n'expriment pas PCSK9 mais peuvent l'internaliser, très probablement par les récepteurs scavengers exprimés par les CMLv notamment le récepteur LRP1 (LDL receptor related protein 1). L'identification d'un rôle direct de PCSK9 dans l'initiation de l'athérosclérose permettrait d'étendre l'utilisation des anti-PCSK9 du traitement des hypercholestérolémies à la prévention de l'athérosclérose.

Cardiovascular disease (CVD), including atherosclerosis, is the leading cause of death worldwide and is responsible for 17.9 million deaths yearly. Hypercholesterolemia is one of the major causes of CVD and affects 1 in 20 individuals in the general population. Familial autosomal dominant hypercholesterolemia (ADH) is characterized by elevated plasma levels of total cholesterol and LDL-C. It is due to mutations in 4 main genes: LDLR, APOB, PCSK9, and APOE. The prevalence of this disease varies between 1 in 219 and 1 in 300 and is more frequent in specific populations due to founder effect mutations. Beyond its role in the catabolism of the LDL receptor at the hepatic level, recent studies have highlighted other mechanisms that implicate PCSK9 (Proprotein Convertase Subtilisin/Kexin type 9) in the development of atherosclerosis independently of its impact on lipids. Therefore, this thesis's main objective is to elucidate the role played by PCSK9 in the development of CVD at the pathophysiological and molecular levels.The first part of this work focused on dating the p.(Ser127Arg) mutation located in exon 2 of PCSK9. This mutation has been exclusively reported in French ADH patients and represents 67% of PCSK9 variants in France, revealing a founder effect. Genotyping of polymorphic markers around the mutation allowed identifying a common haplotype for carriers of the mutation. Through a probability-based dating method that uses polymorphic markers, it was possible to estimate the age of the most recent common ancestor at 1700 years. In the second part, PCSK9 plasma levels were measured in a cohort of Lebanese schoolchildren to assess the distribution of PCSK9 levels and their correlation with lipid parameters.The third part of this work involved describing the localization of PCSK9 at different stages of atherosclerosis and studying its effect on the endocytosis capacities of cholesterol by primary vascular smooth muscle cells (vSMC). Aortas at different stages of atherosclerosis and vSMCs were isolated from explanted human hearts using the cardiovascular biobank established in our research unit. In sum, these studies showed that plasma PCSK9, positively correlated with cholesterol levels (total, LDL, and non-HDL), could be a biomarker of CVD in children. PCSK9 penetrates the arterial wall from the circulation, and it is found in intimal vSMC of atheromatous human aortas. The study of primary vSMCs showed that the latter do not express PCSK9 but can internalize it. This process seems to happen through scavenger receptors expressed by vSMCs, including the LDL receptor-related protein 1 (LRP1). Identifying a direct role of PCSK9 in the initiation of atherosclerosis allows extending the use of anti-PCSK9 agents from treating hypercholesterolemia to preventing atherosclerosis.