Une hausse du taux de lipoprotéines de faible densité (cholestérol LDL), également appelé « mauvais cholestérol », dans le sang est un facteur de risque important lié aux maladies cardiovasculaires. Les travaux de recherche réalisés dans notre laboratoire portent principalement sur les mécanismes cellulaires et moléculaires qui régulent l’homéostasie du cholestérol et les taux de cholestérol LDL dans le sang.
Le récepteur du LDL, une protéine située à la surface des cellules qui se fixe aux particules de LDL avec une forte affinité et qui modifie leur absorption par les cellules, surtout celles du foie, est indispensable au retrait du cholestérol LDL dans le sang. Étant donné que le retrait de ce cholestérol se fait surtout dans le foie, il est fort souhaitable que les thérapies visant à atténuer le risque de maladie cardiovasculaire aient pour objectif d’accroître l’expression de la protéine LDLR. L’efficacité des statines, qui sont prescrites à un grand nombre de patients, est liée à leur capacité d’accroître les récepteurs du LDL dans le foie à l’étape de la transcription des gènes. Toutefois, chez un grand nombre de patients qui prennent des statines, le taux de cholestérol ne baisse pas ou le traitement s’accompagne d’effets secondaires inacceptables, ce qui témoigne de la nécessité d’utiliser de meilleurs moyens, ou d’autres moyens, de stimuler les fonctions de récepteur du LDL du foie.
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Publications
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Publications choisies:
1. Lagace TA. PCSK9 and heart disease: quieting an outdated metabolic moderator. Clin Lipidology 2009;4(4):407-410.
2. McNutt MC, Kwon HJ, Chen C, Chen JR, Horton JD, Lagace TA. Antagonism of secreted PCSK9 increases low-density lipoprotein receptor expression in HepG2 cells. J Biol Chem 2009;284:10561-10570.
3. Kwon HJ, Lagace TA, McNutt MC, Horton JD, Deisenhofer J. Molecular basis for LDL receptor recognition by PCSK9. Pro Nat Acad Sci 2008;105:1820-1825.
4. McNutt MC, Lagace TA, Horton JD. Catalytic activity is not required for secreted PCSK9 to reduce LDL receptors in HepG2 cells. J Biol Chem 2007;282:20799-20803.
5. Lagace TA, Curtis DE, Garuti R, McNutt MC, Park SW, Prather HB, Anderson NN, Ho YK, Hammer RE, Horton JD. Secreted PCSK9 decreases LDL receptors in hepatocytes and in livers of parabiotic mice. J Clin Invest 2006;116(11): 2995-3005.
6. Lagace TA, Ridgway ND. The rate-limiting enzyme in phosphatidylcholine synthesis regulates proliferation of the nucleoplasmic reticulum. Mol Biol Cell 2005;16(3):1120-1130.
Personnel
Directeur du laboratoire
Assistantes de recherche
Étudiante diplômée
Samantha Sarkar, B. Sc.
Intérêt principal
Le retrait du cholestérol LDL de la circulation survient surtout dans le foie grâce au récepteur du LDL (LDLR), une glycoprotéine située à la surface des cellules qui se fixe aux particules de LDL avec une forte affinité et qui modifie leur endocytose. La dégradation des particules de LDL intériorisées les transforme en lysosomes, et le cholestérol libéré est ensuite utilisé pour la synthèse des membranes, des hormones stéroïdiennes, des lipoprotéines et des acides biliaires.
Ce processus est assujetti à un mécanisme de rétroaction négative qui garde un étroit contrôle des taux de cholestérol cellulaires. L’influx de cholestérol entraîne une suppression transcriptionnelle des gènes qui codent les enzymes biosynthétiques du cholestérol et le LDLR, ce qui a pour effet d’éviter l’accumulation excessive et potentiellement toxique de cholestérol. À l’opposé, une chute des taux de cholestérol entraîne une stimulation de ces mêmes gènes.
Les médicaments hypocholestérolémiants modulent ce circuit régulateur en inhibant directement l’enzyme qui gère les taux dans la voie biosynthétique du cholestérol, ce qui occasionne une augmentation de l’expression du LDLR, une augmentation de l’absorption de LDL par le foie et une baisse des taux de LDL plasmatiques. Par conséquent, le contrôle de la rétroaction négative au niveau du foie dicte, en fin de compte, les taux plasmatiques de cholestérol LDL et le risque de maladie cardiovasculaire qui y est associé. Nous étudions les mécanismes qui affectent l’absorption et la circulation du cholestérol dans les cellules en mettant l’accent sur l’incidence de ces processus sur le contrôle de la rétroaction négative du métabolisme du cholestérol.
Projets
Études de la dégradation du récepteur du LDL modifié par PCSK9
La corégulation des gènes qui codent le LDLR et la PCSK9 (proprotéine convertase subtilisine/kexine type 9), une protéase sécrétée qui favorise la dégradation du LDLR dans le foie, constitue l’un des aspects du contrôle de la rétroaction négative du métabolisme du cholestérol. Des mutations de la PCSK9 identifiées au sein de la population humaine et qui en dégradent la fonction sont d’un intérêt particulier. Ces mutations sont associées à la diminution des taux plasmatiques de LDL et à une chute considérable de l’incidence de la maladie cardiovasculaire. Cette découverte palpitante valide la PCSK9 en tant que cible thérapeutique pour la réduction du cholestérol LDL.
Dans des travaux antérieurs, nous avons montré que la PCSK9 sécrétée est active dans la circulation et que la PCSK9 se fixe directement aux LDLR à la surface des cellules hépatiques, ce qui entraîne une dégradation des LDLR dans le compartiment endosomal ou lysosomal. Étonnamment, l’activité protéolytique de la PCSK9 n’est pas essentielle à la dégradation des LDLR, car elle fait office de chaperon moléculaire afin de nuire au recyclage des LDLR. Dernièrement, nous avons détecté, sur les LDLR et la PCSK9, les régions qui concourent à la liaison directe entre ces protéines.
Nos prochains objectifs consisteront à déterminer et à caractériser les mécanismes régulateurs qui influent sur l’interaction PCSK9-LDLR initiale et la voie de dégradation cellulaire en aval par l’entremise de travaux sur les cellules ainsi que d’études sur l’interaction protéine-protéine menées sur des composantes de protéines purifiées.
Mécanismes de circulation intracellulaire du cholestérol
La machinerie protéinique qui régule le contrôle de la rétroaction négative du métabolisme du cholestérol est située dans le réticulum endoplasmique (RE) et est régie par le contenu en cholestérol de cet organite. Les voies de circulation du cholestérol qui permettent au cholestérol libre dérivé du LDL de passer des lysosomes au RE jouent un rôle primordial dans ce processus, bien que ces voies soient encore mal comprises.
La phosphatidylcholine (PC), le phospholipide le plus abondant dans les membranes cellulaires, peut avoir un effet positif sur l’intégration et le mouvement bilatéral du cholestérol dans les bicouches membranaires. Dans les cellules, le ratio entre la PC et le contenu en cholestérol est maintenu à l’intérieur de marges étroites. À partir de souches cellulaires d’ovaire provenant de hamsters chinois, dont les gènes métaboliques du cholestérol ou de la PC étaient modifiés, nous étudions la manière dont des ratios cholestérol-PC modifiés dans les cellules influent sur la circulation de cholestérol libre dérivé du LDL entre le compartiment lysosomal et d’autres sites membranaires, y compris la membrane plasmatique et le RE.
Gallery
Matériel de purification et d’analyse des protéines
Purificateur FPLC AKTA (GE Healthcare)
Système de purification des protéines Profinia (Bio-Rad)
Imageur infrarouge Licor Odyssey (Licor Biosciences)
Pour obtenir plus de renseignements, communiquer avec Tom Lagacé.