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Cofactors, co-facteurs

APOLIPOPROTEINE E

LE GENE DE L'APOLIPOPROTEINE E: Décembre 2004

Un gène autre que app, ps1 ou ps2 joue également un rôle dans le développement de la maladie d'Alzheimer, mais il est situé plus en aval dans la cascade pathologique. Il s'agit du gène de l'apolipoprotéine E (ApoE) qui se présente sous trois allèles majeurs dans la population générale: e3, e2, e4. Les études de Roses ont montré que l'allèle e4 était surreprésenté dans la population Alzheimérienne puisqu'il passe de 5% à 20% environ. Ceci a été confirmé par de nombreuses équipes. L'allèle e4 semble donc un facteur de risque de la Maladie d'Alzheimer. Cet effet de l'ApoE peut s'expliquer à deux niveaux différents. Tout d'abord, l'ApoE E4, qui est le produit de l'allèle e4, semble favoriser l'agrégation du peptide Aß sous forme de plaques séniles [20]. Ensuite, nous savons que l'ApoE permet la restructuration des membranes neuronales lésées, en apportant les lipides constitutifs nécessaires. Dans ce rôle de réparation neuronale, l'ApoE E4 est la protéine la moins performante. Cet effet est vraisemblablement général car il est observé dans d'autres maladies neurodégénératives. Mais des données récentes indiquent que la MA se développerait plus lentement chez les porteurs de l'allèle e4, ce qui va à contre-sens de ce que l'on pouvait extrapoler des données précédentes. Certains, et surtout A. Roses lui-même, soulignent que le typage de l'ApoE peut aider au diagnostic. Aucune étude prospective n'a permis de valider cette théorie. En fait, l'allèle epsilon 4 a vraisemblablement une valeur prédictive au niveau d'une population, mais certainement pas au niveau individuel. Au total, le diagnostic génétique pour les formes familiales ne peut s'appliquer qu'à une infime portion de patients. De plus, l'hétérogénéité des mutations ne permet pas la systématisation de cette approche. Enfin, les problèmes éthiques liés au diagnostic génétique sont majeurs. Cette approche reste encore du domaine de la recherche, avec une priorité pour la découverte de tout gène impliqué directement ou indirectement dans les formes dites « sporadiques », ainsi que pour la découverte des gènes familiaux autres que l'APP, PS1 ou PS2.

 

un tableau récapitulatif intéressant!

Introduction

Thèse de Cathia Soulié

DEA de Stéphanie Ferreira

INTRODUCTION

  • L' apolipoprotéine E est une protéine de 299 acides aminés qui se présente sous trois formes majeures E2, E3 et E4. Elles se distinguent par la présence d'un résidu de cystéine ou d arginine aux acides aminés 112 et 158. L apoE est un transporteur du cholestérol et la forme E4 est facteur de risque de maladies cardiovasculaires mais également de la maladie d Alzheimer.

    L équipe de Roses a montré en 1993 que la forme E4 est retrouvée plus souvent chez les sujets atteints d une maladie d Alzheimer que chez des sujets témoins. Ce facteur intervient essentiellement dans les formes tardives de la maladie qui sont les fréquentes. En 1994, plusieurs groupes, dont le notre et l'équipe de Roses, mettaient en évidence le rôle protecteur de la forme E2 vis à vis de la maladie. Le risque de développer une maladie d Alzheimer chez les porteurs de cette forme d apoE est diminué de près de 4 fois.

     

    Plusieurs études in vitro et in vivo ont montré que selon les isoformes de l'apoE présentes, la réponse neuronale n était pas la même vis à vis du processus dégénératif. Ainsi au cours de la maladie d Alzheimer, l'isoforme E4 serait moins performante pour ralentir le processus pathologique alors que l isoforme E2 retarderait mieux se processus....

    En résumé, l'apoE est une agent neuroprotecteur, dans la mesure où cette protéine transporte les lipides nécessaires à la réparation des cellules nerveuses. La forme E2 est plus performante dans cette fonction de transport et de réparation. L'individu porteur de cette forme apoE, variant E2 va mieux résister à la maladie.

    Thèse de Cathia Soulié, Introduction

    3. L'apolipoprotéine E:

    3.1. Le gène de l'apo E et son polymorphisme

    3.2. La protéine apo E et ses modifications post-traductionnelles

    3.3. Structure

    3.4. Distribution tissulaire

    3.5. Les récepteurs de l'apo E

    3.6. Régulation

    3.7. Rôle

    3.7.1. Réparation neuronale

    3.7.2. Croissance neuritique

    3.7.3. Toxicité

    3.7.4. Apo E et cytosquelette

    3.7.5. Conclusion

    3.8. Apolipoprotéine E et maladie d'Alzheimer

    3.8.1. Apo E et lésions de la maladie

    3.8.2. Apo E et peptide amyloïde

    3.8.2.1. Apo E: cofacteur de l'amyloïdogénèse

    3.8.2.2. Apo E: élimination du peptide amyloïde

    3.8.2.3. Conclusion

    3.8.3. Apo E et protéines du cytosquelette

    3.9. Conclusion

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    Chapitre 3

    L'apolipoprotéine E (apo E) est une protéine ubiquitaire, jouant un rôle dans le transport du cholestérol et des phospholipides (Shore et Shore, 1973, Mahley, 1988). Le gène APOE était surtout connu pour son implication dans les pathologies artérielles. Puis, l'apo E a été mise en évidence au sein des lésions de la maladie d'Alzheimer, aussi bien dans les plaques séniles que dans la dégénérescence neurofibrillaire (Namba et al., 1991). Des études génétiques ont ensuite montré que l'apo E intervenait dans la maladie d'Alzheimer, en tant que facteur de risque (pour l'allèle E4) ou protecteur (pour l'allèle E2). La possibilité de son intervention dans la maladie d'Alzheimer a multiplié les études concernant son rôle au sein du système nerveux et son implication dans les processus neuropathologiques.

    3.1. Le gène de l'apo E et son polymorphisme

    L'apo E existe sous trois isoformes principales E2, E3, E4, produits des allèles e2, e3, e4. La fréquence des allèles varie selon les populations, toutefois l'isoforme E3 reste la plus fréquente (Hallman et al., 1991). Ces trois isoformes peuvent donner six génotypes: trois génotypes homozygotes (E2/E2, E3/E3, E4/E4) et trois génotypes hétérozygotes (E3/E2, E3/E4, E2/E4). Le génotype le plus commun est E3/E3. Les différences entre les trois allèles résultent d'une transition de cytosine à thymine aux positions correspondantes, modifiant les sites de restriction HhaI (Hixson et Vernier, 1990, Appel et al., 1995). L'apo E3 comporte une cystéine au résidu 112 et une arginine au résidu 158; la cystéine est présente à ces deux résidus pour l'isoforme E2, et l'arginine à ces deux mêmes positions pour l'apo E4 (Weisgraber et al., 1981). Le gène de l'apo E est unique et situé à l'extrémité centromérique de l'ensemble d'une famille de gènes codant pour le groupe apolipoprotéine E, CI, et CII, sur le chromosome 19, dans la région q13.2 (Olaisen et al., 1982, Das et al., 1985). Ce gène de 3,7 kb comporte quatre exons et trois introns (Das et al., 1985, Paik et al., 1985). Le premier exon est non codant, le deuxième exon code pour un peptide signal, le troisième exon pour les 61 premiers acide aminés et le quatrième pour l'essentiel de la protéine mature. L'ARNm a une longueur de 1163 paires de base (Mc Lean et al., 1984).

    3.2. La protéine apo E et ses modifications post-traductionnelles

    L'apo E est clivée par une peptidase pour les 18 acides aminés composant le peptide signal, lors du passage à travers la membrane du réticulum endoplasmique (Zannis et al., 1986) (figure 7). L'apo E intracellulaire subit des O-glycosylations, accompagnée de sialylation. La glycosylation, qui s'accompagne généralement d'une sialylation, a lieu à un seul site de l'apo E, à la thréonine 194 (Rall et al., 1985, Wernette-Hammond, 1989). La protéine est ensuite secrétée et désialylée extracellulairement. 9O % de l'apo E plasmatique est désialylée (Mahley et al., 1988). L'apo E mature secrétée est une protéine de poids moléculaire apparent de 34 kDa (299 acides aminés). Les substitutions des acides aminés aux positions 112 et 158 des trois principales isoformes de l'apo E induisent des changements de point isoélectrique (apo E2, pI=5,5; apo E3, pI=5,4; apo E4, pI=5,3) (Zannis and Breslow, 1981). De part leur composition, les isoformes de l'apo E forment des complexes différents: la présence des cystéines en position 122 et 158 de l'apo E2 permet la formation de dimères et de multimères; la seule cystéine en position 112 de l'apo E3 autorise la formation de dimères; l'absence de cystéine à ces positions, remplacées par des arginines dans l'apo E4 impose la présence de cette isoforme sous forme monomérique (Tozuta et al., 1992) L'apo E est un des composants des lipoprotéines. Elle est un des constituants des VLDL (very low density lipoprotein) dont la fonction première est le transport des triglycérides du foie vers les tissus périphériques, des HDL (high density lipoprotein) qui participent à la redistribution du cholestérol des cellules, et des chylomicrons, d'origine intestinale, qui transportent les triglycérides et le cholestérol alimentaire. L'apo E3 a une préférence pour former des complexes de type HDL, de même que l'apo E2; l'apo E4 forme plutôt des VLDL (Weisgraber et al., 1990, Gregg et al., 1986, Steinmetz et al., 1989). Cette intéraction spécifique des isoformes de l'apo E avec les lipoprotéines pourrait être due à une structure différente de ces trois protéines apo E (Weisgraber et al., 1994).

    3.3. Structure

    L'apo E comporte deux domaines structuraux correspondant à deux domaines fonctionnels, qui peuvent être individualisés par clivage à la thrombine (Wetterau et al., 1988, Aggerbeck et al., 1988) (figure 8). La partie N-terminale (1-191) (22 kDa) comporte quatre hélices a-amphiphiles de 22 acides aminés (caractéristiques des apolipoprotéines) arrangées de façon antiparallèle (Wilson et al., 1991) et un domaine riche en acides aminés basiques (lysine et arginine) qui représente un site de fixation à l'héparine (142-147) (Weisgraber et al., 1986) et de liaison avec le récepteur LDL (141-155) (Innerarity et al., 1983, Weisgraber et al., 1983). Les résidus basiques forment un domaine de charges positives qui va interagir avec les charges négatives des récepteurs LDL. La partie C-terminale (216-299) (10 kDa) joue un rôle majeur dans le transport des lipides, grâce à un site de liason aux lipides (244-272) (Weisgraber et al., 1990). La partie située entre ces deux domaines fonctionnels est une région de structure non ordonnée, sensible au clivage protéasique, et contenant un site potentiel d'attache glycannique. Bien que les deux domaines (N-terminal et C-terminal) soient indépendants, ils peuvent avoir une influence sur les propriètés de l'autre. L'Arg 61 joue un rôle primordial dans la formation de la structure tridimensionnelle de l'apo E4 (Dong et al., 1994), en tant que charge positive interagissant avec le domaine C-terminal. En effet, dans l'apo E4, une liaison Arg 112- Glu 109 existe et induit une structure favorisant la liaison de l'Arg 61 avec l'acide glutamique 255, appartenant au domaine C-terminal (Dong et Weisgraber, 1996). Dans l'apo E3, la liaison de l'acide glutamique 109 avec le résidu 112 ne s'établira pas, puisque c'est une cystéine; en conséquence, l'Arg 61 sera positionnée différemment et ne pourra intéragir avec l'acide glutamique 255. Ce mécanisme semble unique à l'homme (La Du et al., 1997). A l'exception du lapin et du boeuf (Cys112), toutes les autres espèces ont une Arg en position 112 et 158 de l'apo E, comparable à l'apo E4 humaine, mais n'ont pas d'Arg en position 61 (Dong et al., 1994, Dong et Weisgraber, 1996). Ces exceptions des isoformes humaines leur confère des propriétés particulières: l'hélice a confère la préférence de l'isoforme E4 pour former des complexes VLDL (Dong et Weisgraber, 1996).

    3.4. Distribution tissulaire

    L'apo E est synthétisée par de nombreux tissus. Des quantités importantes d'ARNm d'apo E ont été détectées dans le foie, le cerveau, les poumons, les reins, les ovaires... La source majeure de production d'apo E est le foie: il serait à l'origine des 2/3, voire des 3/4 de l'apo E plasmatique (Elshourbagy et al., 1985). Le second site de production de l'apo E est le cerveau (environ 1/3 de l'apo E du foie) (Elshourbagy et al., 1985). Sa synthèse peut être effectuée au niveau du système nerveux central par les oligodendrocytes, la microglie (Nakai et al., 1996) et plus particulièrement les astrocytes (Boyles et al., 1985, Diedrich et al., 1991, Poirier et al., 1991). La présence de la protéine apo E est aussi mise en évidence dans les cellules nerveuses, grâce à des techniques d'immunohistochimie (Han et al., 1994a, b, Metzger et al., 1996). Elle est aussi présente de façon notable dans le liquide céphalo-rachidien (Pitas et al.,1987). L'apo E est la principale apolipoprotéine du système nerveux (Pitas et al., 1987).

    3.5. Les récepteurs de l'apo E

    La majorité des récepteurs aux lipoprotéines contenant l'apo E font partie de la famille des récepteurs LDL (low density lipoprotein), définie par une homologie structurale: - le récepteur LDL est exprimé dans les terminaisons nerveuses et sur les astrocytes (Guillaume et al., 1995). - le récepteur LRP, ou récepteur a-2 macroglobuline, est majoritairement exprimé dans les neurones et plus faiblement dans les astrocytes (Wolf et al., 1992, Bu et al., 1994). L'internalisation des lipoprotéines par ce récepteur nécessite une intéraction avec des héparanes sulfates protéoglycannes (Mahley et al., 1994, Ji et al., 1994). - le récepteur VLDL est exprimé dans la microglie (Christie et al., 1996b). - le récepteurs de type 2, apo ER2/LR7 est aussi exprimé dans le cerveau au niveau du cortex cérébral, de l'hippocampe, du bulbe olfactif et du plexus choroïde (Kim et al., 1996). - le récepteur gp330/mégaline, glycoprotéine initialement mise en évidence dans le rein, est aussi présent dans les neurones (LaFerla et al., 1997). - LR8B et LR11 sont des membres de la famille des récepteurs LDL, mis récemment en évidence au sein des cerveaux, respectivement de poulet et souris, et lapin (Novak et al., 1996, Yamazaki et al., 1996). Le " récepteur scavenger " est exprimé au sein des cellules microgliales (Christie et al., 1996a), et permet l'internalisation de LDLs oxydés ou acétylés (Kodama et al., 1988). Jusqu'à présent, aucune homologie structurale avec la famille des récepteurs LDL n'a été démontrée.

    Les récepteurs de l'apo E peuvent être classés selon leur structure ou leur spécificité pour les ligands. Les récepteurs LDL et VLDL sont spécifiques pour les lipoprotéines contenant l'apo B ou l'apo E. Les récepteurs LRP, "scavenger", gp330 (Krieger et Herz, 1994) et LR8 (Jacobsen et al., 1995, Bujo et al., 1994), sont capables de fixer des ligands autres que des lipoprotéines contenant l'apo E ou l'apo B : - LRP: a 2 macroglobuline, vitellogenine, exotoxine A, lactoferrine, RAP, ... - récepteur "scavenger": polysaccharides, endotoxines,... - LR8: a 2 macroglobuline, vitellogenine, ... - gp330: lactoferrine, plasminogène, lipoprotéine lipase, RAP,...

    Les complexes apo E/ lipides sont internalisés par les cellules grâce aux différents récepteurs. Plusieurs mécanismes ont été proposés pour le récepteur LRP (figure 9) (Ji et al., 1994, Mahley et al., 1994). A l'intérieur des cellules, les complexes sont dissociés: les récepteurs sont recyclés au niveau de la membrane plasmique; les lipides sont libérés dans le cytoplasme; l'apo E est vraisemblablement dégradée par la voie endosomale/lysosomale. Le polymorphisme des isoformes E2, E3 et E4 interviennent au niveau du site d'interaction avec les récepteurs LDL et entraînent des changements de charges. Ces changements pourront modifier les intéractions avec les récepteurs. L'isoforme E2 serait moins affine que les isoformes E3 et E4 pour ces récepteurs, l'isoforme E4 étant elle plus affine que E3 (Guillaume et al., 1996). De même, l'apo E2 est moins affine pour le récepteur LRP que E3 ou E4 (Kowal et al., 1990).

    3.6. Régulation

    La synthèse de l'apo E est régulée au cours du développement et par des facteurs hormonaux et nutritionnels (Elshourbagy et al., 1985). L'expression de l'apo E dans le cerveau est régulée par les oestrogènes, cette régulation est tissu spécifique (Stone et al., 1997, Srivastava et al., 1996). Le promoteur de l'apo E dans les astrocytes est régulé de manière positive par l'AMPc et l'acide rétinoïque, grâce à une séquence conscensus nommée AP-2 (Garcia et al., 1996). L'expression du gène de l'apo E peut être régulée in vitro par l'induction de stress tels que l'addition de lipopolysaccharides qui a l'effet d'une infection bactérienne, ou une lésion chimique (Mouchel et al., 1995). Des cytokines, comme l'interleukine 1 et l'interféron g, ou des facteurs de croissance, comme le bFGF, peuvent diminuer la secrétion d'apo E par des astrocytes en culture (Puttfarcken et al., 1997).

    3.7. Rôle

    L'apo E joue un rôle clairement établi dans le transport des lipides, mais il est probable qu'elle joue d'autres rôles notamment au niveau du système nerveux. L'intervention de l'apo E dans la régénération du système nerveux ne semble pas limitée à son rôle de transporteur du cholestérol; l'apo E peut également jouer un rôle dans la croissance neuritique, la toxicité neuronale ou la stabilisation du cytosquelette neuronal.

    3.7.1. Réparation neuronale

    L'apo E serait impliquée dans la réparation, la croissance et le maintien de la myéline pendant le développement et après agression dans le système nerveux périphérique et central (Müller et al., 1985, Poirier et al., 1991). Lors de l'agression du nerf sciatique, l'apo E est produite en quantité élevée au niveau de la lésion (Skene et Shooter, 1983, Ignatius et al., 1986, Boyles et al., 1990), et l'expression des récepteurs de type LDL est augmentée dans les cellules de Schwan au niveau de la lésion (Boyles et al., 1989). L'apo E va permettre le transport du cholestérol et des lipides pour régénérer les tissus au niveau de la lésion. Poirier et son équipe (1993a, 1994) ont mis en évidence l'expression coordonnée de l'apo E et du récepteur LRP durant les phases précoces et intermédiaires de réinnervation dans les systèmes nerveux central et périphérique.

    3.7.2. Croissance neuritique

    Des études in vitro sur des neurones du système périphérique de lapins ont mis en évidence une augmentation de la croissance neuritique, en particulier un accroissement du branchement neuritique, en présence d'une source de lipides (des lipoprotéines riches en cholestérol, les b-VLDL). Lorsque l'apo E de lapin (proche de l'apo E3 humaine) est ajoutée, une extension neuritique plus importante est également observée. Les b-VLDL seules semblent augmenter la biosynthèse membranaire, tandis que les b-VLDL et l'apo E, augmentent cette biosynthèse ainsi que l'extension neuritique (Handelman et al., 1992). La stimulation de l'extension neuritique in vivo pourrait promouvoir la régénération neuronale et la formation des connections synaptiques durant le remodelage neuronal. Effectivement, les apo E3 et E4 humaines produisent un effet différent sur la croissance neuritique. En présence de b-VLDL, l'apo E3 augmente la croissance neuritique tandis que l'apo E4 diminue les branchements et l'extension neuritiques des neurones périphériques de lapins en culture (Nathan et al., 1994). L'effet de l'apo E4 n'est pas toxique, puisqu'il est réversible. Les effets spécifiques de l'apo E3 et de l'apo E4 sont inhibés par l'addition d'anticorps contre le domaine de liaison de l'apo E aux récepteurs, ou par une méthylation réductive des lysines de l'apo E, ce qui implique une intervention des récepteurs aux lipoprotéines (Nathan et al., 1994). L'apo E3 humaine en présence d'une source de lipides augmente la croissance neuritique des cellules Neuro 2a (cellules issues de neuroblastomes murins), tandis que l'apo E4 l'inhibe (Nathan et al., 1995). L'extension neuritique est aussi augmentée pour les cellules neuronales GT1-1 trk9, neurones immortalisés d'hippocampique de souris (Holtzmann et al., 1995). Aucune modification des cellules Neuro 2a n'est observée lors de l'addition d'apo E sans source de lipides. L'effet de l'apo E sur les neurones est médié par les récepteurs aux lipoprotéines: l'apo E sans lipides ne se lie pas aux récepteurs LDL ou LRP, présents sur les cellules Neuro 2a. L'inhibition de la croissance neuritique par l'isoforme E4 serait associée, pour les cellules Neuro 2a, a une dépolymérisation des microtubules ou tout au moins une déstabilisation du cytosquelette neuronal (Nathan et al., 1995). Ces premières études ont été réalisées avec des doses importantes d'apo E; pour connaître l'effet de plus faibles quantités, les cellules Neuro 2a ont été transfectées avec de l'apo E humaine. Les cellules transfectées, sans apport de lipoprotéines dans le milieu présente une extension neuritique limitée. Quand une source de lipides est ajoutée, les cellules ont une morphologie différente suivant l'isoforme, E3 ou E4, transfectée: les cellules transfectées par l'isoforme E3 ont une extension neuritique plus importante (Bellosta et al., 1995). Une faible quantitée d'apo E, en présence de lipides, est suufisante pour induire des effets différentiels pour les isoformes E3 et E4. La présence de lipides semble donc requise pour un effet de l'apo E sur la croissance neuritique; l'association de l'apo E et des lipides permet probablement la reconnaissance au niveau des récepteurs. Différentes émulsions lipidiques, autres que les b-VLDL, ont été testées. Les lipoprotéines extraites du liquide céphalo-rachidien sont riches en HDL, et favorisent l'action de l'apo E; d'autres complexes, comme les LDL, ne peuvent induire les mêmes effets (Bellosta et al., 1995). Le rôle de l'apo E sur la croissance neuritique pourrait être due à son intervention dans les intéractions entre les neurones et des protéines de la matrice extracellulaire, comme la laminine (Huang et al, 1995a). Les récepteurs LRP sont impliqués dans la croissance neuritique induites par de l'apo E (Holtzmann et al, 1995, Narita et al, 1997). Un changement de la conformation des HSPG (utilisation d'héparinase ou de chlorate de sodium), l'utilisation d'anticorps anti LRP ou d'un ligand spécifique RAP, qui entre en compétition avec l'apo E inhibe les effets de l'apo E sur des cultures primaires d'hippocampes de rat (Narita et al., 1997)

    3.7.3. Toxicité

    L'étude de l'apo E, en tant qu'inhibiteur de prolifération cellulaire des lymphocytes T (Vogel et al., 1994) a permis d'envisager un rôle toxique de l'apo E. De plus, Crutcher et al., (1994) ont montré que l'apo E provoque une dégénérescence des cultures primaires d'embryon de poulet. Des peptides correspondant à un dimère de la région de liaison aux récepteurs LDL sont toxiques pour des lymphocytes T, en absence de lipoprotéines. C'est la région des acides aminés 141-149 qui semble intervenir (Clay et al., 1995). L'apo E, issue du milieu de culture des cellules HEK293 transfectées avec les isoformes E3 et E4 humaines, provoque une diminution de la viabilité des neurones sympathiques d'embryons de poulet. L'isoforme E4 est plus toxique que l'isoforme E3 (Marques et al., 1996a). Cette toxicité s'accompagne de l'apparition dans le milieu de culture d'un fragment de 22 kDa, correspondant peut-être à la partie N-terminale de l'apo E. La moitié N-terminale de l'apo E (1-199) mis au contact de cellules neuronales (cellules embryonnaires de ganglions de poulet et neurones sympathiques d'embryons de poulet) est effectivement toxique (Marques et al., 1996b, Crutcher et al., 1997, Tolar et al., 1997). L'apo E est partiellement protéolysée dans les cerveaux: la présence de fragments N-terminaux a été mise en évidence dans les cerveaux de témoins ou de patients atteints de maladie d'Alzheimer (Marques et al., 1996a, Crutcher et al., 1997); le fragment C-terminal de l'apo E a été copurifiée avec la substance amyloïde de cerveaux de patients Alzheimer (Wisniewski et al., 1995). Le mode d'action neurotoxique de l'apo E n'est pas encore élucidé, mais il semble que l'homéostasie calcique soit perturbée lors de ces expériences: des peptides répétitifs en tandem, correspondant à la partie N-terminale de l'apo E, augmentent la concentration du calcium intracellulaire de culture primaire de neurones en culture (Wang et Gruenstein, 1997). L'apo E inhiberait la prolifération cellulaire en entrant en compétition avec les facteurs de croissance pour la liaison aux protéoglycannes de type héparane sulfate (Vogel et al., 1994). Ce sont également les LRP qui semblent impliquer dans la toxicité de l'apo E (Vogel et al., 1994, Tolar et al., 1997).

    3.7.4. Apo E et cytosquelette

    Le rôle prépondérant de l'apo E au sein du système nerveux a été mis en évidence lors d'études de souris n'exprimant pas l'apo E. Ces souris montrent une diminution du nombre de synapses en fonction de l'âge, une vacuolisation des dendrites, une rupture du système des endomembranes et une fragmentation des éléments microtubulaires (Roses et al., 1995, Masliah et al., 1995). L'apo E semble donc jouer un rôle important dans le maintien de l'intégrité du système nerveux central âgé, et notamment pour les neurones du système cholinergique qui sont les plus affectés dans les souris n'exprimant pas l'apo E (Chapman et Michaelson, 1998). Les souris n'exprimant pas l'apo E ont leurs performances diminuées lors de tests cognitifs, ceci étant dû à la perte de l'intégrité des structures synapto-dendritiques. Après perfusion de l'apo E3 ou de l'apo E4 humaine dans le cerveau de ces souris, leurs réussites aux tests cognitifs égalent celles des souris témoins. La restauration des performances cognitives est associée à une structure neuronale préservée (Masliah et al., 1997). Les souris ne synthétisant pas l'apo E murine, mais les différentes isoformes de l'apo E humaine, expriment l'apo E dans les astrocytes, ce qui est caractéristique du profil des rongeurs (Bowman et al., 1996). Une autre étude a mis en évidence la présence d'apo E humaine dans ces souris au niveau des astrocytes et de certaines classes de neurones (Xu et al., 1996), avec un profil similaire à celui observé dans les primates non humains (Schmechel et al., 1996) et chez l'homme (Metzger et al., 1996).

    3.7.5. Conclusion

    Au niveau du système nerveux, l'apo E a des rôles variés. L'apo E3, en présence de lipides, est internalisée dans les neurones, ce qui favorise la stabilité des microtubules et l'extension neuritique; ces processus sont médiés par les récepteurs LRP. L'apo E4 n'est pas capable d'assurer ces mêmes fonctions. Des études plus récentes montrent que l'apo E et son fragment N-terminal issu du clivage par la thromine ont une activité neurotoxique. La protéolyse est-elle nécessaire ou accompagne-t-elle l'activité toxique de l'apo E? Est ce que les activités trophiques et toxiques dépendent in vivo de la régulation de la protéolyse de l'apo E?

    3.8. Apolipoprotéine E et maladie d'Alzheimer

    3.8.1. Apo E et lésions de la maladie

    Les études génétiques ont décrits l'allèle e2 comme facteur protecteur et l'allèle e4 comme facteur de risque pour la maladie d'Alzheimer, mais d'autres résultats ont mis en évidence l'implication de l'apo E dans la maladie. Des études immunohistochimiques des cerveaux de patients atteints de maladie d'Alzheimer ont montré la présence d'apo E dans les dépôts amyloïdes extracellulaires, ainsi que les dépôts vasculaires, dans les astrocytes et dans quelques neurones contenant ou non des PHFs (Namba et al., 1991, Han et al., 1994a, b). C'est la partie C-terminale de l'apo E qui est retrouvée au sein des fibrilles amyloïdes des cerveaux Alzheimer (Wisniewski et al., 1995). L'apo E est mise en évidence dans les dépôts compacts d'amyloïde, mais il existe une distribution régionale de l'apo E au sein des dépôts diffus d'amyloïdes: celle-ci est retrouvée dans les plaques du cérébellum et du cortex cortical, et est absente ou présente en faible quantité dans les plaques du striatum et du thalamus (Kida et al., 1994). L'allèle e4 est un facteur de risque de la maladie, qui semble corréler avec des données immunohistochimiques. Les sujets homozygotes pour l'allèle e4 ont un nombre accru de dépôts amyloïdes au sein des vaisseaux et de plaques amyloïdes (Schmechel et al., 1993). De même, les PS sont plus nombreuses dans les cerveaux de patients Alzheimer possédant une isoforme E4 de l'apo E par rapport à ceux ayant une isoforme E3 (Hyman et al., 1995). Une augmentation de l'expression de l'apo E par les astrocytes est observée dans les cerveaux de patients, ce qui est probabement la conséquence des diverses agressions (Diedrich et al., 1991). Quelques neurones seulement sont marqués (Han et al., 1994a, b). Des résultats divergents ont été mis en évidence par Metzger et al. (1996), qui rapportent la présence d'apo E dans les neurones des couches III et V du cortex frontal de cerveaux normaux; l'immunomarquage est diminué dans les cerveaux de patients Alzheimer. Globalement, le taux d'apo E n'est pas augmenté dans les cerveaux d'Alzheimer, mais il existe des variations inter-régionales: le taux le plus haut est observé dans le cérébellum, le plus bas dans le cortex frontal (Pirttila et al., 1996a). Le polymorphisme de l'apo E peut également jouer sur les déficits neurochimiques, et notamment sur le déficit cholinergique. En effet, des déficits cholinergiques sont plus importants chez les patients porteurs de l'allèle e4 (Beffert et Poirier, 1996).

    3.8.2. Apo E et peptide amyloïde

    La localisation de l'apo E au sein des plaques serait le résultat de son association avec le peptide amyloïde (Näslund et al., 1995). La liaison du peptide amyloïde et de l'apo E n'est pas spécifique de la maladie d'Alzheimer, car elle est retrouvée dans l'angiopathie cérébrale et différentes pathologies cérébrales avec amyloïdoses. Les différentes isoformes ont des propriètés particulières vis à vis de la protéine b amyloïde. Cette affinité de l'apo E pour le peptide Ab est discutée selon les auteurs, et l'intervention de l'apo E dans l'amyloïdogénèse est le sujet de diverses hypothèses.

    3.8.2.1. Apo E: cofacteur de l'amyloïdogénèse

    L'apo E4 purifiée de plasma se lierait au peptide amyloïde avec une affinité plus importante que les autres allèles (Wisniewski et al., 1993, Strittmatter et al., 1993); ce sont des formes oxydées de l'apo E qui se lient à l'Ab. Cette liaison a lieu pour l'apo E dans le domaine d'intéractions avec les lipides (figure 10). La liaison de l'Ab avec l'apo E4 s'effectue de façon plus rapide que celle de l'apo E3 et de l'Ab (Strittmatter et al., 1993), et entraîne l'apparition de fibrilles plus précocément (Wisniewski et al., 1994, Sanan et al., 1994). L'association de l'apo E et du peptide amyloïde aboutit donc à la formation de fibrilles insolubles, observables en microscopie électronique (Ma et al., 1994, Wisniewski et al., 1994). La proportion d'apo E par rapport au peptide amyloïde serait déterminante dans l'agrégation du peptide amyloïde (Ma et al., 1994). L'apo E favorise l'agrégation du peptide amyloïde. Cependant, l'incubation in vitro de l'apo E et du peptide Ab, dans des conditions particulières de concentrations et de ratio molaire (50 mM d'Ab et 1/100 ou 1/1000 d'apo E) inhibe la nucléation et les phases d'extension de l'agrégation du peptide amyloïde (Naiki et al., 1997). Pour des concentrations plus élevées de peptides, cette inhibition n'est pas retrouvée. Dans ce contexte, il n'y a pas de différence entre les trois isoformes (Wood et al., 1996). L'apo E serait uniquement un inhibiteur cinétique, en retardant la formation des fibrilles amyloïdes, mais pas un inhibiteur thermodynamique, qui modifierait les structures établies (Evans et al., 1995). L'apo E serait donc une molécule chaperonne pour la fibrillogénèse, et c'est l'isoforme E4 qui se lierait préférentiellement au peptide amyloïde (Wisniewski et Frangione, 1992). La liaison de l'apo E4 et du peptide amyloïde expliquerait son rôle en tant que facteur de risque (figure 11). Des souris transgéniques pour le gène de l'APP muté à la position 717 et n'exprimant aucun, un allèle ou deux allèles de l'apo E ont un nombre de dépôts amyloïdes accrus plus l'apo E est exprimée (Bales et al., 1997). Ces expériences sont en faveur d'une intervention de l'apo E qui faciliterait les dépôts amyloïdes.

    3.8.2.2. Apo E: élimination du peptide amyloïde

    D'autres auteurs (Zhou et al., 1996, La Du et al., 1994, 1997, Yang et al., 1997) ont mis en évidence des résultats contradictoires: le peptide Ab se lierait préférentiellement à l'apo E3 associée à des lipoprotéines, plutôt qu'à l'isofome E4 associée à des lipoprotéines. L'apo E2, sous forme de dimères, serait encore plus efficace que l'apo E3 pour la formation de complexes avec le peptide amyloïde (Aleshkov et al., 1997). L'efficacité à former des complexes entre l'apo E et le peptide amyloïde est inversement corrélée au risque de développer la maladie: l'apo E2, qui est un facteur protecteur se lie préférentiellement au peptide amyloïde. Le peptide amyloïde et l'apo E ont été mis en évidence au sein de mêmes vésicules dans les neurones (LaFerla et al., 1997); ces neurones expriment en quantité importante le récepteur gp330. La présence de complexes solubles apo E2/E3-Ab permettraient l'internalisation par des récepteurs de l'apo E dans les cerveaux de patients atteints de maladie d'Alzheimer. Le récepteur LRP semble aussi impliqué in vitro dans l'internalisation du complexe apo E-Ab par des cellules de muscles (Urmoneit et al., 1997). En présence d'apo E4, le peptide amyloïde extracellulaire ne serait pas ou peu éliminé, ce qui provoquerait l'activation des cellules gliales et d'autres effets neurotoxiques. L'apo E se lie également au précurseur du peptide amyloïde, l'APP, dans la partie contenant le peptide Ab. Cette liaison peut être inhibée par le peptide amyloïde ou par des anticorps anti-apo E, et n'est pas dépendante de l'isoforme d'apo E utilisée (Haas et al., 1997). L'APP peut se fixer au LRP, le récepteur neuronal majoritaire pour l'apo E. Cette fixation est suivie de l'internalisation du complexe et de sa dégradation (Kounnas et al., 1995, Knauer et al., 1996). Un argument supplémentaire en faveur du rôle protecteur de l'apo E est la protection in vitro de la toxicité du peptide amyloïde (Whitson et al., 1994, Puttfarcken et al., 1997) avec un effet spécifique de chaque isoforme (E3 étant plus efficace que E4 et moins que E2). L'apo E diminue les effets toxiques en protégeant d'un stress oxydatif induit par le peptide amyloïde (Miyata et Smith, 1996).

    Deux hypothèses sont donc envisageables pour le rôle protecteur de l'apo E (figure 11): - Les isoformes E2 et E3 de l'apo E formeraient des complexes avec le peptide amyloïde extracellulaire, et le séquestreraient. Cette association retarderait la formation des fibrilles amyloïdes et la formation des plaques. - L'apo E serait impliquée dans l'élimination du peptide amyloïde, via une internalisation par les cellules.

    3.8.2.3. Conclusion

    Deux mécanismes sont donc proposés pour l'intervention de l'apo E dans l'amyloïdogénèse. Le rôle de l'apo E est isoforme spécifique quelque soit le mécanisme proposé, et implique une liaison différente de l'apo E au peptide amyloïde. Les isoformes de l'apo E diffèrent dans leur capacité: - soit à faciliter la déposition du peptide amyloïde, en modulant la formation de fibrilles et l'agrégation du peptide amyloïde. - soit à aider à l'élimination du peptide amyloïde et retarder la formation des fibrilles Les différentes observations quant à la liaison du peptide amyloïde et de l'apo E in vitro peuvent être liées à la source d'apo E: l'apo E purifiée de plasma est partiellement dissociée des lipides; l'apo E issue de cellules transfectées est associée à des lipoprotéines ou à d'autres protéines auxiliaires. De plus, il est possible que l'état d'oxydation soit différent pour ces deux sources d'apo E. Ces facteurs vont influencer la structure de l'apo E, ce qui va entraîner des répercutions sur la liaison de l'apo E avec d'autres molécules.

    3.8.3. Apo E et protéines du cytosquelette

    Pour que l'apo E puisse interagir avec les protéines Tau, l'apo E doit se situer dans le cytoplasme du neurone, ce qui a été décrit par Han et al. (1994). L'apo E étant décrite comme non synthétisée par le neurone, elle doit être internalisée par la voie des récepteurs, et échapper de la dégradation par la voie endosomale/lysosomale. Les isoformes ayant des affinités différentes pour les récepteurs, les divers variants de l'apo E ne se fixent pas identiquement aux récepteurs neuronaux et ne soient donc pas internalisés de la même façon. In vitro, l'isoforme E3 a une affinité plus importante pour les protéines Tau que l'isoforme E4 (Strittmatter et al., 1994a, Fleming et al., 1996) dans le cas de liaisons fortes. Si les intéractions faibles sont considérées, l'apo E3 et l'apo E4 ont une affinité similaire pour les protéines Tau (Fleming et al., 1996, Richey et al. , 1995). La liaison des protéines Tau et de l'apo E intervient au niveau de la région N-terminale de l'apo E (région de liaison aux récepteurs LDL) et dans la région de la liaison aux microtubules des protéines Tau (Stritmatter et al., 1993, 1994) (figure 10). La liaison de l'apo E et des protéines MAP 2C, actine et tubuline est un argument supplémentaire pour un rôle de l'apo E dans la stabilisation du cytosquelette neuronal (Huang et al., 1994, Fleming et al., 1996). La phosphorylation des protéines Tau élimine la possibilité de formation de complexes entre les protéines Tau et l'apo E (Strittmatter et al., 1994). Plus particulièrement, la phosphorylation de la sérine 262 des protéines Tau, située dans la région de liaison aux microtubules, abolit la liaison de l'apo E3 et des protéines Tau (Huang et al., 1995b). Les liaisons différentielles de l'apo E3 et de l'apo E4 aux protéines Tau peuvent s'expliquer par l'absence d'une cystéine en position 112 sur l'isoforme E4. La cystéine, à cette position de l'isoforme E3, pourrait intervenir dans la liaison aux cystéines présentes dans la région de liaison aux microtubules des protéines Tau, qui sont nécessaires pour la dimérisation des protéines Tau, et ainsi empêcher la phoshorylation des protéines Tau et leur dimérisation, puis la formation de PHFs. Selon Mercken et Brion (1995), la phosphorylation des protéines Tau de souris n'exprimant pas l'apo E n'est pas affectée. Par contre, les protéines Tau de souris n'exprimant pas d'apo E sont plus phosphorylées que les protéines Tau de souris sauvages selon Genis et al. (1995). Une liaison de l'apo E3 avec les protéines Tau diminue la glycation de ces protéines in vitro (Ledesma et al., 1996). L'interaction de l'apo E pourrait intervenir dans la phosphorylation ou la glycation des protéines en masquant les sites sensibles. L'association de l'allèle e4 avec la maladie s'expliquerait par l'absence d'effet protecteur, existant pour l'allèle e3 (Strittmatter et al., 1994).

    3.9. Conclusion

    Les études génétiques ont montré un rôle de l'apo E dans la maladie d'Alzheimer, différent selon les allèles: l'allèle e4 est un facteur de risque et l'allèle e2 un facteur protecteur. Les patients Alzheimer e4 présentent un déficit cholinergique plus important. La présence de l'apo E au sein des lésions de la maladie d'Alzheimer est expliquée par une une liaison spécifique des isoformes au peptide amyloïde et aux protéines Tau. L'apo E favoriserait ou protégerait des processus pathologiques en participant à l'amyloïdogénèse (pour l'accentuer ou faciliter l'élimination du peptide amyloïde) et/ou en protégeant les protéines Tau d'une hyperphosphorylation. Ces hypothèses proposent un rôle indirect de l'apo E dans la maladie d'Alzheimer. Cependant, un rôle direct de l'apo E peut aussi être envisagé. D'après des études sur le rôle de l'apo E dans le système nerveux, l'apo E module avec un effet isoforme spécifique la croissance neuritique, et participerait à la réinnervation après perte cellulaire. D'autre part, l'apo E ou des fragments dérivés sont toxiques pour des cellules en culture. Ces différentes voies pourraient agir en synergie, ce qui impliquerait un rôle prédominant de l'apo E dans la maladie d'Alzheimer.

     


    DEA de Stéphanie Ferreira, 1999

    L’apolipoprotéine E (apoE) est une glycoprotéine impliquée dans l’homéostasie du cholestérol et dans le métabolisme de lipoprotéines plasmatiques. Après le foie, le cerveau est la principale source d’apoE. C’est aussi l’apolipoprotéine la plus abondante dans le liquide céphalo-rachidien (3 à 5 mg/ml).

    La particularité de l’apoE humaine est qu’elle existe sous trois formes : les variants E2, E3 et E4 respectivement codés par les allèles e2, e3 et e4. L’isoforme la plus commune, E3, comporte un résidu cystéine en position 112 et une arginine en position 158. Les deux isoformes E2 et E4 diffèrent de E3 par la substitution de la cystéine 112 par une arginine pour l’isoforme E4 et de l’arginine 158 par une cystéine pour l’isoforme E2. Ces substitutions d’acide aminé engendrent une différence de fonctionnalité des trois isoformes notamment dans leur capacité à se lier aux récepteurs et aux particules lipidiques (revue : Weisgraber et al., 1996).

    Au sein du système nerveux central, l’apolipoprotéine E est principalement synthétisée par les astrocytes (revue : Beffert et al., 1998). Cependant, certains travaux ont mis en évidence par immunomarquage une présence intra-neuronale de l’apoE (Han et al., 1994a). La capture par les neurones, de l’apoE sécrétée par les astrocytes, pourrait expliquer cette localisation intra-neuronale. Cette hypothèse est renforcée par l’existence de nombreux récepteurs de l’apoE dans le cerveau dont certains sont plus spécifiques de la population neuronale (cf. Tableau 1).

    Tableau 1 : Localisation des récepteurs de l’apoE dans le système nerveux central.

    L’origine des tissus analysés est indiquée entre parenthèses.

    (pour revue : Beffert et al., 1998)

    recepteurs

    de l’apoE

    Localisation

    LDL

    Astrocytes, oligodendrocytes, microglie et cellules endothéliales

    de capillaire cérébral (Homme)

    VLDL

    Neurones et microglie.

    Cellules pyramidales de l’hippocampe et du cortex. Cellules granulaires du gyrus dentelé (Homme)

    LRP

    Neurones et plus faiblement les astrocytes

    Cellules granulaires et pyramidales de l’hippocampe, cervelet, cortex

    cérébral (Homme)

    APOER2

    Cellules pyramidales de l’hippocampe, cellules granulaires du gyrus dentelé,

    bulbe olfactif, plexus choroïde et cortex cérébral. (Rat)

    SorLA-1

    hippocampe, gyrus dentelé, cortex cérébral (Lapin)

    SCAVENGER

    Microglie, macrophages (Homme)

    GP330

    Neurones (LaFerla et al., 1997)

    Cependant, la présence intra-neuronale de l’apoE pourrait aussi être due à une synthèse propre des neurones. En effet, des travaux ont mis en évidence une synthèse de l’apoE dans la lignée humaine de neuroblastome SKNSH-SY5Y par hybridation in situ et par RT-PCR (Dupont-Wallois et al., 1997, Soulié et al., 1999). Cette synthèse varie en fonction de la différenciation neuronale. Récemment, des transcrits de l’apoE ont été détectés par hybridation in situ dans les cellules gliales mais également dans certains neurones du cortex cérébral et de l’hippocampe du cerveau humain (Xu et al., 1999). Cette synthèse neuronale semble spécifique à l’apoE humaine (Xu et al., 1996) et dépendrait de son promoteur (Roses et al., 1998).

    Alors que l’apoE a un rôle clairement établi dans le transport des lipides plasmatiques, sa fonction dans le système nerveux est encore mal définie.

    L’importance de l’apoE dans le système nerveux central (SNC) s’est révélée lors de la découverte de son implication dans la maladie d’Alzheimer. En effet, la présence de l’allèle e4 est associée à une augmentation du risque de développer la maladie, alors que l’allèle e2 serait protectrice . L’apoE est retrouvée dans les deux lésions cérébrales caractéristiques de la maladie à savoir les plaques séniles et les paires de filaments en hélice (PHF) à l’origine de la dégénérescence neuronale (DNF). Elle pourrait être impliquée dans les processus pathologiques qui entraînent la formation des plaques et la DNF. Selon les hypothèses, l’apoE pourrait, soit favoriser l’agrégation extracellulaire du peptide Ab, constituant principal des plaques séniles soit, au contraire, favoriser sa capture par les neurones (revue : Weisgraber et al., 1996) L’apoE pourrait également avoir un rôle antioxydant en protégeant les neurones de la cytotoxicité du peptide Ab, l’apoE3 ayant de meilleures propriétés antioxydantes que l’apoE4 (Miyata et al., 1996). De nombreuses études impliquent également l’apoE dans le processus de dégénérescence et en particulier dans la formation des PHF. Le constituant majeur des PHF est la protéine tau hyperphosphorylée. Cette protéine fait partie de la famille des MAP (Microtubule Associated Protein). Elle participe, avec d’autres protéines, au maintien du réseau microtubulaire notamment dans les axones. Sttrimatter et ses collaborateurs ont rapporté que, in vitro, l’apoE3 lie fortement la protéine tau non phosphorylée dans la région qui interagit normalement avec la tubuline alors que la liaison avec l’apoE4 est plus faible. Cette interaction entre l’apoE et tau pourrait protéger les protéines tau d’une phosphorylation anormale et de leur agrégation en PHF (revue : Roses et al., 1996). D’autres travaux ont mis en évidence l’existence d’un deuxième type de liaison entre l’apoE et les protéines tau, liaison faible qui serait indépendante de l’état de phosphorylation des tau. (Fleming et al., 1996) De même, l’apoE peut se lier in vitro à d’autres protéines du cytosquelette telles que l’actine, la tubuline et MAP2C renforçant l’hypothèse d’un rôle de l’apoE dans le maintien du cytosquelette (pour revue : Roses et al., 1996). L’apoE pourrait aussi agir de façon indirecte sur l’état de phosphorylation des protéines tau via une activation de phosphatases (Wang et al., 1998) ou via l’induction d’une augmentation de la concentration du calcium intracellulaire (Muller et al., 1998).

    De nombreuses études tentent de déterminer la fonction de l’apoE dans le système nerveux normal ce qui permettrait d’établir en conséquence des hypothèses sur son rôle dans certaines pathologies. Les premiers travaux remontent à l’année 1986. A cette époque, des modèles animaux ayant subi une lésion du nerf sciatique ont permis de démontrer l’implication de l’apoE dans le stockage et la redistribution du cholestérol nécessaires à la régénération neuronale périphérique (Ignatius et al., 1986).

    La création de souris déficientes en apoE a permis de mettre en évidence le rôle de l’apoE dans le système nerveux central (SNC). Masliah et al., (1995) ont pu observer que cette apolipoprotéine est impliquée dans la plasticité et dans le maintien de l’intégrité des synapses et des terminaisons nerveuses du système nerveux central au cours du vieillissement. De plus, les souris déficientes en apoE ont une faible capacité de réparation neuronale après lésion avec en particulier une forte perturbation du réseau cytosquelettique.

    Plusieurs études ont essayé d’élucider les mécanismes impliqués dans la fonction de l’apoE sur le cytosquelette neuronal mais les résultats semblent contradictoires et pourraient dépendre du système cellulaire étudié. Ainsi, l’apoE3 favorise la croissance neuritique de neurones de ganglions dorsaux de lapin (Nathan et al., 1994) et des cellules de neuroblastome Neuro2a transfectées avec l’apoE3 ont également une pousse neuritique favorisée (DeMattos et al., 1998). Par contre, l’apoE4 n’affecte pas la croissance des neurites dans le cas des Neuro2a transfectées (DeMattos et al., 1998) ou bien elle inhibe cette croissance et déstabilise le réseau microtubulaire des neurones de ganglion dorsaux de lapin (Nathan et al., 1995). In vitro, il a été démontré que l’apoE pourrait effectivement avoir une action sur le réseau microtubulaire en favorisant la polymérisation de la tubuline en microtubules. Cependant aucune différence en fonction de l’isoforme de l’apoE étudiée n’a pu être observée (Scott et al., 1998).

    D’autres travaux ont démontré que l’apoE ajoutée dans le milieu de culture de lignées cellulaires de type neuronal pouvait être toxique (Marques et al., 1996). La même observation a été faite au sein du laboratoire sur la lignée de neuroblastome SKNSH-SY5Y différenciées. L’apoE entraîne une rétraction des neurites des cellules différenciées et, de même, l’isoforme E4 s’est avérée plus délétère que l’isoforme E3 (Thèse de Cathia Soulié, 1998).

    L’intervention de l’apoE dans le système nerveux central ne semble donc pas limitée à son rôle de transporteur du cholestérol. L’apoE pourrait également jouer un rôle dans la stabilisation du cytosquelette neuronal, la croissance neuritique et la toxicité neuronale.

    La compréhension de la fonction de l’apoE dans le SNC est primordiale pour appréhender son implication dans le maintien de l’intégrité du cerveau au cours du vieillissement mais aussi dans la maladie d’Alzheimer où son mécanisme d’action reste controversé. L’ensemble des résultats montrent qu’il est important d’élucider le rôle extracellulaire mais aussi intracellulaire de l’apoE sur les neurones et en particulier de déterminer son action sur le cytosquelette.

    Les principales études concernant le rôle de l’apoE dans la différenciation cellulaire et son action sur le cytosquelette neuronal ont été effectuées dans des modèles animaux murins, sur des lignées cellulaires d’origine animale ou même in vitro. Les résultats expérimentaux apparaissent contradictoires selon les modèles étudiés. La maladie d’Alzheimer étant une maladie spécifique à l’homme, il nous a semblé important d’aborder ces thématiques en utilisant un modèle cellulaire d’origine humaine.

    Au sein du laboratoire, un premier modèle a été mis au point sur la lignée de neuroblastome humain SKNSH-SY5Y. Ces cellules synthétisent de l’apoE et des variations dans la synthèse ont pu être observées lors de la différenciation cellulaire ou en présence d’apoE dans le milieu de culture. Cet ajout d’apoE est également toxique pour les cellules, différenciées ou non, et entraîne une rétraction des neurites mais aussi une baisse de la synthèse d’apoE par les cellules. Cependant, cette lignée cellulaire a des caractéristiques plus proches des neurones du système nerveux périphérique et le réseau neuritique est réduit comparé à une culture primaire de neurones. Nous avons recherché un autre modèle cellulaire d’origine humaine permettant d’obtenir des cellules neuronales proches de cellules post-mitotiques. Nous avons travaillé sur la lignée embryonnaire humaine de tératocarcinome NT2, différentiable par l’acide rétinoïque en neurones post-mitotiques ayant des caractéristiques proches du SNC (Pleasure et al., 1994)

    En résumé, l’objectif de notre DEA était tout d’abord d’étendre l’étude qui a été faite sur la lignée SKNSH-SY5Y à la lignée des NT2. Pour ce faire, nous avons tout d’abord introduit dans le laboratoire la culture des cellules NT2 et mis au point le protocole de différenciation. Puis, nous avons recherché la présence d’apoE intracellulaire dans les cellules et étudié l’influence du degré de différenciation sur cette expression. Dans un deuxième temps, nous avons étudié l’effet de l’apoE exogène sur les cellules puis recherché si l’apoE pouvait être internalisée via des récepteurs. Par conséquent, nous avons déterminé quels récepteurs de l’apoE pouvaient exprimer les cellules NT2.

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