Les lipoprotéines sont des molécules sanguines composées de lipides et de protéines dont la fonction est de véhiculer les lipides, dont le cholestérol, vers les cellules de l'organisme. Le maintien de l'équilibre plasmatique en cholestérol est réalisé par le taux de synthèse et de captation qui peut s'effectuer principalement par deux voies. D'abord, la captation globale, est un processus d'épuration totale puisqu'elle consiste en la prise et la dégradation complète des lipoprotéines. Dans le cas des lipoprotéines à apoprotéine B, cette voie fait surtout intervenir le récepteur de lipoprotéine de faible densité (rLDL). Cependant, l'homéostasie cellulaire lipidique peut également être régulée par la voie de la captation sélective qui implique seulement la captation d'une fraction des lipides sans amener la dégradation des molécules protéiques. Cette voie fait intervenir l'action de récepteurs scavengers de classe B dont le scavenger de classe B type l (SR-BI). Le SR-BI, reconnu comme étant un récepteur de lipoprotéines de haute densité (HDL) ayant la capacité de prendre sélectivement les esters de cholestérol (EC), a également été reconnu pour sa capacité à lier et à capter sélectivement les EC d'autres classes de lipoprotéines, dont les LDL natives. Un autre récepteur dans la famille des récepteurs scavengers de classe B, le Cluster of differentiation-36 (CD36) manifeste également son implication dans le métabolisme des lipoprotéines. Cependant, son rôle a surtout été démontré au niveau des LDL oxydées (LDLox). Il aurait aussi une faible implication au niveau du métabolisme des HDL. Son rôle dans le métabolisme des LDL reste encore à être défini. Il est maintenant bien reconnu que de hauts niveaux de LDL plasmatiques ont une corrélation positive avec l'incidence de développement de maladies cardiovasculaires telle que l'athérosclérose. Ainsi, l'objectif du présent projet visait à élucider l'implication de CD36 dans le métabolisme des lipoprotéines de faible densité natives et oxydées à différents degrés. Cette étude a été réalisée grâce il des souris transgéniques déficientes pour le gène CD36 (-/-) et de souris sauvages (+/+) servant de contrôles. Le métabolisme des différentes lipoprotéines a été évalué selon des analyses de clairances plasmatiques. Pour ce faire, des lipoprotéines marquées radioactivement au niveau de leur portion protéique ou lipidique ont été injectées et des échantillons sanguins ont été prélevés pour mesurer la quantité de lipoprotéines résiduelles non métabolisées restant en circulation. Des courbes de clairances plasmatiques ont ensuite été tracées et à partir de celles-ci, le taux catabolique fractionnel (TCF) a été calculé pour chacune des parties (protéique et lipidique) des différentes lipoprotéines afin de quantifier la proportion de lipoprotéines métabolisées par les souris. Au terme de ces analyses, le foie des souris a été récolté et analysé pour son contenu en radioactivité dans le but d'évaluer la contribution de cet organe dans le métabolisme des lipoprotéines à l'étude. Les résultats montrent que les LDL et les LDL légèrement oxydées (LOX) sont soumises à la captation sélective, puisque la partie lipidique est éliminée plus rapidement que la partie protéique. Ce processus de prise sélective n'est toutefois pas retrouvé pour les LDL fortement oxydées (FOX) étant donné une clairance moins rapide en lipides qu'en protéines. L'absence de CD36 a pour effet d'accélérer la clairance de la partie protéique des LDL, mais ralentit de manière importante la clairance des LOX et des FOX. De plus, le foie contribue de façon importante au métabolisme des différentes lipoprotéines, mais le CD36 hépatique ne participe pas à cette prise hépatique. En somme, les LDL sont, en partie, éliminées par la voie de la captation sélective, mais leur oxydation progressive entraîne leur clairance via la captation globale. L'importance de CD36 dans l'élimination des LDL oxydées au niveau extra-hépatique suggère une contribution de ce récepteur dans le développement de l'athérosclérose. ______________________________________________________________________________

Le cholestérol est véhiculé dans le sang par les lipoprotéines de faible densité (LDL), du foie vers les cellules. Ces LDL se divisent en 3 sous-classes (LDL1, LDL2 et LDL3). Elles sont métabolisées soit par captation sélective par le récepteur « scavenger » de classe B, type I (SR-BI) qui permet de capter uniquement leurs esters de cholestérol (EC) ou par captation globale par le récepteur de LDL (rLDL). Des études réalisées par le groupe de Madame Brissette ont démontré que des LDL injectées à des souris et ré-isolées quelques heures plus tard se retrouvent appauvries en EC et sont de plus petites tailles. Ces études ont donc établi le phénomène de la captation sélective des EC des LDL in vivo. Le sujet de ce mémoire est l'étude de l'effet de la captation sélective sur les LDL1, LDL2 et LDL3. Pour cela, des souris CD1 ont été injectées avec 3 mg de LDL1, LDL2 et LDL3 natives et 5 heures plus tard, les LDL modifiées ont été isolées par ultracentrifugation. Le travail expérimental subséquent a permis de déterminer les caractéristiques de chacun des types de LDL à savoir leur composition chimique par dosage enzymatique; taille par électrophorèse sur gradient de gel de polyacrylamide; densité par la procédure de Terpstra; charge selon leurs migrations sur gel d'agarose-barbital; niveau d'oxydation des LDL après une incubation avec du CuSO4; capacité à accepter les EC des HDL3 par la protéine de transfert des esters de cholestérol (CETP); activité de captation sélective des EC de SR-BI des cellules HepG2 envers les différents types de LDL et leurs affinités de liaison pour le rLDL. Les résultats ont démontré qu'il y a une diminution de 15% en EC pour les LDLt modifiées et de 58% et 41% en triglycérides (TG) pour les LDL1 et LDL2 modifiées. Il y a eu également un enrichissement en cholestérol total (CT) et cholestérol libre (CL) pour chacune des 3 sous-classes de LDL modifiées. Les résultats ont également démontré que, par rapport à leurs formes natives respectives, les LDL1 modifiées sont plus denses, plus petites et sont chargées plus négativement, les LDL3 modifiées sont moins denses, plus grosses et plus chargées négativement, alors que les LDL2 modifiées sont moins chargées négativement et ne démontrent pas de différence de taille et de densité. Toutes les sous-classes de LDL modifiées semblent être plus sensibles à l'oxydation, ce qui à première vue semble néfaste. Les résultats de transfert des EC des HDL3 vers les sous-classes de LDL ne démontrent aucune différence significative entre les différentes sous-classes natives et modifiées mais il y a 11% moins de transfert des EC aux LDL3 natives qu'aux LDL1 natives et une tendance à la diminution pour les LDL3 natives par rapport aux LDL2 natives. L'étude in vitro avec des cellules HepG2 a démontré qu'il y a une augmentation de 90% de la captation sélective pour les LDL1 modifiées alors qu'il y a une diminution de 46% pour les LDL2 modifiées, par rapport à leurs formes natives. Aussi, une augmentation de 56% d'affinité de liaison envers le rLDL est observée pour les LDL1 et LDL2 modifiées, par rapport à leurs formes natives. Ainsi, la captation sélective des EC dans la circulation sanguine par le SR-BI favoriserait la dégradation des LDL1 et LDL2, in vivo, ce qui est bénéfique pour l'organisme et permettrait donc la réduction des risques cardiovasculaires. D'autres études sont nécessaires afin de tester les LDL3 sur les cellules HepG2. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : captation sélective, SR-BI, rLDL, sous-classes de LDL.

Le cholestérol est souvent perçu comme néfaste à la santé mais c'est un constituant essentiel pour l'élaboration de la membrane cellulaire, la synthèse de certaines hormones stéroïdiennes et des acides biliaires. Vu l'augmentation fulminante de maladies cardiovasculaires reliées à un excès de cholestérol dans la circulation sanguine qui se traduit par un dépôt au niveau de la paroi de l'artère, il est nécessaire de pousser les connaissances sur le métabolisme du cholestérol. Sachant que le cholestérol est transporté dans le système circulatoire par le biais de lipoprotéines et que les apolipoprotéines de ces dernières interagissent avec les récepteurs cellulaires, il est primordial de mettre en évidence ces voies impliquées dans la captation des lipoprotéines. Il existe plusieurs classes de récepteurs de lipoprotéines à la surface cellulaire dont l'une mène à l'internalisation et une dégradation complète de la particule. L'exemple le plus connu de cette classe est le récepteur de LDL (rLDL). L'autre classe peut capter sélectivement les esters de cholestérol (EC) des lipoprotéines de faible densité (LDL) ou lipoprotéines de haute densité (HDL), sans toutefois entraîner une captation et dégradation parallèle de leurs apolipoprotéines. Les deux récepteurs impliqués dans la captation sélective des EC sont le "cluster of differentiation" (CD36) et le récepteur "scavenger" de type B, classe l (SR-BI). Ces récepteurs se retrouvent dans le foie mais au moment où ces études doctorales ont été amorcées ils avaient été caractérisés surtout dans les cellules extrahépatiques et colocalisés dans les cavéoles, des invaginations membranaires absentes du foie. Notre première étude a permis de démontrer que, dans les cellules hépatiques de souris, la captation sélective des EC peut se faire autant par les cellules parenchymateuses que non parenchymateuses. Cependant, seulement les cellules parenchymateuses peuvent soutirer les EC à partir des trois classes, soient les HDL, LDL et LDL oxydées (LDLox) tandis que les cellules non parenchymateuses le font qu'à partir des LDL et LDLox. De plus, les cellules parenchymateuses expriment plus de rLDL, SR-BI et CD36 que les cellules non parenchymateuses. Cependant, la cavéoline-I est détectable seulement dans les cellules non parenchymateuses. En second lieu, nous avons voulu définir l'implication de la cavéoline-I exprimée dans la cellule HepG2 normale (un hépatome humain) au niveau du métabolisme des LDL et HDL. Pour ce faire, l'ADN complémentaire (ADNc) de la cavéoline a été inséré en orientation sens dans le vecteur d'expression eucaryote (pRc/CMV) puis transfecté dans des cellules HepG2. L'expression de la cavéoline-I génère une augmentation de la captation de l'albumine et de l'efflux de cholestérol suggérant la formation de cavéoles. Les cellules HepG2 exprimant la cavéoline-I révèlent une augmentation de 108% de la dégradation des LDL, une augmentation de 55% de la captation sélective des EC à partir des HDL mais une diminution de 66% pour celle des LDL. De plus, notre étude démontre qu'il y a une plus de colocalisation entre la cavéoline-l et le CD36 ou le rLDL qu'entre la cavéoline-l et le SR-BI. Par contre, la présence de la cavéoline-I augmente la forme dimérique du SR-BI. Ainsi, l'expression de la cavéoline-l dans les cellules HepG2 favorise la captation sélective des EC à partir des HDL ainsi que la dégradation des LDL tandis que dans les cellules normales HepG2, la voie de captation sélective des EC des LDL est favorisée. En troisième lieu, comme le foie génère une quantité substantielle de cholestérol, nous avons étudié l'efflux de cholestérol sur de multiples lignées de cellules HepG2 ainsi que les cellules hépatiques de foie de souris. Nos études démontrent que la surexpression de SR-BI, de CD36 et de la cavéoline-I dans les cellules HepG2 génère une augmentation de l'efflux de cholestérol de 106%, 92% et 48% respectivement. De plus, une double surexpression de SRBI et de la cavéoline-l ou de CD36 et de la cavéoline-l induit une hausse plus importante de l'efflux de cholestérol. Les expériences réalisées avec les cellules hépatiques de souris en culture primaire ont révélé une diminution de 41 % et 56% de l'efflux de cholestérol pour les cellules de souris déficientes en SR-Bl ou doublement déficientes en SR-BI et CD36 respectivement. Cependant, aucune différence significative n'a été observée pour les souris déficientes en CD36. Ainsi, les résultats suggèrent que le SR-BI est impliqué autant dans l'efflux de cholestérol chez les cellules hépatiques de souris que chez l'humain tandis que CD36 ne l'est que chez l'humain. Nos derniers travaux visaient à élucider l'importance de la cavéoline-L dans le métabolisme des LDLox. Nos résultats révèlent que la cavéoline-I a le potentiel d'augmenter autant la liaison que la dégradation des LDL légèrement (LDLlox) que fortement oxydées (LDLfox). Par contre, la présence de la cavéoline-I affecte seulement la captation sélective des EC en diminuant de 50% celle des LDLlox et pas celle des LDLfox. Cette étude démontre aussi une augmentation de 27% de l'efflux de cholestérol à partir de LDLlox mais une diminution de 22% à partir des LDLfox. Enfin, l'expression de la cavéoline-l stabilise les niveaux de SR-BI et de rLDL lorsque les cellules HepG2 sont traitées avec les LDLox (lox et fox) mais n'a pas d'impact sur le niveau de CD36. Ces résultats suggèrent que l'importance physiologique de l'expression de la cavéoline-l hépatique est dans le rôle de l'épuration (dégradation) de ces particules athérogènes. En conclusion, l'ensemble des travaux rapportés dans cette thèse supporte que l'expression de la cavéoline-I au niveau hépatique grâce à une modulation biotechnologique aurait un rôle clé dans l'homéostasie du cholestérol hépatique, puisqu'elle affecte à la hausse l'efflux de cholestérol et module la captation sélective à partir des LDL, HDL et LDL oxydées. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Foie, Lipoprotéines, Cavéoline, Récepteurs, Oxydation.

Le récepteur scavenger de classe B type 1 (SR-BI) est essentiel au transport inverse du cholestérol puisqu'il en effectue la dernière étape: la captation sélective (CS) des esters de cholestérol (EC) à partir des lipoprotéines, c'est-à-dire l'internalisation de leurs EC sans dégradation de leur portion protéique. Au niveau hépatique, ce mécanisme d'importance demeure cependant mal défini. Nous avions déjà montré qu'un mécanisme de rétroendocytose était responsable de la CS dans des cellules HepG2 et que la CS dépendait de la localisation membranaire du SR-BI. Ici, nous vérifions si des voies d'endocytose, qui sont indépendantes de la clathrine et dépendent de microdomaines membranaires comme les radeaux lipidiques, ne pourraient pas expliquer l'activité du SR-BI à l'égard des LDL et HDL). Le traitement des cellules avec des inhibiteurs «classiques» de l'endocytose (NH4 CI: choc hyperosmotique, privation d'ATP, chlorpromazine (CPZ), puis le traitement avec des inhibiteurs différentiant ces voies selon qu'elle dépendent ou non de la dynamine-2 (dynasore) ou de GTPases de la famille de Rho (sous unité B de la toxine de C. difficile (CDTxB)) révèlent que le SR-BI ne se conduit pas de façon identique à l'égard des deux ligands. Les résultats indiquent que la CS des EC-HDL), de par sa sensibilité aux NH4CI et CPZ et par son augmentation en présence de dynasore ou de CDTxB, serait effectuée par endocytose suivant une voie dépendant de la clathrine et qu'elle pourrait être régulée négativement par une voie dépendant de RhoA. La CS des EC-LDL, sensible à la CPZ et augmentée par la CDTxB, pourrait dépendre, elle, d'une voie d'endocytose régulée par Cdc42 ou la flotilline. En somme, les résultats permettent une caractérisation plus approfondie de la CS et les différences de régulation de la CS envers les deux principales classes de lipoprotéines chez l'humain s'ajoutent à celles déjà mises en évidence par nous. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : lipoprotéines, cholestérol, endocytose indépendante de la clathrine, radeaux lipidiques, cellules hépatiques