Soutenance mémoire
Ce sont des protéines qui agissent dans le noyau comme facteur de transcription. La famille des récepteurs nucléaires (NRs) compte à ce jour 48 membres chez l’homme (dont 24 seulement ont un ligand connu) et 49 membres chez la souris (Auwerx et al., 2003 ; Germain et al., 2006). Ces récepteurs sont des facteurs de transcription ligand-dépendants qui répondent directement à une grande variété de substances hormonales et métaboliques, les ligands (Figure 1). Ces derniers déclenchent des changements dans la conformation et la dynamique du comportement des récepteurs qui à leur tour régulent le recrutement de corégulateurs et des différentes machineries de modification de la chromatine, un élément clé de la signalisation des NRs. En effet, l’action ultime des récepteurs nucléaires sur les gènes cibles, après la liaison à l’ADN à la séquence spécifique, est d’améliorer le recrutement et/ou l’activation de la machinerie générale de transcription sous l’effet du ligand (Roeder, 1996). D’autres récepteurs nucléaires sont appelés récepteurs orphelins, pour lesquels les ligands sont encore inconnus ou n’existent pas ; les NRs pour lesquels les ligands n’ont été identifiés que récemment sont qualifiés d’«orphelins adoptés».
Les récepteurs nucléaires des oxystérols (LXRs)
Structure
Les récepteurs nucléaires des oxystérols (LXRs), LXRα (NR1H3) et LXRβ (NR1H2) appartiennent à une grande famille de récepteurs nucléaires ligands dépendants qui se lient à la région régulatrice des gènes cibles. LXRα a été initialement isolé à partir d’une banque d’ADNc de foie de rat comme un nouveau récepteur nucléaire orphelin sans ligand physiologique connu. Plusieurs chercheurs ont identifié l’isoforme LXRβ par criblage de différentes banques d’ADNc (Song et al. 1994, Teboul et al., 1995). Le gène humain LXRα est situé sur le chromosome 11p11.2, tandis que le gène humain LXRβ est situé sur le chromosome 19q13.3. L’expression de LXRα prédomine dans les tissus métaboliquement actifs tels que le foie, l’intestin grêle, les reins, les macrophages et le tissu adipeux, alors que LXRβ est exprimé de manière ubiquitaire avec des niveaux particulièrement élevés dans le cerveau en développement (Fan et al., 2008). LXRα existe en trois variantes provenant de l’épissage alternatif du promoteur et de l’ARNm: LXRα1, LXRα2 et LXRα3 (Chen et al., 2005). LXRα1 est la variante majeure dans la plupart des tissus à l’exception des testicules, où le LXRα2 prédomine, alors que LXRα3 est exprimé à des niveaux faibles dans les poumons, la glande thyroïde et la rate. Les trois variantes se lient à l’ADN, mais LXRα2 est moins actif dans la stimulation de la transcription que LXRα1, alors que LXRα3 est incapable de lier les ligands et ne parvient pas à stimuler latranscription ; LXRα3 peut en effet s’opposer à la fonction des autres isoformes(Wójcicka et al., 2007). LXRα et LXRβ humains partagent 80% d’identité au niveau des acides aminés dans leur domaine de liaison à l’ADN et du domaine de liaison du ligand. Les paralogues LXRs sont très hautement conservés entre les rongeurs et les humains. LXRα humain et LXRα du rat présentent près de 100% d’identité de séquences d’acides aminés dans leur domaine de liaison à l’ADN et le domaine de liaison du ligand (Lee et al., 2008a).
Tous les récepteurs nucléaires présentent une structure caractéristique qui se compose de cinq à six domaines d’homologie (désignés A à F, de l’extrémité N terminale vers l’extrémité C-terminale) sur la base des régions de séquence conservée et la fonction. (Giguère et al., 1986;. Krust et al., 1986). Le domaine de liaison à l’ADN (DBD, la région C, absent chez DAX-1 et SHP) et le domaine de liaison du ligand (LBD ; région E) sont les domaines les plus hautement conservés. Le domaine A/B N-terminal et la région D sont moins conservés. La région F en position C-terminale, qui est contiguë au domaine E, n’est pas présente dans tous les récepteurs et sa fonction est mal comprise (Germain et al., 2006).
D’un point de vue structural, la protéine LXR est composée de quatre domaines indépendants fonctionnellement liés . Ce sont le domaine N-terminal, le domaine de liaison à l’ADN (DBD), la région charnière et le domaine de liaison du ligand (LBD).
Le domaine N-terminal (ou domaine modulateur)
Ce domaine, également appelé domaine A/B, est le plus variable dans la superfamille des NRs aussi bien en longueur qu’en séquence. Le domaine modulateur contient généralement une fonction d’activation de la transcription, dénommée AF-1 (Activating Function 1) qui lie des co-régulateurs, l’activité de l’AF-1 est contrôlée par la liaison du ligand au LBD. Contrairement à ce qui a été décrit pour certains récepteurs nucléaires, aucune phosphorylation des LXRs au niveau du domaine A/B n’a aujourd’hui été décrite.
Le domaine de liaison à l’ADN (domaine C)
Les récepteurs nucléaires se lient à l’ADN sous forme de monomères, homodimères et hétérodimères. La plupart des complexes hétérodimériques contiennent l’un des récepteurs de l’acide rétinoïque (RXRs) comme partenaire commun. Dans le domaine de liaison à l’ADN, les LXRs montrent 76% d’homologie de structure en acides aminé avec FXR (NR1H4), 67% avec EcR (NR1H1) et de 44 à 59% avec les membres de la famille des récepteurs nucléaires II (PXR, CAR). Le DBD (DNA Binding Domain) des récepteurs nucléaires est le domaine le plus conservé. Grâce à ce domaine, les récepteurs nucléaires se lient aux séquences spécifiques de l’ADN, appelées éléments de réponse aux hormones (HREs ; Hormone Response Element). Le DBD est composé de deux motifs en « doigts de zinc » de type C2C2, formés de 66 à 70 résidus d’acide aminé et une extension carboxyterminale (CTE) qui recouvre approximativement 25 résidus (Figure 3). Dans chaque doigt, la disposition de quatre cystéines invariables permet la chélation d’un ion de zinc. Il est composé de deux hélices alpha et est riche en acides aminés basiques (Aranda et Pascual, 2001). Le DBD est subdivisé en quatre sous-domaines appelés les boites P, D, T et A qui définissent ou contribuent à la spécificité de l’élément de réponse, à l’interface de dimérisation au sein du DBD et aux contacts avec le squelette de l’ADN (Umesono et Evans, 1989) :
La boite P (ou P-box)
La boîte P formée de 3 à 4 acides aminés est la partie la plus hautement conservée dans le premier doigt de zinc entre les deux dernières cystéines (Luisi et al., 1991 ; Lee et al., 1993 ; Laudet, 1997). C’est le motif impliqué dans la reconnaissance spécifique de l’élément de réponse aux hormones ; HRE (Hormone Responsive Elements), dont la séquence canonique est AGGTCA (Giguere, 1999).
La boite D (D box ; boite distale ou de dimérisation)
Ce sous-domaine, situé entre les deux premières cystéines du second doigt de zinc, définit l’écartement entre les deux demi-sites de l’élément de réponse sur l’ADN. Cette partie conservée du DBD définit aussi le caractère homodimérique ou hétérodimérique du récepteur nucléaire. La boite D n’est donc impliquée que dans la fixation sur des éléments de réponse de type IR (Glass, 1994).
L’extension carboxy-terminale (CTE)
Cette région de 25 acides aminés, située en C-terminal du second doigt de zinc, joue un double rôle en fournissant à la fois l’interface protéine/ADN et protéine/protéine, notamment par la reconnaissance des régions riches en A/T en 5’ des éléments de réponse des NRs monomériques (Giguere, 1999). Toutefois, tous les récepteurs nucléaires ne possèdent pas cette extension carboxyterminale.
Le signal de localisation nucléaire (NLS)
Ce signal de transfert nucléaire est une succession de 5 à 6 acides aminés basiques riches en arginines et lysines. Bien que ce signal soit constitutivement actif, le transport nucléaire du récepteur est dépendant de l’énergie (Figure 3). Une étude récente utilisant un récepteur chimérique LXRα ou LXRβ couplé à YFP (Yellow Fluorescent Protein) a permis de préciser le rôle du NLS (Nuclear Localization Signal) dans la localisation cellulaire (Prufer et Boudreaux, 2007). Quatre NLS sont maintenant connus pour les LXRs. Les NLS 1 et 2 sont situés dans le DBD, le NLS3 dans le domaine charnière et le NLS4, identifié et caractérisé dans le domaine A/B.
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Table des matières
Introduction
I. Les récepteurs nucléaires
1. Classification
2. Les récepteurs nucléaires des oxystérols
2.1. Structure
2.1.1. Le domaine N-terminal
2.1.2. Le domaine de liaison à l’ADN
2.1.3. Le domaine charnière
2.1.4. Le domaine de liaison du ligand
3. Mécanisme d’action des récepteurs nucléaires
3.1. Les éléments de réponse des NRs
3.2. Les éléments de réponse aux LXRs
3.3. Les corégulateurs
3.3.1. Les corépresseurs (en absence du ligand)
3.3.2. Les coactivateurs (en présence du ligand)
3.3.2.1. La famille de protéines SWI/SNF
3.3.2.2. Les coactivateurs histone-acétyltransférases (HAT)
3.4. Les ligands des LXRs
3.4.1. Les Les ligands LXR naturels : les oxystérols
3.4.1.1. Définition, origine des oxystérols
3.4.1.2. Les sources enzymatiques des oxystérols
a) Le 24(S), 25-époxycholestérol
b) Les intermédiaires de la stéroïdogenèse
c) Les dérivés hydroxylés du cholestérol
3.4.1.3. Source non enzymatique des oxystérols
3.4.2. Les ligands de LXR non oxystérols
3.4.2.1. Les intermédiaires de la biosynthèse du cholestérol
3.4.2.2. Le glucose
3.4.2.3. Les ligands synthétiques et naturels exogènes
3.4.3. Les ligands antagonistes LXR
4. Les rôles physiologiques des LXRs
4.1. Les LXRs dans et système reproducteur mâle
4.1.1. L’épididyme
4.1.2. La stéroïdogenèse
4.1.3. La balance prolifération/apoptose des cellules germinales
4.1.4. L’homéostasie des lipides dans le testicule
4.2.Le métabolisme lipidique
4.2.1. Régulation de l’homéostasie du cholestérol
4.2.2. La synthèse de novo
4.2.3. La synthèse des acides biliaires
4.2.4. Transport inverse du cholestérol
4.3.Le métabolisme des acides gras
4.4.L’homéostasie du glucose
4.5.L’inflammation et la réponse immunitaire
4.6.La stéroïdogenèse
4.7.La physiologie du rein
4.8.Le système nerveux central
5. Signalisation des LXRs dans les cas pathologiques
II. Physiologie de la fonction testiculaire
1. Structure du testicule : un aperçu général
2. Organisation fonctionnelle du testicule
2.1.Le compartiment interstitiel
2.1.1. Les cellules de Leydig
2.1.1.1. Les cellules de Leydig fœtales
2.1.1.2. Les cellules de Leydig adultes
a) Structure des progéniteurs des ALCs
b) Structure des cellules de Leydig immatures et les cellules de Leydig matures
c) Fonction stéroïdogène des ALCs
2.1.2. Les macrophages, les lymphocytes et les fibres nerveuses
2.2.Le compartiment tubulaire
2.2.1. Les cellules péritubulaires
2.2.2. Les cellules de Sertoli
2.2.3. Les cellules germinales
2.2.3.1. Les spermatogonies
2.2.3.2. Les spermatocytes
2.4. La spermatogenèse
2.4.1. Le cycle de l’épithélium séminifère
2.4.2. La vague de l’épithélium séminifère
3. La stéroïdogenèse
3.1.Sources et mobilisation du cholestérol
3.2.Le transport du cholestérol dans la cellule de Leydig
3.3.Les voies de la stéroïdogenèse dans la cellule de Leydig
3.4.La conversion de prégnénolone en testostérone
3.5.Régulation des enzymes de la stéroïdogenèse
4. Le contrôle hormonal de la fonction testiculaire
5. L’épididyme
6. Les glandes accessoires
6.1.Les vésicules séminales
6.2.La prostate
III. Les perturbateurs endocriniens
1. Définition
2. Altération des fonctions de l’appareil reproducteur mâle
3. Les sites cibles des perturbateurs endocriniens dans le système reproducteur mâle
4. Les perturbateurs endocriniens et la fonction testiculaire
4.1.Effet des anti-androgènes sur la fonction hormonale des cellules de Leydig
4.2.Effet des composés œstrogéniques sur les fonctions des cellules de Leydig
4.3.Les facteurs environnementaux et l’épigénétique
5. Le diéthylstilbestrol
5.1. Histoire du diéthylstilbestrol
5.2. Les effets secondaires chez les mères DES
5.3.Les effets secondaires chez les filles DES
5.3.1. Risque du cancer du sein
5.3.2. Adénocarcinome à cellules claires du col et du vagin
5.3.3. Les anomalies utérines
5.3.4. Autres anomalies annéxielles
5.4.Les effets secondaires chez les garçons DES
5.4.1. Conséquences de l’exposition au DES sur le développement urogénital
5.4.2. Risque de cancer du testicule chez les hommes exposés in utero au DES
5.4.3. Risque d’hypospadias chez les hommes exposés in utero au DES
5.5. Les effets secondaires sur la troisième génération
IV. Présentation du projet de recherche
Résultats
Article 1
Discussion et perspectives
1. Quel est l’effet d’une forte dose du DES sur l’histologie du testicule?
2. Effet d’une faible dose du DES sur la morphologie testiculaire
3. Le métabolisme lipidique est-il perturber par le traitement DES ?
4. Quel est l’effet du DES sur la stéroïdogenèse
5. Un excès d’un xénoestrogène est-il perturbant pour le testicule?
6. Quelle est la nature des relations associant la signalisation
DES et LXR dans le testicule ?
Conclusion
Annexe
