Rôle de PCSK9 et des variations du gène APOE dans la modulation de l’athérosclérose : approches moléculaires et physiopathologiques

Abstract

According to the World Health Organization, cardiovascular diseases (CVD) are the leading cause of death in the world with more than 30% of cases. Atherosclerosis is one of the main causes of CVD. It consists of the formation of atherosclerotic plaques within the arterial wall of which cholesterol, smooth muscle cells (SMC) and SMC-derived foam are main components. Hypercholesterolemia is one of the major risk factors for atherosclerosis, affecting nearly 20% of the population in France. Autosomal dominant hypercholesterolemia (ADH) is characterized by abnormally high plasma levels of total cholesterol and Low Density Lipoprotein (LDL)- cholesterol. It is caused by genetic defects in four main genes: LDLR, APOB, PCSK9 and APOE. The main objective of this thesis is to identify new actors of the development of atherosclerosis and CVD. The first part of this work consists in studying the involvement of the APOE gene in ADH in France, through the "National Research Network on Hypercholesterolemia". The second part consists in studying the role played by PCSK9 (Proprotein Convertase Subtilisin Kexin type 9) in the development of human atheroma within the vascular wall independently of its well-established role on the LDL receptor at the hepatic level. This research project has allowed the sequencing of the APOE gene in French ADH probands without known mutations in the LDLR/APOB/PCSK9 genes, in order to establish the spectrum of APOE mutations in France. 31 rare variants were identified in 76 probands, including five already described in primary dyslipidemia. However, the complexity of the function of apoE in lipid homeostasis makes the interpretation of the novel variants difficult and dependent on many factors. Thus, screening of APOE should be included in the routine of the diagnosis of ADH in order to improve the prognosis and the care management of patients and their family members. Regarding the role of PCSK9 in atherosclerosis, studies on human aortic tissues have shown that plasma PCSK9 penetrates the arterial wall where it is detected in intimal SMCs of atherosclerotic vessels. Studies on primary cultures of human SMCs have shown that they do not express PCSK9 and that PCSK9 seems to interact with scavenger receptors expressed by these cells such as LOX1. The identification of a direct role of plasma PCSK9 in human atheroma development would extend the spectrum of application of anti-PCSK9 monoclonal antibodies to the prevention of atherosclerosis. In conclusion, genetic studies associated with functional studies allow the identification of new actors of atherosclerosis and its risk factors, a better understanding of its physiopathological mechanisms and the identification of new therapeutic targets.Selon l'Organisation Mondiale de la Santé, les maladies cardiovasculaires (MCV) sont la première cause de mortalité au monde avec plus de 30% des cas. L'athérosclérose est l'une des principales causes de MCV. Elle consiste en la formation au niveau de la paroi artérielle de plaques d'athérome dont le cholestérol, les cellules musculaires lisses (CML) et les cellules spumeuses qui en dérivent sont parmi les principaux constituants. L'hypercholestérolémie est l'un des facteurs de risque majeurs de l'athérosclérose, elle touche près de 20% de la population dans le monde. L'hypercholestérolémie à transmission autosomique dominante (ADH) est caractérisée par des taux plasmatiques anormalement élevés de cholestérol total et de cholestérol lié aux particules LDL (low density liporpotein). Elle est due à des défauts génétiques au niveau de quatre gènes principaux : LDLR, APOB, PCSK9 et, APOE. L'objectif principal de cette thèse est d'identifier de nouveaux acteurs du développement de l'athérosclérose et des MCV. La première partie de ce travail consiste à étudier l'implication du gène APOE dans l'ADH en France, et ceci à travers « le Réseau National de Recherche sur les Hypercholestérolémies ». Quant à la deuxième partie de ce travail, elle consiste, grâce à la biobanque cardiovasculaire mise en place dans l'unité, à étudier le rôle joué par PCSK9 (Proprotein Convertase Subtilysin Kexin type 9) dans le développement de l'athérome au niveau de la paroi vasculaire indépendamment de son rôle bien établi sur le récepteur des LDL au niveau hépatique. Ce projet de recherche a permis par le séquençage du gène APOE chez des proposants ADH sans mutation connue dans les gènes LDLR/APOB/PCSK9, d'établir le spectre de mutations APOE dans une cohorte de proposants ADH en France. 31 variants rares ont été identifiés chez 76 proposants dont 5 déjà impliqués dans des dyslipidémies. Cependant, la complexité de la fonction de l'apoE dans l'homéostasie lipidique rend l'interprétation des nouveaux variants trouvés difficile et dépendante de nombreux facteurs. Le dépistage des variants APOE devrait être inclus dans la routine de diagnostic de l'ADH afin d'améliorer le pronostic et la prise en charge des patients et de leurs apparentés. En ce qui concerne le rôle de PCSK9 dans l'athérosclérose, les études sur des tissus aortiques humains ont montré que PCSK9 plasmatique pénètre dans la paroi artérielle où elle est détectée dans les CML au niveau de l'intima, d'autant plus que la paroi est athéromateuse. Les études sur des cultures primaires de CML humaines ont montré que celles-ci n'expriment pas PCSK9 et que PCSK9 semble interagir avec certains récepteurs scavengers exprimés par ces cellules tels que LOX1. La mise en évidence d'une telle fonction de PCSK9 plasmatique permettrait d'élargir le spectre d'application des anticorps monoclonaux anti-PCSK9 à la prévention du développement de l'athérosclérose. Ainsi, les études génétiques associées à des études fonctionnelles et mécanistiques permet la détermination de nouveaux acteurs de l'athérosclérose et ses facteurs de risque, une meilleure compréhension de ses mécanismes physiopathologiques et l'identification de nouvelles cibles thérapeutiques