Ministère de l'Education Nationale ECOLE PRATIQUE DES HAUTES ETUDES
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2003
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Niveau: Supérieur
Ministère de l'Education Nationale ECOLE PRATIQUE DES HAUTES ETUDES Sciences de la Vie et de la Terre MEMOIRE présenté par Jérôme PIZZOL Etude des impacts moléculaires des inducteurs du CYP3A sur la régulation des processus apoptotiques au niveau hépatique chez le rat. Pour l'obtention du Diplôme de l'Ecole Pratique des Hautes Etudes Soutenu le 15 septembre 2003 devant le jury suivant : M. Bernard MIGNOTTE Président Professeur, DECU EPHE Université Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines UPRESA CNRS 80 87 - Bât Fermat 45, Avenue des Etats-Unis 78035 VERSAILLES Cedex M. Thierry DUPRESSOIR Rapporteur DE EPHE Unité de Pathologie Comparée INRA UMR1231-CNRS FRE 2689-UMII case courrier 101, Pl. Eugène Bataillon 34095 Montpellier cedex 5 e-mail : M. Roger RAHMANI Examinateur DR INSERM Equipe Pharmacotoxicologie cellulaire et moléculaire 41, boulevard du Cap - 06606 Antibes Cedex e-mail : M. René FEYEREISEN Examinateur DR INRA Unité Mixte de Recherche Réponses des Organismes aux Stress de l'Environnement (UMR R.O.S.E.), Directeur. 123, boulevard Francis-Meilland - 06606 Antibes Cedex SOMMAIRE RESUME ABREVIATIONS EPHE Banque de Monographies SVT 1
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- exposé
Ministère de l'Education Nationale ECOLE PRATIQUE DES HAUTES ETUDES Sciences de la Vie et de la Terre MEMOIRE présenté par Jérôme PIZZOL Etude des impacts moléculaires des inducteurs du CYP3A sur la régulation des processus apoptotiques au niveau hépatique chez le rat. Pour l'obtention du Diplôme de l'Ecole Pratique des Hautes Etudes Soutenu le 15 septembre 2003 devant le jury suivant : M. Bernard MIGNOTTE Président Professeur, DECU EPHE Université Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines UPRESA CNRS 80 87 - Bât Fermat 45, Avenue des Etats-Unis 78035 VERSAILLES Cedex M. Thierry DUPRESSOIR Rapporteur DE EPHE Unité de Pathologie Comparée INRA UMR1231-CNRS FRE 2689-UMII case courrier 101, Pl. Eugène Bataillon 34095 Montpellier cedex 5 e-mail : M. Roger RAHMANI Examinateur DR INSERM Equipe Pharmacotoxicologie cellulaire et moléculaire 41, boulevard du Cap - 06606 Antibes Cedex e-mail : M. René FEYEREISEN Examinateur DR INRA Unité Mixte de Recherche Réponses des Organismes aux Stress de l'Environnement (UMR R.O.S.E.), Directeur. 123, boulevard Francis-Meilland - 06606 Antibes Cedex SOMMAIRE RESUME ABREVIATIONS EPHE Banque de Monographies SVT 1
- processus de biotransformation
- ligand binding
- acides biliaires
- xenobiotic receptor
- apoptose spontanée
- receptor aif
- voie mitochondriale
- culture d'hépatocytes
- apoptose
Ministère de l’Education Nationale ECOLE PRATIQUE DES HAUTES ETUDES Sciences de la Vie et de la Terre MEMOIRE présenté par Jérôme PIZZOL CYEPt3uAd es udre lsa inrmiépgaucluat sthi oémnpo aldtéeicqsu ulpeari orccehese szds leuess riaanptd.oupcttoetuirqsu edsu au vea
Pour l’obtention du Diplôme de l’Ecole Pratique des Hautes Etudes Soutenu le 15 septembre 2003 devant le jury suivant : M. Bernard MIGNO E Président TT Professeur, DECU EPHE Université Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines UPRESA CNRS 80 87 - Bât Fermat 45, Avenue des Etats-Unis 78035 VERSAILLES Cedex M. Thierry DUPRESSOIR Rapporteur DE EPHE Unité de Pathologie Comparée INRA UMR1231-CNRS FRE 2689-UMII case courrier 101, Pl. Eugène Bataillon 34095 Montpellier cedex 5e-mail : tdupressoir@crit.univ-montp2.fr M. Roger RAHMANI Examinateur DR INSERM Equipe Pharmacotoxicologie cellulaire et moléculaire 41, boulevard du Cap - 06606 Antibes Cedexe-mail : rahmani@antibes.inra.fr M. René FEYEREISEN Examinateur DR INRA Unité Mixte de Recherche "Réponses des Organismes aux Stress de l'Environnement" (UMR R.O.S.E.), Directeur. 123, boulevard Francis-Meilland - 06606 Antibes Cedex
RESUME ABREVIATIONS
SOMMAIRE
1.1 LES SSUSORECP DE BIOTRANSFORMATION... 6................................................................ 1.1.1 Les réactions de phase I.............................................................................. 7 1.1.1.1 Généralités.............................................................................................. 7 1.1.1.2 Les cytochromes P450......................................................................... 7 1.1.1.2.1 Historique............................................................................................ 7 1.1.1.2.2 Classification et nomenclature........................................................ 8 1.1.1.2.3 L’inductibilité....................................................................................... 9 1.1.1.2.4 La régulation....................................................................................... 9 1.1.1.2.4.1 Les récepteurs nucléaires........................................................ 9 1.1.1.2.4.2 Le PXR........................................................................................ 12 1.1.2 Les réactions de phase II.......................................................................... 13 1.1.3 La phase III................................................................................................... 13 1.1.4 La bioactivation............................................................................................ 14 1.2 DNTSFÉREIF TYPES DE MORT CELLULAIRE................ ...4.1.............................................. 1.2.1 La nécrose.................................................................................................... 14 1.2.2 L’apoptose.................................................................................................... 15 1.2.2.1 Historique, définition et aspects morphologiques........................ 15 1.2.2.2 La phase d’induction.......................................................................... 17 1.2.2.2.1 Voie des récepteurs de mort......................................................... 17 1.2.2.2.2 La voie mitochondriale.................................................................... 18 1.2.2.3 La phase d’exécution : les caspases.............................................. 19 1.2.2.4 La régulation......................................................................................... 20 1.2.2.4.1 La famille Bcl-2................................................................................. 20 1.2.2.4.2 FLIP..................................................................................................... 23
1.........6.................................... RTNICUDONOIT................................
1.2.2.4.3 Les IAPs, SMAC/DIABLO................................................................ 24 1.2.3 Les pathologies liées à l’apoptose......................................................... 25 BIBLIOGRAPHIE
RESUME
La présence de xénobiotiques (pesticides et autres contaminants chimiques) dans l'environnement entraîne des effets nuisibles sur les organismes vivants. En réaction, ces derniers ont donc développé différents mécanismes afin de les éliminer et de se protéger : désactivation par bio-transformation, transport hors de la cellule, modulation des processus apoptotiques
Nous avons étudié les effets du lindane sur la régulation des processus apoptotiques et les phénomènes de détoxication liés aux cytochromes P450, sur primo-culture d’hépatocytes de rat. En effet, le lindane est un pesticide organochloré, rémanent, bioaccumulable, promoteur de tumeurs hépatiques chez les rongeurs et peut de ce fait présenter un risque en termes de santé humaine. Notre étude montre que ce pesticide entraîne une sur-expression du CYP3A corrélée à une inactivation des processus apoptotiques (inhibition de la caspase 3 et augmentation de l’expression de la protéine anti-apoptotique Bcl-xL). Toutefois, le lindane n’entraîne pas d’augmentation de la survie cellulaire mais provoque une nécrose hépatocytaire. De plus, l’utilisation des techniques classiques de biologie moléculaire et de puces à ADN nous permet d’envisager le stress oxydant comme origine de l’inhibition des processus apoptotiques hépatocytaires par le lindane. Tous ces résultats peuvent expliquer en partie, les effets de promotion tumorale observés chez les rongeurs.
D’autre part, nous avons étudié les effets d’un autre inducteur du CYP3A, le clotrimazole sur une apoptose induite par les acides biliaires. Le clotrimazole, exerce les mêmes effets que le lindane sur les processus apoptotiques mais entraîne une survie hépatocytaire (inhibition de l’apoptose spontanée). Nos résultats montrent que cette molécule permet de protéger les hépatocytes de l’apoptose induite par un acide biliaire, le DCA. Ce résultat pourrait contribuer sur le plan clinique au traitement de certaines pathologies hépatiques telles que la cholestase. En effet, cette pathologie est due à une accumulation d’acides biliaires au niveau hépatique entraînant la mort des hépatocytes par apoptose. Mots-clés :apoptose, CYP3A, hépatocytes, xénobiotiques et toxicologie.
ABREVIATIONS
ADN Acide Désoxyribonucléique ADNc Acide Désoxyribonucléique complémentaire AhR Aryl hydrocarbon Receptor AIF Apoptosis Inducing Factor Apaf-1 Apoptosis Activating Factor-1 ARN Acide Ribonucléique BH Bcl-2 Homologie domaine BSA Bovine Serum Albumine C8 Caspase 8 C9 Caspase 9 CAR Constitutive Androstane Receptor CARD Caspase Recruitement Domain Clo Clotrimazole CYP Cytochrome P450 CYP3A Cytochrome P450 de la sous famille du 3A DBD DNA-Binding Domain DCA Deoxycholique acide DD Domaines de mort ou Death Domains DED Death Effector Domain Dex Dexaméthasone DIABLO Direct IAP Binding protein with low pI DISC Death Inducing Signaling Complex DMSO Diméthyl sulfoxide DR Direct Repeat EDTA Ethylenediaminetetraacetique acide EGTA Ethylene Glycole Tetra Acetique Acide EMX Enzymes Métabolisant les Xénobiotiques ER Everted Repeat FADD Fas Associated Death Domain Fas-L Fas ligand FLIP FADD-like ICE Inhibitory Proteins FXR Farsenoid Xenobiotic Receptor GCDC acide GlycoChenoDeoxyCholique GSH Gluthation IAP Inhibitor of Apoptosis Protein IL-3 Interleukine 3 IR Inverted Repeat LBD Ligand Binding Domain LDH Lactate déshydrogénase LXR Liver Xenobiotic Receptor MCP Mort Cellulaire Programmée MDR Multidrug Resistance
MTT ((3-[4,5-Diméthylthiazol-2-yl]-2,5-diphenyltetrazolium bromide ; Thiazolyl blue) NADH Nicotinamide Adenine Dinucleotide NF-κ factor-kappa BB Nuclear PARP Poly (ADP-Ribose) polymérase PBS Phosphate buffered saline PCN Pregnenolone 16α-carbonitrile P-gp Glycoprotéines membranaires PI3K Phosphatidyl Inositol 3-Kinase PMSF Phenyl Methyl Sulfonyl Fluoride PPAR Peroxisome Proliferator-Activated Receptor PTPC Permeability Transition Pore Complex PXR Pregnane X Receptor RE Response Element RXR Retinoid X Receptor SDS Sodium Dodecyl Sulfate Smac Second Mitochondrial Activator of Caspases SDS-PAGE SDS polyacrylamide gel electrophoresis SOD Super Oxyde Dismutase STAT Signal Transducer and Activator of Transcription SVF Serum de Veau Fœtal SXR Steroid Xenobiotic Receptor TNF Tumor Necrosis Factor UV Ultra-violets
I ntroduction
1 1.1 Les processus de biotransformation Tout organisme vivant est en permanence exposé à des molécules exogènes naturelles (toxines végétales et animales
) ou chimiques (pesticides, médicaments
) regroupés sous le terme de xénobiotiques. Après absorption (par voies orale, pulmonaire et cutanée), les xénobiotiques hydrosolubles seront éliminés aisément de l’organisme via les liquides biologiques (urines, bile
) ou les fécès. Mais, ces composés sont le plus souvent liposolubles et s’accumulent dans les cellules, structures ou tissus riches en lipides (système nerveux, foie, moelle osseuse chez les mammifères). Pour pallier toute accumulation susceptible d’engendrer une toxicité, l’organisme a développé un processus de défense, la détoxication comportant deux
étapes : la métabolisation (réaction de biotransformation) et l’excrétion. Ce système permet de modifier la structure chimique des xénobiotiques afin de les rendre plus polaires et de faciliter leur élimination. Les réactions de biotransformation se produisent au niveau d’organes clés tels que les poumons, l’estomac, l’intestin, la peau, les reins et le foie. Ce dernier est considéré comme l’organe majeur de la détoxication. En effet, le foie possède son propre système sanguin (système portal) et joue un rôle de filtre vis à vis des composés exogènes et endogènes. La biotransformation des xénobiotiques concourt donc à la protection de l’organisme contre les xénobiotiques. Pour les grosses molécules incluant les micro-organismes (virus, bactéries
), l’homéostasie est assurée par le système immunitaire qui élabore un nombre a priori infini d’anticorps, dont la production est déclenchée par l’agent étranger lui-même. Ce système se distingue de la biotransformation des xénobiotiques qui est accomplie par un nombre limité d’enzymes ayant une large spécificité de substrat. Ces enzymes agissent en synergie et sont regroupées sous le terme générique d’EMX (Enzyme Métabolisant les Xénobiotiques). La majeure partie de ces enzymes est exprimée constitutivement mais leur expression peut être induite ou réprimée par certains xénobiotiques. Les débordements de ces systèmes de défense sont susceptibles d’entraîner des perturbations physiologiques graves tels que des maladies auto-immunes ou des toxicités dues à la production de métabolites réactifs (Parkinson, 1996). Le processus de détoxication se déroule en trois phases opérées par les enzymes de biotransformation de phases I, de phase II et par des transporteurs membranaires (phase III). 1.1.1 Les réactions de phase I 1.1.1.1 Généralités Les enzymes de phase I catalysent des réactions dites de « fonctionnalisation » : oxydation, réduction ou hydrolyse. Ces réactions libèrent ou introduisent un groupement fonctionnel (-OH, -NH2 produit, -COOH) permettant ainsi l’augmentation de la polarité du parent. Les réactions les plus courantes sont des mono-oxygénations dépendantes des cytochromes P450s (CYPs). 1.1.1.2 Les cytochromes P450 1.1.1.2.1Historique L’histoire des cytochromes P450 (Omura, 1993) commence en 1955 par la découverte
d’un pigment capable de fixer une molécule d’oxyde de carbone dans les microsomes de foie de rat. Cette fixation entraîne la modification du spectre différentiel en augmentant l’absorbance à 450 nm, d’où sa dénomination actuelle de cytochrome P450 (Garfinkel 1958, Klingenberg 1958). Il fallut attendre Omura et Sato, en 1962, pour démontrer la nature hémoprotéique de ce pigment. En effet, le cytochrome P450 est constitué d’une partie protéique fortement apolaire, l’apoprotéine, liée à l’atome de fer de la ferriprotoporphyrine de l’hème. Bien que ces protéines ne soient pas réellement des cytochromes ce nom persiste encore aujourd’hui, mais le comité de nomenclature lui préfère le terme « d’hemo-thiolate protein (Nelson et al., 1996). Cette protéine est ancrée au réticulum endoplasmique par sa » partie N-terminale (Black, 1992). 1.1.1.2.2 Classification et nomenclature A la fin 2002, 2500 gènes de P450s, tous règnes confondus, 18 familles et 43 sous-familles chez l’homme (http://drnelson.utmem.edu/P450lect.html) étaient dénombrés. Depuis 1987, les cytochromes P450s sont répertoriés et désignés selon une nomenclature basée uniquement sur le pourcentage d’homologie entre les séquences en acides aminés (Nebert at al., 1987b). Ainsi, les CYPs possédant un pourcentage d’homologie supérieur à 40 % font partie de la même famille. Si l’homologie est supérieure à 55 %, les protéines font partie de la même sous-famille. Cette nomenclature proposée par Nebert, permet donc de distinguer différentes isoformes. Les protéines sont appelées CYP suivi d’un chiffre arabe pour la famille, d’une lettre pour la sous famille et d’un autre chiffre arabe pour chaque isoforme (1A1, 1A2, 3A4
). Les différentes familles des cytochromes P450s peuvent être subdivisées en deux classes majeures, celles qui interviennent dans la synthèse de substances endogènes telles que les stéroïdes, les acides biliaires, les leucotriènes ou les prostaglandines, et celles qui interviennent dans le métabolisme des molécules exogènes (les xénobiotiques) (Beaune 1993 ; Lu et al., 1998 ; Smith et al., 1998). Les CYP1, CYP2, CYP3 et CYP4 sont les quatre principales familles responsables du métabolisme des xénobiotiques chez les mammifères (Beaune 1993, Krishna et Klotz 1994, Park et coll. 1995). Les gènes codant pour ces P450s, sont sous le contrôle de plusieurs réseaux de régulation nécessitant l’intervention de récepteurs cytosoliques ou nucléaires (Okey, 1990 ; Gonzalez et al.,1993). La sous-famille 3A est prépondérante au niveau hépatique chez l’homme de par son abondance et permet la métabolisation de composés dont la structure chimique est très différente. Les isoenzymes CYP3A se retrouvent principalement dans la région centrilobulaire du foie (Palmer et al., 1992) et comprennent trois isoformes le CYP3A4, le
CYP3A5 et le CYP3A7. L'isoenzyme CYP3A4 est le plus abondant au niveau hépatique chez l’homme (Gonzalez 1992, Beaune 1993). Le CYP3A5 est prédominant au niveau du rein et des poumons (Smith et al., 1998 ; Guengerich 1999). Le CYP3A7 est, quant à lui, exprimé majoritairement dans le foie fœtal (Wrighton et al., 1990). Les cytochromes P450 présentent une très grande variabilité inter-individuelle due principalement à des facteurs environnementaux (exemple : l'éthanol induit le CYP2E, les hydrocarbures aromatiques le CYP1A), génétiques (enzymes déficientes ou surexprimées exemple : CYP2D6) et physiopathologiques (le CYP 2E est induit dans le cas de diabète). 1.1.1.2.3 L’inductibilité Les cytochromes P450s sont induits par de nombreux composés chimiques de natures diverses. L’induction des CYPs peut être due à une régulation transcriptionnelle, post-transcriptionnelle (stabilisation de l’ARN messager) ou post-traductionnelle (stabilisation de la protéine). Dans la plupart des cas, ces inducteurs sont également substrats de ces enzymes. 1.1.1.2.4 La régulation Les cytochromes P450 sont des enzymes inductibles par différentes molécules. Cette inductibilité nécessite l’intervention de récepteurs qui activent la transcription des gènes codant pour les P450s. 1.1.1.2.4.1 Les récepteurs nucléaires Les récepteurs nucléaires forment la plus grande famille de régulateurs de transcription eucaryotes (Gronemeyer et al., 1995). Présents chez les bactéries, les plantes, les invertébrés et les vertébrés, ils contrôlent de nombreux processus liés au développement, à la croissance, à l’homéostasie, à la différenciation/prolifération cellulaire et à l’apoptose. Les récepteurs nucléaires sont activés par de petites molécules lipophiles (ligands) qui peuvent pénétrer dans le noyau des cellules afin d’exercer directement leurs effets. Ces ligands regroupent toute une série de molécules telles que les hormones stéroïdiennes et thyroïdiennes, des acides gras, des oxystérols
, intervenant dans de nombreuses voies métaboliques. Néanmoins, la majorité des membres de la famille est désignée par le terme de récepteur nucléaire orphelin car leurs ligands endogènes n’ont pas encore été caractérisés. Du fait de l’implication de ces récepteurs dans de nombreuses voies de signalisation, le dysfonctionnement d’un seul récepteur nucléaire peut être à l’origine de pathologies variées (exemple : syndrome d’insensibilité aux androgènes (AIS)) (Tenbaum et al., 1997).
Les récepteurs nucléaires sont répertoriés en quatre classes : les récepteurs cytosoliques tels que le recepteur AhR (Aryl hydrocarbon receptor ou AhR), HIFa (Hypoxia inductible factor)
Ces récepteurs se localisent dans le cytoplasme sous forme inactive et sont transloqués vers le noyau dès l’activation du récepteur par son ligand. les récepteurs stéroïdiens comprenant les récepteurs des glucocorticoïdes (GR), des androgènes (AR), de la progestérone (PR), des oestrogènes (ER) et des minéralocorticoïdes (MR) ; les récepteurs aux hormones lipophiles non stéroïdiennes : regroupant les récepteurs de l’acide rétinoïque (RXR), de la vitamine D et de l’hormone thyroïdienne ; les récepteurs nucléaires orphelins rassemblent les récepteurs CAR, PXR et PPAR (ligand physiologique non caractérisé) : § CAR, Constitutive Androstane Receptor, récepteur responsable de l’induction de la famille CYP2B inductible par le phénobarbital (Honkakoski et al., 1998) ; § àCYP3A4 chez le rat en réponsePXR, Pregnane X Receptor induit le des stéroïdes synthétiques ou divers composés tel que la rifampicine (Lehmann et al., 1998) ; § PPAR, Peroxisome Proliferator-Activated Receptor, récepteur responsable de l’induction de la famille CYP4A, inductible par de nombreux composés acides, cancérogènes non génotoxiques tels que les fibrates (Aldridge et al., 1995) ; § oxystérols,LXR, Liver Xenobiotic Receptor, récepteur activé par les contrôle l’homéostasie du cholestérol dans la cellule (Janowski et al., 1996) ; § FXR, Farsenoid Xenobiotic Receptor, récepteur activé par les acides biliaires. Le FXR est responsable du maintien de l’équilibre des acides biliaires dans la cellule (Wang at al., 1999). Parmi ces quatre grandes familles de récepteurs, certaines sont impliquées dans la régulation des CYPs. En effet, les récepteurs nucléaires orphelins CAR, PXR et PPAR sont impliqués respectivement dans l’induction des P450s hépatiques, appartenant à la sous-famille CYP2B, 3A et 4A en réponse à un inducteur. Les récepteurs nucléaires possèdent au niveau structural deux domaines critiques : le LBD (Ligand Binding Domain) est le domaine de fixation du ligand situé sur la partie C-terminale du récepteur, le DBD (DNA-Binding Domain), est le domaine de liaison à l’ADN situé sur la partie N-terminale du récepteur. La liaison du ligand sur son récepteur entraîne une modification conformationnelle
responsable du recrutement d’un partenaire protéique soit identique (homodimérisation) soit différent (héterodimérisation). Cette capacité à former des dimères permet d’augmenter l’affinité pour la séquence présente dans le promoteur grâce à un nombre de contacts spécifiques plus importants et, dans le cas des hétérodimères, d’accroître le répertoire des éléments de réponse et donc la complexité des régulations. Après dimérisation, le complexe reconnaît via le DBD un élément de réponse spécifique RE (Response Element) présent dans le promoteur des gènes cibles (Olefsky en 2001 ; Giguère en 1999).
1.1.1.2.4.2 Le PXR Le CYP3A constitue l’isoenzyme le plus abondant au niveau hépatique et intestinal et joue un rôle prépondérant au niveau de la biotransformation des xénobiotiques. Le clonage du promoteur du CYP3A1 (souris) et CYP3A4 (homme) a permis d’identifier les éléments de réponse responsables de l’induction du CYP3A par la dexaméthasone, la rifampicine et la PCN (Pregnenolone 16α1995 ; Barwick et al., 1996 ;-carbonitrile) (Quattrochi et al., et al., Huss 1996). Compte tenu de la forte inductibilité du CYP3A par la dexaméthasone, le GR, fut dans un premier temps décrit comme le récepteur impliqué dans la régulation du CYP3A. Différentes études ont par la suite montré que ce récepteur n’était pas responsable des effets observés sur l’induction de ce cytochrome P450. En effet, les concentrations en dexaméthasone nécessaires à l’induction du CYP3A sont nettement supérieures aux doses requises pour l’activation du GR. De plus, le CYP3A peut être induit par des agonistes (dexaméthasone) mais également par des antagonistes (PCN) du GR (Schuetz and Guzelian, 1984). Enfin, les éléments de réponse nécessaires à l’activation génique du CYP3A ne sont pas les sites de liaison au GR (Quattrochi et al., 1995 ; Barwick et al., 1996 ; Huss et al., 1996). Tous ces éléments suggéraient donc l’implication d’un autre récepteur dans l’induction du CYP3A. La découverte dans les banques de gènes d’une nouvelle séquence (Accession # AA277570) a permis d’identifier et de cloner chez la souris un nouveau récepteur nucléaire nommé, en raison de sa forte activation par les pregnanes, Pregnane X Receptor (PXR). Plus tard, les orthologues de ce récepteur chez l’homme (Bertilsson et al., 1998), le rat (Zhang et al., 1999), la souris (Kliewer et al., 1998) et le lapin (Jones et al., 2000) sont identifiés et clonés. De multiples approches expérimentales ont permis de définir le PXR comme régulateur clé de l’induction du CYP3A. En effet, le PXR et le CYP3A sont co-exprimés au sein des tissus (foie et intestin) (Moore et al., 2000). De plus, le PXR est activé par de nombreux ligands de nature chimique très variée, tous inducteurs du CYP3A. Ces composés, après liaison sur le PXR, entraînent la formation de l’hétérodimère PXR/RXR qui reconnaît une séquence contenant un motif DR3 (chez la souris et le rat) et ER6 chez l’homme, présent au niveau des régions promotrices des isoformes du CYP3A. Le PXR est actuellement considéré comme un « xénosenseur », impliqué dans la
protection hépatique vis-à-vis des xénobiotiques. En effet, il active la transcription d’enzymes du métabolisme (CYP3A, CYP7A
) mais également des protéines de transport MDR (multi Drug Resistance) responsables de l’efflux des xénobiotiques (ou de leurs métabolites) hors de la cellule. 1.1.2 Les réactions de phase II Les réactions de phase II sont dites de « conjuguaison ». Ces réactions catalysées par des transférases, permettent l’ajout d’un radical hydrophile tels que : Acide glucuronique, sulfurique ou acétique ; Acides aminés : glycocolle, glutamine
Glutathion, carnitine
La conjugaison est réalisée soit directement sur le xénobiotique, soit sur les métabolites fonctionnalisés » lors de l’étape phase I. Ces réactions de conjugaison augmentent « notablement la polarité de la molécule, facilitant ainsi son élimination. 1.1.3 La phase III La phase III regroupe les systèmes de transport qui jouent un rôle important dans la défense de la cellule et de l’organisme contre les xénobiotiques (Ishikawa, 1992 ; Zimniak et al., 1993). Ces transporteurs sont généralement des glycoprotéines membranaires (P-gp) de type MDR (Multi-drug resistance) et MRP (multidrug resistance associated protein) (Bellamy, 1996) et permettent l’expulsion du xénobiotique ou de ses métabolites hors de la cellule. 1.1.4 La bioactivation Si les processus de biotransformation ont un rôle de détoxication ils peuvent néanmoins dans certains cas conduire à des dommages cellulaires et biologiques graves. Ce phénomène de bioactivation est la conséquence d’une production accrue de radicaux libres et/ou de métabolites plus réactifs que le xénobiotique parent. Lors des réactions de phase I et plus particulièrement celles catalysées par les CYPs, de nombreuses espèces oxygénées réactives peuvent être produites au cours du cycle d’oxydation. Ces dernières sont en majorité prises en charge par les systèmes antioxydants de la cellule (Super Oxyde Dismutase (SOD), catalase, gluthation (GSH)...). Toutefois, dans le cas d’un débordement de ces processus, le stress oxydant généré peut conduire à de nombreuses altérations par liaison aux macromolécules cellulaires tels que les protéines, les lipides ou encore l’ADN. Ces réactions sont donc susceptibles d’influer sur le devenir de la cellule en induisant des
