Lipides
Absorption entérocytaire
Cholestérol

Absorption du cholestérol

Vue d'ensemble de l'absorption du cholestérol alimentaire

1. Le cholestérol alimentaire est la principale source d'accès au cholestérol chez l'homme, i.e. l'autre étant la synthèse endogène hépatique ( synthèse du cholestérol).

• 

  Son absorption par les entérocytes est médiée par la protéine NPC1L1 (Niemann-Pick C1-like 1).
• L'absortion du cholestérol libre par NPC1L1 répond au changement de concentration en cholestérol cellulaire.

2. Une partie du cholestérol libre (FC) des entérocytes n'est pas transformé en chylomicrons (CM) et est :

• soit renvoyée dans la lumière intestinale par les transporteurs ABC, i.e. ABCG5/ABCG8,
• soit synthétisée en préβ-HDL par ABCA1 et libérée dans la circulation.

Remarque : une partie du cholestérol est absorbée par la membrane basolatérale de l'entérocyte et subit une translocation vers le côté apical de l'entérocyte (TICE ou excrétion transintestinale de cholestérol).

NPC1L1 (Protéine Niemann-Pick C1-like 1)

La protéine Niemann-Pick C1-like 1 (NPC1L1) permet l'absorption du cholestérol, ainsi que sa résorption biliaire, et son acheminement vers le réticulum endoplasmique (Niemann-Pick C1-Like 1 (NPC1L1) Protein in Intestinal and Hepatic Cholesterol Transport 2014)..

NPC1L1 est une protéine transmembranaire polytopique de 1332 résidus localisée au niveau :

• de la membrane apicale des entérocytes,
• de la membrane canaliculaire des hépatocytes.

Structure de NPC1L1

NPC1L1 est composée de plusieurs domaines (Cryo-EM structures of NPC1L1 reveal mechanisms of cholesterol transport and ezetimibe inhibition 2020).

Domaines
intramembranaires

Treize domaines sont transmembranaires dont 5 constituent un domaine de détection de stérol (SSD ou Sterol-sensing Domain).

1. Le domaine SSD, domaines 3 à 7, est trouvé dans plusieurs sous-structures protéiques régulatrices étroitement liées au métabolisme du cholestérol (Structural basis for sterol sensing by Scap and Insig 2021).

a. NPC1 (Niemann Pick C1) et NPC2 assurent l'exportation du cholestérol dérivé des LDL (lipoprotéines de basse densité) hors des lysosomes (sortie lysosomale du cholestérol),

b. SCAP (SREBP (Sterol regulatory element-binding protein) Cleavage-Activating Protein) régule les SREBP, famille de facteurs de transcription liés à la membrane qui activent les gènes codant pour les enzymes nécessaires à la synthèse du cholestérol et des acides gras insaturés.

c. HMG-CoA réductase (HydroxyMéthyl Glutaryl-CoA réductase) contrôle la synthèse de novo du cholestérol.

d. des protéines de la voie de signalisation Hedgehog (Hh) sont impliquées dans la différenciation cellulaire emlbryonnaire.

• 

  Patched1, récepteur protéique transmembranaire régule négativement Hh (Structural basis of sterol recognition by human hedgehog receptor PTCH1 2019),
• Dispatched1 catalyse la la libération extracellulaire de ligands Hh modifiés par le palmitate et le cholestérol à partir des cellules productrices (Structural insights into proteolytic activation of the human Dispatched1 transporter for Hedgehog morphogen release 2021).

2. Le SSD régule le mouvement de NPC1L1 entre la membrane plasmique et les endosomes de recyclage en réponse aux concentrations de cholestérol intracellulaire (The Cholesterol Absorption Inhibitor Ezetimibe Acts by Blocking the Sterol-Induced Internalization of NPC1L1 2008).

En outre, L'expression de NPC1L1 est réprimée par un régime riche en cholestérol et augmentée par des aliments pauvres en cholestérol.

Domaines luminaux (extramembranaires)

Trois domaines sont luminaux, i.e. extracellulaires.

1. Le domaine N-terminal (NTD) se lie au cholestérol (The N-terminal Domain of NPC1L1 Protein Binds Cholesterol and Plays Essential Roles in Cholesterol Uptake 2011).

• 

  Le NTD joue un rôle essentiel dans le transport du cholestérol.
• La livraison du cholestérol alimentaire au NTD de NPC1L1 est médiée par la bile plutôt qu'une protéine spécifique, i.e. NPC2 dans les lysosomes.

L'introduction d'une mutation ponctuelle (L216A) dans le NTD de NPC1L1 abolit la capacité de la protéine à se lier au cholestérol et à assurer son transport à travers la membrane plasmique.

2. Le domaine intermédiaire (MLD) a un site de liaison pour l'ézétimibe (EZE), i.e. un inhibiteur de l'absorption du cholestérol (Extracellular loop C of NPC1L1 is important for binding to ezetimibe 2008).

3. Le domaine C-terminal est riche en cystéine (CTD).

Boucles intramembranaires

Des boucles sont intramembranaires.

1. Les boucles du domaine SSD, comprennent TM1-TM2, TM3-TM4, TM5-TM6, et TM7-TM8.

La boucle TM7-TM8 a été suggéré comme un élément important pour l'absorption du cholestérol (Inter-domain dynamics drive cholesterol transport by NPC1 and NPC1L1 proteins 2020).

2. La queue cytoplasmique C-terminale de NPC1L1 contient la séquence VNxxF (x pour tout acide aminé) qui se lie à Numb, une protéine adaptatrice de la clathrine qui déclenche l'endocytose de NPC1L1 (The clathrin adaptor Numb regulates intestinal cholesterol absorption through dynamic interaction with NPC1L1 2013).

Cette down-regulation régule l'absorption de cholestérol médiée par NPC1L1, mais n'est pas le mécanisme d'absorption du cholestérol (Ezetimibe-sensitive clolesterol uptake by NPC1L1 protein does not require endocytosis 2016).

Remarque : arguant que les profils lipidiques des rongeurs et des humains diffèrent considérablement (Plasma lipid profiling across species for the identification of optimal animal models of human dyslipidemia 2012), hNPC1L1 serait dimérique dans une étude, contrairement aux autres protéines contenant des SSD de mammifères (Structures of dimeric human NPC1L1 provide insight into mechanisms for cholesterol absorption 2021).

• La dimérisation seait médiée par des résidus aromatiques dans une région de TM2, i.e. Phe340, Phe341, Trp344, Trp347 et Trp351, qui présente une orientation horizontale dans la membrane.
• La mutation du tryptophane-347 situé dans cette région perturbe la dimérisation et le NPC1L1 monomère résultant présente une efficacité réduite de l'absorption du cholestérol.

Mécanisme d'absorption du cholestérol

Le mécanisme de l'absorption du cholestérol par NPC1L1 a été décrypté chez le rat (Cryo-EM structures of NPC1L1 reveal mechanisms of cholesterol transport and ezetimibe inhibition 2020).

1. La structure cristalline de NCR1 (Niemann-Pick type C–related protein 1) de la levure a suggéré un tunnel interne pour le transport des stérols dans les protéines NPC (Structural Insight into Eukaryotic Sterol Transport through Niemann-Pick Type C Proteins 2019).

2. Un tunnel relie les domaines extracellulaires au SSD et serait la voie de transport du cholestérol à partir du NTD à la membrane (Structural insights into the mechanism of human NPC1L1-mediated cholesterol uptake 2021).

3. Le mécanisme pourrait être le suivant (Cryo-EM structures of NPC1L1 reveal mechanisms of cholesterol transport and ezetimibe inhibition 2020).

a. À l'état ouvert, la cavité de liaison du cholestérol dans le NTD est disponible pour le cholestérol micellaire dans la lumière de l'intestin grêle.

b. Une fois que le cholestérol se lie au NTD, la rotation du NTD relie la cavité de liaison du cholestérol au tunnel de distribution du cholestérol et le cholestérol se déplace vers le SSD dans la membrane plasmique.

c. Le cholestérol déposé dans le SSD peut se dissocier librement dans le feuillet externe de la bicouche lipidique, résultant en un microdomaine enrichi en cholestérol.

Remarque 1 : l'ézétimibe et ses analogues se lient au milieu du tunnel et bloquent l'absorption du cholestérol par NPC1L1.

Remarque 2 : FATP4 pourrait intervenir dans la gestion du cholestérol intestinal puisque son expression est diminuée par l'ézétimibe.

Lipides et transformations intra-entérocytaires