Transport des lipides
Lipoprotéines : récepteurs
SDC1 (syndecan-1)
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SDC (syndécane-1) est un protéoglycane (PG) de la famille des HSPG (Heparan Sulfate ProteoGlycan), qui joue, entre autres, un rôle dans la captation des remnants par les hépatocytes.
Les syndacanes sont étudiés dans un chapitre spécial.
1. Les hépatocytes et les cholangiocytes expriment plusieurs HSPG (Heparan Sulfate ProteoGlycan), et SDC1 est le récepteur dominant des protéoglycanes qui facilite la clairance des remnants des TRL (lipoprotéines riches en triglycérides) in vivo à jeun et dans des conditions post-prandiales, que ce soit chez la souris ou l'homme (Syndecan-1 is the primary heparan sulfate proteoglycan mediating hepatic clearance of triglyceride-rich lipoproteins in mice 2009).
- L'inactivation de l'expression de SDC1 est associée à des taux élevés de triglycérides plasmatiques en raison d'une altération de l'absorption hépatique résiduelle.
- De plus, l'induction d'une désintégrine et d'une métalloprotéinase 17 (ADAM17) provoque l'excrétion de SDC1 hépatique et réduit la clairance des TRL, entraînant une hypertriglycéridémie à jeun (Shedding of syndecan-1 from human hepatocytes alters very low density lipoprotein clearance 2012).
2. SDC1 régule aussi un large éventail de processus physiologiques et pathologiques comme (Molecular functions of syndecan-1 in disease 2012 et Syndecan-1 in liver pathophysiology 2022) :
- la prolifération cellulaire et la migration,
- l'inflammation,
- le remodelage de la matrice,
- la cicatrisation,
- les maladies hépatiques comme la cirrhose pu le cancer.
Structure de SDC1
Les syndécanes sont composés de plusieurs domaines ( structure générale des syndécanes).
1. SDC1 est une protéine transmembranaire de type I qui porte sur son domaine extracellulaire (ED) jusqu'à:
- trois chaînes d'héparane sulfate (HS) synthétisées et modifiées dans l'appareil de Golgi par des sulfatases et de l'héparanase,
- deux chaînes de chondroïtine sulfate (CS)/dermatane sulfate (DS).
Les HSPG représentant au moins 90% de la capacité de liaison et représentant environ 50% de la clairance résiduelle (Shedding of syndecan-1 from human hepatocytes alters very low density lipoprotein clearance 2012).
Fonctions de SDC1 dans le
métabolisme des lipoprotéines
SDC1 est un récepteur endocytaire indépendant (The heparan sulfate proteoglycan grip on hyperlipidemia and atherosclerosis 2018).
Vue d'ensemble
Les remnants sont captés par les hépatocytes principalement via leur liaison à trois membres de la famille LDLR :
1. LRP1 et SDC1 agissent indépendamment (Hepatic Remnant Lipoprotein Clearance by Heparan Sulfate Proteoglycans and Low-Density Lipoprotein Receptors Depend on Dietary Conditions in Mice 2013 et ApoC-III inhibits clearance of triglyceride-rich lipoproteins through LDL family receptors 2016).
La régulation réciproque et coordonnée de LDLR et LRP1 avec SDC1 ne se produit apparemment pas, et contrairement à l'expression de LDLR et LRP1, l'expression de SDC1 n'est pas affectée par des altérations des taux de cholestérol circulant.
2. L'internalisation de SDC1, probablement oligomérisé, est effectuée par le radeaux lipidiques, i.e. par endocytose indépendante de la clathrine et de la cavéoline (Transmembrane and cytoplasmic domains of syndecan mediate a multi-step endocytic pathway involving detergent-insoluble membrane rafts 2000).
- La livraison de lipoprotéines aux lysosomes est lente, i.e. demi-vie de 30–45 min par rapport aux récepteurs à internalisation rapide, i.e. LDLR, 10 min et LRP1 30 sec.
- Toutefois, la capacité de liaison de SDC1 pour les remnants est 10 fois supérieure à celle de LDLR et LRP1 d'au moins un ordre de grandeur, probablement en raison de la multivalence offerte par les multiples chaînes d'héparane sulfate (HS) sur SDC1.
- Dans des conditions de jeûne, l'occupation de SDC1 est probablement inférieure à 10% de sa capacité, alors que LDLR et LRP1 peuvent être saturés via la liaison TRL et LDL.
Les récepteurs SDC1 pourraient intervenir dans la clairance des remnants des TRL (lipoprotéines riches en triglycérides) dans des conditions post-prandiales.
3. SDC1 élimine lentement préférentiellement les remnants des TRL (lipoprotéines riches en triglycérides) d'un diamètre compris entre 20 et 40 nm enrichis en apoE, apoA-V et apoC-III.
a. La liaison des TRL à SDC1 nécessite une liaison simultanée à l'apoE et l'apoA-V à d'héparane sulfate (HS), mais est indépendante de l'apoB, même si les trois apolipoprotéines peuvent se lier à l'héparine (Apolipoproteins E and AV mediate Apolipoprotein clearance by hepatic proteoglycans 2013).
- L'élimination de l'apoA-V des TRL inhibe la liaison au HS de SDC1 et bloque l'absorption des TRL.
- L'absence d'apoE ou d'apoA-V entraîne une accumulation de petits TRL dans la circulation, ce qui est corrélé au développement accru de l'athérosclérose.
b. L'apoC-III s'accumule sur les TRL plasmatiques chez les souris dépourvues de SDC1 hépatique, mais pas chez les souris dépourvues de LDLR et/ou de LRP1.
- SDC1 est le principal récepteur responsable de la clairance des TRL riches en apoC-III, ce qui concorde avec l'observation selon laquelle les souris exprimant SDC1 fonctionnel ont très peu d'apoC-III sur les TRL circulants.
- La clairance hépatique des TRL devient de plus en plus dépendante de SDC1 dans des conditions physiopathologiques qui augmentent considérablement l'expression de l'apoC-III telles que l'alimentation riche en graisses, la résistance à l'insuline et le diabète de type 2 ou DT2 (ApoC-III inhibits clearance of triglyceride-rich lipoproteins through LDL family receptors 2016).
Remarque : le DT2 augmente également l'expression et la sécrétion de SULF2 dans les hépatocytes, réduisant la 6-O-sulfatation des HS. La combinaison de ces facteurs avec une production accrue de VLDL (lipoprotéines de très basse densité) et une translocation altérée de LRP1 pourrait expliquer l'hypertriglycéridémie sévère souvent manifestée par les patients atteints de DT2.
SDC1 est responsable de l'élimination des petits TRL, i.e. les plus athérogènes.
Mécanisme de l'endocytose
L'internalisation des remnants est encore obscure et l'endocytose radeau-dépendante se ferait en deux étapes (Molecular Mediators for Raft-dependent Endocytosis of Syndecan-1, a Highly Conserved, Multifunctional Receptor 2013).
a. La phase initiale rapide de l'endocytose SDC1 est déclenchée par la liaison du ligand (1) qui déclenche une activation rapide de ERK (2) et le regroupement entraîne le mouvement du syndécane-1 dans les radeaux (3).
- L'activation de ERK (Extracellular signal-Regulated Kinases) dépend du motif endocytaire juxtamembranaire MKKK du domaine intracellulaire de SDC1 et de la présence de cortactine dans la cellule et de la flotilline-1 (FLOT1) au domaine cytoplasmique de SDC1.
- Le radeau lipidique nécessite des microdomaines membranaires riches en cholestérol indépendamment des autres molécules intervenant dans le mécanisme.
- L'activation de ERK entraîne la dissociation du syndécane-1 de l'α-tubuline (T), une molécule qui, pourrait servir d'ancrage pour le syndécane-1 au niveau de la membrane plasmique à l'état basal (4).
b. La seconde phase de l'endocytose de SDC1 est provoquée par le regroupement du motif MKKK cytoplasmique qui déclenche progressivement la phosphorylation dépendante de la kinase Src des résidus tyrosine conservés dans les domaines transmembranaire et cytoplasmique de SDC1 (5).
Cette phosphorylation recrute la cortactine (6), puis l'endocytose efficace actine-dépendante (7).
Remarque : le motif MKKK est également présent dans SDC3 et SDC4 (mais pas SDC2), ce qui suggère que d'autres éléments régulateurs, ou sa localisation et/ou son niveau d'expression différencient SDC1 en tant que récepteur de clairance HSPG dominant.
Autres HSPG impliqués dans le trafic des lipopprotéines
D'autres HSPG (Heparan Sulfate ProteoGlycan) que SDC1 participent au trafic des lipoprotéines comme :
- le glypican-3 avec PSCK9 pour les LDL (lipoprotéines de basse densité),
- les HSPG dans le piégeage ou la rétention des lipoprotéines contenant des apoB riches en cholestérol, i.e. ce modèle est appelé " réponse à la rétention " dans les lésions vasculaires.
L'athérosclérose est étudiée succinctement dans un chapitre spécial.
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