Avril 1997 - n°17

Université de la Méditerranée (Aix-marseille II):Gros plan sur le laboratoire de biochimie de la faculté de pharmacie

"L'étude du rôle des acides aminés soufrés dans le développement de l'athérosclérose"

L'athérosclérose est une pathologie majeure du tissu vasculaire, elle consiste en une accumulation de dépôts -les plaques d'athérome- le long de la face interne des artères. L'occlusion athéromateuse des artères irriguant en particulier le myocarde, le cerveau et les membres inférieurs présente des conséquences cliniques graves par génération d'une ischémie tissulaire, on peut citer notamment l'infarctus du myocarde. L'hypertension artérielle, l'hyperlipidémie et le tabac facilitent l'apparition de plaques d'athérome mais ces différents facteurs de risque n'expliquent pas tous les cas d'arthérosclérose et, dans les années80, de nombreuses publications basées sur des études cliniques et des faits expérimentaux ont souligné l'importance que pourraient avoir certains acides aminés soufrés dans le développement de cette pathologie.L'hyperhomocystéinémie (concentration élevée d'homocystéine dans le plasma) était notamment souvent associée à la survenue d'une athérosclérose précoce.

Ces constatations ont été le point de départ des travaux menés au laboratoire de Biochimie de la faculté de pharmacie de Marseille où les chercheurs étudient le métabolisme de l'homocystéine, son rôle dans l'athérogenèse et ses relations avec les autres facteurs de risque.

Pour nous présenter ces recherches, nous avons rencontré MeDanielle Garçon, Professeur à l'Université Aix-Marseille II et responsable du laboratoire, et M.PhilippeCharpiot, Maître de Conférence Universitaire.

"Nous abordons le problème des deux côtés, clinique et fondamental", explique D. Garçon. "Au sein du laboratoire de Biochimie du Pr Charrel du Centre Hospitalier Universitaire de la Timone, nous recherchons une anomalie du métabolisme des acides aminés soufrés chez les patients victimes d'accidents cardio-vasculaires. A la faculté de pharmacie, nous menons des expérimentations in vivo et in vitro dans le but d'élucider le mécanisme d'action de l'homocystéine".

La relation clinique entre homocystinurie et athérosclérose

Les causes d'hyperhomocystéinémie sont multiples : déficits héréditaires en enzymes des voies de transulfuration et de reméthylation, anomalies - héréditaires ou non- du métabolisme des cofacteurs de ces enzymes (vitamines B6, B12 et acide folique). Le dosage de l'homocystéine, cystéine et méthionine, des vitamines B6, B12 et de l'acide folique permet de détecter une anomalie dans le métabolisme des acides aminés soufrés et de la relier éventuellement à la pathologie observée. La perturbation métabolique peut être confirmée par un test de charge en méthionine, il consiste en une prise de méthionine (100mg/kg) à jeun suivi, six heures plus tard, d'un bilan sanguin. Dans ce domaine clinique, le laboratoire de Biochimie a participé à un programme européen de recherche, le "COMAC project on homocysteinemia and vascular disease" ; ce projet, chargé de faire le point sur l'homocystéine en tant que facteur de risque, est en cours de publication. Il sera suivi d'un second programme consacré à l'observation des effets thérapeutiques sur les malades. "En effet, même si on ne peut pas combler le déficit lorsqu'il est enzymatique, une complémentation en vitamines B6, B12 et acide folique semble avoir un effet protecteur", confirme D.Garçon.

L'athérosclérose expérimentale induite par l'homocystéine

in vivo

Au sein du CJFINSERM 94-01 dirigé par P.H.Rolland et situé à la Faculté de Pharmacie, le laboratoire de biochimie étudie in vivo les effets structuraux de l'homocystéine sur la paroi vasculaire. Le modèle utilisé pour ces études est le mini-porc: animal le plus proche de l'homme au niveau vasculaire. Pendant quatre mois les animaux suivent un régime riche en méthionine et développent une hyperhomocystéinémie. L'équipe de D.Garçon observe ensuite les conséquences de ce régime sur la média des parois de l'aorte et des coronaires.

L'examen histologique se fait au microscope optique couplé à un analyseur d'images sur des coupes semi-fines colorées à l'orcéine ou à la +catéchine. Grâce à une méthode mise au point au laboratoire par P.Charpiot, une représentation en 3D est obtenue à partir d'une image plane. "Ce système rapide et peu onéreux est basé sur la mesure de l'intensité de la coloration, elle même fonction de l'épaisseur des structures étudiées", explique P. Charpiot. Ces observations morphodensitométriques ont montré une destructuration importante des lames d'élastine de la média artérielle et une augmentation de la taille et du nombre des fenestrations (ouverture à travers ces lames).

in vitro

Le laboratoire de Biochimie pratique la culture organotypique : des morceaux de paroi sont mis en culture en présence ou absence d'homocystéine pendant 72heures puis observés au microscope comme décrit précédemment.

Par électrophorèse sur gel d'agarose et révélation par zymographie les chercheurs étudient l'activation des élastases par l'homocystéine. En effet, l'élargissement des fenestrations et leur plus grand nombre pourraient résulter d'une activation par l'homocystéine d'une métalloproteinase matricielle à activité élastolytique produite par les cellules musculaires lisses (situées entre les lames d'élastine).

"Le rôle de l'homocystéine dans le développement de l'athérosclérose est maintenant bien démontré par des données cliniques et expérimentales et l'homocystéinémie peut être considérée comme un facteur de risque indépendant pour les maladies cardiovasculaires. En revanche, les mécanismes d'action de cet acide aminé restent encore en partie inconnus. Notre laboratoire va poursuivre ses recherches dans cet axe fondamental tout en abordant l'aspect thérapeutique et protecteur des vitamines B6, B12 et de l'acide folique. Une expérimentation est notamment en cours sur des mini-porcs nourris avec une alimentation riche en méthionine et en folates" conclut D. Garçon.

 

 

Métabolisme de l'homocystéine

La méthionine activée sous forme de S-adénosyl-méthionine (SAM) en présence d'ATP, céde un groupement méthyl à un accepteur, la S-adénosyl-homocystéine (SAH) résultante est clivée en adénosine et homocystéine. Le couplage avec la sérine, sous dépendance de la cytathionine ß-synthétase (1) dont le coenzyme est la vitamine B6, conduit à la cystathionine qui, par scission, produit la cystéine. Ce transfert de l'atome de soufre de la méthionine à la cystéine constitue la voie de transsulfuration. L'homocystéine peut-être reméthylée en méthionine en empruntant le groupement méthyl du 5-méthyl-tétrahydrofolate (THF), en présence de la 5-méthyl-THF-homocystéine méthyl-fransférase (2) dont le coenzyme est la vitamine B12, la formation du 5-méthyl-THF est sous la dépendance de la 5-méthylène-THF réductase (3). Une autre voie de reméthylation utilise un méthyl apporté par la bétaïne. Des déficits d'activité de chacun des trois systèmes enzymatiques cités sont à l'origine d'hyperhomocystéinémies.

Chez l'animal, l'hyperhomocystéinémie induit une destruction des structures élastiques de la paroi artérielle. Ces structures, en noir sur les photographies, sont mises en évidence dans des coupes d'artères observées en microscopie optique après coloration spécifique. A: Aorte abdominale de miniporc témoin, présentant une structure élastique riche et régulière. B: Aorte abdominale de miniporc hyperhomocystéinémique, montrant une profonde dégradation des structures élastiques.

 

V.CROCHET