Hormone Sensitive Lipase

Hormone-Sensitive Lipase

La lipase sensible aux hormones (HSL, également connue sous le nom de LIPE) est une hydrolase d’ester de cholestérol neutre qui régule les réserves lipidiques dans les adipocytes et les tissus stéroïdogènes . En réponse à une hormone ou à un neurotransmetteur qui active la voie de signalisation AMPc/PKA, la HSL se transloque vers la gouttelette lipidique. Une vision actuelle des mécanismes de régulation de la lipolyse dans les tissus adipeux suggère que la protéine d’enveloppe de la gouttelette lipidique PLIN1 fonctionne comme un échafaudage dans la régulation de la lipolyse. Dans des conditions de repos, PLIN1 agit comme une barrière à l’hydrolyse des lipides stockés en empêchant l’accès de l’adipocyte triglycéride lipase (ATGL) et de l’HSL, les principales lipases des cellules adipeuses. Après l’activation de la PKA, la PLIN1 et la HSL sont phosphorylées, ce qui entraîne la translocation de la HSL du compartiment cytosolique vers la gouttelette lipidique. La phosphorylation de la HSL facilite son interaction avec les substrats lipidiques, permettant ainsi l’hydrolyse des triglycérides ou des esters de cholestérol. La phosphorylation de l’HSL se produit sur plusieurs sites, notamment Ser-660, qui stimule l’activité catalytique, et Ser-563, qui serait mutuellement exclusif avec la phosphorylation de l’HSL sur le site Ser-565, qui n’est pas un site PKA. Ainsi, les signaux hormonaux qui indiquent la libération des acides gras ou du cholestérol stockés stimulent la PKA pour phosphoryler la HSL.

Des preuves indiquent que la HSL est la principale hydrolase d’ester de cholestérol sensible aux hormones dans les tissus stéroïdogènes. La présence des protéines d’enveloppe de la périlipine et de la HSL dans l’ovaire suggère que la LH, via une voie de signalisation AMPc/PKA, peut réguler la phosphorylation de la périlipine et de la HSL pour hydrolyser les esters de cholestérol afin de produire un substrat pour la synthèse de la progestérone. Des études menées sur des souris dépourvues de HSL ont révélé que l’élimination de la HSL entraînait une diminution de la stéroïdogenèse dans les surrénales et une inhibition de la production de spermatozoïdes dans les testicules. Ces résultats suggèrent que la HSL est impliquée dans le traitement intracellulaire et la disponibilité du cholestérol pour la stéroïdogenèse. Shen et al. ont démontré une interaction entre STAR et HSL dans la surrénale de rat après un traitement à l’ACTH et que la co-expression de HSL et STAR augmentait à la fois l’activité de HSL et la teneur en cholestérol mitochondrial. D’autres études fournissent des preuves d’une interaction de la HSL avec le filament intermédiaire vimentine et montrent que les souris sans vimentine ont de petites gouttelettes lipidiques et une production réduite de stéroïdes surrénaliens et ovariens. Une étude récente de Zowalaty et al. montre que la délétion ciblée de RhoA désorganise les filaments de vimentine dans le corps jaune de la souris. Il en résulte une insuffisance lutéale et une infertilité chez les souris femelles. L’activation par une lignée de cellules de Leydig de souris de la voie de signalisation AMPc/PKA a stimulé la phosphorylation de l’HSL, ce qui a été corrélé avec une augmentation de la STAR et de la progestérone . En outre, le traitement avec un inhibiteur de la HSL CAY10499 ou l’extinction de la HSL avec un siRNA ciblé a supprimé la synthèse de la progestérone. Un rapport récent de Talbott et al. relie les niveaux de HSL à la synthèse de la progestérone dans le corps jaune bovin. Dans cette étude, le traitement avec la prostaglandine F2α pour induire une régression lutéale a entraîné une diminution rapide de l’HSL et de la progestérone avant les réductions de l’expression d’autres composants de la machinerie stéroïdogène. Des études utilisant des cellules lutéales bovines in vitro ont démontré que la LH, via une voie AMPc/PKA, phosphorylait rapidement la HSL et que l’inhibiteur de la HSL CAY10499 bloquait efficacement les actions stimulantes de la LH sur la synthèse de la progestérone (Talbott, Krauss, Davis, non publié). Pris ensemble, les preuves indiquent un rôle important de la HSL dans la stéroïdogenèse lutéale, mais des recherches supplémentaires sont nécessaires pour déterminer les mécanismes par lesquels les esters de cholestérol sont libérés des gouttelettes lipidiques lutéales.

L’identification des gouttelettes lipidiques cytoplasmiques comme des plateformes importantes pour la signalisation cellulaire et les interactions avec d’autres organites a propulsé les chercheurs à identifier la composition protéique et lipidique des gouttelettes lipidiques. La famille PLIN des protéines d’enveloppe des gouttelettes lipidiques peut influencer le type de lipides stockés dans les gouttelettes lipidiques et l’activité métabolique. Les ovaires du singe, de la souris et du bovin expriment la PLIN2, qui est associée au stockage des esters de cholestérol. La composition protéique des gouttelettes lipidiques a été caractérisée à des degrés divers dans quelques tissus ou lignées cellulaires de mammifères (adipocytes 3T3-L1, foie de rat, tissu musculaire de souris et lignées cellulaires humaines). On manque d’informations directes sur la composition protéique des gouttelettes lipidiques du corps jaune et sur les effets des hormones ou des altérations métaboliques sur les propriétés des gouttelettes lipidiques. Khor et al. ont comparé le protéome des gouttelettes lipidiques de cellules granulosa de rat traitées in vitro avec des lipoprotéines de haute densité ou des acides gras pour enrichir les gouttelettes lipidiques cytoplasmiques en esters de cholestérol ou en triacylglycérols, respectivement. Dans cette étude, 278 protéines, dont la PLIN2, étaient communes aux gouttelettes lipidiques préparées à partir de l’un ou l’autre traitement. D’autres rapports similaires sur les protéomes des gouttelettes lipidiques ont également été publiés. Ils ont également identifié 61 et 40 protéines uniques aux gouttelettes lipidiques riches en esters de cholestérol ou riches en triacylglycérol. Ils ont notamment identifié HSD3B1, la vimentine et le canal anionique dépendant du voltage (VDAC1) dans les gouttelettes lipidiques riches en esters de cholestérol, chacune de ces protéines jouant un rôle dans la stéroïdogenèse. L’analyse protéomique des gouttelettes lipidiques isolées de la lignée de cellules tumorales de Leydig de souris MLTC-1 et de testicules de souris a également révélé la présence de protéines de la famille PLIN et d’enzymes impliquées dans la synthèse des hormones stéroïdes. Dans nos études, nous avons constaté que les gouttelettes lipidiques isolées à partir de corps jaunes bovins entièrement fonctionnels en milieu de cycle contenaient les protéines de revêtement PLIN2 et PLIN3, HSL et HSD3B, CYP11A1 et VDAC1 (Talbott, Cupp, Wood et Davis, non publié). Collectivement, ces études indiquent que les gouttelettes lipidiques lutéales peuvent servir de plateforme régulée par les hormones et essentielle à la stéroïdogenèse gonadique. Une analyse complète de la composition lipidique et protéique des gouttelettes lipidiques lutéales et de leur réponse aux hormones lutéotrophiques ou lutéolytiques est nécessaire pour comprendre pleinement la dynamique entourant le mouvement du cholestérol de la gouttelette lipidique vers les mitochondries.

Les corps jaunes bovins et ovins ont deux cellules stéroïdogènes distinctes avec des capacités différentes pour produire de la progestérone . Les petites cellules lutéales répondent à la LH par une forte augmentation de la sécrétion de progestérone, et les grandes cellules lutéales ont un taux basal élevé de sécrétion de progestérone et répondent à la LH par une augmentation modeste. Le tissu lutéal des femmes, des singes, des moutons et des rongeurs possède également de grandes et de petites cellules lutéales dont la réponse à la LH est variable. Les types de cellules lutéales bovines et ovines ont une morphologie différente des gouttelettes lipidiques, comme l’indique la coloration BODIPY des lipides neutres. En moyenne, les petites cellules lutéales ont de plus grosses gouttelettes lipidiques et les grandes cellules ont de petites gouttelettes lipidiques abondantes et dispersées. Les facteurs qui contribuent à ces différences sont inconnus, mais le niveau basal élevé rapporté de l’activité PKA dans les grandes cellules lutéales peut fournir une activation tonique de l’HSL résultant en des gouttelettes lipidiques plus petites et dispersées.

Sur la base de la différence prononcée dans la capacité des grandes et petites cellules lutéales à produire de la progestérone dans des conditions basales et stimulées, il semble probable que les grandes et petites cellules lutéales ont des exigences de traitement de l’énergie différentes pendant la stéroïdogenèse basale et stimulée. L’hydrolyse des esters de cholestérol libère à la fois du cholestérol et des acides gras. Les acides gras sont soit ré-estérifiés et stockés dans les gouttelettes lipidiques ou les membranes, soit utilisés pour la β-oxydation produisant des équivalents réducteurs et de l’acétyl-CoA pour le cycle de l’acide citrique. Les acides gras sont consommés par les mitochondries par β-oxydation pour produire de l’acétyl-CoA, du NADH et du FADH2 qui sont utilisés dans la chaîne de transport d’électrons pour produire de l’ATP. Bien que les tissus stéroïdogènes utilisent la glycolyse pour soutenir la stéroïdogenèse , il semble probable que la production de grandes quantités de progestérone par les cellules lutéales puisse nécessiter la β-oxydation des acides gras pour fournir l’énergie nécessaire à une stéroïdogenèse optimale dans des conditions basales, mais cela reste à évaluer de manière critique. Des études récentes indiquent que les acides gras jouent un rôle important dans le métabolisme du complexe de l’ovocyte cumulus et dans la maturation de l’ovocyte . Ces études ont montré que l’ajout de l-carnitine pour favoriser la β-oxydation améliorait le développement de l’embryon et que l’inhibition pharmacologique de la β-oxydation des acides gras par l’étomoxir nuisait à la maturation des ovocytes et au développement de l’embryon. L’enzyme carnitine palmitoyltransférase 1A (CPT1A) est responsable de l’absorption des acides gras dans la mitochondrie pour la β-oxydation. Un rapport chez le bovin indique que l’expression de l’ARNm CPT1A dans les grandes cellules lutéales est 5,6 fois plus importante que dans les cellules de la granulosa, alors qu’aucune différence d’expression n’a été observée entre les cellules de la thèque et les petites cellules lutéales . Ces données soutiennent l’idée que la β-oxydation peut jouer un rôle important dans la régulation métabolique des grandes cellules lutéales. La proportion de la respiration qui est soutenue par les acides gras dans les grandes et petites cellules lutéales bovines reste à déterminer expérimentalement. Malgré leur importance physiologique fondamentale, une surabondance d’acides gras non estérifiés peut être préjudiciable à la fonction cellulaire. Compte tenu de l’intérêt intense pour les pathologies qui entraînent une accumulation de lipides et les conditions (c’est-à-dire l’obésité, le diabète, le syndrome métabolique) qui élèvent les acides gras libres et modifient le métabolisme, comprendre comment les gouttelettes lipidiques, la glycolyse et la β-oxydation sont régulées dans le corps jaune peut fournir des indices sur leurs rôles dans la stéroïdogenèse et des indices pour améliorer la fonction ovarienne, traiter les troubles ovariens et améliorer la fertilité.