Physiopathologie et identification de biomarqueurs dans ... paris 2012.pdf · Implication de l’inflammation et du stress oxydant dans l’X-ALD Gérard Lizard, EA7270, Université

Gérard LIZARD Equipe ‘Biochimie du peroxysome, Inflammation et

Métabolisme Lipidique’ – EA 7270 Université de Bourgogne / INSERM

Faculté des Sciences Gabriel 6, Bd Gabriel

21000 Dijon - FRANCE

SFEIM - 26 novembre 2012 Centre FIAP - Jean Monnet, 30 rue

Cabanis, 75014 PARIS

Physiopathologie et identification de biomarqueurs dans les peroxysomopathies

Université de Bourgogne

Gérard Lizard, EA7270, Université de Bourgogne / INSERM

http://bioperoxil.u-bourgogne.fr/component/weblinks/31/5.html

EA 7270 : bases moléculaires des leucodystrophies peroxysomales

ACOX1

a/b

?

DEMYELINISATION

Cytokines pro-inflammatoires

Stress oxydant

?

Transporteurs ABCD

Acyl - CoA Acetyl - CoA COT COT

Acyl - CoA

Peroxysome

AGTLCs

1

2

?

4

5 Identification de cibles thérapeutiques (X-ALD, P-NALD)

6 Biomarqueurs de démyélinisation dans l’X-ALD

3



Le peroxysome

Hépatocytes murins

0,5 µm

Oligodendrocyte smurins 158N

0,5 µm

Oligodendrocytes murins 158N : ABCD3

5 µm

• Organite cellulaire souvent rond

(0,1 à 1 µm de diamètre)

• Présent dans les cellules animales et

végétales à l’exception des érythrocytes

• Pas d’ADN

Acyl-CoA

VLCFA (FA ≥ C22) Eicosanoïdes Acide dicarboxylique Intermédiaires des acides biliaires (DHCA, THCA)

+ CoA (Acyl-CoA synthase)

O2

H2O2

Catalase

(n-2) Acyl-CoA Acetyl-CoA

COT

Acétyl-Carnitine

Acide phytanique +

CoA (Acyl-CoA synthase)

β-oxydation

α-oxydation

Acide pristanique

C24:6, n-3 +

CoA (Acyl-CoA synthase)

C22:6, n-3 (DHA)

DHAP

DHAPAT

Acyl-DHAP

Alkyl-DHAP synthase

Alkyl-DHAP

plasmalogènes

Réticulum endoplasmique

Oxydation mitochondriale ou élongation

Acyl-Carnitine

CAT

β-oxydation

Voies métaboliques affectées

dans la maladie d’Alzheimer et

Démences du type Alzheimer

Voies métaboliques

affectées

dans les leucodystrophies

peroxysomales


Les leucodystrophies peroxysomales

Maladies neurodégénératives

Démyélinisantes


Depreter M, Espeel M, Roels F. Human peroxisomal disorders. Microsc Res Tech. 2003;61(2):203-23.


Caractéristiques de l’X-ALD

-X-ALD (X-Linked Adrenoleukodystrophy)

* Plus fréquente des leucodystrophies

peroxysomales (1:17 000),

* Démyélinisation du SNC et périphérique,

insuffisance surrénale et gonadotrope,

* Déficience en ABCD1 (Xq28); diminution de

la -oxydation des AGTLCs,

* Accumulation plasmatique et tissulaire

d’AGTLCs (C24:0; C26:0),

* Suite à l’accumulation d’AGTLCs, ELOVL1

favoriserait l’accumulation d’AGTLCs ≥ C26:0

* Accumulation de C26:0-lysophosphatidylcholine

ACOX1

ABCD1

Acyl - CoA Acetyl - CoA COT COT

Peroxysome

AGTLCs

(C24:0; C26:0)

Kemp S, Berger J, Aubourg P. X-linked adrenoleukodystrophy: Clinical, metabolic,

genetic and pathophysiological aspects. Biochim Biophys Acta. 2012;1822(9):1465-74.

L’X-ALD : maladie hétérogène avec différents phénotypes


Engelen M, Kemp S, de Visser M, van Geel BM, Wanders RJ, Aubourg PA, Poll-The BT. X-linked adrenoleukodystrophy (X-

ALD): clinical presentation and guidelines for diagnosis, follow-up and management. Orphanet J Rare Dis. 2012;7(1):51.

Phénotypes de l’X-ALD

Implication de l’inflammation et du stress oxydant dans l’X-ALD


-Tissu (cerveaux humains, -80°C, prélèvement 2 h après la mort;

Essai: enfant CALD 9 ans; Control: enfant même âge); RT-qPCR

* augmentation: cytokines (IL-1α, TNF-α, IL-6, GM-CSF),

chemokines (CCL2 (MCP1), CCL4 (MIP1β), CCL7 (MCP3))

Paintlia AS et al. Neurobiol Dis 2003, 14: 425-439.

- Lymphoblastes X-ALD / lymphoblastes control (Coriell Institut and Medical Research)

CTL: control; ALD: adrenoleukodystrophy; HZ: heterozygote

Uto T et al. Dev Neurosci 2008, 30(6): 410-418.

* augmentation: taux basal ROS

- Fibroblastes X-ALD / fibroblastes control (Carbonylation, glycoxydation, lipoxydation)

- Carbonylation protéique:

GSA (glutamic semialdehyde)

ASA (aminoadipic semialdehyde)

- Glycoxydation: CEL(N1-carboxyethyl-lysine)

- Lipoxydation: MDAL (N1-malondialdehyde-lysine)

Fourcade S et al., Hum Mol Genet 2008, 17(12): 1762-1773;

Fourcade S et al., Human Mol Genet 2010, 19(10): 2005-2014.

Inflammation et stress oxydant chez les souris Abcd1-


Souris Abcd1-

Moelle épinière

Fourcade S et al., Hum Mol Genet 2008, 17(12): 1762-1773;

Schluter A et al., Human Mol Genet 2012, 21(5): 1062-1077.

Relation stress oxydant / inflammation

Incidence de la déficience en ABCD1 et ACOX1 sur le stress oxydant


X-ALD et biomarqueurs du stress oxydant : importance de l’équilibre RedOx


Sur fibroblastes de malades CCALD, des augmentations significatives d’activités

glutathion peroxydase (GPx), catalase et superoxyde dismutase (SOD) ont été

révélées .

Chez les malades symptomatiques (CCALD/CCER,

AMN) et asymptomatiques, ainsi que chez les femmes

porteuses hétérozygotes, des augmentations de

substances (aldéhydes) réagissant avec l’acide

thiobarbiturique (TBARS) ont été observées.

Contrairement aux malades symptomatiques, les

défenses anti-oxydantes totales (TAS : total anti-oxidant

status) ne sont pas diminuées chez les sujets

asymptomatiques.

CCER: childhod cerebral form

Anti-oxydants

ROS / RNS

Différents phénotypes de l’X-ALD

Etude de l’équilibre RedOx :

Identification de biomarqueurs potentiels

Maladies peroxysomales et biomarqueurs du stress oxydant :

malonedialdéhyde (MDA), NO et SOD


El-Bassyouni HT, Abdel Maksoud SA, Salem FA, Badr El-Deen R, Abdel Aziz H, Thomas MM. Evidence of oxidative

stress in peroxisomal disorders. Singapore Med J. 2012; 53(9): 608-614.

Le malonedialdéhyde (MDA) :

biomarqueur des maladies peroxysomales


El-Bassyouni HT, Abdel Maksoud SA, Salem FA, Badr El-Deen R, Abdel Aziz H, Thomas MM. Evidence of oxidative

stress in peroxisomal disorders. Singapore Med J. 2012; 53(9): 608-614.

Le malonedialdéhyde (MDA) : biomarqueur thérapeutique de l’X-ALD

Etude avant et après greffe allogénique


Rockenbach FJ, Deon M, Marchese DP, Manfredini V, Mescka C, Ribas GS, Habekost CT, Castro CG Jr, Jardim LB,

Vargas CR. The effect of bone marrow transplantation on oxidative stress in X-linked adrenoleukodystrophy. Mol

Genet Metab. 2012; 106(2): 231-236.

X-ALD et biomarqueurs de l’inflammation : cytokines et chemokines


Serum Plasma

SDF-1: Stromal Deriving Factor-1

Lund TC, Stadem PS, Panoskaltsis-Mortari A, Raymond G, Miller WP, Tolar J,

Orchard PJ. Elevated cerebral spinal fluid cytokine levels in boys with cerebral

adrenoleukodystrophy correlates with MRI severity. PLoS One.

2012;7(2):e32218.


X-ALD et biomarqueurs de l’inflammation : chitotriosidase et CD1

Chitotriosidase (augmentée chez CCALD; LCR / plasma)

CD1 (% et IMF inchangé chez CCALD)

Orchard PJ et al.

J Neuroinflammation. 2011 Oct 20;8:144.

Gautron AS et al.

J Neuroimmunol. 2010; 229(1-2): 204-211.


X-ALD et autres biomarqueurs :

C26:0 - phosphatidylcholine et gènes modificateurs (transcobalamine 2)

C26:0 – phosphatidylcholine :

Taux augmentés au niveau des lésions cérébrales de malades X-ALD avant

démyélinisation Theda C et al. Leukodystrophy white matter: fatty acid abnormalities before the onset of

demyelination. J Neurol Sci. 1992 ;110(1-2):195-204.

gène modificateur (transcobalamine 2 (Tc2)) :

“…..In the comparison between AMN and CCALD, the G allele of Tc2 c.776C>G

was associated with X-ALD phenotypes (chi(2) = 6.1; P = 0.048). The

prevalence of the GG genotype of Tc2 c.776C>G was higher in patients with

CNS demyelination compared to those without CNS demyelination (chi(2) =

4.42; P = 0.036). The GG genotype was also more frequent in CCALD compared

to AMN (chi(2) = 4.7; P = 0.031)…..”

Semmler A et al. Genetic variants of methionine metabolism and X-ALD phenotype generation:

results of a new study sample. J Neurol. 2009; 256(8):1277-12780.

- Taylor NL et al. Environmental Stress Causes Oxidative Damage to Plant Mitochondria Leading to Inhibition of Glycine Decarboxylase. J Biol Chem 2002; 277: 42663-68.

- Grimsrud PA et al. Oxidative stress and covalent modification of protein with bioactive aldehydes. J Biol Chem;2008; 283(32):21837-41.

protein (lysine)

(R1 or R2 = H)

Gérard Lizard, EA7270, Université de Bourgogne

INSERM

X-ALD et biomarqueurs potentiels: les protéines carbonylées


INSERM

X-ALD et biomarqueurs potentiels: les miRNAs

Bases moléculaires de l’X-ALD et ‘Three Hit Hypothesis’

AGTLCs

Plasmalogènes

Stress oxydant

Neuroinflammation

Dysfonctions peroxysomales

Démyélinisation et

dysfonctions cellulaires

incluant des modifications

métaboliques pouvant aboutir

à la mort cellulaire

Neurodégénération

3ème Hit

2nd Hit

1er Hit

Activé par des facteurs

Génétiques,

Environnementaux,

Stochastiques…

H2O2 NO

O2.-

Catalase SOD

GSH

Inactivation d’ABCD1

et/ou

Accumulation d’AGTLCs

Homéostasie

oxydative

Rupture de l’homéostasie

oxydative

* Peroxydation lipidique

* Carbonylation protéique

* Dysfonctions cellulaires

Mort cellulaire

Vitamine-E

Autres anti-oxydants

Singh I, Pujol A. Brain Pathol. 2010; 20(4):838-44. Gérard Lizard, EA7270, Université de Bourgogne / INSERM

REMERCIEMENTS


INSERM

Dijon (UB / INSERM / CHU)

Pr M Cherkaoui-Malki

Pr S Savary

Pr M Bardou

Dr P Andreoletti

Dr A Vejux

Dr M Baarine

Dr Z Kattan

Dr JP Pais de Barros

K Ragot

A Athias

Paris (INSERM)

Pr P Aubourg

Strasbourg (CNRS)

Dr S Ghandour

Documents

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