Approches biochimique, épidémiologique et clinique du métabolisme intégré de la Lipoprotéine (a)

Biochemical, Epidemiological and Clinical Investigation of Lipoprotein (a) Metabolism

• Auteur / Autrice : Valentin Blanchard
• Direction : Gilles Lambert, Gerald F Watts
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie santé, biochimie
• Date : Soutenance le 17/06/2020
• Etablissement(s) : La Réunion en cotutelle avec University of Western Australia
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences, Technologies et Santé (Saint-Denis, La Réunion)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Diabète athérothrombose et thérapies Réunion Océan Indien (Saint-Denis, Réunion)
• Jury : Président / Présidente : Marie-Paule Gonthier
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Aurélie Thedrez, Mikaël Croyal
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Laurent Martinez, Mathilde Varret

Mots clés

Mots clés contrôlés

Récepteurs aux lipoprotéines LDL

Polymorphisme génétique

Spectrométrie de masse

Apolipoprotéine E

Apolipoprotéine A

Lipoprotéine A

Mots clés libres

Lipoprotéine (a)

Apo(a)

ApoE

Polymorphisme

Pcsk9

Spectrométrie de masse

Ldlr

Lipoprotein (a)

Apo(a)

ApoE

Polymorphism

Pcsk9

Mass spectrometry

Ldlr

Résumé

Une personne sur cinq dans la population générale présente des niveaux plasmatiques élevés en lipoprotéine (a) [Lp(a)], une lipoprotéine extrêmement athérogène qui ressemble aux LDL. Les études physiopathologiques, épidémiologiques, et génétiques démontrent que lorsque la concentration sanguine en Lp(a) dépasse 125 nmol/L, la survenue d’événements cardiovasculaires augmente très fortement. La différence structurale majeure entre Lp(a) et LDL est que la Lp(a) contient une protéine caractéristique supplémentaire, l’apo(a), de taille très variable car elle contient entre 1 et 40 répétitions du domaine Kringle IV2 (KIV2). La taille de l’apo(a) est inversement corrélée aux concentrations plasmatiques en Lp(a). Outre l’apo(a), l’apoE et PCSK9 sont les deux seules autres protéines circulantes connues pour moduler les taux de Lp(a). L’objet de mes travaux de thèse a été de déterminer comment la taille de l’apo(a), le polymorphisme de l’apoE et l’inhibition pharmacologique de PCSK9 régulent les niveaux de Lp(a). Nous avons d’abord développé une approche méthodologique originale de spectrométrie de masse pour doser les apolipoprotéines, déterminer leurs polymorphismes, et en évaluer les flux métaboliques. Nous avons également mis au point une technique de séparation résolutive des différentes isoformes de l’apo(a) sur gel d’agarose. Nous montrons par spectrométrie de masse que l’apoE présente sur les VLDL gouverne la production (synthèse/assemblage) de la Lp(a). Par ailleurs, nous avons établi que les patients hypercholestérolémiques familiaux porteurs de l’isoforme E2 de l’apoE présentent des concentrations de Lp(a) plus faibles comparativement aux porteurs des isoformes E3 et E4, ce qui leur confère un taux de récidive pour les événements vasculaires réduit. Enfin, nous avons démontré chez des patients à haut risque cardiovasculaire que la réponse à un traitement par inhibiteurs de PCSK9 en termes de réduction de la Lp(a), est proportionnelle à la taille de l’apo(a). Nous avons également observé que le traitement par aphérèse d’un patient présentant des niveaux très élevés en Lp(a), le protège contre une récidive d’infarctus du myocarde. L’ensemble de mes résultats nous a permis de déterminer les modalités physiologiques par lesquelles la taille de l’apo(a) et le polymorphisme de l’apoE modulent les niveaux circulants de cette lipoprotéine extrêmement athérogène. Les thérapies actuelles (inhibiteurs de PCSK9, aphérèse) restent cependant insuffisantes pour une prise en charge optimale des patients avec une Lp(a) élevée.

One in five individuals in the population displays elevated circulating levels of lipoprotein (a) [Lp(a)], a highly atherogenic lipoprotein resembling LDL. Pathophysiological, epidemiological and genetic studies demonstrate that circulating Lp(a) levels above 125 nmol/L are associated with a sharp increase in cardiovascular events rate.The major structural difference between Lp(a) and LDL is that Lp(a) contains a signature protein, apo(a), extremely polymorphic in size as it contains 1 to more than 40 Kringle IV2 (KIV2) domains. The size of apo(a) is inversely correlated with the circulating levels of Lp(a). Besides apo(a), apoE and PCSK9 are the only other plasma proteins known to modulate Lp(a) levels. The aims of my PhD project were to assess how the size of apo(a), the polymorphism of apoE and the pharmacological inhibition of PCSK9 govern Lp(a) plasma concentrations. First, we have developed a robust methodological approach to quantitatively assay apolipoproteins, assess their polymorphisms and evaluate their metabolic fluxes by mass spectrometry. In addition, we have set up a resolutive separation technique allowing the investigation of distinct apo(a) isoforms on agarose gels. We then showed using mass spectrometry that apoE specifically present on VLDL impacts on Lp(a) production, synthesis and/or assembly. In addition, we clearly established that familial hypercholesterolemic patients specifically carrying the apoE2 isoform display reduced Lp(a) plasma levels and are thereby less prone to recurrent cardiovascular events compared with apoE3 or E4 carriers. Finally, we demonstrate that the response to PCSK9 inhibitor treatments of patients at high cardiovascular risk in terms of Lp(a) lowering is proportional to the size of apo(a). We also observed that apheresis procedures performed on a patient with extreme Lp(a) plasma levels reduce his risk of undergoing recurrent myocardial infarction. Taken together, my PhD results allowed us to decipher the physiological modalities by which apo(a) size and apoE polymorphism modulate the circulating levels of this extremely atherogenic lipoprotein species. The therapies currently available (PCSK9 inhibitors, plasmapheresis) remain however clearly insufficient to treat patients with elevated Lp(a).