Le CYP2E1 : impact de sa localisation mitochondriale et rôle dans les altérations précoces de l'ADN mitochondrial

CYP2E1 : impact of its mitochondrial localization and role in early alterations of mitochondrial DNA

• Auteur / Autrice : Laetitia Knockaert
• Direction : Marie-Anne Robin
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie et sciences de la santé. Pharmacie
• Date : Soutenance en 2011
• Etablissement(s) : Rennes 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Vie-Agro-Santé (Rennes)
• Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : Université européenne de Bretagne (2007-2016)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Tétrachlorométhane

Paracétamol

Alcool

Peroxydation lipidique

ADN mitochondrial

Stress oxydatif

Mitochondries

Cytochrome P450

Tétrachloro-méthane

Acétaminophène

Éthanol

Peroxydation lipidique

ADN mitochondrial

Stress oxydatif

Mitochondries

Cytochrome P-450 CYP2E1

Résumé

Le cytochrome P450 (CYP) 2E1 intervient dans la biotransformation de nombreux composés exogènes dont l’alcool, le paracétamol et le CCl4. Au cours du métabolisme, le CYP2E1 produit des espèces réactives de l’oxygène et des métabolites réactifs pouvant entraîner des dommages cellulaires et mitochondriaux. Il est majoritairement exprimé dans le réticulum endoplasmique mais il a également été purifié dans des mitochondries hépatiques de rat. La présence de CYPs métabolisant les xénobiotiques au sein des mitochondries pose de nombreuses questions sur leur rôle, leur capacité de métabolisation et sur d’éventuels effets délétères. Dans la première partie de mon travail, nous avons étudié in vitro l’impact de la localisation du CYP2E1 sur la toxicité induite par l’alcool et le paracétamol. Les résultats indiquent que la présence de CYP2E1 uniquement dans la mitochondrie est suffisante pour induire une cytotoxicité et un stress oxydant après traitement par ces deux composés. La seconde partie de mon travail réalisée in vivo avait pour but d’étudier le rôle de la peroxydation lipidique induite par le CCl4 dans les altérations précoces de l’ADN mitochondrial. L’utilisation d’un inhibiteur du CYP2E1 et d’antioxydants a permis de démontrer le rôle majeur de cette protéine et de la peroxydation lipidique dans ces phénomènes. Par la suite, il serait intéressant de déterminer le rôle du CYP2E1 mitochondrial en utilisant le modèle développé dans notre première étude. Si l’implication du CYP2E1 mitochondrial dans le développement de pathologies hépatiques se précise, une voie de recherche intéressante serait d’adresser spécifiquement des antioxydants ou des inhibiteurs à la mitochondrie.

Cytochrome P450 (CYP) 2E1 is implicated in the metabolism of many exogenous compounds such as ethanol, acetaminophen or CCl4. CYP2E1 is one of the CYP able to produce reactive oxygen species during its catalytic cycle. Furthermore, in some cases, CYP2E1 produces reactive metabolites, which could have deleterious cellular and mitochondrial effects. The main localization of this enzyme is the endoplasmic reticulum but it has also been purified from hepatic liver mitochondria. The presence of CYP2E1 in these organelles raises questions regarding its physiological role, its metabolic capacities but also its possible deleterious effects. In the first part of my thesis, we studied in vitro the role of mitochondrial CYP2E1 localization in the toxicity of ethanol or acetaminophen. Our results indicated that the exclusive localization of CYP2E1 within mitochondria was sufficient to induce cytotoxicity and oxidative stress after ethanol or acetaminophen exposure. The second part of my work was devoted to the in vivo study of the implication of CCl4-dependent lipid peroxidation on early mitochondrial DNA alterations. Utilization of a CYP2E1 inhibitor and antioxydants demonstrated the major role of the protein and lipid peroxidation in the qualitative and quantitative alterations of mitochondrial DNA. Next, it would be interesting to determinate the role of mitochondrial CYP2E1 in these DNA lesions using the cellular model developed in our first work. If further studies confirm the implication of mitochondrial CYP2E1 in the development of hepatic injury, it would be interesting to specifically address antioxidants or inhibitors to mitochondria.