Rôle du couple TSPO-STAR dans l'accumulation du cholestérol dans la mitochondrie au cours de l'ischémie-reperfusion myocardique.

Role of TPSO-STAR in mitochondrial cholesterol accumulation during myocardial ischemia-reperfusion

• Auteur / Autrice : Shirin Leick
• Direction : Bijan Ghaleh, Sandrine Pons
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences pharmacologiques
• Date : Soutenance le 27/04/2022
• Etablissement(s) : Paris 12
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la Vie et de la Santé (Créteil ; 2000-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut Mondor de Recherche Biomédicale (Créteil) - Institut Mondor de Recherche Biomédicale / IMRB
• Jury : Président / Présidente : Véronique Leblais
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Sandrine Pons, Catherine Marchand, Antoine Ouvrard-Pascaud, Fabrice Ivanes, Fabrice Prunier
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Catherine Marchand, Antoine Ouvrard-Pascaud
• DOI : 10.70675/81aba94fz20b1z43b4z9f42z5dd9b70aac5a

Mots clés

Mots clés contrôlés

Cholestérol

Infarctus du myocarde

Mots clés libres

Tspo

Star

Mitochondrie

Cholestérol

Coeur

Tspo

Star

Mitochondria

Cholesterol

Heart

Résumé

L’infarctus du myocarde et ses conséquences représentent un problème de santé publique majeur. Les facteurs de comorbidité aggravants tels que l’hypercholestérolémie et l’obésité prennent des proportions épidémiques importantes et sont reconnus pour limiter l’efficacité des stratégies cardioprotectrices développées notamment dans les études précliniques. Dans ce contexte, le laboratoire d’accueil a précédemment démontré l’existence d’une relation entre l’accumulation intramitochondriale de cholestérol, le stress oxydant et la dysfonction mitochondriale. La limitation pharmacologique de cette accumulation de cholestérol a protégé les mitochondries cardiaques au cours de l’infarctus du myocarde, aussi bien chez des animaux normo- qu’hyper-cholestérolémiques, cette accumulation ne résultant pas d’un moindre catabolisme du cholestérol. Par ailleurs, il est démontré dans les tissus stéroidogéniques que les mouvements intracellulaires de cholestérol impliquent notamment deux protéines que sont TSPO (protéine translocatrice) et STAR (Steroidogenic Acute Regulatory protein). Ainsi notre hypothèse de travail repose sur la nécessité de contrôler les niveaux de cholestérol mitochondrial pour protéger la cellule. Dans une première partie de ce projet de thèse, nous avons étudié les mécanismes impliquant le couple TSPO-STAR dans l'entrée de cholestérol dans les mitochondries lors de l'ischémie-reperfusion grâce à une approche pharmacologique via l’administration de 4’-chlorodiazépam, un ligand de TSPO, et une approche génétique avec l’utilisation de rats délétés pour TSPO (collaboration avec le Pr Papadopoulos, Montréal, Canada). L’ischémie-reperfusion induit la translocation de STAR dans la mitochondrie, concomitante de l’entrée de cholestérol. Ces phénomènes sont limités par l’administration de 4’-CDZ, le ligand de TSPO, montrant une implication de ce récepteur dans les mouvements de cholestérol lors de l’ischémie-reperfusion myocardique. Le caractère indispensable de STAR s’est révélé chez les rats délétés pour TSPO où sa translocation est toujours effective et que le cholestérol continue de s’accumuler. La délétion de TSPO a permis également de mettre en lumière le rôle essentiel de TSPO dans les effets cardioprotecteurs du 4’-CDZ qui sont abolis chez les rats délétés pour TSPO. Dans une deuxième partie de ce travail, nous nous sommes intéressés à une démarche translationnelle avec l’étude d’un double ligand TSPO/GABA-A qui possède une autorisation de mise sur le marché (AMM) comme anxiolytique et montre des effets neuroprotecteurs intéressants dans les modèles d’ischémies cérébrales. Malgré une absence de protection de l’infarctus myocardique à la phase aiguë, l’administration répétée d’étifoxine au cours de la reperfusion, aggrave les lésions d’ischémie-reperfusion dans la semaine qui suit, mettant en exergue un rôle de TSPO dans les mécanismes de réparation et/ou de cicatrisation dans les suites d’un infarctus. Au total, l’ensemble de ce travail montre l’importance de l’interaction TSPO-STAR pour promouvoir l’entrée mitochondriale de cholestérol qui est secondairement oxydé en oxystérols. Les expériences utilisant la perte de fonction TSPO soulignent un rôle primordial de STAR dans ces phénomènes et son ciblage devenant alors une piste pharmacologique d’intérêt. Enfin, l’utilisation de l’étifoxine suggère l’intérêt d’approfondir l’exploration des voies de signalisation dépendant de TSPO dans la phase de cicatrisation et de réparation afin d’identifier de nouvelles stratégies pharmacologiques.

Myocardial infarction and its consequences represent a major public health issue. The incidence of comorbidity factors such as hypercholesterolemia and obesity is constantly growing and these factors are known to blunt or abolish the effectiveness of cardioprotective strategies developed mainly in preclinical studies. In this context, the laboratory has previously demonstrated a relationship between intramitochondrial cholesterol accumulation, oxidative stress, and mitochondrial dysfunction. The pharmacological limitation of this cholesterol accumulation protects the cardiac mitochondria during myocardial infarction, both in normo- and hyper-cholesterolemic animals. This accumulation does not result from reduced cholesterol catabolism.Furthermore, it has been demonstrated in steroidogenic tissues that the cholesterol's intracellular movements involve mainly two proteins, TSPO (translocator protein) and STAR (Steroidogenic Acute Regulatory protein). Thus, our working hypothesis aims at controlling mitochondrial cholesterol levels to protect the cell. In the first part of this thesis, we investigated the mechanisms involving the TSPO-STAR couple in the cholesterol's entry into the mitochondria during ischemia-reperfusion thanks to a pharmacological approach via the administration of 4'- chlorodiazepam, a TSPO ligand, and a genetic approach with the use of TSPO-deleted rats (collaboration with Pr Papadopoulos, Montreal, Canada). Ischemia-reperfusion induced the translocation of STAR in the mitochondria, concomitant with the entry of cholesterol. These phenomena were limited by the administration of 4'-CDZ, the TSPO ligand, showing the involvement of this receptor in cholesterol movements during myocardial ischemia-reperfusion. The mandatory role of STAR was revealed in TSPO-deleted rats where its translocation was still effective, and cholesterol continued to accumulate. The deletion of TSPO also sheds light on the essential role of TSPO in the cardioprotective effects of 4'-CDZ, which are abolished in rats deleted for TSPO. In the second part of this work, we focused on a double TSPO/GABA-A ligand, etifoxine, in a translational perspective. Indeed, this double ligand already has marketing authorization as an anxiolytic and shows interesting neuroprotective effects in models of cerebral ischemia. Despite a lack of protection against myocardial infarction during the acute phase, repeated administrations of etifoxine worsened ischemia-reperfusion injury during the following week, highlighting a role of TSPO in repair mechanisms and/or scarring following myocardial infarction. In conclusion, our investigations highlight the interaction between TSPO and STAR to promote the mitochondrial entry of cholesterol which is secondarily oxidized into oxysterols. Furthermore, experiments using the TSPO loss of function underline the fundamental role of STAR in these phenomena, placing STAR as potential target for future pharmacological developments. Finally, investigating the effects of etifoxine suggests the interest of exploring TSPO-dependent signaling pathways in the healing and repair phases to identify new pharmacological strategies for myocardial infarction.