Rôle du récepteur couplé aux protéines G GPR56 et son mécanisme de protection dans les lésions hépatiques induites par la ferroptose

Ces dernières années, la ferroptose, une nouvelle forme de mort cellulaire programmée, est progressivement devenue un point focal de la recherche scientifique. Elle se caractérise par la mort cellulaire due à la peroxydation des phospholipides et se distingue nettement de l’apoptose et de la nécrose traditionnelles. La ferroptose revêt une importance significative dans diverses conditions pathologiques, y compris les lésions d’ischémie-reperfusion (IRI) et les lésions tissulaires induites par des médicaments. Bien que le mécanisme de la ferroptose commence à être compris, les voies pour l’inhiber restent limitées. Notamment, dans la famille des récepteurs couplés aux protéines G (GPCRs), le rôle précis de ces récepteurs dans la ferroptose n’est pas encore clair.

Cette étude, réalisée par des chercheurs tels que Lin Hui et Ma Chuanshun, affiliés à la Faculté de médecine fondamentale de l’Université de Shandong et d’autres institutions, a été publiée le 5 novembre 2024 dans la revue « Cell Metabolism ». L’équipe de recherche a découvert que le récepteur couplé aux protéines G de la famille adhésive, GPR56, peut résister à la ferroptose en régulant le métabolisme lipidique médié par CD36. De plus, l’étude a identifié l’hormone stéroïde 17α-hydroxypregnénolone (17-OH Preg) comme l’agoniste endogène de GPR56, capable de supprimer efficacement les lésions hépatiques induites par la ferroptose, offrant ainsi une nouvelle cible et une nouvelle approche pour le traitement des lésions hépatiques.

Contexte et signification de la recherche

La ferroptose dépend de la peroxydation des phospholipides intracellulaires, en particulier ceux contenant des acides gras polyinsaturés (PUFA), qui sont des marqueurs principaux de la ferroptose. Dans le mécanisme de régulation de la ferroptose, des facteurs tels que la peroxydase GPX4 et la protéine inhibitrice de ferroptose (FSP1) jouent un rôle clé. La ferroptose est considérée comme liée à plusieurs maladies, notamment les maladies cardiovasculaires et neurodégénératives. Des études ont déjà montré que l’inhibition de la ferroptose dans les lésions d’ischémie-reperfusion et les lésions tissulaires induites par les médicaments peut soulager efficacement les symptômes. La famille des GPCRs est l’une des plus grandes familles de protéines membranaires du corps humain, participant à la transmission de divers signaux physiologiques. Cette recherche propose pour la première fois que le membre de la famille adhésive des GPCRs, GPR56, peut maintenir l’homéostasie hépatique en inhibant la ferroptose.

Méthodologie de recherche et processus

L’étude a commencé par valider le rôle de GPR56 dans divers modèles de lésions hépatiques induites par la ferroptose chez la souris. Ensuite, par des méthodes de knock-out génétique et d’intervention médicamenteuse, le mécanisme spécifique de GPR56 a été davantage révélé. Les étapes clés de la méthodologie incluent :

1. Construction de modèles induisant la ferroptose

Dans l’expérience, les chercheurs ont utilisé deux modèles induisant la ferroptose : un modèle de lésion hépatique induite par la doxorubicine (Dox), et un modèle de lésions d’ischémie-reperfusion (IRI). Dans le modèle de ferroptose induit par la Dox, l’injection de Dox chez les souris a entraîné une augmentation significative des niveaux d’ARNm du marqueur de la ferroptose PTGS2 dans les tissus hépatiques, et l’application de l’inhibiteur de la ferroptose Ferrostatin-1 (Fer-1) a pu soulager efficacement les lésions hépatiques. De plus, en mesurant les niveaux d’expression de marqueurs tels que PTGS2 et 4-HNE dans le foie des souris, l’étude a vérifié davantage l’importance de GPR56 pour résister à la ferroptose.

2. Construction et validation fonctionnelle d’un modèle de déficit en GPR56

L’équipe de recherche a pu éliminer le gène GPR56 dans le foie de souris via l’injection de la recombinase Cre dans des souris spécifiques déficientes en GPR56, et a observé que, après traitement par Dox, les niveaux de PTGS2 ont significativement augmenté dans le foie des souris dépourvues de GPR56, avec une aggravation visible des dommages aux cellules hépatiques et de la peroxydation lipidique. Un autre modèle de knock-out impliquait des souris Alb-Cre+/− GPR56fl/fl, où, comparativement au groupe de contrôle, les hépatocytes dépourvus de GPR56 présentaient des dommages oxydatifs lipidiques et de ferroptose plus sévères après traitement par Dox, semblant avec des niveaux plus élevés d’alanine aminotransférase (ALT) et d’aspartate aminotransférase (AST) sanguin.

3. Effet inhibiteur de GPR56 sur la ferroptose cellulaire

Dans l’expérience in vitro, l’équipe de recherche a utilisé des fibroblastes humains (HT1080) et des cellules de carcinome hépatique (HCCLM3) pour confirmer l’effet inhibiteur de GPR56 sur la ferroptose. Les expériences ont montré qu’une surexpression de GPR56 pouvait efficacement résister à la ferroptose induite par Erastin et RSL3, tandis qu’une réduction du GPR56 augmentait sensiblement la sensibilité des cellules à la ferroptose. De plus, une absence de GPR56 a également conduit à une augmentation significative des niveaux de peroxydation lipidique.

4. GPR56 régule la voie métabolique lipidique médiée par CD36

Une analyse plus poussée a révélé que GPR56 réduit le contenu en PUFA intracellulaire en favorisant l’endocytose et la dégradation lysosomale de CD36, ce qui diminue la sensibilité à la ferroptose. La suppression de GPR56 augmentait les niveaux de la protéine CD36, exacerbant ainsi la réaction de peroxydation lipidique. L’étude a également constaté que GPR56 régule négativement l’expression de CD36 par la voie du signal G12/G13, un processus indépendant des voies protéolytique et autophagique, mais dépendant de la voie d’endocytose-dégradation lysosomale.

5. 17-OH Preg comme agoniste endogène de GPR56

Pour identifier un agoniste endogène de GPR56, l’équipe de recherche a filtré plusieurs stéroïdes et a découvert que 17-OH Preg pouvait activer la voie du signal G12/G13 de GPR56 et inhiber significativement la ferroptose. Les expériences in vitro ont montré que 17-OH Preg pouvait réduire efficacement les dommages par peroxydation lipidique induits par Dox ou IRI, bien que cette protection soit considérablement diminuée chez les souris dépourvues de GPR56, soulignant l’importance cruciale de GPR56 dans l’effet anti-ferroptose médié par 17-OH Preg. De plus, la modélisation de dynamique moléculaire a révélé que 17-OH Preg se lie à des sites spécifiques d’acides aminés de GPR56, provoquant des changements de conformation de GPR56 qui activent les voies de signalisation en aval.

Résultats de l’étude et analyses

Les résultats de l’étude indiquent que GPR56 réduit la sensibilité des cellules à la ferroptose en régulant le métabolisme lipidique médié par CD36. 17-OH Preg, en tant qu’agoniste endogène de GPR56, exerce un effet anti-ferroptose via l’axe de signalisation GPR56-G12. Les expériences ont également révélé que la disparition de GPR56 augmente significativement le contenu des phospholipides contenant des PUFA, rendant ainsi les cellules hépatiques plus sensibles à la ferroptose. En même temps, 17-OH Preg réduit l’absorption des PUFA en inhibant l’expression de CD36, atténuant ainsi les dommages hépatiques associés à la ferroptose.

L’équipe de recherche a aussi vérifié le potentiel thérapeutique de l’axe GPR56-17-OH Preg-CD36 dans des modèles cliniques. Les expérimentations ont démontré que, dans un modèle de lésions hépatiques aiguës induites par Dox, l’utilisation de 17-OH Preg pouvait atténuer significativement les dommages par oxydation lipidique des hépatocytes et baisser les niveaux de marqueurs de lésions hépatiques. De plus, 17-OH Preg a également inhibé efficacement les lésions rénales aiguës causées par l’ischémie-reperfusion, illustrant son potentiel d’application dans de multiples lésions tissulaires.

Signification de l’étude et perspectives

Cette étude a pour la première fois révélé le rôle essentiel de GPR56 dans les lésions hépatiques induites par la ferroptose et a identifié 17-OH Preg comme un agoniste endogène de GPR56, fournissant ainsi une nouvelle cible pour le traitement des lésions hépatiques.