Le mécanisme d’action de l’hepcidine déchiffré Deciphering the action mechanism of hepcidin

L’homéostasie du fer dans l’organisme repose sur un contrôle strict de l’absorption du fer au niveau des entérocytes matures de la villosité duodénale. Ce processus met en jeu un grand nombre de protéines dont des transporteurs de fer capables de faire traverser le métal du côté apical (la protéine DMT1, divalent metal transpoter) et du côté basolatéral de la cellule (la ferroportine) (Figure 1) (pour revue, voir [1]). L’hepcidine est une petite protéine synthétisée par l’hépatocyte sous la forme d’un précurseur de 84 acides aminés. La maturation de l’hepcidine après clivage du précurseur conduit à deux formes moléculaires de 25 et 20 acides aminés. Ces formes matures, correspondant à la partie carboxy-terminale, ont été isolées et purifiées dans le sérum et dans l’urine. Elles possèdent huit cystéines formant quatre ponts disulfures qui leur confèrent une structure compacte unique. D’abord identifiée pour son activité antimicrobienne, l’hepcidine s’est révélée être un peptide hormonal clé du métabolisme du fer capable d’inhiber l’absorption intestinale du fer alimentaire. Un régime riche en fer a pour conséquence d’augmenter la production d’hepcidine afin de diminuer l’absorption de ce fer en excès [2, 3]. Dans les situations d’hémochromatoses sévères (lorsque par exemple l’hepcidine est mutée, que ce soit chez l’homme ou chez la souris), cette régulation de l’absorption intestinale de fer est perdue, ce qui provoque une accumulation de fer très importante dans les organes [2, 4]. À l’inverse, une surexpression d’hepcidine crée un blocage de l’absorption de fer, ce qui entraîne une carence en fer pouvant aboutir à une anémie [5]. Si l’on connaît bien maintenant le rôle que joue l’hepcidine dans le contrôle de l’homéostasie du fer, on ignorait encore tout de son mode d’action pour inhiber l’absorption du fer, et surtout sur quelle cible moléculaire elle était capable d’agir. L’exporteur de fer évoqué ci-dessus, la ferroportine, protéine transmembranaire présente dans la membrane basolatérale des entérocytes, semblait être une cible rêvée. C’est effectivement ce que vient de démontrer le groupe de Jerry Kaplan (Université d’Utah, USA) en collaboration avec le groupe de Tomas Ganz (Université de Californie, USA) dans une étude publiée dans Science [6]. Les auteurs ont utilisé un modèle cellulaire (cellules humaines HEK293) dans lequel la ferroportine fusionnée à la GFP (green fluorescent protein), la ferro-GFP, est exprimée de manière inductible. En présence d’inducteur, la ferro-GFP produite se localise dans la membrane et provoque, lorsque les cellules sont incubées en présence de fer, une diminution de la quantité de fer intracellulaire par augmentation de son export. Cela confirme la fonction d’extrusion du fer intracellulaire de la ferro-GFP dans ce modèle. L’ajout d’hepcidine purifiée dans le milieu de culture induit une internalisation de la ferro-GFP, associée à une augmentation du fer intracellulaire. Cette action d’internalisation est rapide (2 à 3 heures) et s’observe pour des concentrations physiologiques d’hepcidine. De plus, cet effet est réversible car la ferro-GFP retrouve une localisation membranaire lorsque l’hepcidine est retirée du milieu. La même observation d’internalisation de la ferro-GFP est reproduite avec une hepcidine de 25 acides aminés synthétisée in vitro mais, de façon intéressante, pas avec la forme la plus courte de 20 acides aminés. Les auteurs montrent par des expériences d’immuno-marquage que la détection de ferro-GFP est diminuée en présence d’hepcidine et suggèrent sa dégradation via la voie lysosomale. La co-localisation de la ferro-GFP internalisée avec le marqueur lysosomal tardif Lamp1 renforce cette hypothèse. L’action est spécifique du couple hepcidine-ferroportine car l’internalisation de la ferro-GFP n’est pas observée en présence de protégrine, un autre peptide antimicrobien, et, inversement, l’hepcidine ne permet par l’internalisation du récepteur de l’EGF (epidermal growth factor). Les auteurs démontrent …