Caractérisation des fonctions de transport du cholestérol des sous-types de macrophages M1 et M2 issus de cellules THP-1

Abstract

L’athérosclérose est maintenant reconnue comme une maladie inflammatoire qui est caractérisée par le recrutement de macrophages dans la paroi vasculaire. La présence de différents stimulus dans la plaque entraîne la polarisation de ces macrophages en sous-types pro- et anti-inflammatoires. Bien qu’il soit établi que les macrophages participent à la formation de la plaque en devenant des cellules spumeuses suite à l'internalisation du cholestérol qui s’y accumule, peu d’informations sont connues sur la capacité de capture et d’efflux de cholestérol des sous-types de macrophages. Notre objectif principal était donc de déterminer si ces mécanismes impliqués dans la fonction de transport de cholestérol des macrophages différaient selon les sous-types pro- et anti-inflammatoires. À cet effet, nous avons polarisé des cellules THP-1, issus d'une lignée monocytaire humaine, en sous-types pro-inflammatoires M1 en les exposant à 20 ng/ml d'interféron gamma (IFNγ), en présence d’une faible dose de lipopolysaccharides (LPS) (10 pg/mL, M1C) ou d’une forte dose de LPS (1 µg/ml, M1A), afin d’obtenir des M1 avec un niveau inflammatoire distinct. Le sous-type anti-inflammatoire M2 a été polarisé avec 20 ng/ml d’interleukine-4 (IL-4). Puis, nous avons mesuré l’expression génique et protéique des transporteurs de cholestérol, la capacité d’efflux de cholestérol, la captation des esters de cholestérol (CE) de différentes lipoprotéines et l'accumulation de cholestérol dans chacun des sous-types de macrophages générés. Les sous-types M1C et M1A présentaient une expression d'ARNm et protéique d’ABCA1 plus élevée, mais exprimaient moins de rLDL, CD36 et SR-BI que les macrophages M2. Les M1C et M1A avaient aussi une capacité d’efflux de cholestérol vers l’apo A-I réduite par rapport au M2. Le sous-type M1C présentait aussi une baisse d’efflux de cholestérol vers les HDL comparativement aux sous-types M1A et M2. Par ailleurs, les macrophages M1C et M1A montraient une capacité de capture des CE des HDL, LDL et AcLDL plus basse que les M2, ce qui concordait avec une expression réduite des récepteurs SR-BI, rLDL et CD36 dans les M1C et M1A. Tous les sous-types présentaient une concentration de cholestérol totale similaire suite à une incubation avec des AcLDL, indiquant que tous les sous-types accumulaient le cholestérol de façon semblable. Ces résultats démontrent donc que les M2 ont une capacité de capture et d’efflux du cholestérol plus grande que les M1, ce qui suggère que le sous-type M2 aurait une meilleure capacité de transport du cholestérol afin de prévenir ou réduire l’accumulation de cholestérol dans la plaque d’athérosclérose.

Atherosclerosis is now known as an inflammatory disease characterized by macrophage infiltration of the vascular wall. Different stimuli present in the plaque can polarize macrophages to pro- and anti-inflammatory subtypes. Even though it has been established that macrophages are implicated in plaque formation by becoming foam cells following cholesterol accumulation, information on cholesterol uptake and efflux of macrophage subtypes remains scarce. Our main objective was to determine if the mechanisms involved in cholesterol transport functions in macrophages differ between the pro- and anti-inflammatory subtypes. Accordingly, we polarized THP-1 cells to pro-inflammatory M1 subtypes by exposing them to 20 ng/ml interferon gamma (IFNγ), along with a low dose of lipopolysaccharides (LPS) (10 pg/ml, M1C) or a higher dose of LPS (1 μg/ml), to generate M1 subtypes with distinct inflammation levels. M2 subtype was polarized with 20 ng/ml of interleukin-4 (IL-4). We then compared mRNA and protein expression of cholesterol transport proteins, cholesterol efflux capacity, association of cholesteryl esters (CE) from lipoproteins and cholesterol accumulation susceptibility in each macrophages subtypes. M1C and M1A had higher mRNA and protein expression of ABCA1, but had reduced LDLr, CD36 and SR-BI mRNA and protein expression than M2 macrophages. M1C and M1A also show reduced cholesterol efflux to apo A-I compared to M2. M1C subtype had reduced cholesterol efflux to HDL compared with M1A and M2 subtypes. Moreover, M1C and M1A macrophages had lower CE-association from HDL, LDL and AcLDL compared to M2, matching reduced expression of SR-BI, LDLr and CD36 in M1C and M1A. All subtypes show similar cholesterol concentration following AcLDL incubation, which indicates that all subtypes accumulated cholesterol in a similar manner. These results suggest that M2 macrophages have higher cholesterol uptake and efflux capacity than M1 subtypes, which indicates that the M2 subtype has increased cholesterol transport capacity and may decrease cholesterol accumulation in the plaque.