L'enzyme de conversion de l'angiotensine : une protéase conservée au cours de l'évolution

Angiotensin-converting enzyme: a protease conserved during evolution

Guillaume Rivière

UMR M100 IFREMER/UCBN "Physiologie et Écophysiologie des Mollusques Marins" Université de Caen Basse-Normandie, Bâtiment Sciences C, Campus I, Esplanade de la Paix, 14000 Caen, France

Résumé

L'Enzyme de Conversion de l'Angiotensine (ECA) est cruciale dans l'homéostasie vasculaire des Mammifères. Chez l'Homme, trois ECAs co-existent. L'ECA somatique (ECAso) produit l'angiotensine II vasoactive. L'ECA testiculaire (ECAt), est indispensable à la fertilité. L'ECA2, codée par un autre gène, possède un rôle antagoniste à celui de l'ECAso. Plusieurs ECAs ont été clonées chez les Insectes, pourtant dépourvus de système circulatoire fermé. Ces enzymes sont impliquées dans le développement et la reproduction. Bien qu'aucune séquence du génome de Cænorhabditis elegans ne code pour une ECA fonctionnelle, une enzyme active est néanmoins présente chez un organisme encore plus distant, la sangsue. Cette enzyme est majoritairement exprimée dans le tractus digestif. Sa présence chez les Lophotrochozoaires pose les questions de l'apparition de l'ECA et de ses fonctions originelles. En outre, l'apport récent de nombreuses données génomiques a révélé la présence surprenante d'orthologues chez des groupes encore plus distants, dont les Cnidaires, les Placozoaires, et même de nombreux Procaryotes. Par ailleurs, la caractérisation d'une ECA active chez une Protéobactérie indique que l'enzyme ancestrale serait fonctionnelle. Ainsi, l'ECA est présente des Procaryotes aux Mammifères. Ses propriétés moléculaires, biochimiques et structurales sont incroyablement conservées. L'absence d'ECA dans tous les génomes d'Eucaryotes bicontes séquencés à ce jour pourrait alors résulter d'une perte secondaire. L'ensemble de ces éléments suggère que l'ECA serait apparue très tôt au cours de la phylogenèse. Les caractéristiques de l'ECA mammalienne refléteraient la longue évolution d'une enzyme ancestrale peu spécialisée, dont les fonctions restent énigmatiques.

Abstract

The Angiotensin-Converting Enzyme (ACE) is crucial for vascular homeostasis in mammals. Three isoforms are present in the human. The somatic ACE (sACE) generates the vasoactive angiotensin II. The testicular isoform (tACE) is required for male fertility. ACE2 was cloned from another gene and displays an antagonistic role. Several ACEs were cloned from insects, despite their lack of a closed circulatory system. Insect isoforms are implied in reproduction and development. No sequence in the C. elegans genome is able to encode a functional enzyme. Nevertheless, an active ACE was characterized in an even more distant organism, the leech, in which the enzyme is mainly expressed within the digestive tract. The presence of ACE in lophotrochozoans raises questions about the appearance and original functions of the enzyme. Besides, the recent availability of genomic data unraveled the putative presence of orthologues in even more distant phyla such as cnidaria, placozoa and even many procaryotes. Moreover, the characterization of an active ACE in a proteobacteria indicates that the ancestor isoform was already functional. Thus, ACE is present from bacteria to mammals and exhibits incredibly conserved molecular, biochemical as well as structural features. The absence of ACE in all eucaryotic biconts could thus result from a secondary loss. Taken together, these data suggest that ACE appeared early during the course of evolution. Mammalian ACE features could thus be a result of the long evolutive specialization of an ancient protease whose physiological functions remain to be elucidated.