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Du codon UGA à la sélénoprotéine achevée
Contrairement au fer ou au zinc, le sélénium ne se fixe pas sous forme d’ion faiblement lié à une protéine déjà formée. Il est inséré dans la chaîne dès la synthèse protéique, en tant que partie d’un acide aminé. Voilà pourquoi le statut en sélénium influe directement sur la quantité d’une sélénoprotéine donnée qu’une cellule est en mesure de produire.
L’élément SECIS comme consigne de lecture
Les ribosomes mettent normalement fin à la traduction dès qu’ils rencontrent le codon UGA. Dans les gènes de sélénoprotéines, l’extrémité non traduite de l’ARN messager contient une séquence repliée en boucle, l’élément SECIS. Une protéine qui s’y fixe (SBP2) et un facteur d’élongation spécial amènent un ARN de transfert chargé de sélénocystéine. Le ribosome insère alors ce composant à la position UGA et poursuit la lecture.
La sélénocystéine elle-même n’est pas reprise telle quelle de l’alimentation. La cellule l’assemble directement sur son ARN de transfert : une sérine y est d’abord accrochée, puis convertie en plusieurs étapes à l’aide de sélénophosphate.
Un ordre de priorité quand l’apport est limité
Si le sélénium disponible ne suffit pas pour toutes les sélénoprotéines, leurs quantités ne baissent pas de manière uniforme. L’ARN messager de certaines d’entre elles, comme la glutathion peroxydase 1, est dégradé plus vite en cas de carence. D’autres, dont la glutathion peroxydase 4, se maintiennent relativement longtemps. Les chercheurs parlent d’une hiérarchie des sélénoprotéines.
| Protéine | Localisation dans la cellule | Fonction décrite |
|---|---|---|
| Sélénoprotéine K (SELENOK) | Membrane du réticulum endoplasmique | Palmitoylation du récepteur IP3 avec DHHC6 ; libération du calcium |
| Glutathion peroxydase 4 (GPx4) | Cytosol, mitochondries, abords des membranes | Conversion des hydroperoxydes lipidiques dans les membranes ; survie des lymphocytes T activés en modèle animal |
| Glutathion peroxydase 1 (GPx1) | Cytosol | Dégradation du peroxyde d’hydrogène, que les cellules immunitaires produisent aussi comme molécule de signalisation |
| Thiorédoxine réductases (TXNRD1, TXNRD2) | Cytosol et mitochondries respectivement | Retour de la thiorédoxine à sa forme réduite ; influence sur des protéines de signalisation sensibles à l’état redox |
| Sélénoprotéine P (SELENOP) | Plasma sanguin, libérée par le foie | Distribution du sélénium aux tissus, y compris aux cellules du système immunitaire |
Compilé d’après des articles de synthèse sur la biologie des sélénoprotéines, notamment Labunskyy, Hatfield & Gladyshev, Physiological Reviews 94 (2014) ; Avery & Hoffmann, Nutrients 10 (2018).
Signaux calciques et sélénoprotéine K
Lorsqu’un lymphocyte T reçoit par son récepteur un signal approprié, la concentration de calcium à l’intérieur de la cellule monte en quelques secondes. Ce signal participe au choix des gènes que la cellule lira ensuite. Une étape importante est la libération du calcium du réticulum endoplasmique par le récepteur IP3.
Palmitoylation du récepteur IP3
La sélénoprotéine K ne possède pas elle-même d’activité enzymatique au sens classique. Elle agit comme cofacteur de l’enzyme DHHC6, qui attache une chaîne d’acide palmitique au récepteur IP3. Ce n’est qu’avec cet acide gras que le récepteur s’ancre de façon stable dans la membrane et forme des complexes de canaux fonctionnels. Ce lien a été décrit par Fredericks et ses collègues (PNAS, 2014).
Ce qu’ont montré les modèles murins sans sélénoprotéine K
Verma et ses collègues (Journal of Immunology, 2011) ont étudié des souris chez lesquelles le gène de la sélénoprotéine K était inactivé. Après un signal d’activation, les lymphocytes T, les granulocytes neutrophiles et les macrophages de ces animaux présentaient un influx de calcium plus faible ; les lymphocytes T se multipliaient moins, et les granulocytes neutrophiles migraient de façon moins orientée.
Ces résultats proviennent d’animaux génétiquement modifiés ou de cultures cellulaires. Ils décrivent à quoi une sélénoprotéine sert en principe, et on ne peut pas les lire comme une indication de ce qu’un aliment ou une préparation déclenche chez l’être humain.
Le sélénium contribue au fonctionnement normal du système immunitaire.
Conformément au Règlement (UE) n° 432/2012Lipides membranaires des lymphocytes en division
Un lymphocyte T activé peut se diviser de nombreuses fois en quelques jours. Chaque cellule fille a besoin de nouvelles membranes, dont les acides gras polyinsaturés réagissent facilement avec l’oxygène. Il se forme des hydroperoxydes lipidiques, capables de se propager dans la membrane s’ils ne sont pas convertis.
La particularité de la glutathion peroxydase 4
Sur les huit glutathion peroxydases humaines, cinq contiennent de la sélénocystéine. La GPx4 est la seule d’entre elles à pouvoir réduire les hydroperoxydes directement dans les lipides membranaires complexes, sans qu’ils aient d’abord été extraits de la membrane. Le glutathion y sert de donneur d’électrons.
Ferroptose des lymphocytes T dépourvus de GPx4
Matsushita et ses collègues (Journal of Experimental Medicine, 2015) ont supprimé de façon ciblée la GPx4 dans les lymphocytes T de souris. Les cellules se développaient d’abord, mais mouraient après leur activation. Cette mort cellulaire a pu être rattachée au mécanisme dépendant du fer qu’est la ferroptose. Un travail de Yao et ses collègues (Nature Immunology, 2021) a décrit un schéma comparable pour les lymphocytes T auxiliaires folliculaires, un sous-groupe qui coopère avec les lymphocytes B dans les ganglions lymphatiques.
Les thiorédoxine réductases, second système de sélénoprotéines
Outre le glutathion, les cellules font appel à une petite protéine, la thiorédoxine, pour rouvrir les ponts disulfure d’autres protéines. Les thiorédoxine réductases, qui régénèrent la thiorédoxine après chaque cycle, portent une sélénocystéine à l’extrémité de leur chaîne. Dans les lymphocytes, elles sont notamment décrites pour la fourniture de composants de la synthèse de l’ADN pendant la division cellulaire.
Ne pas confondre l’allégation et la recherche
Pour le sélénium en lien avec le système immunitaire, la Commission européenne a autorisé une seule formulation : « Le sélénium contribue au fonctionnement normal du système immunitaire. » Conformément au Règlement (UE) n° 432/2012.
Les descriptions de la sélénoprotéine K, de la GPx4 et des thiorédoxine réductases éclairent le contexte biologique de cette formulation. Elles n’élargissent pas l’allégation autorisée.
Sélénoprotéine P, apports et valeur de référence
Le sélénium que les cellules immunitaires intègrent dans les ganglions lymphatiques, la rate ou la moelle osseuse leur parvient avant tout par le plasma sanguin. Le foie capte le sélénium absorbé, l’incorpore dans la sélénoprotéine P et libère cette protéine. Avec jusqu’à dix résidus de sélénocystéine par molécule, elle est exceptionnellement riche en sélénium.
Captation par les récepteurs des cellules cibles
Les cellules reconnaissent la sélénoprotéine P grâce à des récepteurs de la famille des récepteurs des lipoprotéines ; ont été décrits en particulier ApoER2 (LRP8) et la mégaline (LRP2). Après sa captation, la protéine est dégradée, et le sélénium libéré sert à la propre synthèse de sélénoprotéines de la cellule. Dans la recherche, la concentration plasmatique de sélénoprotéine P est considérée comme un marqueur du statut en sélénium.
Valeurs de référence et limite supérieure
Pour l’étiquetage nutritionnel, le Règlement (UE) n° 1169/2011 fixe une valeur de référence de 55 microgrammes de sélénium par jour. En 2014, l’EFSA a établi pour les adultes un apport adéquat de 70 microgrammes par jour, puis a fixé en 2023 une limite supérieure tolérable de 255 microgrammes par jour pour les adultes. Entre besoin et limite supérieure, l’écart n’est donc que d’un facteur trois à quatre.
| Dans l’assiette | Microgrammes pour 100 g, fourchette approximative |
|---|---|
| Thon, cuit | environ 60–110 |
| Œuf de poule | environ 25–35 |
| Lentilles, sèches | très dépendant du sol, souvent moins de 10 |
| Noix d’Amazonie | très variable, de moins de 100 à bien plus de 1 000 |
Les teneurs varient selon l’origine, car les plantes puisent le sélénium dans le sol. Quelques noix d’Amazonie peuvent donc déjà représenter une grande partie de la limite supérieure.
Malentendus autour de l’allégation
Pour le sélénium, plus veut-il dire mieux ?
Non. La formulation se rapporte au fonctionnement normal lorsque l’apport est suffisant. Au-delà des besoins, on ne peut en déduire aucun effet supplémentaire, et du fait de la proximité de la limite supérieure, un apport élevé en sélénium n’est expressément pas souhaitable.
Pourquoi la sélénocystéine est-elle absente de nombreux tableaux des vingt acides aminés ?
La liste classique réunit les acides aminés auxquels le code génétique attribue un codon propre et sans ambiguïté. La sélénocystéine utilise un codon d’arrêt réinterprété et n’est incorporée qu’avec l’aide de l’élément SECIS. C’est pourquoi la biochimie la range le plus souvent à part, comme vingt et unième acide aminé protéinogène.
Les expériences sur l’animal valent-elles telles quelles pour l’être humain ?
Les modèles murins décrits reposent sur des gènes totalement inactivés. Une telle situation ne se produit pas avec une alimentation ordinaire. Ces études sont précieuses pour comprendre ce que fait une protéine dans la cellule, mais elles ne disent pas quel effet un apport donné a chez l’être humain.
Qui devrait demander conseil avant de prendre des préparations à base de sélénium ?
En principe, toute personne qui utilise déjà une préparation contenant du sélénium, prend des médicaments, est enceinte, allaite ou a des antécédents médicaux. Ces bases expliquent des mécanismes ; elles ne peuvent pas remplacer l’évaluation personnelle d’un médecin ou d’un pharmacien.