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En termes de prions, y a-t-il une possibilité que d'autres protéines en dehors de PRPC puissent être mal repliées

En termes de prions, y a-t-il une possibilité que d'autres protéines en dehors de PRPC puissent être mal repliées


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C'est à partir de la recherche que le PRPC semble être la cause de toutes les maladies liées aux prions. Merci


Il existe de nombreux prions autres que la PrP ; il est souvent utile de, par ex. lire wikipedia pour ces cas.

Par exemple, il existe de nombreux prions de levure qui ne sont pas homologues à la PrP https://en.wikipedia.org/wiki/Fungal_prion.

Mais même chez l'homme, il existe un certain nombre d'autres protéines qui forment des amyloïdes et sont décrites comme « de type prion » même si elles ne sont pas la protéine canonique : https://en.wikipedia.org/wiki/Prion#In_other_diseases


Les prions de mammifères et leur pertinence plus large dans les maladies neurodégénératives

Les prions sont des agents infectieux connus uniquement à base de protéines qui provoquent invariablement des maladies cérébrales mortelles après des périodes d'incubation silencieuses pouvant s'étendre sur toute une vie. Ces maladies peuvent survenir spontanément, par infection ou être héréditaires. Remarquablement, les prions sont composés d'assemblages d'auto-propagation d'une protéine cellulaire mal repliée qui codent l'information, génèrent une neurotoxicité et évoluent et s'adaptent in vivo. Bien que des parallèles aient été établis avec la maladie d'Alzheimer et d'autres affections neurodégénératives impliquant le dépôt d'assemblages de protéines mal repliées dans le cerveau, des informations sont maintenant fournies sur l'utilité et les limites des analogies avec les prions et leur pertinence étiologique et thérapeutique.


Pathogénie, diagnostic et thérapie des prions : où en sommes-nous ?

Les maladies à prions, également connues sous le nom d'encéphalopathies spongiformes transmissibles (EST), sont invariablement des maladies neurodégénératives mortelles affectant un large éventail d'espèces hôtes et surviennent via des mécanismes génétiques, infectieux ou sporadiques (tableau ​ (tableau 1). 1). Chez l'homme, les maladies à prions résultent de modes de transmission infectieux (variante de la maladie de Creutzfeldt-Jakob [vCJD], MCJ iatrogène, Kuru) des modes de transmission héréditaires dans lesquels il existe une mutation non conservatrice de la lignée germinale PRNP cadre de lecture ouvert des gènes (MCJ familiale, syndrome de Gerstmann-Sträussler-Scheinker, insomnie familiale fatale) (1, 2) et des modes de transmission qui n'ont encore été ni déterminés ni compris (MCJ sporadique [sCJD]). Les symptômes cliniques associés à chacune des formes humaines de la maladie à prions varient considérablement (2).

Tableau 1

Spectre des maladies à prions chez l'homme et l'animal

La nomenclature appliquée à la biologie des prions continue d'être complexe et déroutante pour les non-spécialistes. Ici, nous utilisons le terme “prion” pour désigner l'agent causal des maladies à prions, sans impliquer les propriétés structurelles associées. Nous nous référons à la protéine prion associée à la maladie (PrP Sc ), une isoforme spécifique à la maladie de la protéine prion cellulaire codée par l'hôte (PrP C ), qui s'accumule chez les individus atteints de la plupart des formes d'EST (Figure ​ (Figure 1) 1 ) (3). Alors que la PrP Sc est classiquement définie comme une PrP agrégée partiellement résistante aux protéases, il a récemment été démontré que la PrP C peut subir des modifications structurelles associées à la maladie qui ne confèrent pas de propriétés de résistance inhérente aux protéases (4). À la lumière de cela, il est conseillé de définir la PrP Sc sur la base des modifications structurelles associées à la maladie plutôt que sur les propriétés de résistance aux protéases.

Modèles de conversion PrP C en PrP Sc. (UNE) Le modèle hétérodimère propose que lors de l'infection d'une cellule hôte appropriée, la PrP Sc entrante (orange) démarre une cascade catalytique en utilisant PrP C (bleu) ou un intermédiaire partiellement déplié résultant de fluctuations stochastiques dans les conformations de PrP C comme substrat, le convertissant par un changement de conformation en une nouvelle protéine riche en β-feuille–. La PrP Sc nouvellement formée (vert-orange) convertira à son tour de nouvelles molécules de PrP C. (B) Le modèle de polymérisation nucléée non catalytique propose que le changement de conformation de PrP C en PrP Sc soit contrôlé thermodynamiquement : la conversion de PrP C en PrP Sc est un processus réversible mais à l'équilibre favorise fortement la conformation de PrP C . La PrP Sc convertie n'est établie que lorsqu'elle s'ajoute à une graine de type fibrille ou à un agrégat de PrP Sc . Une fois qu'une graine est présente, l'addition de monomères est accélérée.

Les maladies à prions sont conceptuellement récentes, les premiers cas de maladie de Creutzfeldt-Jakob ont été décrits il y a huit décennies (5, 6), mais la théorie de l'infection à prions uniquement protéique a été formulée à l'origine en 1967 (7) et affinée plus tard et le terme &# x0201cprion& #x0201d inventé en 1982 (8). La nature physique précise de l'agent prion fait toujours l'objet d'une intense controverse scientifique. La PrP Sc peut être congruente ou non avec l'agent infectieux. Il reste à prouver formellement si l'unité infectieuse se compose principalement ou exclusivement de : (a) une sous-espèce de PrP Sc (b) une forme intermédiaire de PrP (PrP*) (9) (c) d'autres protéines dérivées de l'hôte (10 ) ou (d) des composés non protéiques (qui peuvent inclure des glycosaminoglycanes et peut-être même des acides nucléiques) (11). Nous ne savons donc toujours pas si l'hypothèse du prion est correcte dans son intégralité.

Comme pour toute autre maladie, une compréhension mécaniste approfondie de la pathogenèse est la meilleure base pour concevoir des diagnostics prédictifs sensibles et des schémas thérapeutiques efficaces.

Le but du présent article est de discuter de certains aspects de l'état de l'art en science des prions et de leur impact sur le diagnostic des prions, principalement en ce qui concerne la maladie à prions acquise de manière périphérique. A ce jour, aucune thérapie causale ne peut être proposée aux victimes de la maladie à prions. On assiste pourtant à l'émergence d'une richesse impressionnante d'approches thérapeutiques, dont certaines méritent certainement d'être testées pour leur validité.


Les prions sont éternels

Le cerveau d'une Néerlandaise de 55 ans ne semblait tout simplement pas fonctionner correctement. Sa mémoire et sa concentration glissaient. Elle a commencé à souffrir de maux de tête et à entendre et voir des choses qui n'étaient pas là. Elle a eu du mal à parler, puis est devenue muette. Elle a développé des signes de la maladie de Parkinson.

Les scientifiques étaient curieux de savoir ce qui avait. Au lieu de congeler son cerveau, ils l'ont plongé dans le conservateur chimique formaldéhyde &ndash qui réticule les acides aminés dans les protéines, &ldquofixing» - pendant trois longs jours. Ils l'ont tranché finement et ont placé les morceaux dans de la paraffine. Après avoir examiné le tissu au microscope et formé une opinion, ils ont rangé les lames et ils sont restés plusieurs années à température ambiante.

Un deuxième groupe de scientifiques a acquis les lames et extrait une partie des tissus conservés et séchés. Ils l'ont dilué et injecté la solution à des souris. À leur grande surprise, quatre des huit souris ainsi injectées ont développé des signes de la maladie de la femme, malgré un régime de traitement brutal qui aurait dû être suffisant pour tuer à peu près n'importe quel agent pathogène.

Cet exemple le plus récent, publié en février dernier, d'endurance biochimique mettant à rude épreuve la crédibilité a attiré mon attention il y a quelques semaines. Il souligne le pouvoir impressionnant des prions.

Protéines infectieuses

Un prion est une protéine mal repliée provoquant une maladie. Selon la façon dont il est mal replié, le prion peut également être infectieux, et ils le sont souvent.

Curieusement, toutes les maladies à prions connues, sauf une, sont causées par des modifications d'un Célibataire protéine de mammifère, la "protéine ldquoprion" au nom quelque peu confus. Cette protéine, dans son état sain et correctement replié, est, sinon triviale, relativement sans importance. Sa perte totale n'est certainement pas catastrophique.

Pourtant, dans un accident de la nature très malheureux, cette protéine provoque une quantité extraordinaire de problèmes lorsqu'elle est brisée. Lorsqu'il est muté ou mal replié de l'une des 34 manières connues, il devient un prion proprement dit. Lorsqu'un prion rencontre une protéine prion normale, la forme de la protéine prion se métamorphose en une forme malade. Comme un zombie, il peut désormais aussi créer plus de prions.

C'est du moins l'hypothèse du prion telle que promulguée par le biologiste Stanley Prusiner, qui a remporté le prix Nobel de médecine en 1997 pour cette idée. La réaction en chaîne qui s'ensuit entraîne une conversion implacable des protéines prions normales en prions. Dans de nombreuses maladies à prions, la forme du prion les pousse également à se polymériser en fibres appelées amyloïdes (nommées à tort et à tort d'après les amidons au 19ème siècle car les premiers tests avaient du mal à les distinguer, mais n'ayant en réalité rien à voir avec les amidons).

Les fibres amyloïdes s'accumulent à l'extérieur des cellules, où elles peuvent percer des trous dans le tissu cérébral qui provoquent une situation semblable à celle du fromage suisse (ce qui se produit certainement avec ou sans leur aide). Ou ils peuvent être toxiques d'une autre manière qui génère la dégénérescence neurale et l'atrophie cérébrale observées dans les maladies à prions. Dans le cas de la variante de la maladie de Creutzfeldt-Jakob (vu en haut de cet article), les fibrilles des plaques amyloïdes rayonnent à partir d'un point central, leur donnant l'apparence de tribbles.

La protéine prion, pour des raisons encore inconnues, a une structure remarquablement similaire chez les mammifères, ce qui lui donne un passeport pour les méfaits inter-espèces. Les maladies à prions célèbres incluent la maladie de la vache folle (alias encéphalopathie spongiforme bovine, contractée lorsque le bétail a reçu des aliments contenant des moutons morts de la tremblante du prion, notez que les bovins sont végétariens) kuru (infâme contracté par des personnes qui consomment rituellement le cerveau de parents décédés en Papouasie-Nouvelle-Guinée) et la variante de la maladie de Creutzfeldt-Jakob (acquise par des personnes qui ont mangé du bœuf infecté par la vache folle).

Les maladies à prions sont universellement redoutées car elles sont uniformément mortelles. Une fois que les symptômes apparaissent, ils provoquent un arrêt complet du système relativement rapide qui peut inclure, en plus des symptômes ressentis par la femme néerlandaise, une bave incontrôlée, des mouvements non coordonnés et des convulsions. Ce n'est pas une bonne façon d'aller, et vous irez.

Le vecteur en acier inoxydable

Éviter ce destin horrible, bien qu'improbable, est quelque chose sur lequel vous avez malheureusement peu de contrôle.

Les maladies à prions sont le plus souvent acquises en héritant d'un gène de protéine prion défectueux d'un parent, en consommant des aliments contaminés par des prions ou en recevant des tissus ou des organes de donneurs contaminés par des prions.

Mais il existe une dernière possibilité de transmission inquiétante, qui découle des pouvoirs d'endurance époustouflants des prions.

Ces pouvoirs sont considérables. Selon un récit, les prions résistent à la digestion par les enzymes de clivage des protéines, peuvent rester infectieux pendant des années lorsqu'ils sont fixés par séchage ou produits chimiques, peuvent survivre à une chaleur de 200 °C pendant 1 à 2 heures et se coller à l'acier inoxydable en quelques minutes. Oh, et ils sont également résistants aux rayonnements ionisants.

Pourquoi sommes prions si difficiles à tuer (si tuer est même le mot juste pour un mème de protéine maléfique)?

Personne n'est certain. Un expert a émis l'hypothèse que parce que nos méthodes de décontamination ont toujours ciblé les molécules d'ADN et d'ARN et ndash possédées par toutes les créatures vivantes réelles, elles ne sont par conception pas aussi efficaces sur les protéines.

La structure des prions eux-mêmes peut également leur conférer des pouvoirs de survie surnaturels. Seulement 3% d'une protéine prion est composée de feuillets bêta, un pli commun. Mais 43% d'un prion est ainsi plié. Un pourcentage aussi substantiel rend la protéine très résistante à la dégradation, selon le raisonnement. Le rassemblement de prions dans des fibres amyloïdes à chaînes peut également les protéger des agressions.

Quelle qu'en soit la cause, les prions sont, pour le moins, de bons survivants. Et c'est peut-être pourquoi le matériel neurochirurgical peut rester infectieux même après avoir subi une stérilisation standard.

Au moins 2 cas de maladie à prions ont été contractés par des personnes dont les électrodes de profondeur implantées avaient déjà été utilisées sur un patient atteint de Creutzfeldt-Jakob, mais avaient été &ldququoinadéquatement» nettoyées avec du benzène et désinfectées avec de l'alcool à 70 % et du formaldéhyde et restées inutilisées pendant 2 ans avant l'implantation. Et au moins neuf autres cas de Creutzfeldt-Jakob spontané semblent avoir été contractés à partir de matériel médical insuffisamment stérilisé.

Ce qui est réellement nécessaire pour éliminer les prions de l'équipement médical pourrait être décrit au mieux comme destructeur et au pire draconien et implique généralement de grandes quantités d'hydroxyde de sodium ou d'eau de Javel (qui est très dur sur l'acier inoxydable), de la chaleur et de la pression, mais même ces les mesures ne sont pas sûres à 100 % de faire le travail. L'Organisation mondiale de la santé recommande de se débarrasser entièrement de tout équipement suspecté d'être contaminé.

Routines de stérilisation standard ont amélioré puisque la plupart des cas suspects de transmission chirurgicale se sont produits. Et il convient de souligner chaleureusement que le nombre de cas fortement suspectés ou confirmés de transmission chirurgicale de prions est infime.

Mais comme la période d'incubation des maladies à prions peut durer des décennies, les patients atteints de maladies à prions ne savent toujours pas qu'ils sont malades lorsqu'ils sont opérés, et les hôpitaux n'utilisent toujours pas systématiquement les protocoles de stérilisation extrêmes recommandés pour les prions, le risque demeure. Beaucoup de gens ont été tellement exposés au fil des ans, un événement inquiétant Scientifique américain le rédacteur en chef Phil Yam a écrit il y a quelques années à peine.

Les prions sont-ils plus courants qu'on ne le pense ?

Le pouvoir infectieux durable des prions est troublant à lui seul, mais certains scientifiques commencent à soupçonner quelque chose de bien plus effrayant.

Les agrégats de prions forment des amyloïdes. Mais les amyloïdes se forment également à partir de protéines appelées bêta-amyloïde, tau et alpha-synucléine. Vous pouvez reconnaître ces noms. L'accumulation de ces protéines dans les amyloïdes - sous forme de plaques, d'enchevêtrements et de corps de Lewy - sont des indications de signature, et peut-être des causes, des maladies d'Alzheimer et de Parkinson. Ces amyloïdes, comme les prions, adhèrent aux instruments chirurgicaux et résistent aux procédures de stérilisation standard. Eux aussi sont extrêmement difficiles à "tuer".

La seule chose qui empêche ces amyloïdes d'être considérés comme des prions est l'infectiosité. Mais récemment, au moins une équipe de scientifiques a trouvé des preuves circonstancielles, controversées - et à vous retourner l'estomac - que les amyloïdes de patients atteints de ces maladies peuvent être infectieux. Et qu'est-ce qui se passerait si Alzheimer&rsquos pourrait être transmis sur le matériel chirurgical? Les maladies à prions sont rares. Les maladies d'Alzheimer et de Parkinson ne le sont pas.

Compte tenu des implications horribles, et malgré les dépenses et les efforts, je pense qu'il est temps pour les chirurgiens de commencer à prendre cette possibilité très au sérieux. S'il y a une chose que les prions m'ont montrée, c'est que tu devrais jamais sous-estimer les capacités des polymères protéiques les plus durs à cuire de la planète.

Race, Brent, Katie Williams, Andrew G. Hughson, Casper Jansen, Piero Parchi, Annemieke JM Rozemuller et Bruce Chesebro. "Les maladies à prions humaines familiales associées aux mutations de la protéine prion Y226X et G131V sont transmissibles aux souris transgéniques exprimant la protéine prion humaine." Acta neuropathologique communication 6, non. 1 (2018) : 13.

Les opinions exprimées sont celles des auteurs et ne sont pas nécessairement celles de Scientific American.

À PROPOS DES AUTEURS)

Jennifer Frazer, un écrivain scientifique lauréat du AAAS Science Journalism Award, auteur du blog The Artful Amoeba pour Scientifique américain. Elle est diplômée en biologie, en phytopathologie et en rédaction scientifique.


Partie 4 : Prions : Éléments protéiques de la diversité génétique

00:07.1 Bonjour, je suis Susan Lindquist.
00:09.1 Je suis au Whitehead Institute du MIT
00:11.2 et membre du Howard Hughes Medical Institute.
00:14.1 Je suis ici pour vous parler du repliement des protéines
00:16.3 comme un puissant moteur de nouveauté évolutive.
00:20.0 La dernière fois, je vous ai parlé de Hsp90
00:23.1 et les façons dont il peut influencer le repliement des protéines
00:26.1 et la manifestation de la variation génétique
00:28.1 de manière très puissante.
00:30.1 Aujourd'hui, je vais vous parler de
00:32.1 une manière très différente de plier les protéines
00:34.1 peut influencer la manifestation de la variation génétique
00:36.1 et conduire à l'apparition de toutes sortes de nouveaux traits.
00:40.1 Et ce sont les prions.
00:42.3 Donc, c'est une histoire intéressante
00:45.0 qui commence dans un endroit en Nouvelle-Guinée
00:49.1 et passera à Cambridge, Massachusetts.
00:52.1 Donc, le problème de repliement des protéines,
00:55.2 qui dirige tout ce dont je vais vous parler,
00:58.1 est simplement que les protéines commencent comme
01:01.2 longues chaînes linéaires d'acides aminés
01:03.1 et ils doivent se plier en des formes très compliquées comme celle-ci
01:06.1 pour fonctionner,
01:07.2 et ils le font dans un environnement fou.
01:09.2 Ils font ça dans cet environnement très encombré de la cellule
01:12.2 où les protéines se bousculent et se heurtent tout le temps.
01:16.1 L'histoire des prions, comme je l'ai mentionné,
01:18.1 démarre en Nouvelle-Guinée,
01:21.1 et il y avait une tribu où
01:25.1 un très grand nombre de personnes mouraient de
01:26.3 une maladie neurodégénérative très bizarre et horrible,
01:29.3 et Carleton Gajdusek a découvert que c'était
01:33.1 en fait à cause d'un agent infectieux.
01:36.3 Et Stan Prusiner
01:40.0 -- et de nombreux autres enquêteurs y ont contribué,
01:42.2 Je devrais dire,
01:44.1 mais ces gars étaient très, très, très importants,
01:46.2 pivot sur le terrain --
01:48.2 a découvert que cette maladie
01:53.1 a été causé par le repliement des protéines.
01:55.1 Maintenant, le problème de repliement des protéines
01:57.2 créer un élément infectieux
01:59.1 était vraiment une chose incroyable,
02:00.3 et cela signifiait que les protéines, lorsqu'elles changent de pli,
02:03.1 peut avoir des manifestations génétiques.
02:06.3 les agents pathogènes sont généralement
02:09.0 des agents qui transportent de l'ADN avec eux,
02:11.1 donc ce fut une révélation.
02:13.1 Mais de quoi je veux te parler
02:16.1 pense à des prions comme celui-ci.
02:20.1 Parce que l'histoire des prions en tant qu'agents pathogènes
02:23.3 est tellement extraordinaire et merveilleux et incroyable.
02:27.1 C'est un peu dominé, et tout naturellement,
02:31.0 le concept de biologie des prions.
02:34.0 Mais ce que je pense, c'est que nous devons penser aux prions
02:37.2 comme cette créature,
02:39.1 et il est temps de se débarrasser d'une partie des bagages,
02:42.1 parce que je pense que les prions sont en fait
02:45.1 éléments génétiques étonnants à base de protéines
02:48.1 qui peut faire toutes sortes de choses vraiment merveilleuses
02:50.3 dans les systèmes biologiques.
02:52.2 Et je pense aussi que nous sommes seulement
02:55.0 à la pointe de l'iceberg
02:57.1 en révélant cela.
02:59.2 Alors, voici quelques-unes des grandes choses à propos des prions
03:01.2 dont je veux vous parler.
03:04.2 Les prions forment un mécanisme pour l'héritage
03:07.2 d'un trait à base de protéines.
03:09.2 Nous en avons trouvé plus de 50 dans la levure,
03:12.0, nous et d'autres personnes en avons fait rapport.
03:14.1 25 d'entre eux sont encore inédits,
03:15.3 mais il y en a juste beaucoup.
03:19.0 Ils causent des dizaines,
03:22.2 une variété ahurissante de toutes sortes de nouveaux traits.
03:25.0 Ils autorisent les organismes, l'organisme de levure, au moins, que nous avons examiné,
03:30.3 pour survivre dans des environnements fluctuants.
03:33.2 Ils offrent un itinéraire rapide vers le
03:36.1 évolution de la complexité
03:38.2 et ce sont des traits réversibles,
03:41.3 afin que l'organisme puisse acquérir ces traits
03:44.0 et ils peuvent les perdre.
03:46.2 Ils forment un ensemble très sophistiqué
03:50.1 stratégie de couverture de pari pour la survie.
03:53.1 Et ils forment un système de mémoire biologique,
03:56.1 dans lequel le changement dans le repliement des protéines
03:58.2 se perpétue
04:01.1 et ce changement auto-entretenu dans le repliement des protéines
04:04.1 modifie la fonction de la protéine,
04:06.1 et cela peut à la fois créer de nouveaux phénotypes
04:09.3 et il sert en fait comme une sorte de mémoire biologique,
04:12.1 quand on y pense,
04:14.1 et il y a des preuves maintenant
04:16.1 que cela se produit vraiment aux extrémités des synapses
04:18.2 dans notre cerveau
04:20.1 et aider à maintenir à long terme
04:22,2 connexions synaptiques.
04:25.1 De plus, nous avons trouvé, dans mon laboratoire,
04:28.0 preuve que les prions peuvent activer
04:32.1 la vie dans des systèmes et communautés biologiques complexes,
04:35.2 créant différentes manières pour les organismes de se rapporter les uns aux autres.
04:39.1 Alors je vais essayer de vous donner
04:41.3 un aperçu de ce très complexe et riche
04:44.1 et sujet merveilleux.
04:46.3 Et je vais finir avec la formation de prions, vraiment,
04:52.1 l'exemple ultime de l'évolution lamarckienne,
04:55.1 dans lequel les organismes peuvent acquérir un nouveau trait héréditaire
05:00.1 qu'ils transmettent de génération en génération
05:03.1 en étant exposé à un nouvel environnement.
05:09.2 Donc, l'histoire du prion
05:12.1 commence avec ces deux souches de levure,
05:19.2 rouge contre blanc,
05:21.2 et il s'avère que ces organismes
05:29.0 ont un comportement génétique très étrange.
05:31.1 Brian Cox a fait un travail formidable là-dessus
05:34.3 il y a de nombreuses années,
05:36.1 et beaucoup de gens ont pensé, eh bien, c'est vraiment une chose étrange,
05:38.2 pourquoi travaille-t-il là-dessus.
05:40.2 mais ses premiers travaux ont vraiment jeté les bases
05:42.3 pour tout ça,
05:44.3 tout ce dont je vais vous parler aujourd'hui.
05:46.2 Ce qu'il a trouvé était la souche rouge
05:49.3 était vraiment très stable et vous pouviez vous en sortir
05:52.2 et cela donnerait lieu à plus de colonies rouges,
05:54.1 et de temps en temps, ils devenaient blancs.
05:56.2 Et la souche blanche que vous pourriez rayer
05:58.2 et ils étaient très stables,
06:00.2 un trait très héréditaire,
06:02.3 et de temps en temps, ils devenaient rouges,
06:04.3 et retour et vaut la peine.
06:06.3 C'était donc un héritage métastable.
06:09.1 Ce que Brian a également découvert, c'est que
06:12.2 lorsque vous avez couplé les globules rouges aux globules blancs
06:14.2 et ensuite tu as sporulé et sorti la descendance génétique,
06:19.0 vous vous attendriez normalement,
06:21.0 si ces traits étaient dus à des changements dans l'ADN,
06:24.0 si la différence entre les globules rouges et blancs
06:26.1 était dû à des changements dans l'ADN,
06:27.3 qu'environ la moitié de la descendance serait maintenant rouge
06:30.1 et la moitié de la progéniture serait désormais blanche,
06:31.3 alors que ces morceaux d'ADN se sont réassortis dans les générations suivantes.
06:36.0 Et ils ne l'étaient pas.
06:37.2 Toutes les cellules, toute la descendance étaient blanches.
06:39.1 Donc, un héritage étrange.
06:41.3 Brian s'est également rendu compte que ce changement de couleur
06:46.3 était dû à un changement de traduction,
06:49.1 la façon dont les ARN messagers sont décodés en protéines,
06:52.2 qu'il y avait un défaut de terminaison de traduction,
06:55.1 et les cellules sont passées du rouge au blanc
06:58.1 à cause d'un changement dans la lecture des ribosomes
07:01.3 de codons stop.
07:04.2 Et c'était lié à cette protéine ici,
07:07.1 dans ce dessin animé simple.
07:09.3 C'est une protéine qui est impliquée dans la terminaison de la traduction,
07:13.2 et c'est seulement cette partie de la protéine ici
07:16.1 qui est en fait requis pour l'activité de fin de traduction.
07:20.2 C'est un facteur très important.
07:22.1 Il dit aux ribosomes de s'arrêter lorsqu'ils frappent un codon d'arrêt.
07:26.1 Il s'y rattache ces deux domaines étranges,
07:28.3 appelé le domaine N-terminal
07:30.1 et le domaine intermédiaire,
07:32.1 qui ont juste un type très inhabituel de
07:35,1 composition en acides aminés.
07:36.3 Et il a été découvert que ces propriétés de l'héritage
07:39.3 en dépendait vraiment.
07:43.1 c'est-à-dire ces étranges propriétés de l'héritage
07:44.3 dépendait de cette région de la protéine.
07:47.2 Maintenant, Yury Chernoff entre dans cette histoire
07:51.1 parce qu'il cherchait.
07:54.1 qu'est-ce qui pourrait gouverner cet étrange modèle de comportement génétique ?
07:58.1 Ce n'est pas comme la génétique à laquelle nous pensons normalement
08:03.0 comme étant entraîné par des changements dans l'ADN.
08:05.2 Et il travaillait avec le laboratoire de Sue Liebman,
08:08.1 et il a fait un écran pour
08:11.2 facteurs dans le génome de la levure
08:13.2 qui pourrait modifier ou influencer ce modèle d'héritage.
08:19.1 Et ce qu'il a trouvé était Hsp104.
08:23.2 Mais qu'est-ce que cela voulait dire ?
08:25.2 Eh bien, à ce moment-là, j'ai reçu un appel téléphonique de Yury,
08:29.2 parce qu'il savait que j'avais travaillé sur Hsp104.
08:34.3 Mon laboratoire a montré qu'il sauve les cellules
08:37.2 de la mort à haute température,
08:39.1 et il se demandait si je connaissais un aspect
08:43.3 de la façon dont cela a fonctionné.
08:45.2 Et je l'ai fait, je savais comment fonctionnait Hsp104,
08:51.0 mais personne d'autre ne l'a fait,
08:52.3 et la raison en était que
08:54.2 nous n'avons pas pu publier notre article.
08:56.0 Hsp104 a fait quelque chose d'inhabituel
08:58.0 et c'était très dur pour les gens
09:01.2 d'accepter ce qu'il a fait.
09:03.2 Alors, que fait Hsp104 ?
09:05.1 Et au fait, il y a beaucoup, beaucoup, beaucoup de gens
09:08.1 qui a contribué à cette histoire
09:10.2 d'essayer de comprendre ces différentes parties de ce facteur de terminaison de traduction
09:14.2 et lesquels ont contribué au comportement génétique.
09:18.1 Alors, que fait Hsp104 ?
09:22.2 Hsp104 joue un rôle majeur
09:25.1 dans ce qu'on appelle la thermotolérance induite.
09:27.2 J'en ai parlé brièvement dans l'une de mes conférences précédentes.
09:30.2 Lorsque les organismes sont exposés à des températures douces,
09:34.1 ils fabriquent de nouvelles protéines
09:36.0 appelées protéines de choc thermique,
09:37.2 et ces protéines aident à les sauver
09:39.3 de la mort causée par un mauvais repliement des protéines à haute température.
09:43.2 Voici une expérience dans laquelle
09:46.1 les cellules ont été exposées aux mêmes traitements thermiques,
09:48.3 mais dans un cas les cellules ont Hsp104
09:51.3 et dans l'autre cas les cellules n'ont pas Hsp104.
09:54.2 Cela fait une grande différence dans leur capacité à survivre,
09:58.0 et la façon dont cela fait une différence dans leur capacité à survivre
10:01.2 est qu'il sépare les agrégats de protéines.
10:03.1 Alors, que sont les agrégats de protéines ?
10:08.1 Ce sont des protéines bien repliées.
10:10.3 Vous avez tous vu les effets de la chaleur
10:12.3 sur ces protéines bien repliées.
10:14.3 Il provoque l'agrégation des protéines.
10:16.2 Maintenant, Hsp104 je ne veux pas dire
10:20.2 peut défaire cet œuf,
10:22.1 mais juste un peu de ce genre d'agrégation
10:26.2 se produit dans les cellules en réponse à des stress,
10:28.3 et cela peut les tuer.
10:31.0 Hsp104 les sauve
10:33.2 en le désagrégeant.
10:35.2 Donc, cela nous a amené à penser, eh bien peut-être,
10:38.1 comment pourrait-il être impliqué dans l'hérédité de ce trait ?
10:40.2 Peut-être l'héritage de ce trait
10:43.2 dépendait d'une certaine manière de
10:46.1 phénomènes d'agrégation de protéines ?
10:48.1 Nous avons donc examiné la protéine qui avait été
10:52.1 lié à ce trait,
10:53.3 ce facteur de terminaison de traduction,
10:55.2 et a demandé s'il existait dans
10:58.1 un état conformationnel différent
11:00.1 dans les globules rouges ou les globules blancs.
11:01.3 Et bien sûr, dans les globules rouges
11:04.2 la protéine était soluble et fonctionnelle,
11:07.1 et dans les globules blancs la protéine était
11:11.0 attachés en petits agrégats.
11:12.0 Et vous pouvez voir d'ailleurs.
11:13.3 ces petits agrégats,
11:15.2 ils sont en fait hérités,
11:18.1, ils passent de la cellule mère à la cellule fille.
11:22.3 Maintenant, à peu près au moment où nous étions au milieu de ces expériences,
11:26.1 et nous n'avions encore rien publié
11:29.0 et nous n'avions pas encore pu publier
11:33.1 même notre histoire sur Hsp104,
11:34.2 bien que nous ayons fini par obtenir un très bon papier
11:36.2 et les suggestions des critiques, à long terme,
11:39.1 a vraiment fait un meilleur papier.
11:42.2 pendant que nous étions au milieu de cela,
11:44.1 est venu un article de Reed Wickner,
11:47.2 qui était une interprétation très, très intelligente
11:52.0 de quelques expériences génétiques
11:54.0 sur un autre facteur hérité
11:56.0 d'une manière très bizarre,
11:57.2 hérité et avait le même genre de propriétés génétiques
12:00,0 que l'élément PSI avait,
12:02.2 que cet élément rouge/blanc avait.
12:05.2 Cela s'appelait URE3,
12:08.1 et il a suggéré que la façon dont cela a été hérité
12:12.3 était que c'était dû à une sorte de
12:14.3 un phénomène semblable à un prion,
12:16.2 un changement auto-entretenu dans la fonction des protéines.
12:21.3 Ne sachant pas si c'était un agrégat,
12:23.3 ou s'il s'agissait d'un changement dans l'activité de la protéine,
12:27.0 ou ce qui se passait,
12:28.3 mais il a également suggéré que cela pourrait s'appliquer à.
12:32.0 ce mécanisme de type prion pourrait s'appliquer
12:35.3 à cet héritage de ce trait rouge/blanc.
12:39.3 Donc, comme je l'ai dit, cela aurait pu être n'importe quoi,
12:42.3 cela aurait pu être une enzyme qui a catalysé sa propre modification,
12:46.1 ça aurait pu être plein de choses différentes,
12:48.3 mais parce que nous savions qu'il était contrôlé par Hsp104,
12:51.3 dont nous savions qu'il était impliqué dans l'agrégation des protéines,
12:54.2, cet article avait vraiment beaucoup de sens.
12:58.3 Et donc nous avons décidé de regarder ça
13:02.2 encore plus en détail,
13:05.1 et nous avons découvert qu'en fait, l'état d'agrégation de cette protéine,
13:09.0 Sup35,
13:10.2 ce facteur de terminaison de traduction,
13:14.2 n'était pas seulement un agrégat généralisé,
13:18.1 mais un type d'agrégat très spécial,
13:20.2 un agrégat amyloïde auto-étalonné.
13:24.1 Donc, à gauche, vous voyez
13:27.1 les fibres protéiques de Sup35 que nous avons trouvées,
13:31.2 après beaucoup d'efforts.
13:34.2 Les protéines agrégées demandent beaucoup de travail,
13:36.2 mais nous avons finalement regardé les agrégats
13:39.1 au microscope électronique
13:41.1 et voilà, ce ne sont pas qu'un fouillis d'agrégats,
13:43.0 c'étaient des filaments amyloïdes très organisés.
13:46.2 Et ils étaient organisés d'une manière très intéressante,
13:48.2 parce que l'épine centrale du filament
13:51.1 était cette région de la protéine
13:53.2 qui s'était précédemment avéré essentiel
13:56.3 pour l'hérédité du trait blanc,
14:01.0 et la partie fonctionnelle de la protéine,
14:03.1 qui fonctionne normalement en traduction,
14:04,3 est collé à l'extérieur,
14:06.2 donc quand cette protéine s'assemble dans cette fibre amyloïde,
14:10.2 il ne peut plus atteindre le ribosome
14:12.2 et ne fonctionne plus.
14:15.2 Et nous avons alors pu réellement
14:18.3 surveiller la cinétique d'assemblage de cette protéine,
14:21.2 et nous avons constaté que la protéine
14:25.1 s'assemble initialement dans un tube à essai
14:28.1 très, très inefficacement
14:30.1 et très, très lentement.
14:31.2 Il a fallu des heures et des heures et des heures pour que la protéine s'assemble.
14:34.2 mais, l'élément clé qui, je pense, explique
14:38.1 la capacité de cette protéine à servir d'élément du patrimoine génétique
14:41.3 c'est que si vous prenez une très petite quantité
14:46.2 de cette protéine préassemblée
14:49.1 et l'ajouter au début d'une nouvelle réaction d'assemblage,
14:51.3 celui-ci ici,
14:53.1 ce que vous voyez est cela.
14:56,2 boum.
14:57.3 les fibres préassemblées ont la capacité
15:00,1 à complètement, très, très rapidement
15:03,1 convertit toutes les autres protéines dans le même état.
15:06.3 Alors, maintenant vous pouvez commencer à voir
15:11.1 comment cela pourrait expliquer l'hérédité de ce trait,
15:14.1 parce que si vous avez une protéine soluble qui est fonctionnelle et que les cellules sont rouges,
15:20.1 et une protéine insoluble qui n'est pas fonctionnelle,
15:22.1 pour que les cellules soient blanches.
15:24.2 Vous accouplez ces cellules ensemble
15:26.2 et ensuite vous sporulez et séparez les génomes,
15:29.2 et bien, la protéine a servi de modèle
15:32.0 pour changer la protéine dans l'autre type de cellule,
15:35.0 et de sorte que lorsque les cellules sporulent,
15:38.0 toute la progéniture sera blanche,
15:40.1 comme Brian Cox l'avait montré.
15:42.1 Et cela ne sépare pas l'ADN,
15:44.1 peu importe quelles cellules obtiennent quel chromosome,
15:47.3 parce que le trait n'est pas basé sur l'hérédité
15:50,1 d'un changement d'ADN,
15:51.3 c'est basé sur l'hérédité d'une protéine
15:54.2 avec un état conformationnel altéré.
15:57.1 Et comment Hsp104 figure dans ce
16:00.1 est que Hsp104 contrôle cet état amyloïde.
16:05.2 Je t'ai dit que ça sauve les cellules du choc thermique
16:07.2 en désagrégeant les protéines
16:09.2, il peut également désagréger ces amyloïdes.
16:12.1 Donc. et en fait il peut les couper
16:14.1 en petits morceaux.
16:16.0 Donc, voici les fibres de cette protéine,
16:19.1 fibres amyloïdes,
16:21.1 très dur, difficile à dissoudre biochimiquement
16:25.3 #NOM ?
16:27.3 pour les faire dissoudre --
16:29.1 mais voici ce que fait Hsp104.
16:31.0 Il les coupe en petits morceaux minuscules,
16:33.1 et qui leur permet d'être hérités,
16:36.2 et pour former le modèle
16:39.1 qui va dans la cellule fille
16:41.1 et permet aux protéines de la cellule fille de changer.
16:45.1 Donc, le tout, en mettant tout ça ensemble, alors,
16:47.2 ressemble à ceci.
16:49.1 Vous avez des globules rouges
16:51.0 qui portent un gène particulier,
16:53.1 et quand les ribosomes font ce qu'ils sont censés faire,
16:55.3 le facteur de terminaison de traduction est dans son état soluble,
16:59.2 il dit aux ribosomes de s'arrêter
17:02.0 quand les ribosomes voient le codon stop.
17:06.0 Mais cette protéine peut s'assembler
17:08.2 dans cette amyloïde auto-entretenue,
17:10.2 et quand c'est le cas, il n'y a pas beaucoup de facteur de terminaison de traduction autour,
17:14.2 et donc pas mal de ribosomes
17:16.2 finit par lire ce codon d'arrêt, l'ignorant.
17:20.1 Cela change les cellules
17:22.2 d'avoir un pigment rouge à avoir un pigment blanc.
17:27.1 Maintenant, les cellules deviennent blanches,
17:32.3 et la clé suivante, l'héritage de ceci,
17:36.2 est que la protéine amyloïde auto-modélisée
17:40.3 est en fait coupé par Hsp104
17:44.3 pour permettre sa ségrégation ordonnée
17:47.3 dans les cellules filles pour héritage.
17:50.2 Et en fait avec Helen Saibil,
17:54.2 nous avons surexprimé cette protéine au point
17:57.0 où il a fait des assemblages massifs,
17:59.1 assemblages amyloïdes dans la cellule,
18:00.3 et utilisé des techniques d'imagerie très, très sophistiquées,
18:06.0 comme la tomographie EM,
18:07.3 tout cela a été fait par Helen au fait,
18:10.0 pour suggérer que,
18:12.2 tout comme les chromosomes polytènes
18:14.3 #NOM ?
18:16.3 nous a donné notre première vue de
18:19.2 l'organisation de l'ADN dans les chromosomes --
18:24.0 nous pensons que ces plus grandes assemblées
18:26.1 nous donnent la première vue du chemin
18:28.2 dans lequel ils,
18:30.0 en fait un appareil mitotique plutôt sophistiqué
18:31.2 qui sépare ces fibres, fonctionne.
18:34.2 Mais dans tous les cas, Hsp104 en est la clé,
18:37.3 mais ce n'est pas la seule clé.
18:39.1 Il y a plusieurs autres protéines qui sont impliquées
18:42.1 pour aider ces fibres amyloïdes
18:45.1 à partitionner en cellules filles
18:47.2 d'une manière très ordonnée,
18:49.2 garantissant l'hérédité du trait
18:52.1 qui est causé lorsque cette protéine change
18:55.1 son état conformationnel.
19:00.1 Cela fournit donc une explication biochimique tout à fait cohérente
19:04,2 pour ce phénomène.
19:06.1 Est-ce vraiment responsable,
19:08.0 est-ce la seule chose qui se passe ?
19:10.1 Eh bien, nous avons fait beaucoup de choses.
19:13.0 Nous avons eu des mutations dans le prion
19:15.1 qui ne s'assemblait pas très bien,
19:18.2 et ils ne pouvaient pas hériter du trait.
19:20.1 Et nous en avons eu d'autres qui l'ont amené à se rassembler davantage
19:22.1 et ils étaient plus susceptibles d'hériter du trait,
19:23.2 nous avons fait toutes sortes de choses,
19:25.0 mais laissez-moi vous parler d'un élément de preuve
19:28.0 c'était particulièrement amusant.
19:29.2 Nous avons pensé que, eh bien,
19:32.0 si cela était vraiment responsable de ce nouveau trait,
19:36.0 ce processus d'assemblage de protéines,
19:38.0 alors nous devrions pouvoir utiliser cette connaissance
19:40.2 pour créer un nouveau prion,
19:42.2 tout à nous.
19:44.1 Et donc ce que nous avons fait était de prendre
19:47.2 le facteur de terminaison de traduction Sup35
19:50.1 et dans le génome nous avons supprimé l'élément prion
19:53.0 de cette souche,
19:54.1 parce que nous ne voulions pas que cela interfère avec nos nouveaux prions
19:56.2 que nous allions faire.
19:58.1 Et puis nous avons pris le récepteur des glucocorticoïdes,
20:00.0 qui est un récepteur d'hormone stéroïde de rat,
20:02.3 et demandé si oui ou non
20:05.2 nous pourrions surveiller son activité dans une cellule de levure,
20:08.0 et voir un changement dans son état d'activité
20:10.2 lorsque nous l'avons fusionné à ce domaine
20:13.3 que nous appelons maintenant le domaine prion de cette protéine,
20:17.2 qui est responsable de cet état bistable. Et bien sûr.
20:22.2 nous avions un journaliste là-dedans qui,
20:24.1 lorsque le récepteur des glucocorticoïdes fonctionnait,
20:26.1 cela rendrait les cellules bleues.
20:29.1 Lorsque le récepteur des glucocorticoïdes a été assemblé
20:32.1 dans un modèle agrégé auto-entretenu,
20:34.2 les cellules sont devenues blanches,
20:37.3 car cela ne fonctionnait plus
20:40.1 et, de plus, ils ont transmis cet état blanc à leur progéniture
20:42.2 d'une manière très, très stable.
20:44.2 Donc, ils pouvaient soit transmettre l'état bleu
20:46.1 ou ils pourraient transmettre l'état blanc.
20:48.0 Ainsi, le laboratoire Weissman a fait une autre expérience merveilleuse.
20:50.0 Ils ont enlevé les parois cellulaires des cellules de levure
20:54.2 et ils ont fait une transformation de protéine uniquement,
20:57.2 assembler la protéine dans ces fibres
21:00.0 que je vous ai dit que nous avons fait plus tôt,
21:02.2 ils les ont fabriqués dans deux conditions différentes,
21:04.2 et ils ont utilisé ces fibres,
21:07.3 ils les ont enfoncés dans les cellules de levure,
21:10.0 et ils ont pu montrer que les cellules
21:13.1 est passé du rouge au blanc
21:15.3 d'une manière héréditaire.
21:17.1 Ainsi, cette transformation de protéine uniquement
21:20.2 était vraiment un autre clou établissant le cercueil,
21:25.2 établissant que ce trait génétique
21:29.1 était due à l'hérédité d'une protéine
21:31.3 avec une conformation altérée.
21:33.1 Maintenant, nous avons ici cette protéine prion.
21:37.1 Comme je l'ai mentionné, c'est un facteur de terminaison de traduction,
21:40.0 un facteur vraiment important dans la cellule
21:42.1 qui détermine quand les ribosomes
21:44.3 interprétera correctement les codons stop,
21:48.0 et il est conservé chez tous les eucaryotes,
21:50.1 et ici nous avons ce domaine collé à la fin de celui-ci
21:54.3 qui a été conservé, soit dit en passant,
21:57,0 pour 800 millions d'années d'évolution,
21:59.2 et sa régulation par Hsp104
22:01.2 a été conservé pendant 800 millions d'années d'évolution.
22:06.3 Et ainsi la question devient,
22:09.3 pourquoi ?
22:11.1 Pourquoi au nom du ciel
22:13.2 les cellules permettraient-elles ce facteur de terminaison de traduction
22:18.3 être soudainement aspiré de la solution
22:21.1 pour que les ribosomes ne fonctionnent pas correctement ?
22:25.0 Et il nous est venu à l'esprit que
22:28.1 cela devait avoir un sens,
22:31.1 car sinon, la levure peut évoluer très, très rapidement,
22:34.3 et ils pourraient avoir acquis des mutations
22:37.2 dans ce domaine prion
22:39.1 qui aurait encore permis à la protéine d'avoir sa fonction de terminaison de traduction,
22:42.1 mais ne lui a pas permis d'être aspiré dans ces agrégats.
22:45.0 Donc, une chose qui nous est venue à l'esprit est que
22:49.1 la lecture des ribosomes
22:51.2 pourrait se produire non seulement sur
22:54.2 cet ARN messager que Brian Cox avait découvert pour la première fois,
22:58.2 mais en fait, cela pourrait se produire sur les ARN messagers
23:01.0 qui venaient de tout le génome,
23:03.2 et dans ce cas nous pourrions nous attendre à voir
23:06.1 quelques traits vraiment nouveaux et intéressants
23:08.2 si nous commencions à cultiver des variétés dans différentes conditions,
23:10.3 pas sur rich media,
23:12.2 dans le laboratoire.
23:14.0 Alors, voici un exemple d'un trait vraiment merveilleux
23:16.0 qui est causé par l'apparition de ce même prion.
23:19.3 Vous pouvez voir que la morphologie de la colonie de ces cellules
23:24.1 a complètement changé.
23:26.1 Cellules qui ressemblent normalement à ceci
23:28.3 et créer des colonies comme celle-ci
23:31.1 a créé des types de colonies très, très différents
23:33.1 qui adhèrent les uns aux autres,
23:35.0 les cellules adhèrent les unes aux autres,
23:36.1 ils se collent les uns aux autres,
23:37.2, ils ont des capacités différentes à grandir dans différents environnements.
23:40.2 Et voici un exemple du fait que
23:44.1 ces prions sont en fait apparus spontanément
23:47.0 de temps en temps.
23:48.2 Et nous avons essayé de faire pousser des cellules sous
23:50.1 toutes sortes de conditions différentes,
23:52.1 un peu comme l'histoire que je t'ai racontée sur Hsp90
23:54.1 il y a peu de temps,
23:55.3 et nous avons trouvé que dans différentes souches
23:58.3 nous avons des traits complètement différents.
24:01.1 Et cela a du sens lorsque vous réalisez
24:03.3 que les régions qui sont en aval des codons stop
24:06.3 ne sont normalement pas soumis à une grande pression sélective,
24:08.2 ils sont libres de varier un peu,
24:10.2 et donc des changements dans ces séquences en aval
24:14.1 devrait s'accumuler
24:17.2 au cours de l'évolution,
24:19.1 et puis la cellule passe à l'état prion
24:22.0 par, peut-être, un pur hasard,
24:24.2 qui entraînera la création de nombreux nouveaux phénotypes.
24:30.1 Donc, vous obtenez beaucoup de traits différents dans beaucoup de souches différentes,
24:34.3 et les caractéristiques des différentes souches
24:38.0 étaient complètement dépendants du génotype de cette souche.
24:41.0 Donc, ce que nous pensons, c'est que ce prion
24:43.2 permet aux cellules d'échantillonner la variation génétique,
24:46.3 en quelque sorte à l'échelle du génome,
24:50.1 et cela leur permet d'acquérir
24:52.2 des traits vraiment compliqués
24:54.1 qu'il leur serait très difficile d'acquérir
24:56.2 par mutation individuelle
24:58.3 par exemple, d'un codon stop,
25:00.1 qui causerait un ARN messager individuel
25:02.2 à lire.
25:04.0 Au contraire, plusieurs messages sont lus
25:05,3 en même temps
25:07.1 pourrait créer des traits assez compliqués.
25:11.2 Donc, si ce mécanisme a vraiment existé,
25:15.2 ce prion a existé,
25:17.2 afin de créer une nouveauté évolutive
25:21.1 et la capacité des cellules
25:23.2 pour parfois pouvoir exploiter de nouveaux environnements,
25:25.2 puis les biologistes évolutionnistes
25:29.3 et nous-mêmes avons réalisé
25:31.2 que si c'était ainsi que ce prion
25:35.1 servait un tel objectif dans l'évolution,
25:37.2 alors la commutation devrait augmenter avec le stress.
25:40.3 C'est-à-dire qu'il doit être réglé de telle sorte que
25:43.2 dans des environnements stressants
25:45.1 les cellules seraient plus susceptibles de passer à l'état prion,
25:47.1 parce qu'ils seraient plus susceptibles d'avoir besoin
25:49.3 nouveaux nouveaux phénotypes sous stress.
25:51.3 Et donc nous avons demandé si oui ou non,
25:54.1 et la réponse était oui.
25:56.2 Et puis la question devient bien sûr comment,
25:59.0 mais pour nous il y a un assez simple,
26:01.2 explication logique à cela,
26:03.2 et c'est à cause de la façon dont le stress
26:07.2 influence les voies de repliement et d'homéostasie des protéines
26:10.1 de la cellule.
26:11.3 Ainsi, le stress augmente la probabilité
26:14.2 que les protéines se replient mal,
26:16.1, ce qui rend plus probable que ces domaines prions
26:19.1 va maintenant acquérir soudainement
26:22.0 cet état amyloïde agrégé
26:24.0 et perpétuent cet état dans leurs cellules filles.
26:27.1 Le stress augmente également
26:33.1 la vitesse à laquelle les cellules perdent les prions,
26:36.0 parce que le stress cause
26:40.3 induction de protéines chaperons,
26:42.2 et induction de mécanismes de dégradation des protéines,
26:45.1 et toutes sortes d'autres choses qui influencent l'homéostasie des protéines,
26:47.3 donc ces prions,
26:51.2 qui n'apparaissent normalement que relativement rarement,
26:54.2 le ferait, juste à cause de la nature même
26:58.1 de l'homéostasie des protéines
27:00.0 et la manière dont le stress influence l'homéostasie des protéines,
27:02.0 être plus susceptible d'apparaître et de disparaître
27:04.0 dans des conditions où les cellules pourraient avoir besoin de nouveaux phénotypes.
27:07.1 Alors, voici comment nous pensons que cela fonctionne :
27:09.3 les cellules passent à l'état prion de temps en temps,
27:13.3 et en fait avec PSI,
27:16.1 le prion dont je viens de vous parler,
27:18.1 ce facteur de terminaison de traduction,
27:19.3 cela se produit dans environ une cellule sur un million.
27:22.1 Et généralement on s'attendrait à
27:24.2 que lorsque l'activité de fin de traduction ne fonctionne pas bien
27:27.1 et les ribosomes lisent les codons stop,
27:30.1 ça ne va généralement pas créer un bon trait,
27:32.2 et pour qu'une cellule sur un million puisse mourir
27:35.0 #NOM ?
27:38.1 Mais vous pouvez imaginer que, si l'environnement change,
27:42.1 et c'est ce que nous avons trouvé,
27:43.2 est que dans différents environnements,
27:46.2 les prions pourraient parfois donner aux cellules la capacité de survivre aux conditions
27:49.1 qu'ils ne pourraient autrement pas survivre,
27:52.2 alors les cellules pourraient maintenant vivre dans un environnement
28:00.2 où ils ne pourraient pas vivre autrement.
28:02.1 Ils proliféreraient,
28:04.1 les cellules non prions pourraient disparaître,
28:05.2 et cela permet à ce génome,
28:07.2 le prion permettrait ce génome
28:09.1 pour survivre dans des conditions
28:11.1 alors que ces cellules ne pourraient autrement pas survivre,
28:13.1 parce que la formation de ce prion
28:15.2 a permis d'exploiter toutes sortes de nouvelles variations génétiques,
28:18.2 dont certains sont bénéfiques.
28:20.2 Maintenant, ce qui est cool, c'est que
28:22.3 parce que tout cela est lié à l'homéostasie des protéines dans la cellule,
28:26.2 dans des conditions où les environnements ont changé
28:28.2 où les cellules ne fonctionnent pas si bien,
28:31.2 et l'homéostasie des protéines ne se passe pas très bien,
28:33.2 ils sont plus susceptibles de changer.
28:37.1 Et bien sûr le retour
28:39.2 va également être influencé par le stress.
28:42.3 Donc, l'homéostasie des protéines.
28:45.1 si les cellules changent.
28:47.1 le prion peut être vraiment génial ici,
28:49.0 mais si l'environnement change,
28:50.3 dans ces nouvelles circonstances,
28:52.1 le prion n'est peut-être pas si bon,
28:54.0 mais dans ces conditions stressantes,
28:55.3 ils seraient plus susceptibles d'essayer
28:58.0 la perte du prion,
29:00.2 parce que les chaperons ont été régulés à la hausse
29:03.1 et ils ont déstabilisé tout le système.
29:07.1 Nous avons donc décidé de chercher de nouveaux prions.
29:14.2 Combien de nouveaux prions peut-il y avoir ?
29:18.0 Nous avons étudié le génome de la levure
29:19.2 et nous avons constaté qu'il y avait
29:23.1 environ 100 protéines qui avaient des domaines sur elles
29:25.0 qui ressemblait beaucoup au domaine Sup35,
29:27.3 et nous avons donc décidé,
29:29.3 parce que nous en savons tellement sur Sup35
29:31.2 et son comportement et son apparence
29:33.2 quand il passe à l'état prion,
29:35.1 nous avons emprunté ce domaine prion de Sup35,
29:37.2 nous l'avons emporté,
29:40.3 et nous avons ajouté le domaine prion
29:43.1 de ces autres nouveaux prions potentiels.
29:46.1 Et bien sûr,
29:48.2 lorsque nous les avons testés,
29:50.1 beaucoup, beaucoup de domaines protéiques différents
29:52.2 avait la capacité de faire passer les cellules du rouge au blanc
29:54.3 d'une manière très héréditaire.
29:57.1 Une fois que les cellules sont passées du rouge au blanc,
29:59.2 ils pourraient être radiés
30:02.2 et maintenir cette caractéristique
30:05.0 génération après génération,
30:06.2 et dans tous les cas qui dépendaient de
30:09.3 la formation d'amyloïdes prions,
30:12.1 et, en fait, cela dépendait de Hsp104.
30:16.1 Ainsi, nous sommes également retournés,
30:18.1 pas seulement au domaine prion que nous testions,
30:21.2 mais nous sommes revenus à la protéine endogène
30:24.1 et a demandé si ces protéines pouvaient changer d'état.
30:26.3 Nous ne pouvions pas tous les gérer,
30:29.1 mais nous en avons examiné plusieurs
30:31.2 et ils ont créé de nouveaux traits bénéfiques vraiment intéressants,
30:33.1 et curieusement beaucoup de ces protéines
30:36.1 sont des protéines de liaison à l'ARN ou des protéines de liaison à l'ADN,
30:41.0 donc ils sont assis au milieu des réseaux réglementaires
30:42.3 de telle manière que
30:44.3 ils sont vraiment prêts à changer
30:47.1 la façon dont les informations sont décodées
30:49.0 et vraiment créer de nouveaux traits vraiment complexes, nouveaux.
30:51.1 Voici juste un exemple.
30:52.3 Donc, c'est le prion connu sous le nom de MOT3,
30:56.2 et c'est la cellule à prion
30:59.0 et c'est les cellules prion+
31:01.1 de plus en plus dans les médias riches.
31:03.1 Ce sont une variété de cellules qui contiennent le prion.
31:05.2 Et maintenant, nous éliminons ces médias.
31:08.2 désolé, ces cellules de ce média,
31:12.0 et nous regardons pour voir
31:15.2 s'il reste l'une des cellules,
31:17.2 et en fait le prion, dans ce cas,
31:20.2 a permis à bon nombre de ces types de cellules
31:23.0 pour acquérir un nouveau phénotype de croissance invasif.
31:27.2 Il a également créé une capacité,
31:30.2 dans certaines des souches,
31:32.3 floculer, c'est-à-dire grouper,
31:35.0 qui change vraiment leurs propriétés de croissance.
31:36.3 Cela les rend vraiment, à bien des égards,
31:39.0 fonctionnent comme une communauté de levure plutôt que comme des individus.
31:42.2 Et vous pouvez voir cela dans différentes souches,
31:45.0, nous obtenons des phénotypes différents.
31:47.0 Donc, encore une fois, une variété de phénotypes différents,
31:50.0 et CT3, soit dit en passant,
31:52.1 est un répresseur de transcription,
31:54.1 donc quand il passe à l'état prion
31:56.1, il peut altérer l'expression de nombreux gènes différents.
32:01.2 Donc, cela nous a excités et nous y étions très, très intéressés,
32:04.1 et beaucoup d'autres ont pensé que c'était aussi très intéressant,
32:08.0 mais il y avait aussi beaucoup de sceptiques.
32:10.1 Et avec raison,
32:12.1 parce qu'après tout Saccharomyces cerevisiae
32:14.2 est l'organisme le mieux compris de la planète,
32:17.2 alors la question se pose,
32:19.2 eh bien, s'il y a tant de ces choses,
32:21.2 pourquoi n'ont-ils pas été découverts avant ?
32:23.3 Et j'ai une réponse à un aspect de cette question,
32:29.0 parce que j'ai suivi le cours sur la levure de Cold Spring Harbor
32:31.2 il y a de nombreuses années.
32:33.1 C'était un parcours merveilleux, merveilleux
32:35.2 et j'ai tellement appris,
32:37.0 et cela a renforcé ma recherche de tant de manières,
32:38.2 mais il y avait une chose
32:40.2 c'était très intéressant à propos de ce cours.
32:42.0 Ils nous ont dit que chaque fois que nous trouvions un nouveau phénotype,
32:44.2 un nouveau trait dans une cellule de levure,
32:49.1 vous devriez le recréer à l'original
32:51.1 puis recherchez-le pour séparer deux à deux,
32:54.3 pour que vous disposiez d'un système propre sur lequel enquêter.
32:56.2 Et les choses qui ne séparent pas deux à deux
32:59.0 étaient complexes
33:01.0 et serait trop difficile à déconstruire,
33:02.2 et vous ne devriez pas travailler dessus.
33:04.2 Depuis que nous parlons de ces prions,
33:07.1 En fait, beaucoup de gens sont venus me voir et m'ont dit :
33:09.2 "J'avais ces traits étranges dans la levure
00:33:11.17 qui séparaient de cette façon aussi
00:33:13.09 et mon conseiller m'a fait abandonner."
33:15.2 Donc, je pense que c'est une histoire merveilleuse
33:17.2 où nous entrons vraiment dans les habitudes
33:22.0 de faire de la science de certaines manières,
33:24.1 et nous devons vraiment nous souvenir
33:26.2 qu'il est parfois temps de s'en séparer.
33:29.1 Quoi qu'il en soit, l'autre critique était,
33:32.2 eh bien, jusqu'à présent, ces choses n'avaient été trouvées
33:35,0 dans les souches de laboratoire
33:36.3 et c'était peut-être juste un artefact de souches de laboratoire,
33:38.2 donc nous sommes allés au même large groupe de souches
33:42.1 avec qui nous avions travaillé avec nos enquêtes Hsp90,
33:46.1 souches collectées dans le monde entier
33:48.2 avec toutes sortes de propriétés différentes
33:51.0 et plein de niches écologiques différentes,
33:54.2 et nous avons demandé si l'un d'entre eux avait ou non des prions.
33:59.1 Et nous avons constaté que beaucoup d'entre eux l'ont fait.
34:03.2 Alors, voici un exemple de prion qui existe dans une souche sauvage de levure,
34:09.1 c'est une souche de vin,
34:10.3 et ce sont les cellules qui poussent dans les milieux de moût de raisin,
34:13.3 et il s'est avéré que nous avons pu créer
34:16.1 cellules isogéniques dans lesquelles nous
34:18.2 a fait perdre le prion aux cellules.
34:20.1 Cela n'a pas vraiment fait de différence, vraiment,
34:22.1 à leur croissance sur des supports normaux,
34:24.1 rich media que nous utilisons en laboratoire,
34:26.0 mais quand vous regardez leur capacité à grandir
34:28.1 en milieu moût de raisin,
34:30.0 que la croissance dépendait vraiment du prion.
34:34.0 Ainsi, le prion créait, dans ce cas,
34:36.0 un trait très précieux pour cette souche.
34:40.1 Et nous avons trouvé, en fait,
34:43.0 que les prions créent très fréquemment
34:45.2 de nouveaux traits intéressants qui peuvent être bénéfiques.
34:49.0 En fait, dans les souches que nous avons examinées jusqu'à présent,
34:51.2 environ 25 % de ces traits
34:54.2 permettent aux cellules de se développer dans des conditions
34:56.1 où ils ne pourraient tout simplement pas grandir autrement.
34:58.2 Donc, encore une fois, parce qu'ils apparaissent normalement
35:01.2 assez rarement
35:03.0 et vous ne perdez qu'un petit pourcentage des cellules
35:04.3 s'ils ne sont pas bénéfiques,
35:06.1 mais quand ils apparaissent, ils permettent aux cellules de se développer
35:08.1 dans des conditions où ils ne pourraient pas autrement,
35:10.1 nous pensons que c'est vraiment plausible
35:12.2 stratégie de couverture des paris
35:14.3 pour l'acquisition de la diversité génétique dans l'organisme,
35:20.3 créant beaucoup de nouveaux phénotypes,
35:23.0 qui lui permet d'exploiter des environnements fluctuants
35:26.1 et grandir dans une variété de situations différentes.
35:28.3 Et je viens de vous montrer un phénotype de PSI
35:31.3 nous avons également vu de nombreux phénotypes de nombreux autres prions,
35:36.1 et en fait,
35:38.1 bien que nous n'ayons pas identifié beaucoup de prions
35:40.1 qui existent dans ces souches,
35:41.2 le comportement génétique nous dit que
35:43.2 environ 236 des 700 souches de levure sauvage que nous avons examinées
35:48.1 transportent des prions.
35:50.0 Donc, la dernière partie de cette histoire dont je veux vous parler
35:55.0 concerne les façons dont un prion
35:58.2 peut influencer la dynamique de la croissance
36:02.2 de ces microbes dans les communautés.
36:04.2 Maintenant, bien sûr,
36:07.1 presque toutes les investigations expérimentales en laboratoire
36:11.2 travailler avec des organismes en culture pure,
36:15.2 donc, croissance de levure ou croissance de bactéries,
36:18.0 et c'est naturel que nous ayons commencé à faire des expériences de cette façon,
36:20.2 parce que sinon nous avons tout mélangé
36:23.2 et c'est tout simplement impossible à faire
36:26.2 les types d'investigation expérimentale
36:28.3 que nous devions faire au cours du siècle dernier
36:30.2 pour comprendre les systèmes biologiques.
36:33.2 Mais les organismes jamais, pratiquement jamais,
36:37.3 poussent dans ces circonstances dans la nature.
36:39.3 Dans la nature, ils poussent en communautés mixtes.
36:43.3 Donc, ce dont je vais vous parler n'est que le premier cas, je pense,
36:49.0 d'un prion influençant la dynamique de
36:53.3 communauté, organisation,
36:56.0 et communication organique
36:58.0 pour créer des communautés plus diversifiées et plus solides.
37:01.3 C'est le seul que nous ayons vraiment examiné jusqu'à présent
37:04.2 et je suppose que c'est juste, encore une fois,
37:06.2 la pointe de l'iceberg.
37:08.2 Ainsi, les cellules de levure ont
37:13.0 un type de métabolisme très particulier.
37:15.2 Ils sont très, très pointilleux,
37:17.1 et c'est la raison pour laquelle nous les aimons.
37:19.1 Quand nous leur donnons du glucose,
37:21.1 sucres comme ceux du raisin,
37:23.0 ils prennent ces sucres
37:25.3 et ils les convertissent en éthanol de manière extrêmement efficace.
37:27.1 Ils n'utilisent pas d'éthanol.
37:29.1 Ils ne font que transformer les sucres en éthanol
37:31.3 seulement quand tout le sucre est épuisé
37:34.1 commencent-ils à se retourner et à utiliser l'éthanol.
37:36.2 Ainsi, ils ne pousseront pas sur une autre source de carbone
37:42.1 s'il y a du glucose présent --
37:45.1 très, très fastidieux.
37:49.1 Mais nous avons trouvé un prion
37:52.2 que les cellules peuvent acquérir
37:54.2 qui leur permet de contourner ce système.
37:55.3 Ils ne poussent pas aussi bien dans le glucose pur
38:00.2 quand ils ont ce prion,
38:01.2 et c'est probablement pourquoi c'était
38:04.0 pas vraiment trouvé et regardé avant,
38:06.0 mais dans des sources de carbone mixtes
38:08.2 là où il y a d'autres sources de carbone,
38:10.2 et un peu de glucose aussi,
38:12.2 ces cellules peuvent maintenant se développer quand elles autrement
38:15.1 ne serait pas en mesure de le faire.
38:17.2 Alors, comment avons-nous enquêté sur cette histoire ?
38:20.3 Eh bien, nous avons profité d'un mimétique du glucose.
38:24.1 C'est un composé appelé glucosamine,
38:27.2 qui ressemble à du glucose, probablement pour la plupart d'entre vous,
38:31.1 et c'est le cas pour les cellules de levure
38:32.3 -- il a ce petit groupe amino ici --
38:35.0 mais ce qu'il fait, ce sont les cellules de levure
38:37.3 prennent cette glucosamine, ils pensent qu'ils sont dans le glucose,
38:39.2 et la fermeture des voies d'utilisation
38:42.2 de toutes les autres sources de carbone.
38:45.2 Et ici, vous en voyez un exemple.
38:48.0 Nous avons des cellules qui poussent sans prion.
38:52.2 Cultivant dans du glycérol pur, ils sont très bien,
38:55.3 mais si vous essayez de les faire pousser dans du glycérol
38:57.3 avec juste un peu de cette glucosamine là-dedans,
39:00.1 pensent-ils,
39:01.3 "Oh non, je ne veux pas utiliser d'autre source de carbone,
00:39:03.14 Je veux seulement utiliser du glucose,
00: 39: 05.13 et je n'utiliserai pas cette autre source de carbone
00:39:07.11 jusqu'à ce que tout le glucose soit parti",
39:09.0 ils ne peuvent pas le métaboliser, alors ils sont simplement bloqués.
39:12.2 Cela nous a permis de rechercher des souches
39:15.2 qui pourrait contourner ce problème métabolique,
39:22.1 et laisser les cellules se développer en présence
39:25.1 d'autres sources de carbone
39:27.0 quand il y avait un peu de glucose présent.
39:28.3 Et comme vous pouvez le voir, nous avons des tensions ici
39:31.1 qui font ça très, très bien.
39:32.2 Cette souche est génétiquement identique à cette souche
39:36.1 et nous l'avons testé de bien des manières.
39:38.2 De plus, ces cellules,
39:41.1 une fois qu'ils acquièrent cette capacité de croître sur cette autre source de carbone,
39:44.2 peut être traité et passé
39:47.0 pour des centaines de générations,
39:49.1 retour au glucose pur,
39:51.2 mais ils s'en souviennent.
39:53.0 Ils conservent ce trait,
39:54.2 c'est une mémoire biologique,
39:57.1 et ils conservent ce trait pendant de très nombreuses générations.
40:01.2 Cela leur permet, la prochaine fois qu'ils sont mis
40:04.0 cette source de carbone diversifiée,
40:06.1 pour pouvoir grandir dessus.
40:08.1 Donc, cela change vraiment leur potentiel métabolique
40:11.2 d'une manière vraiment assez forte.
40:14.2 Maintenant, ce qui est cool à propos de ça
40:17.1 en termes de fonctionnement dans une communauté.
40:19.1 quand on y pense,
40:21.1 stratégies d'utilisation des sources de carbone
40:23.0 pourrait changer un peu
40:25.1 selon que vous avez d'autres voisins qui vous font concurrence
40:27.2 pour ces sources de carbone.
40:30.1 Et c'est quelque chose que nous avons trouvé par accident.
40:33.2 Jessica Brown travaillait sur des souches,
40:37.0 en examinant les causes de la commutation des prions,
40:39.2 et elle a soudainement trouvé une colonie
40:42.2 autour duquel il y avait toutes sortes de tensions
40:44.2 qui était passé à l'état prion,
40:46.1 et cette colonie au milieu était une bactérie.
40:48.2 Donc, dans cette expérience, nous avons testé cela plus rigoureusement.
40:52.2 Les bactéries ont-elles la capacité de sécréter un facteur
40:55.2 qui provoquera les cellules de levure
40:57.2 pour changer leur métabolisme de manière héréditaire
41:00.1 par l'induction de ce prion ?
41:02.0 Donc, dans cette expérience, ce que nous avons fait
41:04.0 est que nous avons plaqué.
41:06.0 a laissé ces puits vides
41:07.3 et nous avons déposé les cellules de gar-levure ici,
41:11.0 les cellules de levure GAR+
41:13.1 -- GAR est pour la répression associée au glucose,
41:14.2 J'aurais dû dire ça, c'est le nom de ce prion --
41:17.0 et puis nous avons plaqué des cellules gar- ici.
41:20.3 Donc, ces cellules, souvenez-vous, sont génétiquement identiques
41:23.3 la seule différence entre eux est que
41:26.1 ces cellules sont passées à l'état prion
41:28.2 qui est hérité d'une manière non mendélienne,
41:33.2 parce que c'est basé sur l'hérédité protéique.
41:36.1 Et les cellules sont plaquées sur du glycérol
41:39.0 avec, encore une fois, juste un peu de glucosamine.
41:42.1 Et vous pouvez voir, en passant,
41:43.2 que les cellules changent spontanément,
41:45.0 de temps en temps,
41:46.3 dans cet état de prion,
41:48.1 qui leur permet de grandir,
41:49.2 mais ils ne changent vraiment de cette façon que de temps en temps.
41:52.0 Il s'agit d'une dilution de souches sur cette plaque.
41:57.1 Maintenant, l'expérience suivante se fait exactement de la même manière,
42:00.0 sauf que nous allons plaquer des bactéries
42:03.1 qui semblent avoir la capacité d'induire ce prion ici.
42:06.1 Et ce que vous pouvez voir, c'est que
42:09.0 la présence de la bactérie sur cette plaque.
42:11.1 une substance s'est diffusée le long de la plaque
42:15.1 et influencé ces cellules de levure ici
42:18.1 pour maintenant changer leur état métabolique
42:20.3 et être capable de grandir dans cette condition
42:22.1 alors qu'ils ne le feraient pas autrement,
42:24.1 mais c'est un composé diffusible
42:26.2 et ça ne va pas assez loin
42:28.1 pour descendre jusqu'à cette rangée, ici.
42:30.0 Nous avons établi par beaucoup d'expériences
42:33.0 que je ne prendrai pas le temps de te montrer,
42:34.2 mais nous pourrions utiliser des milieux conditionnés dans lesquels les bactéries s'étaient développées,
42:39.1 et se débarrasser des bactéries,
42:40.2 et nous pourrions utiliser les médias conditionnés
42:43.1 pour induire ce trait héréditaire.
42:46.2 Alors, que se passe-t-il ?
42:48.2 Les cellules utilisent généralement du glucose
42:50.2 et ils font beaucoup d'éthanol et seulement un peu d'ATP,
42:53.1 mais quand ils sont en présence de glucose
42:55.1 et d'autres sources de carbone,
42:57.0 ce prion leur permet maintenant
42:59.0 pour produire moins d'éthanol,
43:01.3 mais beaucoup d'ATP,
43:04.2 et qu'est-ce que ça fait ?
43:06.1 Cela fait prospérer les deux organismes.
43:10.1 Ainsi, il s'avère que lorsque les cellules de levure changent,
43:15.1 comme je l'ai mentionné,
43:16.2 il leur permet de se développer sur différents types de sources de carbone,
43:18.1 même en présence de glucose.
43:19.2 C'est aussi, pour une raison que nous ne comprenons pas très bien,
43:22.2 crée une longévité accrue dans ces cellules
43:25.1 #NOM ?
43:27.3 pendant des périodes beaucoup plus longues --
43:29.1 et les bactéries en tirent un grand avantage,
43:32.1 parce que les cellules de levure produisent moins d'éthanol
43:36.2 et cela signifie que les bactéries
43:39.2 peut atteindre des concentrations beaucoup plus élevées,
43:41.1 parce que les bactéries n'aiment pas l'éthanol
43:43.0 #NOM ?
43:45.0 Maintenant, il s'avère que c'est
43:47.3 une propriété très hautement conservée des levures et des souches bactériennes
43 : 50,3 du monde entier.
43:52.2 Nous avons trouvé beaucoup, beaucoup de souches de levure
43:57.1 sont capables de ce genre d'interrupteur,
43:59.0 et beaucoup, beaucoup de bactéries différentes
44:01.1 sont capables de l'induire.
44:03.1 Mais est-ce important dans le monde réel ?
44:05.1 Eh bien, je peux vous dire une façon dont cela compte clairement dans le monde réel,
44:08.1 et c'est ça qui gâche les fermentations du vin.
44:12.2 Ainsi, la levure produit moins d'éthanol,
44:15.0 ils fabriquent d'autres types de sous-produits métaboliques,
44:17.1 et cela fait vraiment du vin moche,
44:19.1 et en fait il s'avère que les bactéries
44:22.2 qui souillent les préparations de vin gâtées,
44:25.3 que les winologues ont étudié
44:28.1 pendant une longue période,
44:30.0 s'avèrent être des super-inducteurs.
44:33.0 Ils fabriquent beaucoup de ce composé qui change les cellules de levure
44:36.1 dans ce nouvel état prion.
44:38.2 Ainsi, le levain en tire d'énormes avantages,
44:42.1 les bactéries en tirent d'énormes avantages,
44:44.1 c'est au détriment de l'homme,
44:46.3 mais au profit de ces deux organismes.
44:48.3 Et encore une fois, en termes de conservation de ceci,
44:51.2 à travers des dizaines de millions d'années d'évolution de la levure,
44:55.2 ces souches ont vraiment exactement.
44:58.2 ce qui semble être exactement les mêmes mécanismes.
45:01.2 Bruxellensis, qui a divergé de Saccharomyces.
45:05.3 ces souches ne l'ont pas,
45:07.1, ils ont un profil métabolique différent.
45:09.2 bruxellensis est une autre levure
45:13.1 qui a le même genre de style de vie fastidieux
45:15,0 en termes d'utilisation du carbone
45:17.1 que possède Saccharomyces,
45:18.2 et il a aussi cet état de prion GAR.
45:20.3 Même pombe, qui a divergé il y a des centaines de millions d'années,
45:25.1 bien que le mécanisme ne soit pas tout à fait le même,
45:27.2 a la capacité de basculer dans un état épigénétique
45:31.2 qui modifie son métabolisme de manière héréditaire,
45:34.0 si vastes quantités de distances évolutives.
45:36.1 ces capacités à changer de source de carbone de manière héréditaire,
45:40.3 induite par des facteurs environnementaux,
45:42.2 a été conservé.
45:44.0 Donc, ici, nous avons vraiment
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  • Partie 1 : Repliement des protéines dans les maladies infectieuses et le cancer

En termes de prions, y a-t-il une possibilité que d'autres protéines en dehors de PRPC puissent être mal repliées - Biologie

De nouvelles particules infectieuses, appelées prions, composées en grande partie et peut-être uniquement d'une seule protéine, sont les agents responsables probables d'un groupe d'encéphalopathies spongiformes transmissibles qui produisent un déclin mortel des fonctions cognitives et motrices. Comme si la notion de protéine pathogène transmissible n'était pas assez choquante, les preuves indiquent que la protéine responsable arrive à un état pathogène en se repliant à partir d'une forme normale qui a une distribution tissulaire omniprésente. La nature remarquable de ces maladies et la nature du processus de conversion des protéines prions tel que nous le comprenons actuellement sont examinées ci-dessous.

Maladies à prions transmises par inoculation, cannibalisme, héritage génétique

La transmissibilité du kuru a été démontrée pour la première fois après l'inoculation intracérébrale d'homogénat de cerveau de kuru à des chimpanzés (Gajdusek et al., 1966), mais au sein de la population montagnarde, on a finalement supposé que la transmission se produisait par cannibalisme rituel (Gajdusek, 1977).

Figure 1. Résultats neuropathologiques dans les encéphalopathies spongiformes transmissibles

(Rangée du haut) Plaques lésionnelles dans la maladie de Creutzfeldt-Jacob (MCJ) (premier volet) la forme variante de la MCJ (vMCJ), qui s'est récemment révélée transmissible aux primates à partir de bovins infectés par l'ESB (deuxième volet) et de Gerstmann-Stra ssler Scheinker maladie (GSS) (troisième panneau). Dans le premier panneau, la section est colorée avec du PAS (réaction périodique acide-Schiff) et montre une lésion de plaque située au centre présentant l'aspect "boule à pointes" typique d'une plaque de kuru). Dans le deuxième panneau, la coupe est colorée au PAS et montre un certain nombre de "plaques fleuries" typiques de la vMCJ, dans chaque cas avec une lésion en plaque centrale entourée d'un motif de vacuoles en forme de marguerite. Le troisième panneau est une coupe immunocolorée après autoclavage hydrolytique avec un antisérum anti-PrP, révélant la présence de PrP dans les lésions de plaque de GSS.

(Rangée du milieu) Changements spongiformes typiques de la MCJ. Coupe obtenue à partir d'une souris transgénique affectée, portant un transgène chimérique souris-humain-souris, qui avait été inoculé avec un homogénat de cerveau provenant d'un cas humain de MCJ sporadique.

(Rangée du bas) Analyse Histoblot d'une section du cerveau d'un individu atteint de MCJ et d'un individu non affecté. La coloration est avec un anticorps anti-PrP, montrant une coloration étendue de la PrP dans le manteau cortical de l'individu affecté).

Alors que la plupart des cas de MCJ sont sporadiques, la transmission autosomique dominante représente 10 % des cas. La transmission horizontale de la MCJ au chimpanzé a été démontrée tôt (Gibbs et al., 1968), mais des cas particulièrement notables ont été des cas de transmission iatrogène entre humains, par transplantation de cornées infectées ou injection d'hormone de croissance dérivée d'hypophyses humaines (voir DeArmond et Prusiner, 1996).

Encore plus frappants ont été un certain nombre de cas de MCJ à début précoce avec une pathologie atypique récemment rapportés en Grande-Bretagne (Will et al., 1996 et voir Figure 1), suggérés comme ayant été transmis par la consommation de viande de vaches souffrant de la maladie de la vache folle. , une encéphalopathie spongiforme récemment épidémique dans les troupeaux britanniques (voir Anderson et al., 1996 , concernant la progression de l'épidémie). Les rapports récents de production d'une MCJ cliniquement et pathologiquement similaire chez les macaques par injection intracérébrale d'homogénat de cerveau de vaches atteintes (Lasm zas et al., 1996b), et de propriétés biochimiques partagées entre les cas humains et l'encéphalopathie spongiforme bovine (ESB) (Collinge et al., 1996 ), suggèrent que l'ESB est transmissible à l'homme.

Implication d'une protéine

Cela a conduit à un certain nombre d'hypothèses sur la nature de l'agent infectieux, allant d'un polysaccharide réplicatif à un complexe nucléoprotéique (pour une revue, voir Prusiner, 1982). Parmi ces modèles figurait une spéculation prémonitoire, dans laquelle Griffith suggérait que la "conversion" d'une protéine d'une conformation énergétiquement favorisée normale en une autre conformation, soit spontanément, soit par introduction exogène de la conformation altérée, pourrait expliquer ces maladies (Griffith, 1967).

La nature moléculaire de l'agent infectieux n'a pas été testée pendant 15 ans jusqu'à ce que Stanley Prusiner et ses collègues parviennent à l'enrichissement biochimique de l'activité infectieuse et montrent son association avec une protéine spécifique. Au début de 1982, Prusiner et ses collègues ont signalé un enrichissement de 1000 fois de l'infectiosité de la tremblante à partir d'homogénat de cerveau infecté, obtenu grâce à une série d'étapes comprenant la précipitation au polyéthylène glycol, la digestion par la nucléase micrococcale, la digestion limitée de la protéinase K et la centrifugation en gradient de densité de saccharose (Prusiner et al., 1982 Prusiner, 1982). L'activité la plus élevée provenait d'une fraction à l'interface entre 25 % et 60 % de saccharose, où des agrégats composés de matériau amorphe et de tiges aplaties mesurant 25 nm x 100-200 nm ont été observés. L'activité enrichie a été inactivée par la protéinase K, le diéthylpyrocarbonate, l'urée, les chaotropes, le phénol et le SDS, mais n'a pas été abolie par les traitements à la nucléase ou l'irradiation UV. Ce comportement, typique d'une protéine, a donné lieu au nom attaché par Prusiner et ses collaborateurs, " prion ", pour particule infectieuse protéique (Prusiner, 1982 voir aussi Prusiner et al., 1980).

Les mêmes travailleurs ont identifié une protéine, appelée PrP, résistante à une digestion limitée par la protéinase K, qui était spécifiquement présente dans le cerveau de hamster infecté mais pas dans le cerveau normal et présentait une migration relative en SDS-PAGE de 27-30 kDa (Bolton et al., 1982 Prusiner et al., 1982). Il n'a pas été possible de distinguer immédiatement si cette espèce était un sous-produit de l'infection ou était directement responsable, bien que la copurification de la PrP 27-30 résistante à la protéinase K avec infectiosité ait fourni des preuves circonstancielles qu'elle était impliquée dans la causalité. De même, des structures en bâtonnets, observées pour la première fois par Merz et al., 1981, ont été observées dans les extraits de cerveau infecté traités à la protéinase K et se sont avérées contenir également le produit de noyau PrP 27-30. Les préparations enrichies pour ces bâtonnets se sont révélées hautement infectieuses (Prusiner et al., 1983 Diringer et al., 1983), bien que des études ultérieures aient montré que des préparations dépourvues de structures visibles peuvent également être infectieuses. Le co-enrichissement de la PrP 27-30 et l'infectivité ont été observés dans un autre contexte, lorsque la purification par immunoaffinité d'un extrait de cerveau infecté solubilisé par un détergent-lipide a été réalisée, montrant plusieurs enrichissements de 1000 fois à la fois en PrP 27-30 et en infectivité (Gabizon et al., 1988).

Cela était cohérent avec l'idée qu'il existe un lien étroit entre l'infectivité et la présence d'une certaine forme de la protéine PrP. Néanmoins, malgré des années d'efforts, même dans les échantillons les plus purs, le rapport des molécules de PrP aux unités infectieuses est de 105. À une infectivité aussi faible, il est impossible d'exclure la possibilité que d'autres composants, ou des modifications covalentes, soient nécessaires pour l'infectivité. Cependant, il a été démontré que le matériel infectieux hautement purifié contient moins d'une molécule d'acide nucléique de plus de 100 nt pour un rapport particule/infectivité proche de l'unité (Kellings et al., 1992). Ainsi, il semble probable que la démonstration de l'hypothèse de la protéine seule nécessitera la production de particules infectieuses in vitro à partir de la protéine PrP purifiée (qui a un niveau d'impureté inférieur à 1 partie par unité infectieuse).

La protéine prion est un processus de conversion codé par l'hôte

Les anticorps générés contre la PrP 27-30 ont identifié la protéine PrP non seulement dans le cerveau d'animaux non infectés mais également dans de nombreux tissus viscéraux en tant qu'espèce glycosylée de 33-35 kDa, appelée PrPC. Une protéine de taille identique a également été observée dans des extraits de cerveau infectés par la tremblante. De manière frappante, lorsqu'une digestion limitée par la protéinase K a été effectuée, la PrPC a été complètement dégradée, alors qu'une fraction de la protéine dans le cerveau infecté, appelée PrPSc, n'a été que partiellement clivée, éliminant 66 acides aminés NH2-terminaux pour produire l'espèce PrP 27-30. Ainsi, la protéine PrP semble avoir au moins deux états conformationnels distincts : un état sensible à la protéase trouvé de manière ubiquitaire, et un état résistant à la protéase dans le cadre de l'infection. Peut-être lié à un tel comportement résistant aux protéases est l'observation supplémentaire que, alors que la PrPC est une protéine soluble, la forme PrPSc est obstinément insoluble, se localisant dans les agrégats amorphes dans les fractions enrichies du cerveau infecté (par exemple, Meyer et al., 1986). Dans tous les cas, la résistance aux protéases de la forme PrPSc a été utilisée pour permettre la détection de PrPSc in situ dans le diagnostic expérimental et clinique. Ceci est accompli par un prétraitement avec de la protéinase K pour éliminer la PrPC, suivi d'un traitement à la guanidine pour exposer les épitopes de la PrPSc pour l'immunolocalisation (Taraboulos et al., 1992 voir histoblot de la figure 1).

Étant donné la même structure primaire de PrPC et de PrPSc, le processus par lequel l'état normal de la protéine PrP est « converti » en la forme associée à l'infection semblait susceptible d'impliquer soit une modification post-traductionnelle, soit un changement de conformation (par exemple, Hope et al., 1986 ). Une caractérisation biochimique approfondie n'a pas permis de trouver de différence covalente entre les protéines PrPC et PrPSc (par exemple, Stahl et al., 1993). En revanche, les mesures physiques ont démontré une différence conformationnelle dramatique dans les formes de PrP. Par exemple, la spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier et le dichroïsme circulaire indiquent que le contenu en hélice de la forme PrPC est de 40 %, avec peu ou pas de feuillet (Pan et al., 1993).

En revanche, la forme PrP 27-30 contient 50 % de feuillet et seulement 20 % d'hélice (Caughey et al., 1991 Pan et al., 1993 Safar et al., 1993 ). La structure en solution récemment présentée d'un fragment de PrPC de souris a permis une détermination directe du contenu en structure secondaire de cette portion de PrPC (Riek et al., 1996). L'accord avec l'étude FTIR est excellent : sur 109 résidus résolubles dans l'espèce PrP 121-232, 43 se trouvent en hélice (40 %), alors que seulement 8 résidus se trouvent dans deux brins courts antiparallèles (7%) (voir Figure 3B ).

Figure 2. Modèle schématique pour la conversion de PrPC en PrPSc

Dans le modèle de nucléation-polymérisation, la conversion entre la forme PrPC (cercles) et la forme PrPSc (carrés) est intrinsèquement rapide. Cependant, en l'absence d'un agrégat suffisamment grand pour agir comme un noyau stable, désigné par le collectif des carrés PrPSc, la forme PrPC est thermodynamiquement favorisée. Dans le modèle d'assistance de modèle, la conversion de PrPC ou d'une conformation modifiée, PrPInt, en PrPSc est extrêmement lente en l'absence de PrPSc, mais le processus de conversion est effectivement irréversible. La PrPSc est capable de se propager en catalysant la conversion d'autres molécules PrPInt en la conformation PrPSc. D'autres facteurs non identifiés, par exemple un chaperon moléculaire, pourraient également être impliqués dans le processus de conversion (voir texte).

Figure 3. Structure de la protéine prion

(A) Structure primaire de la PrP humaine mature. La séquence de la protéine mature, résidus 23-231, après traitement protéolytique du signal de sécrétion NH2-terminal et de la région COOH-terminale au-delà du site d'ancrage GPI, est montrée. Les mutations impliquées dans les maladies humaines héréditaires sont indiquées en rouge, au-dessus de la ligne, et les polymorphismes naturels sont indiqués comme numérateur/dénominateur sur la ligne, en violet. L'astérisque indique une mutation produisant un codon d'arrêt à l'acide aminé 145. Les résidus impliqués dans les barrières d'espèces sont également indiqués, entre l'homme et la souris (rétroéclairé en bleu), et entre la souris et le hamster (rétroéclairé en jaune). La structure secondaire de la région correspondante 123-231 de la PrP de souris, déterminée à partir de la structure RMN (Riek et al., 1996), est présentée au-dessus de la séquence primaire, avec des brins représentés par des flèches et des hélices par des cylindres.

(B) Structure du domaine de la protéine prion de souris PrP121-231. Deux faces opposées sont montrées de la structure de PrP121-231 de souris récemment déterminée par RMN (tiré de Riek et al., 1996, avec permission). Des diagrammes de ruban sont affichés dans les deux panneaux de gauche, affichant les trois hélices et la feuille courte antiparallèle à deux brins. Dans le panneau supérieur gauche, le vert indique une structure de boucle bien résolue, tandis que le violet indique une structure de boucle mal résolue. Une liaison disulfure est représentée en blanc. Dans le panneau inférieur gauche, les chaînes latérales associées à la maladie à prions héréditaire sont indiquées en rouge et les résidus pouvant être impliqués dans la barrière d'espèce entre la souris et l'homme sont indiqués en bleu (la chaîne latérale Q168 n'est pas indiquée). (Notez que la numérotation des chaînes latérales correspond à la séquence humaine montrée dans [A]). Deux sites de glycosylation accessibles au solvant sont également indiqués en vert et la liaison disulfure en jaune. Les tracés de potentiel électrostatique sont affichés dans les deux panneaux de droite, affichant la charge positive en bleu et la charge négative en rouge. L'aspect de la molécule montré dans le panneau supérieur a été suggéré pour faire face éventuellement à une membrane, tandis que l'aspect opposé, chargé négativement (panneaux inférieurs) peut présenter une surface de liaison pour un ligand encore non identifié (voir texte).

Le processus de conversion : la PrPC endogène comme cible de la PrPSc « infectieuse »

Deux études génétiques différentes avec des souris ont fourni peut-être la preuve la plus solide affirmant que les particules infectieuses sont générées à partir de la protéine PrPC endogène. Dans l'un, une maladie à prions spontanée a été observée chez des souris transgéniques non inoculées exprimant une PrP de souris avec une substitution homologue à celle des patients GSS (Hsiao et al., 1990 Hsiao et al., 1994 Telling et al., 1996a). Il est important de noter que les homogénats cérébraux de ces souris peuvent transférer la maladie à prions lorsqu'ils sont inoculés à des souris transgéniques exprimant de faibles niveaux de la même protéine PrP mutante, qui ne développeraient pas autrement la maladie (Hsiao et al., 1994 Telling et al., 1996a). Ainsi, tous les composants nécessaires à la formation de particules infectieuses semblent être présents de manière endogène chez les souris. De plus, il semble que l'élimination du gène de la PrP endogène dans cette dernière étude ait entraîné une apparition plus précoce de la maladie et une pathologie plus grave dans la souche transgénique non inoculée, reflétant que la présence de la PrP de type sauvage a en quelque sorte interféré avec la production de la maladie à partir du transgène mutant.

Dans une deuxième voie d'étude, une exigence de la protéine PrPC dans la génération d'infectiosité a été démontrée directement que les souris avec une perturbation du gène PrP endogène (Prnp0/0) étaient à la fois résistantes à la maladie à prions et incapables de générer de nouvelles particules infectieuses (B eler et al. ., 1993 Prusiner et al., 1993). Une hypothèse simple suggérée par ces observations est que la PrPC endogène est convertie en conformation PrPSc par l'action d'une forme infectieuse de la molécule de PrP. Cependant, étant donné la faible activité spécifique même des échantillons de PrPSc les plus purs et l'observation que, dans certaines circonstances, il semble qu'il puisse y avoir à la fois une maladie et une infectiosité en l'absence de matériel résistant à la protéase (par exemple, les souris GSS), il reste possible que la forme infectieuse de la PrP est distincte de la forme PrPSc résistante aux protéases.

La conversion produit des prions spécifiques à l'hôte et est limitée par des « barrières » interspécifiques

Comme cela serait prédit pour une réaction de conversion homologue dans laquelle une nouvelle PrPSc est générée à partir de la PrPC endogène, lorsque l'espèce de PrPSc dans le cerveau de souris transgéniques exprimant la PrPC de hamster a été déterminée après provocation avec des prions de hamster, la protéine PrPSc de hamster a été observée ( Prusiner et al., 1990). De manière correspondante, si les animaux transgéniques ont été inoculés avec des prions de souris, la PrPSc de souris a été observée dans le cerveau infecté.

L'emplacement dans la structure de la PrPC de l'interaction homologue avec la PrPSc a été sondé en produisant des souris transgéniques portant des gènes chimériques. Lorsque la partie médiane de la séquence de hamster (codons 94-188), différant à 5 résidus de la souris, a été substituée à la région correspondante de la PrP de souris, les souris transgéniques ont été observées pour devenir sensibles aux prions de hamster, produisant, comme prévu, la PrPSc chimérique. (Scott et al., 1993 et ​​voir la figure 3A).

Conversion in vitro

Soutenant la proposition selon laquelle la réaction in vitro reproduisait fidèlement qu'in vivo, la spécificité d'espèce dans la réaction de conversion entre le hamster, la souris et les chimères hamster-souris était reproduite par la réaction in vitro (Kocisko et al., 1995). De plus, il y avait une préservation de la spécificité de la "souche" in vitro (discutée ci-dessous), dans la mesure où les profils distincts de résistance à la protéinase K de PrPSc de deux souches de prions de vison, reflétant vraisemblablement différentes conformations de PrPSc, étaient reproductibles dans le système in vitro (Bessen et al. ., 1995 ).

Modèles pour la conversion de PrPC en PrPSc

Dans un modèle, la formation de PrPSc est un processus de polymérisation dépendant de la nucléation. En l'absence d'agrégat préexistant, la conversion entre PrPC et PrPSc est réversible, mais le monomère PrPSc est moins stable que PrPC. Les agrégats de PrPSc, cependant, favorisent la conversion de PrPC en se liant à et en stabilisant la conformation de PrPSc autrement défavorable. La barrière à un processus de conversion stable se situe donc au niveau du processus de nucléation initial, dans lequel la formation d'agrégats d'ordre faible n'est pas favorisée, puisque l'énergie libre acquise des interactions intermoléculaires ne l'emporte pas sur le coût entropique de la liaison jusqu'à un noyau de taille minimale. est atteint.

L'exigence qu'un noyau soit formé avant la conversion soit stable prédit certaines caractéristiques du processus d'agrégation, y compris la dépendance au dépassement d'une concentration protéique critique pour la formation initiale d'agrégats, et une cinétique affichant une phase de latence. Le processus de conversion in vitro semble montrer de telles caractéristiques (Caughey et al., 1995), mais si un noyau PrPSc est déjà présent n'est pas clair d'après la conception de l'étude. La taille relativement grande du noyau stable minimum aurait tendance à rendre une telle particule insoluble et pourrait donc expliquer l'observation dans la réaction in vitro que les fractions contenant des agrégats de PrPSc d'ordre supérieur d'une taille supérieure à 300 kDa pourraient médier la conversion en résistance à la protéase. alors que les fractions de plus petite taille ne le pouvaient pas. L'infection contournerait ainsi l'étape lente de la nucléation en introduisant une « graine » qui initie l'agrégation.

Dans un deuxième mécanisme proposé, la forme PrPSc est intrinsèquement plus stable que PrPC, mais cinétiquement inaccessible (Prusiner, 1991 Figure 2). Dans ce cas, PrPSc pourrait favoriser la conversion en catalysant le réarrangement d'une molécule de PrPC, ou d'un intermédiaire partiellement déstabilisé, vers la conformation PrPSc plus stable (Figure 2). L'infectivité reposerait alors sur la capacité de la molécule de PrPSc à se lier à et à catalyser la conversion de molécules intermédiaires existantes. Par ce modèle d'assistance de modèle, les maladies génétiquement héréditaires résultent de mutations qui augmentent la population de l'intermédiaire instable et/ou augmentent la vitesse à laquelle cette forme se convertit spontanément en PrPSc.

Pour les deux mécanismes proposés, il existe des précédents physiques. Dans le cas de la nucléation-polymérisation, il existe une ressemblance avec la polymérisation de la tubuline, la croissance cristalline, la formation d'hémoglobine falciforme, l'assemblage de la capside virale et la polymérisation flagellaire bactérienne. La polymérisation flagellaire peut être particulièrement instructive. L'unité monomère soluble, la flagelline, s'incorpore à l'extrémité en croissance d'un flagelle (Asakura et al., 1964 Asakura et al., 1966). Les monomères en solution, même à une concentration presque millimolaire, occupent une conformation incapable de nucléer spontanément, mais si une graine de flagelle fragmenté est placée dans le mélange, la polymérisation s'ensuit rapidement. Il est intéressant de noter que les monomères polymérisés peuvent prendre la conformation d'un matériau d'ensemencement même hétérologue, reflétant un comportement de « modification ». Il convient de souligner que bien que les "agrégats" précédents adoptent une structure répétitive régulière, il n'y a rien dans la physique sous-jacente à un processus de nucléation qui exige que les agrégats formés aient un ordre à longue distance.

Il existe également un précédent pour le mécanisme de conversion catalysé assisté par modèle, dans lequel PrPC est une conformation métastable qui ne forme pas spontanément la PrPSc plus stable à un taux appréciable. Au cours des dernières années, un certain nombre de protéines ont été observées pour occuper de telles conformations sous contrôle cinétique, c'est-à-dire qu'elles sont séparées de leurs véritables minima d'énergie libre par une grande barrière. Ceux-ci comprennent l'hémagglutinine de la grippe (Baker et Agard, 1994a), la famille des serpines d'inhibiteurs de protéase (Sifers, 1995) et un certain nombre de protéases, dont la subtilisine et la protéase lytique (Baker et Agard, 1994b). Ce dernier cas de protéase alpha-lytique est particulièrement révélateur.

Ici, l'interconversion entre un intermédiaire de type globule fondu, I, et l'état natif, N, est extrêmement lente, permettant peu ou pas de conversion au cours d'un mois (reflétant une barrière de 25 kcal/mole). La conversion, cependant, est considérablement accélérée par la liaison de la région propeptide naturelle, en cis ou en trans, permettant au repliement en N de se produire en quelques minutes (le propeptide abaisse la barrière de 14 kcal/mole). Ce comportement soulève la possibilité que le repliement de la PrP soit également sous contrôle cinétique, l'état de la PrPSc étant thermodynamiquement favorisé mais cinétiquement inaccessible. Une maladie infectieuse à prions pourrait alors se produire si la PrPSc était capable d'accélérer la conversion de la PrPC en PrPSc d'une manière analogue à la conversion catalysée entre les états I et N de la protéase lytique.

Il est important de noter que les mécanismes de nucléation et de conversion catalysée ne sont pas mutuellement exclusifs. Par exemple, il pourrait y avoir un mécanisme hybride par lequel la surface d'un agrégat, qui est initialement formé par un processus de nucléation, catalyse le changement de conformation des monomères non convertis.En effet, dans le cas de la formation de flagelles in vitro, les études cinétiques montrent un décalage entre l'incorporation initiale, réversible, liante et stable dans le flagelle (Asakura, 1968). De plus, des études RMN indiquent que les terminaisons NH2 et COOH de la flagelline, désordonnées dans les monomères en solution, s'ordonnent au cours du processus de polymérisation (Aizawa et al., 1990). Par analogie, il semble intéressant de considérer que PrPC pourrait se convertir de cette manière, après une première interaction avec un agrégat PrPSc.

D'autres maladies productrices d'amyloïde offrent une opportunité supplémentaire d'examiner le mécanisme du réarrangement conformationnel. Il existe au moins 15 maladies humaines dans lesquelles une accumulation d'une protéine spécifique peut se produire dans des fibres insolubles caractéristiques appelées amyloïdes, qui ont généralement un diamètre de 60 à 100 et présentent une biréfringence caractéristique lorsqu'elles sont colorées avec le colorant Congo Red (pour examen, voir Kelly, 1996). Ces maladies amyloïdes entraînent une variété de présentations cliniques différentes, dépendant des sites de dépôt amyloïde, et incluent la maladie d'Alzheimer, où la neurodégénérescence se produit en association avec le dépôt de la protéine amyloïde .

Malgré des replis distincts à l'état natif, toutes les protéines impliquées dans ces maladies subissent une altération conformationnelle en une structure commune dans la fibrille amyloïde, une structure répétée « croisée » dans laquelle les brins sont alignés perpendiculairement à l'axe de la fibre amyloïde. Une étude récente de diffraction de fibres avec rayonnement synchrotron suggère qu'en fait, ce sont des nappes qui sont positionnées perpendiculairement à l'axe de la fibre et qu'elles sont disposées en hélice continue (Blake et Serpell, 1996 ). Comme pour la maladie à prions, les autres amyloses peuvent être initiées par des mutations héréditaires dans les séquences codantes respectives, qui déstabilisent apparemment l'état natif de ces protéines, leur permettant de se réarranger à la conformation commune dans l'amyloïde. Une telle déstabilisation a été élégamment démontrée récemment pour deux variants de lysozyme amyloïdogène purifiés alors qu'ils étaient enzymatiquement actifs et cristallisés dans des conformations presque identiques au type sauvage, ils présentaient peu ou pas de protection contre l'échange de deutérium lorsqu'ils étaient incubés en solution à 37 °C, contrairement au type sauvage. (Booth et al., 1997). Les fibrilles de lysozyme isolées du matériel de patient, cependant, ne contenaient que les lysozymes mutants, la protéine de type sauvage présente chez les individus hétérozygotes n'a pas été recrutée. Cela souligne la différence majeure qui distingue la maladie à prions des autres amyloses, à savoir que la forme agrégée de la PrP est également capable de favoriser le réarrangement de la protéine non mutée, permettant ainsi la transmission de la maladie.

Des études récentes avec une autre amylose, la polyneuropathie amyloïdotique familiale, fournissent des informations supplémentaires sur un processus de conversion amyloïdogène (Kelly, 1996 Lai et al., 1996). La protéine impliquée, la transthyrétine (TTR) , est, sous sa forme native, un homotétramère dont les sous-unités sont des sandwichs feuille à huit brins. In vitro, lors d'une exposition à un pH de 4 à 5, le TTR se dissocie en monomères qui subissent un réarrangement structurel tertiaire, et la formation d'amyloïde s'ensuit (Lai et al., 1996). Comme pour la conversion des prions, le contrôle de la formation d'amyloïde TTR pourrait se situer soit à l'étape de production de l'agrégat amyloïde, soit à l'étape de réarrangement des monomères, faisant appel à un contrôle cinétique. Les deux mécanismes ont été observés avec la TTR in vitro. À l'appui d'une étape de nucléation, il a été observé que la formation de fibrilles présente une phase de latence et est accélérée après l'initiation par l'ajout de monomère amyloïdogène. À l'appui du contrôle cinétique, une plus grande quantité d'amyloïde TTR s'est formée à pH 4,4 pendant le repliement à partir du dénaturant que ce qui a été observé à partir de la protéine native, reflétant une barrière cinétique entre l'intermédiaire amyloïdogène et le tétramère natif.

Ainsi, pour la TTR, bien que les deux types de contrôle aient été observés in vitro, on ne sait toujours pas quelle étape limite la vitesse in vivo. Quelle est la hauteur de la barrière cinétique à la formation de la forme amyloïdogène à la température physiologique, au pH et à la force ionique ? En particulier, sans formation catalysée de l'intermédiaire amyloïdogène, comment pourrait-il y avoir une accumulation suffisante de cet intermédiaire pour former un noyau stable qui favoriserait une polymérisation efficace ?

Alternativement, si la barrière à la production de l'intermédiaire est si élevée in vivo qu'un événement catalytique est requis, qu'est-ce qui médie un tel événement en l'absence de protéine convertie préexistante ? Enfin, compte tenu de l'observation des phénomènes d'ensemencement in vitro, pourquoi, contrairement aux prions, les agrégats de TTR sont apparemment non infectieux ? Est-ce une propriété de la plus grande stabilité de la PrPSc ? Ou les agrégats respectifs sont-ils traités différemment par les différents systèmes organiques impliqués ?

Concernant une physiologie aussi potentiellement différente, deux observations semblent intéressantes. Dans le cas de la TTR, un mécanisme d'élimination des fibrilles de la TTR a récemment été mis en évidence (Tan et al., 1995 ) et, dans le cas de la maladie à prions, il a été observé que, même après inoculation intracérébrale de souris avec des prions, il existe acquisition précoce de l'infectiosité dans la rate, bien avant toute apparition d'infectiosité dans le cerveau (Eklund et al., 1967 Kimberlin et Walker, 1979 Weissmann et al., 1997 ). Conformément à une étape de réplication primaire dans le système lymphoréticulaire qui favorise la neuroinvasion, les souris SCID étaient relativement résistantes à la maladie du SNC après l'inoculation intrapéritonéale (seulement 6 animaux sur 18 touchés), par rapport aux congénères immunocompétentes (13 sur 14 animaux) (Lasm zas et al., 1996a voir aussi Kitamoto et al., 1991). Vraisemblablement, les animaux SCID qui ont développé la maladie ont contracté une infection du SNC par propagation neurale directe, ce qui a suggéré dans les premières études de s'étendre du système nerveux périphérique à la moelle épinière jusqu'au cerveau (par exemple, Kimberlin et Walker, 1979).

« Souches » de prions : plusieurs conformations distinctes de PrPSc

Ces différentes conformations pourraient représenter soit des structures tertiaires différentes, soit, en variante, des assemblages quaternaires différents d'un même pli. Ce dernier cas semble rappeler la capacité de nombreuses protéines à emballer leurs formes natives dans différents réseaux cristallins, ou l'assemblage de filaments flagellaires, dans lesquels l'ajout de différentes graines entraîne la formation de structures distinctes. Une telle diversité peut être considérable, comme dans le cas de l'objet populaire de cristallisation, le lysozyme d'œuf de poule, dont il a été démontré qu'il se regroupe dans au moins cinq groupes spatiaux cristallographiques différents.

Alternativement, il reste possible qu'il existe des modifications telles que la glycosylation liée à N qui confèrent des propriétés spécifiques à la souche, bien que cette modification ne semble pas nécessaire pour l'acquisition d'une PrPSc résistante à la protéinase K dans un système cellulaire en culture (Taraboulos et al. , 1990 ). Indépendamment du fait que la conformation ou les différences covalentes soient responsables, il semble possible que les propriétés spécifiques à la souche du temps d'incubation et de la localisation cérébrale puissent refléter le ciblage de différentes formes de PrPSc vers des cellules spécifiques du SNC. Ces cellules conféreraient alors la même forme aux molécules nouvellement converties (Hecker et al., 1992 Weissmann et al., 1997).

Bien que des différences structurelles primaires ne soient pas nécessaires pour produire des souches différentes, un exemple d'origine de séquence primaire des propriétés de souche dans la maladie à prions humaine a été récemment rapporté (Telling et al., 1996b). La D178N FFI humaine est associée à une PrPSc résistante à la protéinase K de 19 kDa après déglycosylation, tandis que la MCJ familiale et sporadique est associée à une espèce de 21 kDa. L'inoculation des homogénats de cerveau humain respectifs à des souris supprimées par Prp contenant un transgène PrP chimérique souris-humain (MHuM) a produit une maladie associée à la PrPSc de taille respective, indiquant que les deux espèces distinctes de PrPSc peuvent modéliser une seule structure primaire MHuM PrP en différentes conformations.

L'importance d'étudier l'origine et la nature des différences de souches a été récemment soulignée par les rapports d'un certain nombre de cas de vMCJ qui semblent être liés à l'épidémie d'ESB chez les bovins britanniques (Will et al., 1996). Malgré le petit nombre de cas, un certain nombre d'observations suggèrent que la nvMCJ représente une nouvelle maladie distincte de la MCJ sporadique. Premièrement, la nvMCJ a une pathologie distincte caractérisée par d'abondantes « plaques fleuries », décorées par un motif de vacuolisation en forme de marguerite (Figure 1). Deuxièmement, il y a un âge d'apparition beaucoup plus jeune que dans la MCJ sporadique. L'idée que la nvMCJ pouvait être transmise du bétail aux primates était étayée par l'observation selon laquelle l'inoculation intracérébrale d'extrait de cerveau infecté par l'ESB à des singes macaques produisait une maladie et une pathologie ressemblant à celles des patients nvMCJ (Lasmás et al., 1996b).

Cela a soulevé la possibilité que la nvMCJ était une souche de prion nouvellement identifiée qui était moins restreinte par la barrière d'espèce. Cela a été récemment confirmé par des études examinant le profil des espèces PrPSc résistantes à la protéinase K chez les patients atteints de MCJ nv, en comparant en particulier les espèces di-, mono- et non glycosylées avec celles provenant d'homogénats cérébraux de patients atteints de MCJ sporadique ou iatrogène, et d'homogénats provenant d'animaux infectés par l'ESB, y compris les chats et les macaques (Collinge et al., 1996). On a observé que la nvMCJ partageait un schéma commun avec les animaux infectés par l'ESB, distinct de celui de la MCJ sporadique ou acquise. L'espèce diglycosylée résistante à la protéinase K était particulièrement importante, soulevant la question de savoir si cette forme de PrPC est plus sensible au changement de conformation induit par l'ESB ou si une population de cellules produisant préférentiellement de la PrP diglycosylée peut être plus facilement ciblée par l'ESB (Aguzzi et Weissmann, 1996).

Processus de conversion in vivo

Des études supplémentaires dans le système cellulaire cultivé ont montré que la conversion en PrPSc pouvait être bloquée par l'ajout de phospholipase C exogène spécifique à l'IP ou par des protéases, suggérant que la PrPC subit une conversion soit à la surface cellulaire, soit après internalisation de la surface cellulaire dans la voie endocytique ( Caughey et Raymond, 1991 Borchelt et al., 1992). À l'appui d'une exigence d'internalisation, l'incubation à basse température (18 °C), qui retarde l'endocytose, a également bloqué la production de PrPSc (Borchelt et al., 1992). Des efforts supplémentaires pour affiner la localisation ont noté que les protéines à ancrage GPI se localisent à la surface cellulaire dans les invaginations de la membrane plasmique riches en cholestérol qui sont insolubles au Triton X-100, connues sous le nom de DIGS (membranes enrichies en glycosphingolipides insolubles dans les détergents) (Brown et Rose, 1992 Smart et al., 1995). Soutenant le rôle d'un tel compartiment, le traitement du système cellulaire cultivé avec l'inhibiteur de la biosynthèse du cholestérol, la lovastatine, a bloqué le processus de conversion, mais il n'était pas clair si cet effet était dû à l'échec de la PrPC à atteindre la surface cellulaire ou à la perturbation de les DIGS où la conversion pourrait avoir lieu (Taraboulos et al., 1995 ). Une incertitude supplémentaire est jetée par l'observation que l'absence de l'ancre GPI d'une PrP tronquée inhibe mais n'empêche pas la production de l'espèce PrPSc résistante à la protéinase K dans les cellules cultivées (Rogers et al., 1993).

Quels que soient les compartiments spécifiques impliqués, il semble clair que la PrPC atteint la surface cellulaire et que cette localisation peut en faire une cible facilement accessible pour la PrPSc exogène, bien qu'il semble tout aussi clair que la PrPSc présentée depuis l'extérieur de la cellule pourrait s'internaliser par la même voie que la PrPC. et arbitrer la conversion en interne. Quel que soit le site, l'idée que la conversion pourrait avoir lieu dans un compartiment membranaire spécifique contenant un sous-ensemble spécifique de protéines a un potentiel pour les études de reconstitution. Si un tel compartiment contenant de la PrPC est isolable en tant que fraction membranaire de faible densité insoluble dans le Triton, il devrait être possible de tester la conversion avec la fraction isolée, permettant potentiellement de délimiter les composants essentiels à la conversion.

Des études transgéniques récentes sur la susceptibilité de souris exprimant la PrPC chimérique humain-souris suggèrent qu'au moins un facteur hôte autre que la PrPC, provisoirement appelé facteur X, pourrait être impliqué dans la susceptibilité à l'infection (Telling et al., 1995). En théorie, le facteur X pourrait être un chaperon moléculaire qui se lie à la PrPC et aide à modifier sa conformation. Un précédent pour l'implication du chaperon dans un processus de conversion provient d'études récentes chez la levure, où le produit cytosoliquement localisé du gène SUP35, impliqué dans la terminaison de la traduction, peut être converti en une molécule agrégée biologiquement inactive, conférant un phénotype de suppression du non-sens (PSI+) (Chernoff et al., 1995 Patino et al., 1996 Paushkin et al., 1996 voir aussi Masison et Wickner, 1995).

Les agrégats SUP35 semblent agir comme un noyau, favorisant l'agrégation de la protéine SUP35 nouvellement synthétisée, permettant la propagation de l'état PSI+ d'une manière analogue au processus de conversion PrPC en PrPSc. De manière frappante, le maintien de l'état PSI+ s'est avéré dépendre du chaperon moléculaire, Hsp104, une grande structure monocyclique homohexamérique avec deux sites de liaison à l'ATP dans chacune de ses sous-unités, qui a déjà été démontrée comme ayant une propension à dissocier les agrégats de protéines produits. par choc thermique (Parsell et al., 1994 ). Remarquablement, soit la délétion de Hsp104 soit sa surexpression ont entraîné la disparition concordante des agrégats SUP35 et la perte de l'état PSI+. Dans le cas de la conversion de la PrP, un composant chaperon général comme Hsp104 n'a pas encore été identifié dans les emplacements cellulaires où la conversion semble se produire.

Etudes structurales de PrPC

La structure secondaire de PrP121-231 comporte trois hélices et deux brins courts antiparallèles (figure 3B). Glockshuber, Wuthrich et leurs collègues spéculent que cette dernière caractéristique pourrait être un « site de nucléation » pour une transition conformationnelle vers la forme PrPSc riche en feuillets, qui pourrait vraisemblablement incorporer des boucles voisines. Fait intéressant, le polymorphisme méthionine/valine affectant la disposition à la MCJ se retrouve dans l'un de ces brins. L'observation que l'hétérozygotie pour Met/Val à cette position est protectrice (Palmer et al., 1991) laisse se demander si ces brins pourraient également être impliqués dans des contacts intermoléculaires impliqués soit dans le processus de conversion soit dans l'agrégation de PrPSc.

L'analyse des propriétés de surface de la molécule PrP121-231 révèle deux faces disparates (figure 3B). L'un est globalement électrostatiquement positif mais contient des plaques hydrophobes entremêlées, suggérant qu'il pourrait faire face à la membrane cellulaire. La face opposée, en revanche, est électrostatiquement négative, contenant les deux sites de glycosylation. Riek et al. suggèrent qu'il pourrait s'agir d'un site de liaison d'un ligand non encore identifié. (Pourrait-il s'agir de la PrPC elle-même, sur une autre cellule, par exemple ?) De plus, cette surface porte sur un bord contenant la première hélice, une région suggérée pour agir comme un site de liaison accessible pour la PrPSc. Cette région contient 5 des 14 résidus impliqués par les études transgéniques chimériques comme étant importants pour la barrière des espèces homme-souris ou hamster-souris (figure 3A et figure 3B). Trois des résidus restants impliqués dans la barrière d'espèces se trouvent au bord opposé de la molécule, situé dans une région en boucle entre le deuxième brin et la deuxième hélice (seulement 166 sont représentés sur la figure 3B). Les cinq résidus restants forment un troisième site de liaison de PrPSc putatif situé entre les résidus 90 et 122, une région non présente dans la structure.

Il est intéressant de noter que les sites de la barrière d'espèce et de disposition des mutations humaines semblent, jusqu'à présent, s'exclure mutuellement. Alors que la région comprenant l'hélice 1 semble être un déterminant de la barrière d'espèce, les mutations humaines disposées à la maladie se mappent à la région des deux autres hélices, avec trois cartographie dans le noyau hydrophobe et trois à la surface électrostatiquement négative. De telles mutations pourraient, de manière correspondante, soit déstabiliser la structure, soit affecter la liaison du ligand.

Avec des informations structurelles de ce type désormais en main, il sera possible de mener une multitude d'études structure-fonction reliant les régions de la barrière d'espèce et les mutations humaines au processus de conversion. Par exemple, il devrait être possible d'évaluer l'importance relative des trois régions structurales impliquées dans la barrière d'espèces. De plus, des mutants conçus avec une stabilité de PrPC diminuée ou augmentée, mesurés in vitro avec une protéine recombinante purifiée, permettront de tester directement si la déstabilisation de la structure de PrPC native facilite la conversion in vivo. Enfin, les anticorps générés contre les peptides enfouis dans la structure native de la PrPC peuvent potentiellement fournir des réactifs pour détecter spécifiquement la forme PrPSc. Alors que la PrPC cède enfin à l'analyse structurelle, en revanche, en l'absence de protocoles pour solubiliser la PrPSc, les informations structurelles sur la forme convertie peuvent nécessiter des techniques sans solution telles que la RMN à l'état solide (par exemple, Heller et al., 1996).

Qu'est-ce qui produit la maladie à prions ? Est-ce une carence en PrPC ou une production de PrPSc ?

D'autre part, ces caractéristiques cliniques et pathologiques du déficit en PrPC ne récapitulent pas celles de la maladie à prions classique. A l'inverse, la production de PrPSc à elle seule peut-elle provoquer une maladie ? Une étude élégante d'Aguzzi, Weissmann et de leurs collègues a récemment abordé cette question (Brandner et al., 1996a). Ils ont greffé du tissu cérébral d'une souris normale exprimant la PrPC dans un animal knock-out, puis ont inoculé des prions de souris. Ils ont observé la pathologie caractéristique de la maladie à prions précisément dans le tissu greffé, mais pas dans le tissu knock-out. Néanmoins, la PrPSc produite dans le tissu malade a migré dans le tissu nul voisin.


ARN qui se comportent comme des prions

Les acides ribonucléiques messagers (ARNm) transfèrent les informations de l'ADN à la machinerie cellulaire qui fabrique les protéines. Serré dans chaque noyau cellulaire, qui ne mesure que 10 microns de diamètre, se trouve un « manuel d'instructions » d'ADN double brin de trois mètres de long sur la façon de construire et d'entretenir un corps humain. Pour que chaque cellule conserve sa structure et remplisse toutes ses fonctions, elle doit fabriquer en continu des pièces spécifiques à un type cellulaire (protéines). À l'intérieur de chaque noyau, une protéine à plusieurs sous-unités appelée ARN polymérase II (RNAP II) lit l'ADN et fabrique simultanément un « message » ou un transcrit, appelé ARN messager (ARNm), dans un processus appelé transcription. Les molécules d'ARNm sont composées de simples brins relativement courts de molécules composées de bases adénine, cytosine, guanine et uracile maintenues ensemble par un squelette sucre-phosphate. Lorsque l'ARN polymérase a fini de lire une section de l'ADN, la copie du pré-ARNm est traitée pour former un ARNm mature, puis transférée hors du noyau cellulaire.Les ribosomes lisent l'ARNm et traduisent le message en protéines fonctionnelles dans un processus appelé traduction. Selon la structure et la fonction de la protéine nouvellement synthétisée, elle sera encore modifiée par la cellule, exportée vers l'espace extracellulaire ou restera à l'intérieur de la cellule. Le diagramme ci-dessous montre la transcription (ADN->ARN) qui a lieu dans le noyau cellulaire où RNAP est l'ARN synthétisant l'enzyme ARN polymérase II.

Fonctions de l'ARNm

La fonction principale de l'ARNm est d'agir comme intermédiaire entre l'information génétique contenue dans l'ADN et la séquence d'acides aminés des protéines. L'ARNm contient des codons qui sont complémentaires à la séquence de nucléotides sur l'ADN matrice et dirigent la formation d'acides aminés par l'action des ribosomes et de l'ARNt. L'ARNm contient également plusieurs régions régulatrices qui peuvent déterminer le moment et le taux de traduction. De plus, il garantit que la traduction se déroule de manière ordonnée car il contient des sites pour l'amarrage des ribosomes, de l'ARNt ainsi que diverses protéines auxiliaires.

Les protéines produites par les cellules jouent divers rôles, soit en tant qu'enzymes, molécules structurelles, soit en tant que machinerie de transport pour divers composants cellulaires. Certaines cellules sont également spécialisées dans la sécrétion de protéines, comme les glandes qui produisent des enzymes digestives ou des hormones qui influencent le métabolisme de tout l'organisme.

Comment fonctionnent les vaccinations par ARNm ?

Dans les vaccinations avec l'ARNm, l'idée est de faire en sorte que l'ARNm synthétisé initie la production de protéines de pointe COVID-19 se trouvant dans les ribosomes et, par cette voie, la cellule hôte s'infecterait avec une protéine de pointe auto-fabriquée. L'ARNm naturel transporte des informations de l'ADN du noyau vers les ribosomes en tant que messager.

Que sont les prions ?

Les prions sont des versions déformées de protéines normales trouvées dans les cerveaux humains et animaux et d'autres tissus. Ces protéines déformées (« mal repliées ») endommagent les cellules du cerveau, entraînant des démences mortelles semblables aux maladies humaines d'Alzheimer et de Parkinson. L'une des choses étonnantes à propos des prions est que, bien qu'ils ne soient composés que de protéines et ne contiennent aucun gène davantage lié aux molécules de type ARN. Ils ont acquis la capacité de se transmettre comme tout autre agent infectieux comme les virus ou les bactéries. Les maladies à prions les plus connues sont la maladie de la vache folle du bétail et des humains, la maladie de Creutzfeld-Jakob des humains, la maladie débilitante chronique du cerf et du wapiti et la tremblante du mouton. Une meilleure compréhension des prions est importante pour contrôler la menace qu'ils représentent pour les animaux et les humains et pour ce que nous pouvons apprendre sur la cause et le traitement des principales maladies de démence chez l'homme.

Les humains sont généralement infectés en mangeant de la viande crue infectée (« Tartare de bifteck » et des produits à base de viande insuffisamment cuits) et les prions peuvent être trouvés dans le sang et peuvent être transmis par les transfusions sanguines et les produits sanguins.

Les injections actuelles d'ARNm contiennent env. ARNm purifié à 70 % pour informer les ribosomes sur l'ensemble des protéines de pointe COVID-19. Ce que les autres 30 % de molécules d'ARNm provoqueront la création des ribosomes est une protéine inconnue mais probablement aberrante, comme les prions.

Les ribosomes sont des enzymes composées de nombreuses protéines qui catalysent la synthèse de protéines à partir d'ARNm lors du processus de traduction. Les ribosomes existent librement dans le cytoplasme cellulaire ou restent attachés au réticulum endoplasmique.

Le terme « prion » a été inventé à l'origine pour décrire les agents infectieux protéiques impliqués dans les troubles neurologiques des mammifères. Plus récemment, un prion a été défini comme un élément génétique non chromosomique à base de protéines capable de convertir les copies de son propre variant bénin en la forme prion, avec les nouveaux effets phénotypiques pouvant être transmis à travers le cytoplasme. Certains prions sont toxiques pour la cellule, sont capables de s'agréger et/ou de former des structures amyloïdes, et peut-être infectieux à l'état sauvage, mais aucun de ces traits n'est considéré comme une propriété intégrale de tous les prions. Nous proposons que la définition du prion soit élargie pour inclure les entités transmissibles inductibles subissant une conversion autocatalytique et constituées d'ARN plutôt que de protéines. Nous montrons que, vus dans ce cadre, certains ARN naturels, notamment les ribozymes, les riboswitches, les viroïdes, les rétroéléments de type viroïde et les ARN interagissant avec PIWI (piARN), possèdent plusieurs des propriétés caractéristiques des prions.

Opinion/hypothèse bien informée

Prions de mammifères: une définition classique. Les études d'une classe particulière de maladies infectieuses chez les mammifères, à savoir les encéphalopathies spongiformes transmissibles (EST), et la chasse à l'agent insaisissable qui cause ces maladies, ont abouti à la notion de protéine infectieuse, ou « prion ». Les EST connues causées par les prions comprennent kuru, la maladie de Creutzfeldt-Jakob, Gerstmann-Straussler-Scheinker et l'insomnie familiale mortelle chez l'homme, ainsi que la tremblante, l'encéphalopathie spongiforme bovine, la maladie débilitante chronique et plusieurs autres maladies apparentées chez les mammifères. Les premières preuves en faveur de l'agent uniquement protéique pour la tremblante étaient basées sur les observations que la fraction subcellulaire infectieuse était très résistante à l'irradiation UV, contrairement aux acides nucléiques (résumés dans la référence 1), que le protocole de purification de la fraction infectieuse exigeaient les conditions utilisées pour purifier certaines protéines plutôt que l'ARN, et que le poids moléculaire estimé et d'autres propriétés du composant principal d'une telle fraction étaient proches de ceux d'une protéine de taille modeste plutôt que, par exemple, un acide nucléique de virus ( 2, 3). Ceci a été soutenu par des expériences conçues pour exclure un rôle des petits ARN infectieux, en particulier des viroïdes, dans l'étiologie de la tremblante (4, 5). Dès 1967, John S. Griffith a décrit plusieurs mécanismes possibles par lesquels une protéine pourrait devenir héritée en tant qu'élément génétique non chromosomique. L'un de ces mécanismes hypothétiques a déclaré qu'un prion est une forme modifiée d'une protéine cellulaire apparentée, qui peut se lier à la forme normale de la même protéine (dans le cas le plus simple, formant un hétérodimère d'un prion et d'une copie normale de la protéine) puis transformez la forme normale en une autre copie du prion (6). Ce mécanisme prédit a été confirmé par les preuves et est au cœur de la définition actuelle de tout prion.

La tremblante du mouton est une maladie dégénérative mortelle qui affecte le système nerveux des moutons et des chèvres. C'est l'une des nombreuses encéphalopathies spongiformes transmissibles (EST) et, en tant que telle, on pense qu'elle est causée par un prion. La tremblante est connue depuis au moins 1732 et ne semble pas transmissible à l'homme.

Le nom tremblante est dérivé de l'un des signes cliniques de la maladie, dans lequel les animaux affectés gratteront compulsivement leurs toisons contre les rochers, les arbres ou les clôtures. La maladie provoque apparemment une sensation de démangeaison chez les animaux. D'autres signes cliniques incluent des claquements excessifs des lèvres, des démarches altérées et un collapsus convulsif.

La tremblante est infectieuse et transmissible entre congénères, donc l'un des moyens les plus courants de la contenir (puisqu'elle est incurable) est de mettre en quarantaine et de tuer les personnes affectées. Cependant, la tremblante a tendance à persister dans les troupeaux et peut également apparaître apparemment spontanément dans des troupeaux qui n'ont jamais eu de cas de la maladie auparavant. Le mécanisme de transmission entre les animaux et d'autres aspects de la biologie de la maladie ne sont que mal compris et constituent des domaines de recherche actifs. Des études récentes suggèrent que les prions peuvent se propager par l'urine et persister dans l'environnement pendant des décennies. Le potentiel de transmission à la naissance et par contact avec les tissus placentaires est évident.

Chez la souris sensible à la tremblante du mouton, le gène Sinc contrôlant la période d'incubation de la maladie a été identifié en 1968 (7). En 1982, il a été montré que Sinc code pour la protéine PrP, qui copurifie avec la fraction prion (2). Les animaux dépourvus du gène codant pour la PrP ne sont généralement pas sensibles aux agents EST, ont une durée de vie normale, ne présentent pas d'anomalies dans le système neural et ne propagent pas le prion. En revanche, lorsque des animaux qui codent pour la PrP de type sauvage sont infectés par l'agent EST, ils accumulent des agrégats de PrP résistants aux protéases dans les tissus neuronaux. Ces agrégats sont constitués de la forme prion de PrP, appelée PrPSc, qui a un pourcentage élevé de résidus dans les feuillets et un grand noyau résistant aux protéases par rapport à la forme soluble normale PrPC. Les agrégats amyloïdes riches en feuillets de PrPSc peuvent être obtenus in vitro à partir de dérivés recombinants purifiés de PrPC. En effet, une lignée de souris a été développée qui, une fois injectée avec ces agrégats, montre les signes de la maladie, et leurs extraits de cerveau sont infectieux pour de nombreuses lignées de souris (8), concluant finalement la triade de Koch (voir référence 9).

Ainsi, la définition canonique du prion peut inclure ce qui suit : un prion est une protéine qui est codée par la cellule mais qui est soit bénigne soit éventuellement utile pour l'organisme, d'où la préservation de son gène dans le génome. Rarement, il peut être transformé en un prion pathogène ou toxique. L'ensemble complet des facteurs qui provoquent une telle transformation n'est pas connu mais peut inclure le stress physiologique. Le prion provoque la conversion d'autres formes bénignes de la même protéine en la forme prion, c'est-à-dire qu'il se propage dans l'organisme et qu'il est également transmissible à d'autres organismes ou parfois à une espèce différente. Les prions mammifères connus proviennent des amyloïdes et provoquent des phénotypes neuronaux (tableau 1). Notamment, l'ensemble du cycle infectieux ne nécessite aucune amplification d'acide nucléique dirigée par une matrice, autre que la synthèse de l'ARNm qui est traduit en la forme bénigne d'une protéine.

Critères et définitions des prions

Une définition élargie : les prions dans les champignons. De nombreux éléments génétiques extrachromosomiques, y compris des virus et des plasmides à base d'acide nucléique, sont connus chez la levure bourgeonnante Saccharomyces cerevisiae. Il a été démontré qu'un autre sous-ensemble de facteurs héréditaires cytoplasmiques de levure ressemble aux prions de plusieurs manières. Dans l'un des premiers exemples, l'élément extrachromosomique [URE3], qui se manifeste en interférant avec la répression des catabolites d'azote, ne peut pas se propager dans les souches mutantes de levure dépourvues de la copie chromosomique du gène URE2 (10). Le produit d'URE2, une protéine de type glutathion peroxydase, Ure2p, est capable de se lier à deux facteurs de transcription et de réprimer ainsi les gènes codant le sous-système pour l'utilisation de sources d'azote sous-optimales chaque fois que l'azote est abondant. Le phénotype des mutants ure2, c'est-à-dire la dérépression des systèmes d'utilisation des sources d'azote pauvres, est le même que le phénotype de [URE3], même s'il n'y a pas de [URE3] dans les cellules ure2. Ce qui a conduit Roseau B. Wickner à l'idée que [URE3] est un prion de la protéine Ure2p - la forme d'Ure2p dans laquelle la fonction de répresseur « normale » de la protéine est désactivée, mais la capacité de [URE3] à convertir Ure2p en copies supplémentaires de [URE3] est activé (11). En effet, il a été démontré que [URE3] consiste en Ure2p à conformation modifiée, qui peut convertir des copies «normales» d'Ure2p en davantage de [URE3] et former de l'amyloïde (12, 13).

Au cours des 25 dernières années, de nombreuses autres protéines ayant un comportement de type prion ont été identifiées chez la levure et d'autres champignons. Deux des mieux étudiées sont [PSI] de S. cerevisiae, la forme prion de la protéine Sup35 qui est l'une des deux sous-unités du complexe de terminaison de traduction Sup35-Sup45 (14), et [Het-s] de Podospora anserina, la forme prion de la protéine HET-s impliquée dans l'incompatibilité des hétérocaryons, une réaction de mort cellulaire empêchant l'accouplement de souches génétiquement distantes et protégeant probablement les cellules de l'infection par des virus exotiques et des plasmides-un exemple d'un prion bénéfique (15). Les mécanismes moléculaires du comportement de type prion de ces protéines in vivo et in vitro ont été étudiés en détail, et les débats sur le rôle biologique possible des prions, dont la plupart semblent être désavantageux pour leurs hôtes, sont en cours (16 –21).

Avec l'extension du concept de prion aux protéines conférant des phénotypes héréditaires à la levure et à d'autres champignons, la définition du prion a été modifiée (tableau 1 et figure 1). Les maladies neurales ne s'appliquent pas à la levure, et même la maladie/la maladie/la perte d'aptitude chez l'hôte n'est pas universelle chez les prions de levure - dans la définition élargie, ceux-ci sont remplacés par un phénotype pouvant être criblé. D'autres composants intégraux de la définition du prion, cependant, sont toujours vrais pour les prions de levure. Plus précisément, les protéines prions sont codées par des gènes cellulaires la forme bénigne d'une protéine peut être convertie en une conformation prion soit spontanément et rarement, soit avec une fréquence plus élevée par l'action d'une autre copie d'un prion et le phénotype associé au prion est transmis entre les cellules avec la forme prion de la protéine. En outre, trois critères opérationnels ont été proposés pour aider à identifier les prions candidats (22) : (i) les prions dans la levure peuvent être révélés par le fait que le taux de leur émergence est augmenté lorsque le gène apparenté est surexprimé, (ii) les prions dans la levure sont souvent curables de manière réversible, et (iii) le phénotype prion imite le phénotype de perte de fonction du gène apparenté (ce dernier, cependant, n'est vrai que si la forme prion est celle dans laquelle la fonction normale d'une protéine est inactivé si le prion est la forme active d'une protéine, cela se manifestera par un gain de fonction).

Protéines prions et ARN pouvant se comporter comme des prions

Dans tous les panneaux, les lignes et les formes bleu foncé indiquent les formes bénignes des protéines ou des ARN, les lignes et les formes rouges indiquent les formes de prions, les lignes fléchées pleines indiquent la direction de la réaction et les lignes fléchées discontinues indiquent les clivages autocatalytiques (gris pour le réactions relativement inefficaces et noir pour les plus efficaces). (A) Un schéma général d'induction et de propagation des protéines prions. La forme bénigne d'une protéine n'est convertie en la forme prion que rarement et spontanément (à gauche), mais une fois formée, elle est capable de transformer davantage de copies de la forme bénigne en la forme prion (au centre) et, dans de nombreux cas, de former des agrégats. dans la cellule (à droite). (B) La « prison viennoise ». (C) Un dérivé présumé de type prion du ribozyme/riboswitch glmS. La version dépendante de GlcN6P décrite dans le texte est affichée. La lettre verte G indique le ligand GlcN6P. Le ribozyme modifié nécessite la présence d'un ligand pour l'activité mais se clive avec une efficacité réduite lorsqu'il agit en cis, et avec une efficacité relativement élevée lorsqu'il agit en trans. (D) Un système dérivé d'un viroïde putatif conçu pour posséder des propriétés de type prion. L'ARN viroïde concatémère brin plus est transcrit à partir des copies d'ADN intégrées (lignes ondulées noires). La région HHR modifiée au sein de l'ARN viroïde transforme le concatémère en viroïdes de longueur unitaire avec une efficacité réduite lorsqu'il agit en cis et avec une efficacité relativement élevée lorsqu'il agit en trans. (E) Propriétés de type prion du mécanisme de ping-pong de la production de piARN. Les copies génomiques des clusters de piARN et les copies de transposon actives liées à l'évolution sont représentées par des lignes ondulées noires, et les enzymes de différentes familles de protéines qui transforment les précurseurs de piARN en piARN matures sont représentées comme des pierres précieuses de différentes couleurs.

Les propriétés moléculaires des formes protéiques bénignes et prions chez les champignons sont particulièrement intéressantes dans le contexte de la nouvelle définition d'un prion. Bien que de nombreux prions fongiques contiennent des segments protéiques qui, dans certaines circonstances, peuvent former des arrangements spécifiques de type amyloïde et résistants à la protéinase K de feuillets β parallèles dans le registre in vivo et in vitro, cela n'a pas été démontré pour tous les prions. De plus, les prions de levure ne doivent pas du tout former d'amyloïde. C'est le cas de la protéase B vacuolaire (PB, codée par le gène prb1), qui est synthétisée comme un précurseur de zymogène inactif qui doit être activé par l'élimination séquentielle de régions aux deux extrémités par une autre protéase (protéase A/Pep4p) et par une copie mature de PB. Dans les souches où Pep4p est supprimé, Prb1p mature peut dans de rares cas activer son propre précurseur. Cette conversion d'une forme inactive en forme active peut se propager à l'intérieur d'une cellule et passer entre les cellules, satisfaisant la définition d'un prion (23, 24) dans ce cas, le prion, appelé [β] - aucun lien avec les feuillets β dans les amyloïdes - est la même que la forme active de la protéase B. En l'absence de Pep4p, [β] est nécessaire à la survie en phase stationnaire et à la sporulation méiotique. Avec l'admission de [β] dans la classe des prions, la définition d'un prion doit être à nouveau modifiée, pour permettre que la composition chimique des formes prion et non prion n'ait pas à être exactement la même - le traitement des protéines peut être autorisé. Cela ne doit pas être considéré comme une dérogation sans précédent aux conventions du prion, étant donné que les événements de traitement post-traductionnels, tels que la glycosylation, jouent un rôle dans l'expression des phénotypes infectieux dans la PrP de mammifère (25). Le cas du prion [β] plaide pour l'omission de la formation amyloïde de la liste des propriétés essentielles d'un prion. Deux autres prions de levure récemment décrits, [SMAUG+], le produit du gène Vts1, et [ESI+], le produit du gène Snt1, ne semblent pas non plus former d'amyloïdes, bien que tous deux puissent former d'autres types d'agrégats (26, 27 ).

Peut-il y avoir des prions à ARN ?

Nous proposons de franchir une nouvelle étape dans l'élargissement de la définition d'un prion et d'admettre la possibilité d'un comportement de type prion dans une autre classe de biopolymères, à savoir l'ARN. Même si l'ARN a longtemps été considéré principalement comme un vecteur d'information génétique ou un facilitateur de la synthèse des protéines, il est maintenant clair que les molécules d'ARN peuvent remplir des fonctions catalytiques et régulatrices qui n'impliquent pas le codage de protéines mais reposent plutôt sur l'activité enzymatique, capacité de liaison au ligand, ou capacité de réarrangements structurels dynamiques de l'ARN lui-même. Dans le reste de cet article, nous décrivons la définition d'un prion d'ARN et passons en revue plusieurs classes d'ARN qui peuvent se rapprocher de satisfaire cette définition.

La plupart des critères pour un prion à base de protéines peuvent être généralisés pour l'ARN car un prion à ARN est codé par le gène cellulaire mais hérité de manière extrachromosomique, il a un phénotype qui est dû à la fonction de l'ARN lui-même, pas de sa protéine codée si une telle protéine existe et le phénotype médié par un ARN prion est inductible et transmissible. Les prions d'ARN ont deux formes, une bénigne et une autre provoquant un phénotype de manière analogue au cas de la protéine prion [β], la conversion entre la forme bénigne et prion de l'ARN peut impliquer un traitement de l'ARN. La forme bénigne peut subir une conversion rare en forme prion, peut-être stimulée par le stress ou d'autres facteurs externes. Lorsque la forme prion est déjà présente, le taux de conversion des copies bénignes vers la forme prion augmente.

Plusieurs des propriétés ci-dessus ont été observées dans certaines molécules d'ARN naturelles ou conçues par ordinateur.Nous passons ensuite en revue quatre cas d'ARN susceptibles de satisfaire à la définition élargie du prion. Nous notons que, comme pour les prions protéiques de levure, un phénotype neurologique n'est pas requis pour un prion à ARN, ni la formation d'amyloïde.

“Prion viennois”

Stefan Badelt et ses collègues ont présenté les résultats d'une conception informatique d'un ARN satisfaisant à la condition suivante : la molécule doit être bistable, c'est-à-dire qu'elle doit être préférentiellement dans un état structurel lorsqu'il s'agit d'un monomère et adopter préférentiellement un autre état structurel lorsqu'elle est dans un dimère (28). Des calculs thermodynamiques ont été effectués pour déterminer la stabilité des deux formes et s'assurer qu'elles sont séparées par une crête sur le paysage de pliage, sans aucun minimum local d'énergie libre proche de l'une ou l'autre des deux conformations stables. L'ARN prion putatif conçu (les auteurs l'ont modestement appelé un « ARN avec des propriétés de type prion ») est un ARN circulaire composé de 49 nucléotides, qui présente un appariement étendu dans les deux conformations. Une forme, appelée S1, persiste en tant que monomère, tandis que l'autre, S2, possède deux tiges-boucles susceptibles de s'hybrider via une interaction en boucle lorsqu'elles sont présentes sur deux molécules différentes, stabilisant la forme S2 dans un dimère. Les deux boucles sont stériquement peu susceptibles d'interagir lorsqu'elles sont dans la même molécule, mais l'une ou l'autre des boucles peut entrer dans une interaction de baiser avec la séquence complémentaire sur une autre copie de S1. Une telle région complémentaire est partiellement occluse par un appariement alternatif de bases au sein de S1, mais son interaction avec S2 fait fondre cet appariement alternatif, forçant S1 à changer sa conformation en S2 (tableau 1 et figure 1). Ces propriétés, une fois réalisées dans une molécule d'ARN physique synthétisée in vitro, satisferont à plusieurs critères d'un prion à ARN bien sûr, des critères biologiques et génétiques, comme le phénotype induit par cette « prison viennoise », ainsi que les conditions de son induction. et le durcissement, ne peuvent être envisagés qu'après l'introduction d'une telle construction dans une cellule vivante.

Riboswitches auto-processeurs : l'exemple glmS. Les riboswitches sont des régions structurées qui se trouvent dans les parties non codantes des ARNm dans les trois domaines de la vie. Dans les ARNm bactériens et archéens, les riboswitches sont plus souvent situés dans les régions non traduites 5' (UTR), et dans les ARNm eucaryotes, ils se trouvent principalement dans les régions non traduites 3' et dans les introns. De nombreux riboswitches régulent l'expression des gènes, généralement en liant de petits métabolites et en induisant des changements dans la synthèse ou la stabilité des ARNm dans lesquels ils sont intégrés (29, 30). Dans une élaboration de ce thème, un riboswitch de l'UTR 5' de l'ARNm du gène glmS, conservé dans de nombreuses bactéries Gram-positives, s'est auto-clivé en présence de glucosamine-6-phosphate (GlcN6P). Le cadre de lecture ouvert glmS code pour la glutamine-fructose-6-phosphate amidotransférase, qui est l'enzyme terminale de la synthèse de GlcN6P. L'auto-clivage de l'UTR 5' dans l'ARNm glmS expose le transcrit à la dégradation, assurant ainsi l'arrêt de la production de métabolite lorsqu'il s'est accumulé dans la cellule (31).

Divers dérivés du jeu riboswitch-ribozyme ont été conçus expérimentalement ou sélectionnés dans des expériences d'évolution in vivo, notamment les formes actives en l'absence de GlcN6P et un variant clivant efficacement ses propres copies en trans (32, 33). Il est concevable que ces propriétés puissent être combinées pour générer de nouveaux ARN, qui peuvent présenter un comportement de type prion. Une version d'un tel prion à ARN putatif serait active en présence de GlcN6P dans un tel cas, on pourrait concevoir une copie intégrée du ribozyme qui clive inefficacement en cis mais libère un produit qui clive les copies intégrées de lui-même plus efficacement en trans . L'ARN prion serait alors inductible par GlcN6P, l'infection à prion se propagerait dans la cellule et les ARN prions transférés dans une autre cellule y initieraient la formation de prions, tant que GlcN6P est présent (tableau 1 et figure 1). Cela fournirait le même phénotype de répression catabolique que celui médié en cis par le ribozyme-riboswitch glmS non modifié, à l'exception peut-être d'une cinétique de réponse différente. Dans une version indépendante de GlcN6P de glmS, la copie libérée du ribozyme pourrait être conçue pour être plus active que celle intégrée, ce serait essentiellement un prion toxique, similaire aux prions TSE et à de nombreux prions à base de protéines de levure.

Viroïdes et éléments de type viroïde.

A la fin des années 1960, Théodore Diener caractérisé le premier d'une nouvelle classe d'agents phytopathogènes constitués par une petite molécule d'ARN circulaire nue fermée de manière covalente (34). Depuis cette découverte fondamentale, environ 45 espèces de viroïdes différentes ont été décrites et classées en deux familles taxonomiques en fonction de la similarité des séquences et des propriétés fonctionnelles (35). La forme circulaire mature des viroïdes (qui ressemble superficiellement à la structure secondaire de la forme S1 du « prion viennois » décrite ci-dessus, bien que les ARN génomiques viroïdes soient plus longs) est infectieuse et transmissible entre les cellules et les organismes. Les membres de la grande famille des Pospiviroidés se répliquent dans le noyau des cellules sensibles via un mécanisme de cercle roulant, en s'appuyant sur la cellule pour les trois activités enzymatiques requises pour le cycle de réplication : une ARN polymérase dépendante de l'ADN sous forme de répliques, une endonucléase pour traiter l'oligomère intermédiaires en génomes monomères, et une ligase pour fermer ces monomères en molécules circulaires matures (36). Les membres de la petite famille des Avsunviroidae se répliquent dans le chloroplaste et nécessitent également les activités de réplicase et de ligase de la cellule, mais ils ne nécessitent pas d'endonucléase cellulaire, car ils codent tous, dans des brins génomiques et antigénomiques, des ribozymes en tête de marteau auto-clivants (HHRs ), qui transforment les oligomères en monomères génomiques.

Le HHR a également été décrit dans d'autres molécules de type viroïde, telles que les satellites de type viroïde des népovirus et lutéovirus (également appelés virusoïdes) et l'ARN du virus de l'hépatite δ humaine. Fait intéressant, plusieurs copies d'ADNc en tandem d'une molécule de type viroïde connue sous le nom de petit ARN de type viroïde Carnation (CarSV) sont intégrées dans le génome d'ADN d'un pararétrovirus végétal, le virus à anneau gravé Carnation, et, via les copies intégrées de ce virus, ont ont fait leur chemin dans les génomes des plantes d'œillets (37-39), satisfaisant le critère d'un facteur codé par le génome. Contrairement à la plupart des viroïdes authentiques, ces molécules de type viroïde nécessitent l'assistance d'un virus auxiliaire pour assurer leur reproduction et leur transmission entre les hôtes.

Le HHR est composé d'un noyau catalytique de nucléotides conservés flanqué de trois hélices, dont deux sont impliquées dans des interactions tertiaires essentielles qui facilitent l'auto-catalyse du squelette phosphodiester (40). Ces dernières années, un nombre croissant d'ARN circulaires non codants, dont la taille varie entre 100 et 1 000 nucléotides, ont été rapportés chez les plantes et les animaux. Tous ces éléments génétiques contiennent des HHR fonctionnels auto-clivants et ont été appelés « rétrozymes » et suggérés évolué à partir de rétroéléments de type Penelope qui abritent également des HHR (34, 48).

Il a été établi il y a longtemps que « les prions ne sont pas des viroïdes », dans le sens spécifique qu'il n'y a pas de petit ARN de type viroïde associé à la fraction protéique qui transmet l'EST, et que diverses expériences d'inactivation avec des prions infectieux de mammifères suggèrent le schéma de sensibilité typique d'une protéine, pas de l'ARN viroïde (4). Cependant, si la définition du prion est étendue aux éléments génétiques constitués d'ARN, il devient évident que certains viroïdes réels de la famille Avsunviroidae et des molécules de type viroïde contenant HHR présentent ou peuvent être conçus pour présenter plusieurs caractéristiques de type prion.

Au cours du cycle de réplication des viroïdes HHR, le clivage transforme les multimères d'ARN non transmissibles de l'ARN à brin génomique en l'entité infectieuse, l'ARN circulaire de longueur unitaire, satisfaisant ainsi l'exigence de la conversion automédicale de la forme bénigne en prion. Les HHR viroïdes de type sauvage sont inactifs lorsqu'ils sont dans des monomères, mais des dérivés synthétiques des ribozymes en tête de marteau qui sont capables de cliver en trans, généralement à un taux réduit, ont été obtenus (41-43, 48).

Un système constitué d'un concatémère génomiquement intégré d'un ADNc de type viroïde, conçu pour être exprimé de manière inductible mais, comme dans le cas de CarSV, incapable de se répliquer de manière autonome, contribuerait grandement à satisfaire une définition d'ARN prion (tableau 1). Un tel système, bien que dérivé d'un viroïde, ne nécessiterait pas de réplication d'ARN pour l'infectivité et le comportement de type prion - la transcription du gène intégré dans le génome de l'hôte suffira, tout comme dans le cas des protéines prions. Pour conférer encore plus de propriétés de prions à un ARN de type CarSV, ses taux relatifs de clivage en cis et en trans devraient être inversés, de sorte qu'un transcrit multimère non infectieux ne soit transformé en formes de longueur unitaire en cis que rarement, mais le le viroïde mature se scinderait en trans plus efficacement (Fig. 1). Dans une telle conception, la propriété prion de l'ensemble du système serait maintenue par un élément d'ARN contenant des HHR qui se propage en coupant les formes d'ARN multimères bénignes que la cellule produit en transcrivant les concatémères intégrés. longueur des ARN de type viroïde. Il est probable que les connaissances sur les RHS codées par des viroïdes soient déjà suffisantes pour concevoir une telle construction, qui pourrait servir d'autre modèle d'un prion à ARN in vivo.

Petits piARN produits par le mécanisme du ping-pong.

La voie de l'ARN interagissant avec PIWI (piARN) est un système de silençage génique censé protéger les cellules germinales animales des effets délétères de l'activité des éléments transposables (ET). Des expériences sur la mouche des fruits ont montré que le développement des gamètes dépend de l'expression d'une fraction spécifique de petits ARN (23 à 30 nucléotides), qui sont complémentaires des éléments transposables et de certaines autres répétitions du génome. De tels petits ARN se trouvent également dans les tissus reproducteurs des animaux vertébrés, et dans toutes les espèces, ils sont associés aux membres d'un clade particulier des protéines Argonaute, la famille PIWI, dont le nom piARN est dérivé (44). Plusieurs piARN sont codés génomiquement, généralement par des clusters de piARN, qui sont les loci de copies supprimées ou imbriquées de transposons d'ADN qui ont perdu la capacité de transposer. La transcription de l'un ou des deux brins d'ADN dans ces clusters produit des précurseurs de piARN, qui sont liés par une cascade de facteurs de liaison à l'ARN et de compartimentation de l'ARN, puis transformés en piARN «primaires» matures par au moins deux RNases. Les piARN primaires s'associent à trois protéines du clade PIWI et, fait intéressant, les séquences liées aux protéines du clade PIWI de la mouche des fruits Piwi et Aubergine d'une part et à la protéine Ago3 d'autre part présentent un biais d'orientation, différentes séquences terminales et 10 chevauchement de nucléotides (44, 45). Ces observations et d'autres ont conduit à l'idée du modèle de ping-pong, dans lequel les piARN dérivés des transcrits d'un brin d'ADN aident à la formation de piARN complémentaires qui se chevauchent, qui sont produits à partir des transcrits codés par un autre brin. Étant donné que les clusters de piARN sont dérivés des TE défectueux, les transcrits complets des TE non défectueux sont également ciblés, et l'amplification ping-pong génère simultanément plus de piARN et fait taire les TE cibles en inactivant leurs transcrits (ainsi que par d'autres mécanismes , examinés à la référence 45, qui ne sont pas pris en compte ici).

Si nous étendons un peu plus le cadre de l'ARN prion que dans les trois exemples précédents, le système de production de piARN peut révéler certaines caractéristiques communes avec les prions. De ce point de vue, les longs transcrits précurseurs des loci piRNA primaires peuvent être considérés comme la forme inactive du prion, le traitement de l'ARN étant autorisé dans le cadre du mode de vie du prion, le piRNA serait la forme active d'un prion bénéfique pour la cellule ( Tableau 1 et Fig. 1). Les piARN primaires induisent la production de plus de copies d'eux-mêmes, les piARN secondaires amplifiés peuvent être transmis entre les cellules et, au moins chez le nématode Caenorhabditis elegans, entre les générations (46).

Ici, nous avons examiné la plausibilité d'élargir la définition d'un prion au-delà de ce qui a été fait auparavant, pour inclure les agents à ARN inductibles et transmissibles qui peuvent se convertir autocatalytiquement de la forme inactive à la forme active. Nous avons montré que plusieurs classes d'ARN conçues ou naturelles sont proches de satisfaire une telle définition. On pourrait ne pas être d'accord avec l'appropriation du terme « prion » à quelque chose qui n'est pas constitué de protéines (notez cependant que « prion » en tant qu'acronyme d'« agent infectieux protéinique » est lui-même mal formé – voir la discussion à la référence 47). Nonobstant les préoccupations linguistiques, nous pensons que l'ajout d'une nouvelle dimension au concept de prion permet d'évaluer la robustesse du concept lui-même, ainsi que son applicabilité à divers phénomènes en biologie moléculaire. De plus, l'analyse présentée ci-dessus suggère immédiatement plusieurs nouvelles modalités aux propriétés intéressantes, qui peuvent être construites et testées par des biologistes synthétiques.

BRAS. est directeur de programme à la National Science Foundation (NSF), une agence du gouvernement des États-Unis, son travail a été soutenu par les programmes indépendants de recherche/développement et de développement professionnel à long terme de la NSF, mais les déclarations et opinions exprimées ici sont faites à titre personnel. capacité et ne constituent pas l'approbation de la NSF ou du gouvernement des États-Unis. S.F.E. a été soutenu par les subventions BFU2015-65037-P (Espagne Agencia Estatal de Investigación-FEDER) et PROMETEOII / 2014/012 (Generalitat Valenciana).

Ceci est une œuvre du gouvernement américain et n'est pas soumis à la protection du droit d'auteur aux États-Unis.

Arcady R. Mushegian, Santiago F. Elena, Michael J. Imperiale, (éditeur dans la société américaine de microbiologie) / DOI : 10.1128 / mSphere.00520-20

Quelle est la ligne de fond?

Aucune des injections d'ARNm disponibles dans le commerce n'est pure dans l'ARNm fabriqué synthétiquement et n'initie dans les ribosomes de la cellule hôte des protéines de pointe COVID-19 pures. La plupart de ces 30 % de molécules d'ARNm à moitié rompues non identifiées donneront lieu à la fabrication de structures protéiques anormales et 100 % étrangères, y compris des prions.

Chez les animaux et les humains, il faut quelques années pour que les prions développent la maladie clinique car ils provoquent généralement une maladie sur la base d'une inflammation chronique et dégénérative,

1.↵Alper T. 1972. La nature de l'agent de la tremblante. J Clin Pathol Suppl (R Coll Pathol) 25:154-155. doi:10.1136/jcp.25.Suppl_6.154.FREE Texte intégralGoogle Scholar

2.↵Bolton DC, député McKinley, Prusiner SB. 1982. Identification d'une protéine qui purifie avec le prion de la tremblante. Sciences 218 :1309-1311. doi:10.1126/science.6815801.Abstract/FREE Full TextGoogle Scholar

3.↵Diringer H, Gelderblom H, Hilmert H, zel M, Edelbluth C, Kimberlin RH. 1983. Infectivité de la tremblante, fibrilles et protéines de faible poids moléculaire. Nature 306:476-478. doi: 10.1038/306476a0.CrossRefPubMedGoogle Scholar

4.↵Diener TO, député McKinley, Prusiner SB. 1982. Viroïdes et prions. Proc Natl Acad Sci U S A 79:5220-5224. doi: 10.1073/pnas.79.17.5220.Résumé/Texte intégral GRATUITGoogle Scholar

5.↵Bellinger-Kawahara C, Diener TO, McKinley MP, Groth DF, Smith DR, Prusiner SB. 1987. Les prions de tremblante purifiés résistent à l'inactivation par des procédures qui hydrolysent, modifient ou cisaillent les acides nucléiques. Virologie 160 : 271-274. doi:10.1016/0042-6822(87)90072-9.CrossRefPubMedWeb of ScienceGoogle Scholar

6.↵Griffith JS. 1967. Nature de l'agent de la tremblante : auto-réplication et tremblante. Nature 215 : 1043-1044. doi: 10.1038/2151043a0.CrossRefPubMedWeb of ScienceGoogle Scholar

7.↵Dickinson AG, Meikle VM, Fraser H. 1968. Identification d'un gène qui contrôle la période d'incubation de certaines souches d'agent de la tremblante chez la souris. J Comp Pathol 78:293-299. doi:10.1016/0021-9975(68)90005-4.CrossRefPubMedWeb of ScienceGoogle Scholar

8.↵Scott M, Foster D, Mirenda C, Serban D, Coufal F, Wälchli M, Torchia M, Groth D, Carlson G, DeArmond SJ, Westaway D, Prusiner SB. 1989. Des souris transgéniques exprimant la protéine prion de hamster produisent une infectivité spécifique de la tremblante et des plaques amyloïdes. Cellule 59 : 847-857. doi:10.1016/0092-8674(89)90608-9.CrossRefPubMedWeb of ScienceGoogle Scholar

9.↵Zabel MD, Reid C. 2015. Une brève histoire des prions. Pathog Dis 73:ftv087. doi: 10.1093/femspd/ftv087.CrossRefPubMedGoogle Scholar

10.↵Aigle M, Lacroute F. 1975. Aspects génétiques de [URE3], une mutation non mitochondriale héréditaire cytoplasmique chez la levure. Mol Gen Genet 136 : 327-335. doi:10.1007/BF00341717.CrossRefPubMedWeb of ScienceGoogle Scholar

11.↵Wickner RB. 1994. [URE3] en tant que protéine URE2 altérée : preuve d'un analogue du prion chez Saccharomyces cerevisiae. Sciences 264 : 566–569. doi:10.1126/science.7909170.Abstract/FREE Full TextGoogle Scholar

12.↵Taylor KL, Cheng N, Williams RW, Steven AC, Wickner RB. 1999. Initiation du domaine prion de la formation d'amyloïde in vitro à partir d'Ure2p natif. Sciences 283:1339-1343. doi:10.1126/science.283.5406.1339.Abstract/FREE Full TextGoogle Scholar

13.↵Speransky VV, Taylor KL, Edskes HK, Wickner RB, Steven AC. 2001. Réseaux de filaments de prions dans les cellules [Ure3] de Saccharomyces cerevisiae. J Cell Biol 153:1327-1336. doi:10.1083/jcb.153.6.1327.Résumé/Texte intégral GRATUITGoogle Scholar

14.↵Kushnirov VV, Vishnevskaya AB, Alexandrov IM, Ter-Avanesyan MD. 2007. Amyloïdes prions et non prions : une comparaison inspirée de la protéine de levure Sup35. Prion 1:179-184. doi:10.4161/pri.1.3.4840.CrossRefPubMedWeb of ScienceGoogle Scholar

15.↵Saupe SJ. 2011. Le prion [Het-s] de Podospora anserina et son rôle dans l'incompatibilité des hétérocaryons. Semin Cell Dev Biol 22:460-468. doi:10.1016/j.semcdb.2011.02.019.CrossRefPubMedGoogle Scholar

16.↵Wickner RB, Edskes HK, Ross ED, Pierce MM, Baxa U, Brachmann A, Shewmaker F. 2004. Génétique des prions : de nouvelles règles pour un nouveau type de gène. Annu Rev Genet 38:681-707. doi:10.1146/annual.genet.38.072902.092200.CrossRefPubMedWeb of ScienceGoogle Scholar

17.↵Halfmann R, Jarosz DF, Jones SK, Chang A, Lancaster AK, Lindquist S. 2012. Les prions sont un mécanisme courant de transmission phénotypique chez les levures sauvages. Nature 482 : 363-368. doi: 10.1038/nature10875.CrossRefPubMedWeb of ScienceGoogle Scholar

18. Holmes DL, Lancaster AK, Lindquist S, Halfmann R. 2013. Remodelage héréditaire de la multicellularité de la levure par un prion respectueux de l'environnement. Cellule 153 :153-165. doi:10.1016/j.cell.2013.02.026.CrossRefPubMedWeb of ScienceGoogle Scholar

19.↵Jarosz DF, Brown JCS, Walker GA, Datta MS, Ung WL, Lancaster AK, Rotem A, Chang A, Newby GA, Weitz DA, Bisson LA, Lindquist S. 2014.La communication chimique entre les royaumes entraîne une transformation du métabolisme à base de prions, héréditaire et mutuellement bénéfique. Cellule 158 : 1083-1093. doi:10.1016/j.cell.2014.07.025.CrossRefPubMedGoogle Scholar

20.↵Wickner RB, Shewmaker FP, Bateman DA, Edskes HK, Gorkovskiy A, Dayani Y, Bezsonov EE. 2015. Prions de levure : structure, biologie et systèmes de manipulation des prions. Microbiol Mol Biol Rev 79:1-17. doi:10.1128/MMBR.00041-14.Résumé/Texte intégral GRATUITGoogle Scholar

21.↵Manjrekar J. 2017. Hérédité épigénétique, prions et évolution. J Genet 96 : 445-456. doi:10.1007/s12041-017-0798-3.CrossRefGoogle Scholar

22.↵Wickner RB, Edskes HK, Roberts BT, Baxa U, Pierce MM, Ross ED, Brachmann A. 2004. Prions : protéines en tant que gènes et entités infectieuses. Gènes Dev 18:470-485. doi: 10.1101/gad.1177104.Texte intégral GRATUITGoogle Scholar

23.↵Roberts BT, Wickner RB. 2003. Activité héréditaire : un prion qui se propage par autoactivation covalente. Gènes Dev 17:2083-2087. doi: 10.1101/gad.1115803.Résumé/Texte intégral GRATUITGoogle Scholar

24.↵Roberts BT, Wickner RB. 2004. Un nouveau type de prion : une protéine modifiée nécessaire à sa propre modification. Cycle cellulaire 3:100-103. doi:10.4161/cc.3.2.642.CrossRefPubMedGoogle Scholar

25.Cancellotti E, Mahal SP, Somerville R, Diack A, Brown D, Piccardo P, Weissmann C, Manson JC. 2013. Les modifications post-traductionnelles de la PrP modifient les propriétés de la souche d'encéphalopathie spongiforme transmissible. EMBO J 32:756-769. doi: 10.1038/emboj.2013.6.Résumé/Texte intégral GRATUITGoogle Scholar

26.↵Chakravarty AK, Smejkal T, Itakura AK, Garcia DM, Jarosz DF. 2020. Une particule de prion non amyloïde qui active un programme d'expression génétique héréditaire. Cellule Mol 77 : 251-265.e9. doi:10.1016/j.molcel.2019.10.028.CrossRefGoogle Scholar

27.↵Harvey ZH, Chakravarty AK, Futia RA, Jarosz DF. 2020. Un commutateur épigénétique prion établit un état de chromatine active. Cellule 180:928-940.e14. doi:10.1016/j.cell.2020.02.014.CrossRefGoogle Scholar

28.↵Badelt S, Flamm C, Hofacker IL. 2016. Conception informatique d'un ARN circulaire avec un comportement de type prion. Artif Life 22:172-184. doi:10.1162/ARTL_a_00197.CrossRefGoogle Scholar

29.↵Ferré-D'Amaré AR, Scott WG. 2010. Petits ribozymes auto-clivants. Cold Spring Harb Perspect Biol 2:a003574. doi:10.1101/cshperspect.a003574.Résumé/Texte intégral GRATUITGoogle Scholar

30.↵Ramesh A, Winkler WC. 2014. Ribozymes se liant aux métabolites. Biochim Biophys Acta 1839 : 989-994. doi:10.1016/j.bbagrm.2014.04.015.CrossRefGoogle Scholar

31.↵Ferré-D'Amaré AR. 2011. L'utilisation d'une coenzyme par le ribozyme-riboswitch glmS suggère une expansion primordiale de la chimie de l'ARN par de petites molécules. Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci 366:2942-2948. doi: 10.1098/rstb.2011.0131.CrossRefPubMedGoogle Scholar

32.↵Tinsley RA, Furchak JRW, Walter NG. 2007. Commutateur catalytique glmS trans-acting : verrouillé et chargé. ARN 13:468-477. doi:10.1261/rna.341807.Résumé/Texte intégral GRATUITGoogle Scholar

33.↵Lau MWL, Ferré-D'Amaré AR. 2013. Un ribozyme glmS évolué in vitro a le pli de type sauvage mais perd la dépendance aux coenzymes. Nat Chem Biol 9:805-810. doi:10.1038/nchembio.1360.CrossRefGoogle Scholar

34.↵Diener À. 2003. Découvrir les viroïdes—un point de vue personnel. Nat Rev Microbiol 1:75-80. doi: 10.1038/nrmicro736.CrossRefPubMedWeb of ScienceGoogle Scholar

35.↵Elena SF, Dopazo J, Flores R, Diener TO, Moya A. 1991. Phylogénie des viroïdes, ARN satellites viroïdes et domaine viroïde de l'ARN du virus delta de l'hépatite. Proc Natl Acad Sci U S A 88:5631-5634. doi: 10.1073/pnas.88.13.5631.Résumé/Texte intégral GRATUITGoogle Scholar

36.↵Flores R, Grubb D, Elleuch A, Nohales MÁ, Delgado S, Gago S. 2011. Réplication en cercle roulant des viroïdes, des ARN satellites de type viroïde et du virus de l'hépatite delta : variations sur un thème. ARN Biol 8:200-‐206. doi:10.4161/rna.8.2.14238.CrossRefPubMedWeb of ScienceGoogle Scholar

37.↵Daròs JA, Flores R. 1995. Identification d'un élément de type rétroviroïde à partir de plantes. Proc Natl Acad Sci U S A 92:6856-6860. doi: 10.1073/pnas.92.15.6856.Résumé/Texte intégral GRATUITGoogle Scholar

38.↵Vera A, Daròs JA, Flores R, Hernández C. 2000. L'ADN d'un élément de type rétroviroïde végétal est fusionné à différents sites dans le génome d'un pararétrovirus végétal et présente de multiples formes avec des délétions de séquence. J Virol 74:10390-10400. doi:10.1128/jvi.74.22.10390-10400.2000.Abstract/FREE Full TextGoogle Scholar

39.↵Hegedus K, Dallmann G, Balázs E. 2004. La forme ADN d'un élément de type rétroviroïde est impliquée dans des événements de recombinaison avec lui-même et avec le génome de la plante. Virologie 325 : 277-286. doi:10.1016/j.virol.2004.04.035.CrossRefPubMedWeb of ScienceGoogle Scholar

40.↵Hammann C, Luptak A, Perreault J, de la Peña M. 2012. The ubiquitous hammerhead ribozyme. ARN 18:871-885. doi:10.1261/rna.031401.111.Résumé/Texte intégral GRATUITGoogle Scholar

41.↵Bussière F, Ledû S, Girard M, Héroux M, Perreault J-P, Matton DP. 2003. Développement d'une cassette de ribozyme cis-trans-cis efficace pour inactiver les gènes végétaux : cassette de ribozyme auto-clivant cis-trans-cis. Biotechnol végétale J 1:423-435. doi:10.1046/j.1467-7652.2003.00039.x.CrossRefPubMedGoogle Scholar

42.↵Webb C-HT, Lupták A. 2018. Paramètres cinétiques de la scission trans par des ribozymes de type HDV étendus et la perspective de la découverte d'ARN génomiques de clivage trans. Biochimie 57:1440-1450. doi: 10.1021/acs.biochem.7b00789.CrossRefGoogle Scholar

43.↵Huang X, Zhao Y, Pu Q, Liu G, Peng Y, Wang F, Chen G, Sun M, Du F, Dong J, Cui X, Tang Z, Mo X. 2019. Sélection intracellulaire du clivage trans ribozymes en tête de marteau. Nucleic Acids Res 47:2514-2522. doi: 10.1093/nar/gkz018.CrossRefGoogle Scholar

44.↵Czech B, Hannon GJ. 2016. Une boucle pour les gouverner tous : le cycle de ping-pong et le silence guidé par piARN. Tendances Biochem Sci 41:324-337. doi:10.1016/j.tibs.2015.12.008.CrossRefPubMedGoogle Scholar

45.↵Czech B, Munafò M, Ciabrelli F, Eastwood EL, Fabry MH, Kneuss E, Hannon GJ. 2018. Défense du génome guidée par piARN : de la biogenèse à l'extinction. Annu Rev Genet 52:131-157. doi:10.1146/annurev-genet-120417-031441.CrossRefGoogle Scholar

46.↵Rechavi O, Lev I. 2017. Principes de l'hérédité transgénérationnelle des petits ARN chez Caenorhabditis elegans. Curr Biol 27:R720–R730. doi:10.1016/j.cub.2017.05.043.CrossRefGoogle Scholar

47.↵Battaglia E. 2005. Prion, protéiforme, protéo-conformateur : une analyse terminologique. Rend Fis Acc Lincei 16:5-17. doi:10.1007/BF02904737.CrossRefGoogle Scholar

48.↵de la Peña M. 2018. Biogenèse des ARN circulaires chez les eucaryotes par le biais de ribozymes en tête de marteau auto-clivants, p 53-63. Dans Xiao J (ed), Circular RNAs. Springer Singapour, Singapour.Google Scholar


Maladies à prions et leurs diagnostics moléculaires basés sur Prpsc

*Auteur correspondant : Jianhui Wang
Département de pathologie, Université de Yale, 310 Cedar Street, FMB402, New Haven CT 06510, États-Unis
Tél : +012037857802
Fax: +01 (203)785-6899
E-mail: [e-mail protégé]

Date de réception: 04 novembre 2015 Date d'acceptation : 22 déc. 2015 Date de publication: 30 déc. 2015

Résumé

Les maladies à prions, également connues sous le nom d'encéphalopathies spongiformes transmissibles (EST), sont des troubles neurodégénératifs mortels avec un aspect microscopique caractéristique en forme d'éponge dans le cerveau infecté. Ils sont causés par une particule protéique uniquement constituée d'une isoforme anormale (PrPSc) de la protéine prion cellulaire ubiquitaire normale PrPc. Les maladies à prions affectent à la fois les humains et les animaux, et peuvent causer des corbies inter-espèces. Chez l'homme, il existe six phonotypes différents de maladies à prions, dont la maladie du kuru, la maladie de Creutzfeldt-Jakob (MCJ), le syndrome de Gerstmann-Sträussler-Scheinker (GSS), l'insomnie familiale fatale (FFI), la variante de la maladie de Creutzfeldt-Jakob (vCJD) et prionopathie variablement sensible aux protéases (VPSPr). Il existe cinq maladies à prions bien étudiées chez les animaux herbivores et les animaux carnivores, dont la tremblante, l'encéphalopathie spongiforme bovine (ESB), la maladie débilitante chronique (CWD), l'encéphalopathie transmissible du vison (EMT) et l'encéphalopathie spongiforme féline (FSE). En tant qu'agent pathogène des maladies, la PrPSc s'accumule dans les tissus et les fluides corporels des individus affectés et sert de marqueur le plus fiable pour le diagnostic des maladies à prions. Les tests biologiques, immunoblot, immunohistochimie (IHC) et ELISA (enzyme-linked immunosorbent assay) ont été utilisés dans le diagnostic et la surveillance des maladies à prions, mais ils ne sont pas suffisants pour le diagnostic préclinique. Les méthodes d'amplification de PrPSc in vitro récemment améliorées, telles que l'amplification cyclique de repliement de protéines (PMCA), le test d'ensemencement d'amyloïde (ASA) et la conversion induite par tremblement en temps réel (RT-QUIC), ont montré une sensibilité considérablement accrue. Récemment, RT-QUIC et PMCA ont été appliqués à des tests non invasifs ciblant la PrPSc dans l'urine ou l'écouvillonnage nasal, rendant le diagnostic précoce et la surveillance des maladies à prions plus pratiques.

Mots clés

Diagnostic prion EST PrPSc PrPc Encéphalopathies spongiformes transmissibles

Introduction

Les maladies à prions sont des affections rares mais mortelles du système nerveux central, se manifestant par des symptômes neurodégénératifs tels que des convulsions, une démence, une ataxie et des changements de comportement. En raison de leur caractéristique de transmissibilité et de l'aspect microscopique caractéristique en forme d'éponge dans le tissu cérébral affecté, elles sont également appelées encéphalopathies spongiformes transmissibles (EST). La période d'incubation de la maladie à prions est longue, mais une fois les signes cliniques apparus, la maladie progresse rapidement et entraîne rapidement la mort. Bien qu'il existe des traitements de soulagement des symptômes, aucun médicament conférant un bénéfice de survie n'est disponible pour le traitement des maladies à prions humaines [1,2]. La variante de crise de la maladie de Creutzfeldt-Jakob (vMCJ) chez l'homme en 1996 au Royaume-Uni a été causée par la consommation de bovins infectés par l'encéphalopathie spongiforme bovine (ESB), témoignant que les maladies à prions potentiellement répandues pouvaient se propager des animaux destinés à l'alimentation aux êtres humains, et par conséquent, la crise a suscité de profondes inquiétudes concernant la santé humaine et l'économie [3]. Il est également dangereux d'omettre les personnes infectées sans signes cliniques significatifs, car le délai entre l'infection et l'apparition des signes de la maladie peut aller jusqu'à 50 ans [4], et pendant cette période d'incubation, les personnes infectées peuvent être porteuses d'agents pathogènes. et peuvent propager les maladies à prions par contamination d'instruments médicaux/dentaires, transfusion ou transplantation [5]. Par conséquent, il est important de développer des techniques sensibles pour le diagnostic des maladies à prions non seulement pour le soulagement des symptômes des patients en soi, mais aussi pour la protection de la santé publique. Traditionnellement, les maladies à prions étaient généralement diagnostiquées par des signes cliniques et confirmées par un examen post-mortem, mais il n'y avait pas de méthode suffisante pour un diagnostic précoce des maladies. Récemment, la nouvelle version améliorée in vitro les méthodes de diagnostic par amplification peuvent constituer une solution prometteuse à cette pénurie et fournir des outils de dépistage non invasifs potentiels pour la surveillance des maladies. Dans cette revue, nous donnons un bref aperçu de l'histoire des maladies à prions, de la découverte, de la pathogenèse et du diagnostic moléculaire, et en particulier nous avons résumé les tests de dépistage non invasifs rapides et précis développés récemment, afin de faire la lumière sur le diagnostic précoce et la surveillance. des maladies à prions.

Histoire de la découverte des maladies à prions

Chez l'homme, il existe 6 phénotypes de maladies à prions : la maladie du kuru, la maladie de Creutzfeldt-Jakob (MCJ), le syndrome de Gerstmann-Sträussler-Scheinker (GSS), l'insomnie familiale fatale (FFI), la variante de la maladie de Creutzfeldt-Jakob (vCJD) et de façon variable prionopathie sensible aux protéases (VPSPr) Chez les ongulés herbivores, il y a la tremblante chez les moutons et les chèvres, l'encéphalopathie spongiforme bovine (ESB, également connue sous le nom de "maladie de la vache folle") chez les bovins, la maladie débilitante chronique (MDC) chez les cerfs et les wapitis est l'encéphalopathie transmissible du vison (EMT) chez le vison et l'encéphalopathie spongiforme féline (ESF) chez le chat et le guépard. Il est très probable que davantage d'espèces soient porteuses de ce type de maladie. Toutes ces maladies à prions partagent des caractéristiques communes, notamment le processus neurodégénératif mortel, le cerveau en forme d'éponge et la capacité de transmission de la maladie. Figure 1 montre la chronologie de la découverte des maladies à prions connues, et nous avons résumé ici le bref historique de chaque type d'entre elles, de la première découverte au stade bien établi caractérisé par l'inoculation réussie à des animaux modèles.

Figure 1: Chronologie de l'histoire de la découverte des maladies à prions

Tremblante chez le mouton et la chèvre

La tremblante du mouton est la première maladie à prions décrite. Le premier signalement remonte à 1732, lorsque la tremblante du mouton a été décrite en Grande-Bretagne [6]. La tremblante peut infecter à la fois les moutons et les chèvres, se propager entre eux par contact et provoquer le grattage de la laine ou des poils par les animaux infectés, une perte de poids et des comportements étranges [7,8]. En 1898, la lésion cérébrale chez le mouton infecté par la tremblante a été remarquée, ce qui est la première mention des caractéristiques de l'encéphalopathie spongiforme [9]. En 1961, Chandler a découvert que la tremblante pouvait être administrée à des souris, ce qui a accéléré les progrès de la recherche sur la tremblante [10], et la méthode de transmission à un animal modèle a été largement utilisée dans d'autres études sur les maladies à prions depuis lors. Après que les chercheurs eurent découvert des maladies présentant des signes cliniques dus à l'encéphalopathie spongiforme, ils étudièrent les maladies chez des animaux modèles, ce qui accéléra ainsi la recherche sur la pathogenèse.

Kuru, CJD, GSS, FFI et VPSPr chez les êtres humains

En 1957, Gajdusek a signalé la maladie du kuru dans la tribu Fore située en Papouasie, Nouvelle-Guinée [11]. La maladie a été nommée d'après &ldquokuru&rdquo car ce mot local se traduit par &ldquottrembler de peur ou de froid&rdquo, reflétant bien les caractéristiques uniques de tremblement de la maladie au cours des premiers stades. Gajdusek a déterminé plus tard la cause du kuru comme étant le cannibalisme rituel dans la tribu Fore après avoir réussi à transmettre le kuru aux chimpanzés [12].

Dans les années 1920, Creutzfeldt et Jakob ont découvert une autre maladie mortelle de l'encéphalopathie spongiforme, la maladie de Creutzfeldt-Jakob (MCJ), qui conduit à une démence neurodégénérative tardive avec un taux de survie globale à 6 mois de 30 % [13]. En 1968, Gibbs a fait la transmission de la MCJ au chimpanzé [5]. En 1972, Gajdusek et d'autres chercheurs ont réalisé que les maladies de la tremblante, du kuru et de Creutzfeldt-Jakob étaient toutes des encéphalopathies spongiformes subaiguës transmissibles, et ils ont proposé que ces maladies étaient causées par un virus lent [14]. En 1978, la MCJ a été transmise au modèle murin par Manuelidis [15].

Le GSS a été signalé pour la première fois en 1936 [16], et s'est finalement avéré partager un processus pathogène similaire avec la MCJ [17] et peut être transmis à des modèles de rongeurs [18]. En 1982, Prusiner a découvert que le prion était la cause réelle de la tremblante [19], et il a ensuite classé les trois maladies humaines dégénératives similaires à la tremblante, au kuru, à la MCJ et au SGS, comme maladies à prions [20]. Prusiner a reçu le prix Nobel en 1997 de physiologie ou médecine pour sa découverte. La FFI peut être datée de 1765, date du premier décès enregistré d'un patient souffrant d'insomnie depuis plus d'un an [21] cependant, elle a été identifiée en 1982 [22] et a été incluse dans la catégorie des maladies à prions [23]. La FFI est devenue transmissible aux animaux de laboratoire en 1995 [24].

VPSPr a été signalé pour la première fois en 2008 [25]. Il s'agit d'une maladie à prions humaine sporadique et hétérogène en termes de sensibilité aux protéases [26]. VASPr n'est pas encore une maladie à prions bien étudiée et il n'y a pas d'études publiées sur sa transmissibilité à des modèles animaux.

TME chez le vison, CWD chez le cerf et le wapiti et FSE chez le chat

Les premières observations d'encéphalopathie transmissible du vison ont été rapportées en 1947 [27,28]. L'encéphalopathie transmissible du vison est une maladie évolutive et mortelle du vison d'élevage. La maladie a été transmise expérimentalement à des singes et des hamsters [29]. En 1967, la maladie débilitante chronique (MDC) chez les cervidés d'Amérique du Nord a été observée pour la première fois et s'est révélée transmissible par inoculation intracérébrale aux bovins, ovins et caprins [30]. Les efforts de surveillance de l'encéphalopathie des cervidés sont plus difficiles, car la maladie n'a pas été trouvée uniquement chez les cervidés en captivité [31], mais aussi chez les cervidés en liberté [32].

En 1990, la FSE a d'abord été trouvée chez un chat, avec une encéphalopathie spongiforme caractérisée principalement par une spongiose des neuropiles de la matière grise [33], et cette maladie a été transmise aux souris plus tard [34]. Plus de cas de FSE ont été trouvés chez des chats sauvages en captivité, notamment des guépards, des pumas, des ocelots, des tigres, des lions et des chats dorés d'Asie [35].

ESB chez la vache et vMCJ chez l'humain

L'ESB et la vMCJ sont introduits ensemble car ils sont étroitement liés. La vMCJ a été trouvée chez l'homme à la suite de la transmission de prions bovins de bovins infectés par l'ESB à l'homme. C'est dans les années 1980 qu'une vache britannique a été diagnostiquée avec l'ESB, également connue sous le nom de « maladie de la vache folle ». Au début, la propagation de l'ESB chez les bovins britanniques a fait craindre une transmission à l'homme, car les gens pourraient accidentellement consommer des vaches infectées par l'ESB qui portent l'agent transmissible prion [36]. Malheureusement, les craintes sont devenues réalité dans les années 1990 lorsque la variante de la maladie de Creutzfeldt&ndashJakob (vMCJ) trouvée chez l'homme a été confirmée à la suite de la transmission de prions bovins à partir de bovins infectés par l'ESB [37-39]. La vMCJ a été identifiée comme la conséquence de la consommation de bovins malades, et elle a tendance à survenir chez les jeunes. La vMCJ provoque des symptômes psychiatriques ou sensoriels importants et retarde l'apparition d'anomalies neurologiques, différentes des autres MCJ [40].

Pathogenèse des maladies à prions

Premières études sur les &ldquovirus&rdquo non conventionnels et le succès de l'arrêt du kuru

L'observation sur la tremblante a montré que les liquides de mise bas et le placenta des femelles infectées contenaient l'agent de la tremblante et causaient la transmission de la maladie à des agneaux nouveau-nés en bonne santé. Les agneaux nouveau-nés qui partageaient le même enclos d'agnelage étaient extrêmement sensibles à l'infection. À l'époque, les causes connues des maladies transmissibles se limitaient à certains agents bactériens, viraux, fongiques ou parasitaires. Wilson a commencé à postuler que l'agent était un virus [41]. De nombreux premiers chercheurs sur la tremblante étaient d'accord car ils ont découvert que les agents de la tremblante étaient très petits, ce qui était cohérent avec la postulation du virus [42]. Gajdusek dans son travail sur le kuru a également proposé que l'agent du kuru soit une sorte de virus transmissible [43]. Cependant, Alper a remarqué que l'irradiation ultraviolette de suspensions d'extraits de cerveau de souris infectées n'affectait pas l'infection des extraits à d'autres souris, a donc conclu que l'agent ne dépendait probablement pas des acides nucléiques pour sa capacité à se répliquer puisque les UV auraient pu tuer le virus [44]. Lorsque Gajdusek a transmis les maladies du kuru, de la MCJ et de la tremblante aux singes écureuils, il a supposé que les agents des 3 maladies étaient tous des « virus lents », ce qui signifie que le virus pourrait se développer lentement à partir d'une quantité très résiduelle qui a survécu aux facteurs environnementaux dommageables [45].Malgré le fait que le virus lent présumé n'ait jamais été identifié, après l'arrêt du cannibalisme en 1960, les cas de kuru ont diminué et ont finalement été complètement éradiqués. En raison de sa contribution à la recherche sur le kuru, Gajdusek a remporté en 1976 le prix Nobel de physiologie ou médecine.

Découverte du prion comme agent et établissement de la théorie du prion

En 1982, après une série d'études sur les caractéristiques des agents de ces maladies, Prusiner a trouvé des preuves indiquant que l'agent de la maladie est associé à une protéine [46,47]. Il a appelé un agent infectieux protéique, &ldquoPrion», pour expliquer la pathogenèse de la maladie [48]. Il existe de nombreux débats contre la théorie du prion dans la communauté scientifique depuis le début [49], jusqu'au moment où Prusiner a reçu le prix Nobel de physiologie ou médecine pour sa découverte du prion en 1997, et même à des jours très récents [50-52 ]. Cependant, la théorie des prions a finalement été bien établie et sur la base de cette théorie, une nouvelle classe de maladies infectieuses, les « maladies à prions », avait été classée.

Sur la base de cette théorie, les maladies sont transmises par une particule infectieuse protéique, le prion. Au niveau moléculaire, comme le montre Figure 2, le prion est l'isoforme de conformation anormale infectieuse (PrPSc, PrP signifie protéine prion, et Sc a été nommé d'après la tremblante) d'une protéine prion cellulaire normale (PrPc), tandis que PrPc est principalement situé à la surface cellulaire des neurones du système nerveux central, mais sa fonction spécifique n'est pas complètement comprise. La PrPSc forme des amyloïdes et est infectieuse car lorsqu'elle touche PrPc, elle convertit la PrPc en PrPSc [53]. L'accumulation de PrPSc endommage gravement les cellules, provoque une gliose et une perte neuronale. De plus, la PrPSc s'agrège pour former des plaques appelées amyloïdes et forment des vacuoles dans les neurones, qui provoquent la structure spongiforme typique dans le cerveau infecté [54]. Étant donné que l'unité prion est une protéine moléculaire, même le microscope électronique ne peut montrer que les amyloïdes mais pas les prions individuels, ce qui expliquait pourquoi les agents étaient auparavant extrêmement petits. Le prion est composé uniquement de protéines, ce qui explique pourquoi les agents étaient résistants aux procédures qui décomposent généralement les acides nucléiques et détruisent les formes biologiques d'autres agents pathogènes. Parce que le prion est une forme anormale d'une protéine génétiquement codée normale, il provoque la caractéristique génétique des maladies familiales à prions et ne provoque pas de réponse immunitaire chez l'hôte.

Figure 2: Théorie des prions - pathogenèse des maladies à prions.

Il a été rapporté qu'un agent protéique transmissible de type prion à partir d'un champignon filamenteux peut être généré in vitro [55], démontrant la validité de l'hypothèse de la protéine seule. Bien que les mécanismes pathogènes à base de prions aient d'abord été décrits chez les mammifères, ils peuvent maintenant avoir une pertinence plus large puisque des particules infectieuses protéiques similaires ont également été trouvées dans les champignons et les levures [56].

Une protéine fantôme PrPc appelée Shadoo s'est avérée avoir des propriétés protectrices [57] contre la maladie, et la régulation négative de PrPc était un élément de la pathogenèse de la maladie [58]. Récemment, certains inhibiteurs de la formation de PrPSc ont été trouvés, laissant espérer des traitements bénéfiques des maladies à prions [59,60]. Des découvertes récentes suggèrent également que le mauvais repliement du prion améliore la formation de p-tau et l'agrégation de &alpha-synucléine et d'ubiquitine, ce qui pourrait conduire à des modalités thérapeutiques [61]. La possibilité d'un vaccin contre la maladie à prions sur la base des progrès significatifs sur les anticorps identifiant l'épitope spécifique de la PrPSc a également été discutée [62,63]. Une étude récente a montré que l'héparanase joue un rôle protecteur dans l'infection et la progression de la maladie à prions en interférant avec le sulfate d'héparane impliqué dans la pathogenèse de la maladie à prions [64]. Cette in vivo L'étude a montré que l'apparition et la progression de la tremblante étaient considérablement retardées chez les souris transgéniques infectées par la tremblante surexprimant l'héparanase, et a ainsi révélé que l'héparanase est une autre cible potentielle de traitement. Cependant, le mécanisme de base sur la façon dont la PrPSc capture et recrute la PrPc et la convertit en PrPSc reste incertain jusqu'à présent. La découverte du mécanisme de cette procédure non seulement peut conduire au développement de nouvelles approches diagnostiques et thérapeutiques, mais peut également construire une autre étape importante de la science et de la culture de la biologie fondamentale, le troisième lauréat du prix Nobel sur les maladies à prions.

Outils de détection Prpsc pour le diagnostic des maladies à prions

Les maladies à prions sont traditionnellement diagnostiquées par des signes cliniques, l'électroencéphalographie et l'imagerie par résonance magnétique, et confirmées par un examen anatomopathologique post-mortem. Le diagnostic moléculaire peut généralement atteindre un niveau de sensibilité et de spécificité plus élevé, ce qui est important à la fois pour la confirmation du diagnostic et le dépistage préclinique. La PrPSc étant l'agent des maladies à prions, elle devient le seul marqueur moléculaire fiable des maladies à prions. Il existait des marqueurs moléculaires de la maladie à prions, tels que la protéine 14-3-3, la protéine S100 et l'énolase spécifique des neurones (NSE), mais ces marqueurs n'étaient pas aussi bons que la PrPSc en termes de spécificité. Le diagnostic basé sur la PrPSc n'est pas seulement le test de conformation pathologique final des maladies, mais aussi le premier candidat pour le dépistage préclinique [65,66]. Dans Tableau 1, nous avons répertorié les méthodes classiques de détection de PrPSc, qui sont regroupées en 3 catégories, dont in vivo catégorie d'amplification, catégorie de non-amplification et in vitro catégorie d'amplification. Les in vivo méthode d'amplification consiste à utiliser un essai biologique sur des animaux de laboratoire. Il est sensible et fiable mais prend du temps (des mois ou des années) et est parfois difficile à surmonter les barrières d'espèces. Les méthodes sans amplification ont une bonne spécificité et elles sont traditionnellement utilisées dans le diagnostic clinique, mais dans la plupart des cas en post-mortem. Ce n'est que lorsque certains d'entre eux utilisent des techniques améliorées telles que l'enrichissement de capture et la fluorescence qu'ils peuvent avoir une sensibilité élevée pour le test sanguin ante-mortem. Les in vitro les méthodes d'amplification sont suffisamment sensibles pour détecter les protéines prions mal repliées aux stades asymptomatiques, même dans les fluides corporels non invasifs comme l'urine.

Catégorie Méthode Mécanisme Référence Si détecte PrPSc sensible à la protéinase K? Spécimens cibles Remarques Trousses commerciales
In vivo Amplification Analyse biologique animale Mesure la DI50 ou la DL50 chez les animaux inoculés Chandler[10] Oui Tissus, sang, urine, salive Panneaux amplifiés, mais coûteux et comportant parfois des barrières d'espèces. Rien
Sans amplification Western Blot Coloration d'anticorps PrP McKinley [67] Non Tissu Peut détecter les types de souches. Prionics-Check Western
ELISA Coloration d'anticorps PrP Barry [68] Non Tissu, sang Pratique pour l'enrichissement de la capture d'antigène. Prionics Check, Enfer TSE, Bio-Rad TeSeE, Roboscreen Beta Prion BSE, Institut Pourquier Speed&rsquoit BSE, Roche PrionScreen, IDEXX HerdChek BSE
IHC Coloration d'anticorps PrP McBride [69] Non Tissu Peut montrer des emplacements dans le tissu, mais peut manquer la PrPSc inactivée par l'antigène. Systèmes IHC Ventana
CDI Dosage immunologique dépendant de la conformation utilisant la protection des épitopes Safar [70] Oui Tissu Peut détecter les types de souches. InPro CDI-5, Ceditect ESB
DELFIA Immunoessai fluorescent au lanthanide amélioré par la dissociation, mesure le pourcentage de PrPSc insoluble Barnard [71] Oui Tissu, Sang Signal de fluorescence intégré résolu en temps. PE DELFIA TRF
MPD diagnostic de protéine mal repliée, l'excimère attaché se déclenche lorsque le peptide se convertit en conformation ß-sheet Grosset [72] Oui Tissu, Sang Des étapes simples sans utiliser d'anticorps. Rien
SOFIA Test immunologique sur fibre optique Surround Chang [73] Oui Tissu, sang, urine Coopérer plusieurs anticorps. Rien
In vitro Amplification Bioanalyse cellulaire Détecte la PrPSc dans les cellules inoculées Bosque [74] Non Tissu, Sang Signal amplifié, a parfois des barrières d'espèces. Rien
PMCA Amplification cyclique de mauvais repliement des protéines Saborio [75] Oui Tissu, sang, LCR, urine Signal amplifié. Rien
COMME UN Test d'ensemencement amyloïde, utilise le colorant amyloïde ThT Colby [76] Oui Tissu, sang, LCR Signal amplifié, faible bruit de fond, nécessite une étape de précipitation dans la préparation des graines. Rien
RT-QUIC Conversion induite par le tremblement en temps réel, utilise le colorant amyloïde ThT Atarashi [77] Oui Tissu, sang, écouvillon nasal Signal amplifié, a une étape d'agitation simple et un arrière-plan faible. Rien

Tableau 1: Méthodes de diagnostic basées sur la PrPSc

In vivo détection d'amplification de PrPSc

Les bioessais qui impliquent l'utilisation d'animaux de laboratoire sont souvent utilisés pour la détection et le titrage de la PrPSc, car la PrPSc peut convertir la PrPc en PrPSc in vivo et ainsi provoquer des signes cliniques observables et la mort. Le titre peut être mesuré par la période d'incubation chez les animaux de laboratoire inoculés avec des dilutions en série du matériel d'essai [78], ou déterminé par la dose infectieuse ou létale médiane (DI50, DL50), qui est la dose de prion qui provoque l'infection ou situation fatale chez 50 % des animaux inoculés respectivement [79]. Bien qu'ils soient extrêmement sensibles et puissent détecter la PrPSc dans le sang [80,81], l'urine et la salive [67], ils nécessitent généralement une longue période d'incubation et présentent parfois un problème de barrière d'espèce. La souris transgénique pour le test est utile pour franchir la barrière des espèces et réduire le temps d'incubation, mais le coût reste élevé en temps et en argent.

Détection sans amplification de la PrPSc

Détections immunologiques traditionnelles : Étant donné que des parties de la PrPSc ne peuvent pas être digérées par la protéinase, des détections immunologiques de la partie résistante à la protéinase K de la PrP ont été développées, y compris le Western blot traditionnel [67], l'immunohistochimie (IHC) [69] et le dosage immuno-enzymatique ( ELISA) [68]. L'IHC peut montrer une localisation microscopique de la PrPSc mais présente parfois des problèmes d'inactivation de l'antigène dans les tissus fixés, de sorte que la récupération de l'antigène est nécessaire dans l'IHC [82]. Les transferts Western peuvent détecter une dilution de 1 000 fois de l'homogénat cérébral infecté par la tremblante, tandis que l'ELISA est plus rapide que le transfert Western et est plus pratique pour l'enrichissement de la capture d'antigènes.

L'ELISA peut augmenter considérablement la sensibilité après enrichissement de la capture afin de détecter la PrPSc dans les échantillons de sang [83,84]. Il n'y a qu'un seul kit commercial Western Blot disponible, Prionics&rsquo Check Western, alors qu'il existe plusieurs kits commerciaux ELISA pour le dépistage d'un grand nombre d'animaux, tels que Prionics&rsquo Check serial, Enfer&rsquos TSEBio-Rad&rsquos TeSeE, Roboscreen Beta&rsquos Prion BSE, Institut Pourquier&rsquos Speed&rsquoit BSE et Roche&rsquos PrionScreen.

Toutes les PrPSc n'étaient pas résistantes à la protéinase [84,85], de sorte que la méthode de détection post-protéinase n'est pas suffisante pour la PrPSc sensible à la protéinase. Par conséquent, les méthodes ELISA reposent sur des anticorps ou des milieux chimiques qui se lient spécifiquement à la PrPSc ont été utilisés pour détecter la PrPSc sensible à la protéinase K [86,87]. Le premier test commercial basé sur la reconnaissance spécifique de la PrPSc est IDEXX HerdChek BSE Antigen EIA, qui utilise un ligand polymère développé pour capturer spécifiquement la PrPSc [88].

Test immunologique dépendant de la conformation (CDI) : Des études ont montré que l'immunoréactivité de la PrPSc est grandement améliorée par la dénaturation du thiocyanate de guanidinium [89], car la conformation de la PrPSc a changé et a exposé les épitopes cachés lors de la dénaturation du thiocyanate de guanidinium [90]. Le CDI utilise le rapport de la liaison de l'anticorps à la PrP dénaturée/native comme mesure de la concentration de PrPSc et indique les différentes souches en fonction des différentes positions sur le graphique du rapport PrP dénaturée/native [70]. Le CDI amélioré peut détecter la PrPSc dans les fluides corporels des patients atteints de MCJ/vMCJ [91].

Immunoessai fluorescent au lanthanide amélioré par la dissociation (DELFIA) : Cette méthode utilise un dosage immunologique à deux sites. Il détermine les concentrations en PrP de deux extraits traités avec deux concentrations de chlorhydrate de guanidine, puis mesure le pourcentage de PrPSc insoluble comme paramètre de diagnostic. Le test est précis car il utilise le kit de fluorescence à résolution temporelle très robuste et sensible qui est disponible dans le commerce auprès de PE life science [71].

Diagnostic des protéines mal repliées (MPD) : Le test MPD est une méthode de détection simple basée sur la conversion du peptide prion synthétique en présence de PrPSc. Le signal est généré à partir de la formation d'excimère du fluorophore attaché au peptide. Lorsque la PrPSc dans l'échantillon convertit le peptide artificiel en feuillet , les deux fluorophores attachés forment un dimère excimère pour émettre une fluorescence [72].

Immunodosage sur fibre optique surround (SOFIA) : Dans les anticorps prions, il existe un phénomène d'immunocoopérativité positif, ce qui signifie qu'après qu'un anticorps monoclonal spécifique de PrPSc se soit lié à PrPSc, d'autres épitopes de PrPSc commencent à s'ouvrir pour l'autre anticorps monoclonal spécifique. Sur la base de ce phénomène, la détection SOFIA a été développée. Il se compose d'une étape d'immunocapture et d'une étape de détection de fluorescence induite par laser à base de fibre optique très sensible [73]. La haute sensibilité de ce test est une bonne caractéristique pour la détection préclinique de la PrPSc dans les fluides biologiques [92].

In vitro détection d'amplification de la PrPSc : Étant donné que la PrPSc est une forme mal repliée d'une protéine et qu'elle n'a pas de fabricant spécifique au niveau du gène, elle ne peut pas être détectée par les méthodes traditionnelles sensibles basées sur la PCR. Cependant, il y a in vitro des systèmes pour l'amplification de la PrPSc, conceptuellement analogues au cycle PCR, pour augmenter la sensibilité de détection. Ils reposent sur la transmission de très petites quantités de graines de protéines mal repliées et leur amplification en des agrégats de protéines amyloïdogènes ou résistants aux protéinases plus grands.

Essai biologique cellulaire : Le bioessai animal est une méthode de détection sensible et fiable basée sur in vivo Amplification PrPSc, mais elle est coûteuse et prend du temps. Les lignées cellulaires à haute infectiosité de la PrPSc ont fourni de bons modèles ex vivo pour la détection de la PrPSc [74,93]. Les bioessais cellulaires utilisent généralement le transfert de Westen traditionnel et l'ELISA pour détecter la PrPSc amplifiée dans les lignées cellulaires, et ils ont un temps d'incubation plus court tout en montrant une sensibilité similaire avec le bioessai animal [94]. Comme dans les essais biologiques sur les animaux, il existe des barrières d'espèces dans les essais biologiques cellulaires, mais la surexpression de PrPc dans les lignées cellulaires peut surmonter les barrières d'espèces [95,96]. Le dosage biologique cellulaire est une méthode efficace lorsque la lignée cellulaire immortalisée appropriée avec une certaine teneur en ADN est disponible.

Amplification cyclique à mauvais repliement des protéines (PMCA) : PMCA utilise in vitro système d'amplification cyclique qui permet une conversion rapide d'un grand excès de PrPc recombinante en une forme de type PrPSc résistante à la protéinase en présence de la matrice PrPSc des échantillons, puis détecte la PrPSc résistante à la protéinase par Western blot. À chaque cycle, la PrPSc convertie s'agrège lorsque la matrice PrPSc incube avec la PrPc, puis les agrégats sont rompus par sonication pour produire plusieurs matrices PrPSc pour le prochain cycle d'amplification [75]. Cette méthode est suffisamment sensible pour la détection de la PrPSc dans le sang aux stades asymptomatiques des maladies à prions [97-100].

Test d'ensemencement amyloïde (ASA) : Étant donné que la PrPSc peut convertir la PrPc en PrPSc puis provoquer la formation d'amyloïde, l'ASA utilise la PrPSc comme graine pour convertir la PrPc en amyloïdes, puis détecte les amyloïdes par un décalage de fluorescence dans le colorant spécifique à l'amyloïde Thioflavin T [76]. Cette réaction à l'AAS est une in vitro système d'amplification pour la détection de la PrPSc, et la faible fluorescence de fond en l'absence d'amyloïde permet d'augmenter la sensibilité, qui semble suffisamment élevée pour faire le test préclinique. Cependant, les impuretés dans l'échantillon avaient tendance à inhiber la formation d'amyloïde, donc l'ASA a utilisé la précipitation avec de l'acide phosphotungstique (PTA) [101] pour purifier partiellement la graine dans la préparation de l'échantillon.

Conversion induite par le tremblement en temps réel (RT-QUIC) : Une conversion induite par le tremblement (QUIC) a été développée pour être in vitro système d'amplification similaire au PMCA, mais avec une incubation sous agitation constante pour remplacer les cycles de sonication, ce qui pose le problème de la distribution variée d'énergie vibratoire aux échantillons [102]. Il existe une méthode QUIC améliorée dans laquelle l'immunoprécipitation est appliquée avant le QUIC standard [103]. RT-QUIC est une méthode qui combine QUIC avec un colorant de fluorescence thioflavine T (ThT) utilisé dans l'ASA, pour effectuer un test de formation d'amyloïde en temps réel [77]. RT-QUIC est suffisamment sensible pour la détection des fluides corporels, et il peut être utilisé dans le dépistage non invasif [104].

Discussion

Étant donné que les maladies à prions sont transmissibles à l'intérieur des espèces et entre les espèces, elles sont potentiellement répandues chez l'homme par le biais de la consommation alimentaire et de la iatrogénicité. À l'exception de la majorité des cas sporadiques et génétiques de maladies à prions humaines, quelques cas historiques ont montré que leurs maladies étaient contractées dans l'environnement par le cannibalisme, la consommation d'animaux destinés à l'alimentation infectés et la iatrogénicité. La propagation causée par le cannibalisme a été interrompue avec succès lorsque le cannibalisme a été arrêté. Cependant, la crise plus récente de la variante de la maladie de Creutzfeldt-Jakob (vMCJ) causée par la consommation de vaches infectées par l'encéphalopathie spongiforme bovine (ESB) nous rappelle encore que les animaux destinés à l'alimentation infectés constituent une grande menace pour les humains. Les patients infectés par des prions sans signes cliniques significatifs restent une autre menace, car les maladies peuvent incuber dans le corps des personnes pendant une longue période de latence et se propager par contamination d'instruments médicaux ou dentaires, transfusion ou transplantation. Certains outils de diagnostic des maladies à prions sensibles et précis sont très importants non seulement pour l'intervention précoce pour le soulagement des symptômes des patients, mais aussi pour la protection de la santé publique contre la prévalence de la maladie. Bien qu'actuellement, les outils de diagnostic des maladies à prions ne soient pas suffisants pour une utilisation clinique ou une utilisation de surveillance préclinique, les progrès récents de la technique de détection de la PrPSc fournissent des outils de dépistage potentiels pour le diagnostic précoce et la surveillance de la maladie.

Il y a des avantages mutuels entre les études de diagnostic et les études de mécanisme. Avant même l'établissement de la théorie du prion, les études de diagnostic précoce avaient révélé les caractéristiques de la maladie et suggéré des approches de prévention. Par exemple, dans les premières études, l'essai biologique sur les animaux développé à partir des études de diagnostic de la tremblante a directement conduit à la détermination d'autres maladies à prions, et a également par conséquent conduit à l'arrêt de la maladie du kuru. Dans des études de diagnostic ultérieures après la mise en place de la théorie du prion, de nouvelles découvertes, telles que la PrPSc insensible à la protéinase K et l'immunocoopérativité positive dans la liaison des anticorps aux épitopes, ont été très utiles pour comprendre les différences de conformation des souches de prions. Au contraire, la théorie du prion a découvert le comportement du pathogène et a aidé à identifier la PrPSc comme le marqueur le plus fiable pour le diagnostic des maladies à prions. Sur la base de la théorie de la transformation PrPSc/PrPc, des méthodes de détection par amplification plus sensibles ont été développées pour diagnostiquer la maladie à prions.Par conséquent, la percée récente des études de diagnostic des maladies à prions, en particulier les méthodes nouvellement modifiées qui peuvent détecter les fluides corporels, a montré un pouvoir prometteur pour répondre aux besoins de diagnostic clinique. Dans le même temps, les outils de diagnostic avancés peuvent également accélérer les études de pathogenèse des maladies à prions, voire inspirer des approches thérapeutiques.

Dans la pratique du diagnostic des maladies à prions, y compris la confirmation post mortem, le diagnostic clinique et le dépistage préclinique, la spécificité et la sensibilité élevées sont toujours cruciales. Habituellement, la reconnaissance d'anticorps répond au besoin de spécificité, en particulier lorsque les différents anticorps monoclonaux sont utilisés pour reconnaître différents épitopes, ils peuvent même indiquer les différences de conformation dans les souches de prions. Une seule méthode dans notre liste résumée de méthodes, la méthode de diagnostic des protéines mal repliées (MPD), n'utilise aucun anticorps, mais utilise directement la capacité de reconnaissance et de liaison entre PrPSc et PrPc. Quant à l'augmentation de la sensibilité, capture l'enrichissement dans la préparation des échantillons, in vitro L'amplification de la PrPSc et l'application de la fluorescence dans la détection du signal sont les trois principales tendances de la recherche sur le diagnostic des prions. Nous avons introduit toutes les méthodes historiques de détection de la PrPSc même si certaines d'entre elles ne sont pas activement utilisées, car un moyen efficace d'améliorer la spécificité et la sensibilité dans le diagnostic de la maladie consiste à combiner les méthodes précédentes. L'historique du diagnostic des prions a montré que les combinaisons produisent souvent un meilleur rendement. Par exemple, RT-QUIC a combiné le QUIC standard avec l'ASA, et dans le QUIC amélioré, le QUIC standard a été combiné avec l'enrichissement de capture. Il existe de nombreuses combinaisons potentielles dans les plates-formes actuelles telles que des combinaisons de CDI et DEFIA, PMCA et MPA, etc., qui pourraient s'avérer être de meilleurs outils de diagnostic à l'avenir.

Étant donné que la PrPSc n'est pas répartie uniformément et que la PrPSc implique différents tissus dans différentes maladies à prions, il est essentiel d'utiliser la bonne stratégie d'échantillonnage en fonction du développement d'un certain type de maladie à prions pour les tests de diagnostic. Dans les deux études récentes de diagnostic non invasif des prions en 2014, la méthode RT-QuIC a révélé que la sensibilité du test basé sur la muqueuse olfactive était plus élevée que celle du test basé sur le liquide céphalo-rachidien chez les mêmes patients atteints de MCJ sporadique [103], tandis que la méthode PMCA n'ont pu détecter la vCDJ que dans l'urine mais pas d'autres maladies à prions humaines [99]. Par conséquent, avant que les méthodes puissent être utilisées à des fins diagnostiques, d'autres études de validation sont nécessaires pour établir pleinement les sensibilités et les spécificités diagnostiques dans les contextes cliniques, tels que les échantillons spécifiques aux tissus, les types et les souches d'agents pathogènes et les stades des maladies à prions.

Reconnaissance

Nous remercions le Dr Jiangbing Zhou du département de neurochirurgie de Yale pour les commentaires sur cette revue. Nous remercions également Ziting Wang pour avoir dessiné tous les éléments de dessins animés de nos figurines.


Les stocks de mouches à prions utilisés dans l'étude originale ont été aimablement fournis par le professeur PJ Dolph (Dartmouth College Hanover, États-Unis) avec l'aide d'Archana Murali. L'Université de l'Iowa Developmental Studies Hybridoma Bank (DSHB) et le professeur Hermann Aberle de l'Université de Düsseldorf ont fourni des réactifs essentiels pour ce projet. Un grand merci au Dr David Read (Unité de toxicologie du MRC) pour son soutien en microscopie confocale dans l'étude originale.

Le travail original a été soutenu par le Medical Research Council et le BBSRC, Royaume-Uni.


Glycosylation N-linked de la protéine prion : examen et évaluation du potentiel thérapeutique

Cet article passera en revue ce qui est connu sur la glycosylation de la PrP et son rôle (le cas échéant) dans les maladies à prions, et examinera si la glycosylation représente une cible thérapeutique potentielle pour le traitement de ces maladies.

qu'est-ce que la glycosylation ?

La glycosylation est l'attachement des chaînes de sucre aux protéines. Les protéines avec des chaînes de sucre attachées sont appelées glycoprotéines, et les chaînes de sucre sont appelées glycanes. Il existe différentes manières de lier une chaîne de sucre à une protéine pertinente ici, c'est la glycosylation liée à N, où le glycane est lié de manière covalente à un atome d'azote (N) dans un acide aminé asparagine (N) dans la protéine.

Les glycanes attachés aux protéines peuvent être très divers. Cette image ne présente que quelques-uns des principaux groupes de glycanes. (adapté de Berninsone, P.M.) :

Les glycanes peuvent différer sur plusieurs dimensions : la longueur, la structure ramifiée et les molécules de sucre particulières à chaque position.

bref aperçu de la biologie cellulaire de la PrP

Pour comprendre la glycosylation de la PrP’s, il est utile d'avoir un bref aperçu de la biologie cellulaire de la PrP’s. Pour plus de détails, voir mes notes de voie sécrétoire ou [Harris 2003 (ft)]. On y va en bref.

La PrP humaine a une longueur de 253 acides aminés, mais les 22 premiers sont un peptide signal qui provoque le déplacement du complexe ARNm/ribosome, à mi-traduction, vers le réticulum endoplasmique (il s'agit de la "translocation cotraductionnelle"). Ces 22 acides aminés (MANLGCWMLVLFVATWSDLGLC) sont clivés par la signal peptidase et la protéine continue d'être traduite directement dans le RE. Bien qu'elle soit encore en cours de traduction, l'oligosaccharyl transférase (OST) ajoute des chaînes glycanes à 0, 1 ou 2 des 2 sites possibles. En général, OST reconnaît deux motifs d'acides aminés – NXS et NXT – comme ses sites de fixation des glycanes. Dans la PrP humaine, celles-ci se produisent au niveau du codon 181-183 (NIT) et 197-199 (NFT). Mais le taux de réussite d'OST n'est pas de 100%. Toute molécule donnée de PrP pourrait se retrouver avec des chaînes de glycane attachées au codon 181, au codon 197, aux deux ou à aucun.

L'extrémité C-terminale de la PrP est une séquence de 23 acides aminés (SMVLFSSPPVILLISFLIFLIVG) qui signale l'ajout d'une ancre GPI. Dans ce processus, appelé glypiation, ces 23 acides aminés sont clivés et remplacés par le GPI, qui est lui-même un autre type de chaîne de sucre, qui s'incruste dans la membrane, ancrant ainsi la PrP à la membrane du RE. Selon qui vous demandez, la glypiation peut également être appelée ’glycosylation’, mais n'est pas le sujet de cet article. Cet article concerne la glycosylation liée à N aux codons 181 et 197. Une fois que le peptide signal et le signal GPI ont tous deux été clivés, la protéine initiale de 253 acides aminés ne contient que 208 acides aminés.

Depuis ses débuts au RE, la PrP transite par la voie de sécrétion, acquérant une liaison disulfure entre ses deux cystéines (C180 et C214) et subissant plusieurs modifications de ses chaînes glycanes N-liées. Les protéines de la voie sécrétoire avec un signal DXE, appelé signal "di-acide" puisque D est l'acide aspartique et E est l'acide glutamique, sont exocytées. La PrP a un DYE au niveau des codons 144-146 et se déplace ainsi de l'appareil de Golgi à la surface cellulaire dans une vésicule exocytaire. Une fois là, il reste ancré GPI à la surface exoplasmique (extérieure) de la membrane plasmique.

comment les gens étudient la glycosylation de la PrP

Deux molécules quelconques de PrP pourraient différer l'une de l'autre dans l'état de glycosylation, de deux manières différentes.

Premièrement, comme mentionné ci-dessus, la PrP peut être glycosylée à N181, N197, les deux ou aucun. C'est quatre différents états. Mais la façon dont ceux-ci peuvent être étudiés en laboratoire est de les séparer par masse moléculaire en électrophorèse sur gel. Lorsque cela est fait, vous ne voyez que Trois bandes : diglycosylées, monoglycosylées et non glycosylées. Parmi les espèces monoglycosylées de PrP, il n'est pas possible de distinguer les molécules N181- des N197-glycosylées.

Ci-dessous : électrophorèse sur gel de Levavasseur 2008, Fig 1. La PrP (dans ce cas, la PrP-res) se sépare en trois bandes correspondant à la PrP di-, mono- et non glycosylée.

Deuxièmement, même si deux molécules de PrP sont toutes les deux, disons, diglycosylées, elles peuvent toujours différer par les types de chaînes glycanes attachées (à nouveau : longueur, structure de ramification, types de molécules de sucre inclus). C'est aussi difficile à étudier. L'enzyme PNGase F peut être utilisée pour séparer les chaînes glycanes de la PrP, puis vous pouvez identifier les chaînes glycanes exactes elles-mêmes à l'aide de la spectrométrie de masse. Mais vous ne saurez pas si chaque chaîne glycane que vous voyez provient de N181 ou N197 *Voir point 3 dans le commentaire du Dr Kukuskhkin’s. Ou vous pouvez faire une électrophorèse sur gel bidimensionnelle, où vous laissez les glycanes attachés à la PrP, puis séparez les molécules de PrP par taille le long d'un axe (séparant ainsi di-, mono- et non glycosylés, et probablement aussi en séparant les différents produits de clivage) et par point isoélectrique sur l'autre axe. Le point isoélectrique est le pH auquel une molécule est chargée de manière neutre, et cela diffère pour de nombreuses chaînes de glycane, bien que contrairement à la spécification de masse, vous ne pouvez pas identifier avec précision chaque chaîne de glycane.

Ci-dessous : électrophorèse sur gel 2D de Hopf 2011, Fig 4. Les protéines (dans cette image, une protéine bactérienne, pas la PrP) sont séparées par le poids moléculaire sur l'axe y et le point isoélectrique sur l'axe x.

D'après ma lecture de la littérature, le terme « Je l'utiliserai librement ici aussi.

est la glycosylation comment l'information de la souche prion est codée ? (réponse : non)

Chez l'homme et chez d'autres animaux, il existe différentes souches de prions, identifiables pathologiquement par les symptômes spécifiques de la maladie, les temps d'incubation et les régions du cerveau les plus fortement touchées, et biochimiquement identifiables par la taille des produits de clivage et, comme nous le verrons bientôt, le rapport des espèces di-, mono- et non-glycosylées. Ces propriétés sont maintenues au cours d'une transmission en série entre animaux, en l'absence de toute différence de séquence d'acides aminés.

Depuis que la notion de protéines infectieuses a été proposée [Griffith 1967, Prusiner 1982], un mystère central a été de savoir comment les protéines pourraient coder différentes souches. Avant l'avènement de l'hypothèse du prion, tous les agents infectieux que les gens étaient habitués à voir avaient des acides nucléiques, et donc des différences dans la séquence d'ADN ou d'ARN pouvaient coder pour différentes souches. Vous pourriez vous demander : différentes souches pourraient-elles simplement être différentes glycoformes de PrP ?

Un ensemble considérable de preuves dit que la réponse est non. La première étude à montrer que la glycosylation n'est pas nécessaire pour l'information sur les souches a considéré deux souches de prions de hamster, nommées hyper (HY) et somnolent (DY) pour les différents phénotypes comportementaux observés chez les hamsters infectés [Bessen 1995]. Bessen a découvert que même lorsque la PrP Sc de chaque souche était d'abord amplifiée dans un essai de conversion sans cellules [Kocisko 1994] en utilisant purement ONUPrP glycosylée comme substrat, les propriétés de la souche étaient encore préservées lors de la transmission à un nouvel ensemble de hamsters. La découverte que la PrP non glycosylée peut préserver les informations de la souche a depuis été répliquée chez la souris avec les souches de prions RML et 301C [Piro 2009]. Personne n'a encore été en mesure d'induire spontané PrP C & gt PrP Sc conversion dans un système sans cellule avec PrP de type sauvage – bien que plusieurs efforts se soient rapprochés [Legname 2004, Castilla 2005, Edgeworth 2010, examiné dans Benetti & Legname 2009]. mise à jour 2013-06-08: nous avons appris à Prion2013 que Wang 2010 est désormais accepté comme la première création réussie de vrai de novo prions dans un tube à essai. Mais nous savons maintenant aussi, grâce à des études sur les prions de levure, que la conformation à elle seule peut être suffisante pour coder les informations de la souche [Tanaka 2004, Tanaka 2006].

Tout cela est une preuve assez convaincante que la glycosylation n'est pas nécessaire pour l'existence de souches de prions. Cela n'exclut pas par définition la possibilité que la glycosylation puisse encore contribuer à certain et une étude récente a cherché à montrer que le passage de souches de prions à travers des souris exprimant des mutants de glycosylation modifie effectivement les propriétés de la souche [Cancellotti 2013]. Un défi dans l'interprétation des résultats de cette (et de bien d'autres in vivo études, comme nous le verrons ci-dessous) est que pour abolir l'un ou les deux sites de glycosylation de la PrP, les chercheurs ont dû muter les séquences NXT, confondant ainsi les effets des changements de glycosylation avec les effets des changements de séquence d'acides aminés.

En passant, il a été récemment montré que les propriétés des souches peuvent être modifiées en fonction des cofacteurs disponibles pour la conversion des prions. À l'aide d'une version du test d'amplification cyclique de repliement erroné des protéines (PMCA) [Saborio 2001, Castilla 2005, Deleault 2010], il a été montré que la présence ou l'absence de différents cofacteurs peut affecter la fidélité de la propagation de la souche prion – spécifiquement, lorsque la phosphatidyléthanolamine était le seul cofacteur disponible, trois souches de prions différentes ont convergé en une seule [Deleault 2012]. Ceci est toujours cohérent avec l'idée que les informations sur la souche PrP Sc sont (ou du moins peuvent être) codées en conformation seule, mais que les cofacteurs sont nécessaires pour la modélisation de ces informations sur les nouvelles molécules PrP C. Nous pourrions éventuellement apprendre que la glycosylation, de la même manière, est nécessaire à la propagation de certaines souches, mais cela n'a pas encore été démontré de manière convaincante. Mais que ce soit strictement ou non nécessaire, il existe de bonnes preuves que la glycosylation affecte le Efficacité de conversion de prions pour diverses souches, comme nous le verrons plus tard dans cet article.

différentes souches ont des schémas de glycosylation différents

Bien que la glycosylation ne semble pas nécessaire pour coder les informations sur les souches, les souches ont des profils de glycosylation clairement différents.

Chez l'homme, différentes souches de la maladie de Creutzfeldt-Jakob sporadique et acquise présentent des proportions relatives différentes d'espèces non-, mono- et di-glycosylées de PrP, et ces différences sont stables au cours du passage chez la souris [Collinge 1996]. De même, des différences reproductibles dans l'étendue de la glycosylation ont également été observées pour plusieurs souches de rongeurs de PrP Sc [Somerville 1997]. Dans cette dernière étude, une quantité limitée de variation intra-souche de la glycosylation était encore observée, et les techniques expérimentales disponibles n'étaient pas suffisamment précises pour identifier de manière unique tous souches basées uniquement sur l'état de glycosylation [Somerville 1997]. Pourtant, il était clair que les souches ont des ratios de glycoformes caractéristiques. En effet, le rapport de glycoformes identique observé dans la variante humaine de la maladie de Creutzfeldt-Jakob (vMCJ) et l'encéphalopathie spongiforme bovine (ESB) lors de la transmission de chacun à des souris a été utilisé comme l'une des nombreuses preuves démontrant que ces deux souches sont une seule et même souche, et que l'épidémie de vMCJ au Royaume-Uni est due à la transmission de l'ESB ou « maladie de la vache folle » à l'homme [Hill 1997].

Dans un exemple encore plus extrême de profils de glycoformes caractéristiques, il a été récemment montré que deux maladies à prions humaines - la maladie de Creutzfeldt-Jakob familiale causée par la mutation V180I, et une maladie à prions sporadique nouvellement caractérisée appelée prionopathie variablement sensible à la protéase (VPSPr ) [Zou 2010] – contient non Molécules de PrP Sc glycosylées à N181, et donc pas du tout de molécules de PrP Sc diglycosylées [Xiao 2013]. Cette caractéristique avait déjà été observée dans une forme familiale de la maladie de Creutzfeldt-Jakob causée par la mutation T183A, mais dans ce cas, la substitution d'acides aminés abolit le site de glycosylation N181, ce qui nécessite un motif NXS ou NXT. En revanche, VPSPr est une maladie sporadique non associée à une substitution d'acide aminé, et les cellules exprimant V180I PrP faire produire PrP C glycosylée à N181. Par conséquent, il apparaît que la PrP glycosylée à N181 existe dans ces deux maladies, mais ne peut tout simplement pas être convertie en la souche particulière de PrP Sc qui est présente.

Les PrP Sc de différentes souches peuvent différer non seulement par la dimension di/mono/non glycosylée, mais aussi par la nature des chaînes glycanes attachées. Une étude a montré une différence dans les chaînes glycanes entre la PrP Sc dans deux maladies à prions humaines différentes : l'insomnie mortelle sporadique (sFI) et le sous-type M/M2 de la maladie de Creutzfeldt-Jakob sporadique (sMCJ) [Pan 2001]. Ces maladies présentent des phénotypes différents en l'absence de toute substitution d'acides aminés dans la PrP, et tous les sujets examinés (n=2 pour chaque maladie, soit n=4 au total) étaient homozygotes MM au codon 129. L'abondance relative des di-, mono- et les formes non glycosylées ne pouvaient pas être distinguées entre les deux maladies, mais la sMCJ semblait contenir une plus grande diversité de chaînes glycanes que la sFI. L'électrophorèse sur gel 2D a révélé plusieurs points (correspondant à différents points isoélectriques) présents uniquement dans la sMCJ et non dans la sFI. Ceux-ci ont disparu lorsque la PrP Sc a été déglycosylée avant l'électrophorèse, confirmant que ce sont les chaînes glycanes qui sont à l'origine des différents points isoélectriques. Et aucune différence de ce type n'a été observée dans les isolats de PrP C, ce qui suggère que les différences observées étaient le produit d'une infection à prions et pas seulement des différences entre les ensembles originaux de glycoformes des patients.

l'hypothèse de conversion préférentielle ou ‘selection model’

La découverte que les états de glycosylation diffèrent entre les souches a conduit Collinge à proposer deux hypothèses : (1) que chaque conformation de PrP Sc peut avoir plus de facilité à convertir certaines glycoformes de PrP C plutôt que d'autres, et (2) que la vulnérabilité sélective de différentes régions du cerveau à différentes souches de prions peut donc devoir en tout ou en partie à l'abondance locale d'espèces de glycosylation compatibles [Collinge 1996].

L'hypothèse n°1, que j'appellerai l'hypothèse de conversion préférentielle et que certains auteurs ont appelée le « modèle de sélection » impliquerait qu'une souche donnée (définie par sa conformation seule) pourrait convertir efficacement, disons, la PrP monoglycosylée mais convertir inefficacement PrP diglycosylée. (Ou l'efficacité peut varier selon le type de chaînes glycanes attachées). Cela peut arriver parce que les chaînes glycanes stabilisent une structure particulière, ou gênent la conversion, ou gênent une conformation de pliage particulière, élevant ainsi la barrière énergétique qui doit être franchie pour passer de PrP C à une conformation particulière. de PrP Sc .

Si cela est vrai, alors les glycoformes PrP Sc devraient différer des glycoformes PrP C dans le même cerveau. Les résultats de Pan 2001 et de Xiao 2013 semblent tous deux soutenir cette notion, respectivement pour les types de chaînes glycanes et pour les molécules de PrP di/mono/non glycosylées. Mais tous les enquêteurs ne sont pas d'accord. La spectrométrie de masse des glycanes isolés de cerveaux de hamsters syriens non infectés et infectés a révélé 52 chaînes de glycanes différentes attachées à la PrP, chacune étant présente à la fois dans la PrP C et la PrP Sc [Rudd 1999]. L'abondance relative de certains glycanes différait, avec la PrP Sc enrichie pour les structures tri- et tétra-antennaires et appauvrie pour les structures bi-antennaires par rapport à la PrP C , mais cela a été attribué de manière spéculative à une perturbation globale de l'activité enzymatique de la GnTIII au cours de la neurodégénérescence médiée et donc considérée comme une conséquence de l'infection par la PrP Sc plutôt que comme une propriété intrinsèque de la PrP Sc .

Une implication peut-être plus vérifiable du modèle de conversion préférentiel est que les souches de prions devraient avoir du mal à infecter les souris exprimant des glycoformes incompatibles de PrP.Par exemple, une souche avec une « préférence » pour la PrP diglycosylée devrait provoquer une maladie bénigne ou inexistante chez les souris qui n'expriment pas la PrP diglycosylée. Comme mentionné ci-dessus, le facteur de confusion troublant ici est que pour abolir la glycosylation sur l'un des sites de glycosylation liés à la PrP’s N, vous devez muter le N ou le T dans le signal NXT.

Ce changement d'acide aminé est très important, car l'efficacité de propagation des prions dépend de la compatibilité entre la séquence d'acides aminés de PrP Sc et la séquence d'acides aminés cible de PrP C [examiné dans Collinge & Clarke 2007]. Les souches de prions ont différentes « barrières d'espèces » qui ont tendance à disparaître après le passage de la souche dans la nouvelle espèce receveuse ou lorsque l'animal receveur exprime un transgène de la séquence PrP de l'espèce originale [Prusiner 1990] et des humains avec un codon homozygote 129 génotypes sont beaucoup plus vulnérables à la MCJ sporadique [Palmer 1991] ainsi qu'à la vMCJ et ont une apparition plus précoce dans certaines maladies génétiques à prions [revue dans Lukic & Mead 2011]. Il faut donc s'attendre à ce que si vous faites muter un N ou un T chez la souris en un autre acide aminé, cela pourrait affecter la vulnérabilité aux souches de prions, quels que soient les changements de glycosylation qui en résultent.

Gardez cela à l'esprit lors de l'interprétation des résultats des études sur la souris. Tuzi 2008 a créé des souris avec les Ns mutées en Ts dans le premier, le deuxième ou les deux sites de glycosylation de la PrP (appelées souris G1, G2 et G3 respectivement). Les souris résultantes ont ensuite été infectées avec des prions 79A (une souche à faible glycosylation) ou des prions ME7 (une souche à glycosylation moyenne). Les temps d'incubation des différentes souches différaient considérablement entre les différentes souris mutantes et par rapport aux souris de type sauvage. De manière peut-être plus convaincante, les souris G3 (avec une PrP entièrement non glycosylée) étaient capables de supporter une infection à 79A, mais elles sont tombées malades très tard dans leur vie, voire jamais (seulement 4 souris sur 21 sont mortes de la maladie à prions), et elles semblaient totalement incapables de supporter une infection ME7. Les souris G1 ne pouvaient pas non plus supporter l'infection par ME7, suggérant que le premier site de glycosylation était indispensable pour l'infection par ME7.

Les résultats de Tuzi pourraient tous être expliqués par des changements de séquence d'acides aminés, ou pourraient être expliqués par une glycosylation. En effet, l'histoire est tout à fait plausible si vous y pensez en termes de glycosylation : 79A, la souche « faible glycosylation » pourrait infecter n'importe laquelle des souris mutantes (mais avec des temps d'incubation prolongés), tandis que ME7, le « moyen moyen glycosylation’, semblait nécessiter une glycosylation sur le premier site mais pouvait se passer de glycosylation sur le second.

Le même problème - c'est la séquence d'acides aminés ou la glycosylation qui compte - affecte l'interprétation de travaux similaires en culture cellulaire [Salamat 2011] et des travaux ultérieurs montrant des changements dans les propriétés de la souche après passage sur des souris Tuzi [Cancellotti 2013 ]. Il est à noter que Salamat a découvert que les mutants totalement non glycosylés de la PrP ne sont pas correctement acheminés vers la surface cellulaire, ce qui pourrait expliquer certains des temps d'incubation prolongés observés par Tuzi, bien qu'il ne puisse toujours pas expliquer les différences de ces effets entre le 79A et le ME7. prion.

À ma connaissance, aucune étude n'a encore séparé de manière vraiment convaincante les effets de la glycosylation de la séquence d'acides aminés dans ces modèles de PrP mutantes. Par conséquent, ces études ne peuvent être considérées comme preuve de l'hypothèse de la conversion préférentielle, même si, dans l'ensemble, ils semblent la soutenir.

Au contraire, la preuve la plus convaincante du modèle de conversion préférentiel vient du fait que les souches de prions conservent leurs propres ratios de glycoformes caractéristiques même dans les essais de conversion sans cellules, à condition que tous les cofacteurs et une diversité de glycoformes PrP C soient disponibles comme substrats [Castilla 2008]. Dans la figure 1 de Castilla’s, vous pouvez voir que les rapports de glycoformes respectifs de quatre souches de prions différentes sont pratiquement identiques avant et après PMCA – et systématiquement différents les uns des autres.

Suivant les hypothèses originales de Collinge, Somerville avait proposé deux autres modèles pour expliquer les différences de glycoformes des souches de prions, suggérant que les souches pourraient affecter différemment la glycosylation de la PrP au point de synthèse (similaire, mais pas identique, à la suggestion de Rudd 1999 que la perturbation enzymatique dans le processus de la maladie a conduit à des différences dans la glycosylation de la PrP Sc par rapport à la PrP C) ou que différentes glycoformes pourraient être différemment déglycosylées par d'autres enzymes au cours de l'infection par différentes souches [Somerville 1999]. Ni synthèse ni dégradation ne se produisent dans le dosage PMCA, donc la conversion préférentielle semble être le seul modèle pour expliquer le maintien des rapports de glycoformes. En interprétant ses propres données, Castilla conclut que le modèle de sélection doit être correct [Castilla 2008].

vulnérabilité sélective de différentes régions du cerveau

Si les souches présentent une "préférence" pour convertir différentes glycoformes de PrP, cela pourrait expliquer en grande partie pourquoi les souches affectent préférentiellement différentes régions du cerveau, un phénomène appelé spécifique à la souche neurotropisme.

Les niveaux totaux de PrP C diffèrent à travers le cerveau, étant les plus élevés dans le thalamus [DeArmond 1999]. Mais cela est vrai quelle que soit la souche avec laquelle un animal est infecté, donc les différences dans l'expression de la PrP de l'hôte pourraient expliquer tout au plus une neurotropisme de la souche (préférence de la région du cerveau). Une autre différence de région cérébrale est nécessaire pour expliquer les différences neurotropes entre les souches. Et en effet, la glycosylation de la PrP C Est-ce que diffèrent selon les régions du cerveau. L'électrophorèse sur gel 2D a été utilisée pour séparer les molécules de PrP C à la fois par taille et par point isoélectrique, montrant des différences dans les chaînes glycanes de la PrP C diglycosylée dans plusieurs régions différentes du cerveau de souris [DeArmond 1997]. Des études ultérieures utilisant une électrophorèse sur gel ou des anticorps avec une affinité différentielle pour les espèces di-, mono- ou non glycosylées de PrP ont également pu montrer des différences dans la prévalence de ces espèces dans différents tissus cérébraux à la fois chez la souris [Somerville 1999 (ft), Beringue 2003] et chez l'homme [Kuczius 2007]. Tous ces résultats pour la PrP en particulier sont cohérents avec la connaissance bien établie que, pour les glycoprotéines en général, les modèles de glycosylation sont spécifiques aux tissus [Rademacher 1988].

Ensemble, ces résultats suggèrent une hétérogénéité suffisante des glycoformes PrP dans différentes régions du cerveau pour potentiellement expliquer, au moins en partie, la vulnérabilité sélective.

Mais à ma connaissance personne n'a vraiment pu le montrer expérimentalement. Pour ce faire, il semblerait qu'il faille modifier d'une manière ou d'une autre les rapports de glycoformes (et ne pas changer quoi que ce soit d'autre) dans différentes régions du cerveau, puis montrer que cela modifie quelle région du cerveau est affectée par quelle souche. C'est un défi de taille, surtout lorsque nous n'avons pas les outils pour séparer de manière convaincante les changements de glycosylation des changements d'acides aminés dans le entier organisme. *Voir point 5 ci-dessous.

D'un autre côté, dans une expérience de pensée rapide, j'ai du mal à me convaincre que la glycosylation n'a pas d'importance pour le neurotropisme. Comme discuté ci-dessus, il est clair que les rapports relatifs des glycoformes de PrP Sc collectés dans le cerveau d'humains ou d'autres animaux diffèrent entre les souches, parfois de façon spectaculaire. Cela est cohérent avec l'idée que les souches ont des préférences pour certaines glycoformes et que ces préférences les poussent à s'accumuler dans différentes régions du cerveau où leurs glycoformes préférées sont abondantes. Une autre interprétation de ces données serait que différentes souches affectent différentes régions du cerveau pour une autre raison non observée et non liée à la glycosylation, et qu'alors car ils sont actifs dans différentes régions du cerveau, ils finissent par convertir les glycoformes disponibles localement. Cette interprétation alternative est difficile à concilier avec l'existence de préférences de glycosylation in vitro [Castille 2008].

Mais ce n'est pas une preuve, et en tout état de cause, la glycosylation pourrait contribuer au neurotropisme spécifique à la souche sans tout expliquer. Par exemple, puisqu'il est clair que les cofacteurs comptent aussi [Deleault 2012], la disponibilité de différents cofacteurs dans les régions du cerveau pourrait également contribuer à l'expliquer.

Tout cela suppose un lien de causalité implicite : que la quantité de PrP Sc produite dans chaque région du cerveau détermine l'étendue de la pathologie là-bas. Les quelques études que j'ai pu trouver suggèrent que les niveaux de PrP Sc et la pathologie sont assez fortement corrélés entre les régions du cerveau, à la fois dans la MCJ [Parchi 1996] et la FFI [Cortelli 1997]. L'interprétation de ceci est compliquée par le fait que lorsque nous disons “PrP Sc “, ce qui est généralement mesuré est en fait la PrP résistante à la protéinase K (PrP-res), ou la coloration de la plaque PrP, qui semblent être juste des proxys. pour la maladie et non des mesures directes de ce qui est toxique, et FFI ne produit de toute façon pas beaucoup de PrP-res [Jackson 2009].

résumé de la littérature

Sur la base de ma lecture de la littérature ci-dessus, les points suivants semblent très bien étayés par les preuves disponibles :

  1. La glycosylation n'est pas nécessaire pour coder les informations de souche dans les prions.
  2. Les souches de prions présentent des rapports de glycoformes reproductibles qui sont fidèlement maintenus pendant la propagation à la fois in vitro et in vivo.
  3. Les souches de prions ont différentes « préférences » pour convertir différentes glycoformes de PrP.
  4. Les ratios de glycoformes PrP C diffèrent selon les régions du cerveau.

Tout cela suggère un rôle de la glycobiologie dans l'explication du neurotropisme spécifique à la souche, mais cela n'a jamais été démontré expérimentalement.

La glycosylation est-elle une cible thérapeutique potentielle dans la maladie à prions ?

À première vue, sur la base des preuves ci-dessus, il semblerait que le ciblage de la glycosylation pourrait être une stratégie thérapeutique, mais pas idéale. D'une part, étant donné que les préférences de glycosylation diffèrent entre les souches de prions, les stratégies basées sur la glycosylation semblent susceptibles d'avoir une efficacité spécifique à la souche, ce qui limiterait leur utilité. Deuxièmement, à quelques exceptions près (VPSPr, V180I CJD [Xiao 2013] et ME7 chez les souris G3 [Tuzi 2008]), les préférences de glycoforme des souches de prions ne semblent pas être absolues. C'est-à-dire qu'une souche peut "préférer" convertir la PrP diglycosylée mais quand même pouvez convertir la PrP non ou monoglycosylée. Cela suggère que la modification de l'état de glycosylation de la PrP C pourrait retarder un peu la maladie à prions, mais pas pour toujours.

Deux études qui ont examiné la réplication du prion en présence de composés qui altèrent la glycosylation semblent corroborer ces conjectures [Browning 2011, Oelschlegel & Weissmann 2013]. Ces études n'étaient pas exactement à visée thérapeutique, mais utilisaient plutôt des composés modifiant la glycosylation comme outils pour sonder l'hypothèse selon laquelle chaque souche de prion est en fait une quasi-espèce de plusieurs sous-souches, qui peuvent être sélectionnées pour ou contre par différents médicaments. En plus de leurs propriétés biochimiques et phénotypiques, les souches de prions peuvent désormais être distinguées par leur capacité relative à infecter différentes lignées cellulaires et leur résistance relative à différents médicaments spécifiques à la souche tels que la curcumine et le cpd-B, dans un « test de panel cellulaire » #8217 [Mahal 2007]. Les cellules infectées par la tremblante ont été traitées avec une variété de médicaments modifiant la glycosylation et d'autres petites molécules, notamment la kifunensine (kifu), la castanospermine (CST) et la swainsonine (swa). À l'appui de l'hypothèse de « quasi-espèces » ou de « plus du médicament) après avoir été cultivé en présence du médicament [Browning 2011, Oelschlegel & Weissmann 2013].

La spécificité de la souche de ces composés, et le fait connexe qu'ils peuvent simplement sélectionner des sous-souches résistantes comme la quinacrine [Ghaemmagami & Ahn 2009], semblent en effet suggérer qu'ils ne seraient pas des thérapeutiques idéales, bien que ces études n'aient pas examiné in vivo efficacité.

Mais une autre propriété des médicaments modifiant la glycosylation est leur capacité à, dans certains cas, augmenter la dégradation des glycoprotéines, réduisant ainsi la quantité totale de protéine produite. Cela pourrait s'intégrer dans la stratégie thérapeutique d'épuisement de la PrP, une possibilité que j'examinerai brièvement ici.

Mon intérêt à en savoir plus sur la glycosylation de la PrP et à écrire cet article a été déclenché par une conversation que j'ai eue avec le glycobiologiste Nikolay Kukushkin. Il a souligné que les inhibiteurs de l'alpha glucosidase, une classe qui comprend plusieurs médicaments approuvés (et le composé expérimental CST), peuvent non seulement altérer la glycosylation mais aussi réduire la quantité totale de certaines glycoprotéines produites. À titre d'exemple, nous avons discuté d'un médicament appelé n-butyl-désoxynorijimycine (NB-DNJ communément appelé Miglustat et commercialement connu sous le nom de Zavesca illustré ci-dessous), qui est prescrit pour la maladie de Gaucher et le Niemann-Pick de type C.

Le mécanisme d'action de ce médicament est fascinant. Sa valeur thérapeutique dans les maladies de stockage Gaucher et Niemann-Pick est due à son inhibition de la céramide glucosyltransférase, réduisant ainsi la quantité de certains glycolipides produits et diminuant la charge globale du matériel de stockage. Cette approche est appelée ‘thérapie de réduction de substrat’. Cependant, de nombreuses enzymes de transformation des glycanes ont des sites de liaison suffisamment similaires pour qu'un médicament puisse en inhiber plusieurs. Il se passe ainsi [sic, voir point 6] que la NB-DNJ inhibe également les alpha glucosidases [voir par exemple Fischer 1995, Tian 2004], des enzymes qui coupent normalement les chaînes glycanes d'une glycoprotéine immature fraîchement synthétisée dans le RE, permettant à cette glycoprotéine d'interagir avec les chaperons de repliement calnexine/calréticuline. La protéine se repliera dans le RE avec leur aide, puis plus tard dans le Golgi, ses chaînes glycanes seront encore étendues et modifiées par d'autres enzymes. Lorsque les glycanes sont ne pas rognée (en raison de la NB-DNJ), la glycoprotéine ne peut pas interagir avec la calnexine/calréticuline et reste dans son état initial déplié avec des chaînes glycanes immatures attachées. Cet état ne dure pas éternellement : nos cellules ont des mécanismes redondants pour couper les chaînes glycanes plus tard dans l'appareil de Golgi, et donc finalement les chaînes glycanes seront étendues et modifiées comme toujours. Mais cette redondance n'est pas parfaite, donc NB-DNJ entraîne des changements dans l'état de glycosylation final de certaines protéines, et plus important encore, le temps supplémentaire que la glycoprotéine passe dans un état immature et déplié dans le RE lui donne plus de chances de être dégradé (via ERAD) avant même de traverser le Golgi. Cela signifie que la quantité totale de certaines glycoprotéines est réduite par la NB-DNJ.

L'inhibition par le NB-DNJ des alpha glucosidases conduit à des effets en aval totalement non spécifiques qu'elle affecte tous glycoprotéines – et soulève la question intéressante de savoir comment cela affecterait la PrP. J'ai fait des recherches sur PubMed et Google Scholar pour ‘prion n-butyl-deoxynorijimycine’ et des termes de recherche similaires et je n'ai trouvé aucune étude ayant examiné cette question. Le NB-DNJ/Miglustat n'est pas non plus inclus dans la collection de spectres MSDI récemment utilisée dans le test ELISA du laboratoire Ghaemmagami pour les inhibiteurs de la PrP-res [Poncet-Montagne 2011] ni dans la collection de médicaments US MSDI utilisée dans le laboratoire Lasmezas. Test FRET 8217s pour les réducteurs de PrP [Karapetyan & Sferrazza 2013], il ne semble donc pas y avoir de preuves de dépistage à haut débit disponibles sur ses effets non plus.

Nous pouvons faire une conjecture raisonnable que tout effet modifiant la glycosylation de la NB-DNJ entraînerait des effets inhibiteurs spécifiques à la souche, comme on le voit pour le CST [Browning 2011]. Mais les expériences de ces études ont été menées sur des lignées cellulaires exprimant la PrP de type sauvage. Il est intéressant d'envisager la possibilité que dans les lignées cellulaires mutantes, les inhibiteurs de l'alpha glucosidase puissent augmenter la dégradation de la protéine mutante.

Cette spéculation est basée sur une étude portant sur le métabolisme et la sécrétion de PrP dans des lignées cellulaires transfectées avec de l'ADN exprimant l'un ou l'autre des mutants D178N : D178N cis 129M FFI et D178N cis 129V CJD [Petersen 1996]. Dans les deux cas, Petersen a découvert que la forme non glycosylée de la PrP mutante (mais pas de type sauvage) était presque complètement dégradée avant d'atteindre la surface cellulaire. Au moment de la synthèse dans le RE, la PrP non glycosylée semblait expliquer

20% de la PrP totale dans les variétés mutantes et de type sauvage, mais au moment où elle a atteint la surface cellulaire, la PrP D178N 129M non glycosylée était indétectable et la PrP D178N 129V non glycosylée avait chuté à 0,6% de la PrP totale. Petersen a ensuite examiné les cerveaux post-mortem de patients FFI, ce qui a confirmé que le même phénomène est présent in vivo, quoique dans une moindre mesure qu'en culture cellulaire. La PrP mutante non glycosylée était sous-représentée par rapport à la PrP non glycosylée de l'allèle de type sauvage du patient, ce qui suggère qu'elle pourrait être dégradée préférentiellement.

Les résultats de Petersen peuvent être considérés comme suggérant qu'en l'absence de chaînes glycanes, la PrP mutante se replie d'une manière ou d'une autre, ce qui déclenche une réponse cellulaire pour la dégrader. *Ou pas – voir point 7. Un effet similaire pourrait-il être obtenu grâce aux inhibiteurs de l'alpha glucosidase, favorisant une dégradation précoce dans le RE ? C'est une proposition risquée : en favorisant un mauvais repliement, les médicaments pourraient accélérer la maladie à prions. En effet, la tunicamycine, un composé expérimental toxique et non médicamenteux qui bloque complètement la glycosylation, est utilisée comme contrôle positif du stress du RE [par exemple dans Moreno 2012] car elle provoque une accumulation si dramatique de protéines mal repliées. Il n'est pas non plus clair si la dégradation associée au RE pourrait être obtenue : Petersen a trouvé des preuves que la dégradation de la PrP mutante non glycosylée dans certains compartiments endosomaux/lysosomals tardifs, plutôt que dans ERAD. Des travaux plus récents ont convenu que la dégradation de la PrP mutante semble avoir lieu dans des compartiments acides au-delà du Golgi, plutôt que dans l'ER [Ashok & Hedge 2009].

À ma connaissance, aucune recherche n'a encore examiné si les inhibiteurs de l'alpha glucosidase peuvent favoriser la dégradation précoce de la PrP mutante avant qu'elle n'atteigne la surface cellulaire. Une première étape serait de tester les effets des inhibiteurs de l'alpha glucosidase dans des lignées cellulaires exprimant la PrP mutante et de vérifier l'expression réduite de l'allèle mutant. Si l'expression apparaît effectivement réduite, les effets in vivo a pu être déterminé chez des souris knock-in. S'il avait une valeur thérapeutique, ce serait excitant -NB-DNJ a une bonne pénétrance de la barrière hémato-encéphalique [Patterson 2007] et est un médicament approuvé avec un dossier de sécurité apparemment décent [Ficicioglu 2008].

conclusions

La glycosylation liée à l'azote s'avère être une partie fascinante de la biologie des prions.Différentes souches de prions présentent différents modèles de glycoformes caractéristiques, un phénomène dont il a maintenant été démontré, de manière assez concluante, qu'il est dû à la "préférence" de différentes souches pour la conversion de certaines glycoformes de PrP C . Cette "préférence" pourrait même contribuer à expliquer pourquoi les souches de prions affectent de manière plus dramatique différentes régions du cerveau.

La glycosylation n'est pas une cible thérapeutique idéale dans les maladies à prions, car ses effets seraient probablement dépendants de la souche, et parce que, pour la plupart, les "préférences" des différentes souches ne sont pas absolues, donc même au mieux, une modification de la glycosylation pourrait seulement ralentir, et non arrêter, la maladie à prions. Néanmoins, il serait intéressant de savoir si les inhibiteurs de l'alpha glucosidase, une classe de médicaments qui peuvent altérer la glycosylation et/ou augmenter la dégradation de certaines protéines, pourraient réduire l'expression de la PrP mutante. Ceux-ci n'ont apparemment jamais été testés pour leurs effets sur les mutants génétiques de la PrP.

À propos d'Eric Vallabh Minikel

Eric Vallabh Minikel est dans une quête permanente pour prévenir la maladie à prions. Il est un scientifique basé au Broad Institute du MIT et à Harvard.



Commentaires:

  1. Fell

    Je vous demande pardon, cela ne me convient pas. Qui d'autre peut respirer ?

  2. Bralrajas

    Je pense que vous n'avez pas raison. Je suis sûr. Nous discuterons. Écrivez dans PM, nous communiquerons.

  3. Fallon

    Bravo, il me semble que c'est la brillante phrase

  4. Shey

    Il y a quelque chose là-dedans et une bonne idée, je suis d'accord avec vous.



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