EN:

Translation of the message encoded in a gene proceeds in two steps: one translates the gene's base sequence into the protein's aminoacid sequence; the second translates the latter into a complex, very precisely defined folded structure, the single one endowed with the specific biological properties. The second step, named « protein folding », is currently a central issue in biological research. The present editorial introduces a series of articles dedicated to this problem. It gives a brief historical overview of how our understanding of the folding mechanisms has evolved, which will be described in more details by J. Yon-Kahn. It also places the problem of protein folding in the context of basic research and its applications in several domains: (1) medicine, where folding diseases (reviewed by G. Grateau) and in particular neurodegenerative diseases caused by prions (see article by R. Melki), are more and more recognized as a public health issue ; (2) biotechnology, where the production of recombinant proteins for research, diagnostic or therapy purposes is often hampered by misfolding when a protein is expressed at high concentration in a foreign host (modern approaches to overcome this difficulty will be discussed by J.M. Betton and A. Chaffotte, and the way in which « chaperones » prevent misfolding in the cell under natural conditions will be described by A.P. Arrigo) ; (3) postgenomics, where the interpretation of the immense amount of base-sequence information collected through genome sequencing needs to be translated as rapidly as possible into structural and functional information (the computer approaches used to predict the 3D structure of a protein from its aminoacid sequence will be outlined by T. Simonson). This series comes timely, at a moment when the efforts of experimentalists, theoriticians, and « users » of protein folding start converging, and boost the power of molecular biology.

FR:

Le repliement des protéines est un domaine d'un intérêt fondamental. Il concerne les mécanismes moléculaires par lesquels une chaîne polypeptidique naissante, résultant de l'information génétique, acquiert sa structure tridimensionnelle, condition nécessaire à l'expression de sa fonction. À l'ère post-génomique, la connaissance des principes fondamentaux impliqués dans ce processus est nécessaire à l'exploitation de l'information contenue dans le nombre croissant de gènes séquencés. Le repliement des protéines a également des applications pratiques en médecine, dans la compréhension des différentes maladies associées aux repliements incorrects et à l'agrégation subséquente. Les mécanismes moléculaires impliqués dans ce processus complexe ont fait l'objet de nombreuses études. Des avancées significatives ont été obtenues depuis le postulat d'Anfinsen jusqu'à la vision moderne qui décrit le repliement en termes de paysage énergétique. Élucider les mécanismes de repliement représente aujourd'hui l'un des principaux enjeux de la biologie. C'est un domaine de recherche extrêmement actif qui comporte des aspects de biologie, de biochimie, de chimie, d'informatique et de physique.

EN:

Protein folding is a topic of fundamental interest since it concerns the mechanisms by which the genetic information is translated into the three-dimensional and functional structure of proteins. In these post-genomic times, the knowledge of the fundamental principles is required in the exploitation of the information contained in the increasing number of sequenced genomes. Protein folding also has a practical application in the understanding of different pathologies associated with protein misfolding and aggregation. Significant advances have been made ranging from the Anfinsen postulate to the ‟new view” which describes the folding process in terms of an energy landscape. These insights arise from both theoretical and experimental studies. Unravelling the mechanisms of protein folding represents one of the most challenging problems to day. This is an extremely active field of research involving aspects of biology, chemistry, biochemistry, computer science and physics.

FR:

La structure tridimensionnelle d'une protéine est codée par sa séquence d'acides aminés. Le « problème du repliement » consiste à prédire la première à partir de la seconde. Ce problème fondamental de biologie moléculaire voit aujourd'hui plusieurs débuts de solution. La puissance brute des ordinateurs actuels, avec la mobilisation de milliers d'internautes volontaires, a permis de littéralement replier de petites protéines in silico, c'est-à-dire par simulations. De plus, les programmes internationaux de génomique structurale ont pour but la détermination expérimentale des structures de centaines de protéines dans plusieurs organismes, et la modélisation par homologie des autres. Ils aboutiront à une cartographie complète des structures de protéines dans la nature, qui éclairera à la fois l'évolution passée des protéines, leurs fonctions actuelles et les possibilités nouvelles de cibles thérapeutiques.

EN:

A protein's three-dimensional structure is encoded in its aminoacid sequence. The « folding problem » consists in predicting one based on the other. This classic problem of molecular biology has seen important steps forward in recent years. The raw power of today's computers, along with the mobilization of thousands of internauts, have allowed several small proteins to be literally folded up in a computer, through simulations. Moreover, international programs for structural genomics aim to determine the experimental structures of hundreds of proteins in several organisms, and to model the others by homology to known structures. This will lead to a nearly-complete map of the protein structure universe, shedding light on the past evolution and current functions of today's proteins, and suggesting new targets for therapeutic strategies.

FR:

La production de protéines recombinantes est une biotechnologie qui entre dans une phase de maturité, entraînant ainsi un essor de la production industrielle. Cependant, le processus de conversion systématique de l'information génétique en protéine biologiquement active se heurte au problème fondamental du repliement cellulaire des protéines : de nombreuses protéines recombinantes ne sont pas produites dans leur état natif, et s'agrègent dans un état biologiquement inactif. Bien que ce phénomène d'agrégation présente certains avantages pratiques, la renaturation in vitro des protéines recombinantes, après solubilisation des agrégats cellulaires, revêt toujours un caractère empirique et aléatoire. Aussi est-il préférable d'intervenir en amont en optimisant les conditions d'expression de la protéine, afin de minimiser ce problème au sein des cellules. Dans ce domaine, l'alternative la plus prometteuse est certainement le développement des méthodes génétiques permettant le criblage à haut débit des protéines correctement repliées dans la cellule.

EN:

The biotechnology of recombinant protein production is now entering its most advanced stage, and the growth of indusrial protein pharmaceuticals provides solid proof of this evolution. However, the sytematic conversion of genetic information into a biologically active protein is constantly confronted by the fundamental problem of protein folding in cells, and many recombinant proteins are not produced in their native state. Instead, they aggregate into a biologically inactive state. Although this aggregation reaction has some pratical advantages, in vitro renaturation of recombinant proteins, after solubilization of cellular aggregates, is still an empiric and random process. Thus, it is better to control cellular expression conditions to minimize this problem inside the cells. The most attractive approach is certainly the development of high throughput genetic screens to monitor efficient protein folding.

FR:

Des conditions ou agents déstabilisant l'environnement cellulaire altèrent souvent le repliement des protéines. Suivant son intensité, ce phénomène peut induire une agrégation irréversible des protéines et entraîner la mort des cellules. Un mécanisme cellulaire de défense contre cette atteinte à l'intégrité des protéines existe, qui est conservé au cours de l'évolution. En effet, la cellule réagit aux stress altérant le repliement des protéines en activant l'expression d'un petit nombre de gènes codant pour des protéines spécialisées, les Hsp (heat shock proteins). Certaines de ces protéines ont des activités de chaperons moléculaires aidant au repliement des polypeptides ayant une structure altérée. Mais la cellule contient également des homologues de Hsp constitutifs, non induits par un stress, qui participent au contrôle de qualité des protéines. Ces Hsp constitutives sont impliquées dans le repliement des protéines après leur synthèse, dans l'assemblage de structures multiprotéiques dans le réticulum endoplasmique, dans le dépliement des polypeptides lors de leur passage à travers les membranes ou dans le masquage de certaines mutations altérant le repliement des protéines. Les pathologies neurodégénératives et cancéreuses sont données en exemple pour souligner le fait qu'une concentration élevée en Hsp peut, selon la maladie concernée, être bénéfique ou délétère pour la cellule.

EN:

Exposure to different conditions or agents that destabilize cell homeostasis often alters protein folding. Depending on stress intensity irreversible protein aggregation and cell death can occur. Cells have developed a conserved defense mechanism aimed at reducing the deleterious effects induced by protein folding alteration. This mechanism is characterized by the expression of a small number of genes encoding specific proteins, named Hsps. Several of these proteins act as molecular chaperones through their ability to refold polypeptides with an altered conformation. Moreover, constitutive Hsps homologues have been characterized that participate in the folding of newly made polypeptides, in the assembly of protein complexes in the endoplasmic reticulum, in the translocation of polypeptides through membranes or in masking mutations that alter protein folding. Neurodegeneratives and cancereous diseases are discussed as examples where high levels of Hsp expression can be either beneficial or deleterious to the cells.

FR:

Longtemps considérée comme une maladie unique, l'amylose est aujourd'hui reconnue comme la marque histologique d'un ensemble de maladies, les amyloses. L'amylose est la voie finale commune, chez l'homme et dans de nombreuses espèces animales, de l'agrégation pathologique de plus de vingt protéines appartenant à des familles dénuées de relation fonctionnelle ou structurale. Les mécanismes de formation de ces agrégats commencent à être mieux connus. L'étape centrale, que l'on peut artificiellement reproduire in vitro, est un changement de conformation d'une protéine native en une protéine apte à l'auto-agrégation, sous une forme essentiellement formée de feuillets β. Le traitement actuel des amyloses, qui consiste à réduire la disponibilité en protéine amyloïde, n'est pas pleinement satisfaisant. La reconnaissance progressive des différentes étapes de ce phénomène pathologique a conduit à la conception de cibles thérapeutiques nouvelles : stabilisation de la protéine native, désagrégation des structures déjà β-plissées ou, encore, inhibition des liaisons avec certains composants du tissu conjonctif. Différentes approches, pharmacologiques et immunologiques, sont à l'étude sur des systèmes cellulaires et des modèles animaux, et certaines molécules sont parvenues au stade de l'essai clinique chez l'homme.

EN:

Amyloidosis bears many characteristics of orphan diseases. Its diagnosis is difficult and often delayed. The main reasons thereof are its quite various clinical presentation: amyloidosis behaves as a new great masquerader, and the need to get a tissue sample to submit to specific dyes. Although we have been able for a long time to recognize amyloid, its intimate nature has remained quite completely enigmatic until recently. In fact, major advances in this way have appeared only in the last decade and it is now possible to consider the mechanisms of amyloidosis as a multistep phenomenon. Amyloidosis is no more thought only as a « storage disease » of the extracellular space. This archaic viewpoint has shifted to the emerging paradigm of misfolded protein disorders. Amyloid proteins thus appear as a subgroup of misfolded proteins, where misfolding leads to subsequent aggregation. This aggregation may be a generic property of polypeptide chains possibly linked to their common peptide backbone that does not depend on specific amino acid sequences. And, in fact, many proteins can in vitro form amyloid-like aggregates, while in vivo, only 20 amyloid proteins have been so far identified. Although misfolding and aggregation are quite well studied in vitro, the last step of amyloid deposition, i.e. anchorage to the extracellular matrix, can not be so easily approached. Proteoglycans and serum amyloid P component have nevertheless been identified as key elements involved in extracellular deposition of amyloid proteins. These advances have opened new avenues in the therapeutic of amyloid disorders. Current treatment consists of support or replacement of impaired organ function and measures to reduce the production of amyloidogenic precursor proteins. Potential novel therapeutic strategies include stabilisation of the native fold of precursor proteins with targeted small molecules, reversion of misfolded proteins to their native state with « beta-sheet breakers », inhibition of amyloid fibril propagation and enhancement of amyloid clearance either through immunotherapy or by reducing the stability of deposits through depletion of serum amyloid P component, and breaking the anchorage to the extracellular matrix with glycosaminoglycan analogs.

FR:

Le dépliement partiel ou le repliement alternatif d'une classe de polypeptides sont à l'origine d'événements fascinants dans la cellule : dans une conformation non native, ces polypeptides constitutifs, appelés prions, sont le vecteur d'une hérédité structurale. Ces polypeptides sont responsables d'une classe de maladies neurodégénératives chez les mammifères, et de l'apparition et la propagation de caractères phénotypiques chez la levure de boulanger. La nature du changement de conformation à l'origine de l'acquisition de propriétés infectieuses par un prion correctement replié, c'est-à-dire natif, n'est pas encore totalement connue. Les modèles mécanistiques qui peuvent rendre compte de cette hérédité structurale, ainsi que l'étendue du dépliement partiel ou du repliement alternatif des prions et leur agrégation en oligomères de masse moléculaire élevée sont présentés et discutés dans cet article. Les mécanismes potentiels de régulation de la propagation des prions par les chaperons moléculaires sont également développés.

EN:

The partial unfolding or alternative folding of a class of polypeptides is at the origin of fascinating events in living cells. In their non-native conformation, these constitutive polypeptides called prions are at the origin of a protein–based structural heredity. These polypeptides are closely associated to a class of fatal neurodegenerative illnesses in mammals and to the emergence and propagation of phenotypic traits in baker's yeasts. The structural transition from the correctly folded, native form of a prion protein to a persistent misfolded form that ultimately may cause cell death or the transmission of phenotypic traits is not yet fully understood. The mechanistic models accounting for this structure-based mode of inheritance and the extent of partial unfolding of prions or their alternative folding and the subsequent aggregation process are developed and discussed. Finally, the potential regulation of prion propagation by molecular chaperones is presented.

FR:

Les sémaphorines jouent un rôle central dans le guidage axonal, la régénération axonale chez l'adulte et le développement de certains tissus. De plus, la découverte de leur implication dans l'angiogenèse et la réponse immunitaire indique une fonction beaucoup plus large de ces protéines. En 1996, trois études concomitantes ont permis de cloner les gènes codant pour deux de ces protéines, SEMA3B et SEMA3F, dans la région 3p21.3 qui subit de fréquentes pertes d'hétérozygotie dans les cancers du sein et du poumon. L'hypothèse avait alors été émise selon laquelle ces gènes pouvaient être des suppresseurs de tumeurs. Les études ultérieures ont confirmé ce rôle. à l'inverse, d'autres sémaphorines stimuleraient la croissance tumorale. Cet article fait le point sur les dernières connaissances acquises concernant le rôle des sémaphorines dans les cancers. Il souligne en particulier les propriétés anti-migratoires et anti-angiogéniques de ces molécules, qui pourraient jouer un rôle déterminant dans l'inhibition de la formation de métastases.

EN:

Semaphorins, first described as axon guidance molecules, play an essential role in neural development, angiogenesis and immunological response. In 1996, two semaphorin genes, SEMA3B and SEMA3F, were isolated from chromosomal region 3p21.3 believed to contain a tumor suppressor gene based on frequent loss of heterozygosity in lung and breast cancer. Since these first studies, several semaphorins have been involved in tumor progression. Some semaphorins have been proposed to have pro-tumoral properties, whereas others have been shown to have tumor suppressive activity. This review summarizes the most recent data implicating semaphorins in cancers.

FR:

De l'expérience et de la parole des malades, il est toujours plus question à mesure que s'est développée une médecine scientifique pouvant s'en dispenser. Divers lieux et pratiques sont récemment apparus pour faire entendre leur plainte : comités d'éthiques, groupes de paroles, soins palliatifs, comités d'examen des plaintes, notamment. De multiples façons, le malade est aujourd'hui invité à témoigner de son expérience, à exprimer le bouleversement vécu et à faire connaître ses besoins. Trois expériences de la parole sont examinées ici, du point de vue du malade et de leur signification culturelle : la douleur, la souffrance et la considération. Ce sont trois demandes adressées aux soignants, mais aussi trois expériences par lesquelles le malade est amené à penser son individualité et sa relation aux autres, à faire retour sur son passé et à réfléchir sur ce qu'il est et aspire à être. L'expérience de la maladie est ainsi devenue un moment privilégié de la construction de l'identité individuelle.

EN:

Patient complaints, as it has often been recognized, serve to express multiple and varied experiences and needs. A number of options for filing complaints and a variety of ways for doing so have arisen recently, among which are ethics committees, support groups, palliative care units, and complaint examination committees. Today patients have many occasions for expressing their experiences, talking about distressing incidents, and making their needs known. Three orally related experiences are examined here, both from the viewpoint of the patient and in light of their cultural meanings: pain, suffering, and the importance of consideration. These are three expectations of care providers, but also three experiences that dispose patients to rethink their individuality and their relationships with others, to take stock of their pasts, and to reflect on who they are and who they want to become. The experience of illness has thus become pivotal in the process of constructing individual identity.

FR:

Les procédures d'opposition contre les brevets de Myriad Genetics sur le gène BRCA1 ont débouché sur la révocation totale d'un premier brevet sur la méthode de diagnostic génétique du cancer du sein, décision de l'Office européen des brevets (OEB) du 18 mai 2004, puis sur la révocation de l'essentiel du second brevet qui portait sur le gène lui-même, le 21 janvier 2005. Ce brevet ne porte plus que sur quelques fragments du gène utilisés comme sondes, les revendications sur les applications diagnostiques ayant été supprimées. Enfin, le 25 janvier 2005, L'OEB a fortement réduit les revendications d'un troisième brevet qui portait sur des mutations particulières du gène. Au lieu des 34 mutations accordées initialement par l'OEB, ce brevet ne porte plus que sur une sonde étroitement définie pour détecter une seule mutation. Et l'usage de cette sonde n'est pas un point de passage obligé. Ces décisions mettent fin au monopole juridique revendiqué par Myriad Genetics sur le gène BRCA1 dans sa totalité et sur le diagnostic génétique du cancer du sein. Elles laissent le champ libre aux généticiens européens qui peuvent développer et mettre en oeuvre leurs méthodes de tests dans le cadre d'une organisation clinique et à caractère non lucratif.

EN:

The proceedings instituted against three European patents held by the US company Myriad Genetics, on the BRCA1 gene and the breast cancer diagnosis gene, resulted in the total or partial revocation of these patents. These decisions put an end to the legal monopoly claimed by Myriad Genetics on the BRCA1 gene and on breast cancer gene tests, and left the field open to European geneticists to develop and implement their test methods within the framework of a clinical not-for-profit organization. The opposition procedure, through which any actor is allowed to challenge European patents, was used by geneticists doctors in Europe to refuse the emergence of an industrial monopoly on a medical service offered in a clinical context. The decision to revoke or strongly limit these patents was based on the European Patent Office's refusal to establish an invention priority on a sequence that had errors at the time the application was filed by the patent holder, in September 1994. The patent holder was granted an invention priority only on 24 March 1995, when it filed an application for a corrected sequence of the gene. But by then the BRCA1 gene sequence had already been divulged in a public data base, Genbank, from October 1994, notably by Myriad. Myriad Genetics' patents were thus victims of the patent race that prompted the firm to file multiple patent applications on insufficiently validated sequences, and of the conflict between diffusion in the public domain and the novelty requirement. Opposition to the patents, undertaken by a coalition of medical institutions, human genetic societies, two States, Holland and Austria, an environmental protection organization (Greenpeace), and the Swiss Labour Party, made it possible to preserve and develop the clinical economy of genetic tests in Europe. It resulted in amendments to intellectual property laws in France and thus extended the possibility of using compulsory licences for public health purposes to in vitro diagnosis.

FR:

L'activité de l'ostéoclaste, cellule en charge de la résorption osseuse, est soumise à différents facteurs de régulation. Parmi eux, ceux issus de la matrice, en particulier les minéraux qui en sont libérés, comme le calcium, sont déterminants. Nous avons montré que la variation de concentration en calcium dans le milieu régulait l'activité de résorption et la durée de vie des ostéoclastes. Le développement d'une nouvelle thérapeutique, le ranélate de strontium, a montré des effets cliniques très intéressants reposant sur une stimulation des activités de formation de l'os par les ostéoblastes et une modulation des activités de résorption osseuse. Sur la base de nos connaissances de la physiologie de l'ostéoclaste, en particulier des voies de signalisation calcique, et de la maîtrise de différents modèles cellulaires ostéoclastiques, une collaboration logique s'est créée entre notre laboratoire et Servier afin d'approfondir les mécanismes à l'origine des effets du ranélate de strontium sur les ostéoclastes. En quelques années, cette collaboration s'est progressivement enrichie d'autres intervenants scientifiques afin de mieux éclairer ces mécanismes. Il a ainsi été montré que le strontium interagissait probablement avec le récepteur sensible au calcium et que les voies de signalisation intracellulaires activées par le calcium et le ranélate de strontium via ce récepteur étaient différentes. Dans le cadre de cette coopération avec Servier, des échanges avec d'autres laboratoires universitaires ont été initiés, telles que la mise en commun de techniques et de connaissances. Ainsi, il a été possible de confirmer la présence du récepteur sensible au calcium sur les ostéoclastes et de montrer son rôle dans les effets du ranélate de strontium sur l'ostéoclaste.

EN:

The activity of the osteoclast, the cell responsible for bone resorption, is subjected to different regulation factors. Amongst these, those issued from the matrix, particularly released minerals such as calcium, are determinants. We have shown that variations in calcium concentration in the medium regulates resorption activity and duration of the osteoclast lifespan. The development of a new therapeutic agent, strontium ranelate, has shown very interesting clinical effects reliant on the stimulation of bone formation activity by osteoblasts and modulation of bone resorption activity. From our knowledge regarding osteoclast physiology, in particular calcium signaling pathways, and the control of different osteoclast cellular models, a consequent collaboration was formed between our laboratory and Servier in order to elaborate on the effects of strontium ranelate on the osteoclast. In several years, this collaboration has been further enriched by other collaborators in order to better understand this mechanism. It has also been shown that strontium likely interacts with the calcium-sensing receptor and that the pathways of intracellular signaling pathways activated by calcium and strontium ranelate via this receptor are different. In fact, within the scope of this collaboration with Servier, exchanges with other academic laboratories were initiated and collaboration on numerous techniques became possible. Then, it has been possible to confirm the presence of the calcium-sensing receptor on the osteoclasts and to demonstrate its role in the molecular events associated with strontium ranelate's effects on the osteoclast.