Réticulum endoplasmique, protéasome et maladies à prions Scrapie, proteasome and endoplasmic reticulum

Chez l’homme, les encéphalopathies spongiformes subaiguës transmissibles (ESST), ou maladies à prions, forment un groupe d’affections neurodégénératives comprenant la maladie de Creutzfeldt Jakob (CJD), le kuru, le syndrome de Gerstmann-Sträussler-Scheinker (GSS) et l’insomnie familiale fatale (pour revue, voir [1]). Les prions sont constitués principalement, voire exclusivement, d’une protéine nommée PrP^Sc. Cette protéine correspond à la forme altérée et pathogène d’une protéine normale, la PrP^C, et est principalement détectée dans le cerveau de personnes atteintes d’ESST. Elle possède une conformation différente de la PrP^C et peut être mise en évidence grâce à ses propriétés biochimiques particulières: insolubilité dans les détergents et résistance aux protéases. La PrP^C est une glycoprotéine ubiquitaire exprimée plus particulièrement dans les neurones du système nerveux central. Au cours de sa biosynthèse, la PrP^C est modifiée de façon post-traductionnelle avant d’être ciblée vers la membrane plasmique, où elle est impliquée dans un cycle d’endocytose et de recyclage membranaire. Les compartiments cellulaires où s’effectue la conversion de la PrP^C en PrP^Sc sont très mal définis. Afin de comprendre le rôle des différentes étapes des mouvements intracellulaires de la PrP^C sur sa conversion en PrP^Sc, nous avons bloqué certaines de ces étapes en surexprimant certaines protéines Rab, membres de la superfamille des proto-oncogènes Ras, qui jouent chez les mammifères un rôle important au cours du transport vésiculaire dans les cellules eucaryotes [2]. Comme les protéines Ras, les protéines Rab existent dans la cellule dans deux états, une forme inactive liée au GDP et une forme biologiquement active liée au GTP. Afin d’interférer avec les mécanismes de transport intracellulaire de la PrP^C dans des lignées de neuroblastome murin infectées par les prions, nous avons choisi d’utiliser d’une part la protéine Rab4, qui agit dans les processus de recyclage des récepteurs endocytés, et d’autre part la protéine Rab6, qui stimule le transport rétrograde, de l’appareil de Golgi vers le réticulum endoplasmique (RE) [3]. Nos résultats suggèrent que la conversion de la PrP^C en PrP^Sc s’effectue dans un compartiment intracellulaire, puisque le fait de bloquer le recyclage vers la membrane plasmique avec un mutant Rab4-GDP augmente la proportion de protéines converties. Par ailleurs, nous avons pu montrer que la stimulation du transport rétrograde vers le RE par des mutants Rab6 s’accompagne d’une accumulation de PrP^Sc, ce qui suggère fortement que la conversion a lieu au niveau de ce compartiment. Dans le RE, la PrP^C se trouverait en contact avec des PrP mal conformées qui provoqueraient sa conversion en protéine pathogène. Des molécules de PrP^Sc s’accumuleraient ainsi dans cet organite impliqué dans le repliement des protéines en cours de synthèse. Des études récentes ont montré que 10 % des molécules de PrP^C sauvage synthétisées sont en permanence éliminées lors du «contrôle-qualité» du RE, c’est-à-dire exportées dans le cytoplasme, déglycosylées, ubiquitinylées et dégradées par le système du protéasome [4, 5]. Si l’on traite des cellules (neuroblastomes N2a ou des cellules d’ovaires de hamster CHO) surexprimant la PrP^c murine par des inhibiteurs spécifiques du protéasome, on observe une accumulation cytoplasmique de molécules de PrP^c possédant certaines des propriétés biochimiques de la PrP^Sc. Susan Lindquist démontre que, comme dans les modèles infectieux, ces PrP^C cytosoliques anormales semblent convertir d’autres molécules de PrP^C de façon autocatalytique, conduisant à une accumulation dans le cytosol de formes mal repliées de protéines du prion [6], responsables de la mort des cellules neuronales par apoptose [7]. Cette toxicité a été confirmée dans différents modèles. Ainsi, des souris transgéniques exprimant une PrP^c mutée cytosolique présentent rapidement …