Structure quaternaire de la protéine prion : infectiosité, capacité de conversion, et potentiel de transmission interspécifique

Quaternary structure of the prion protein : infectivity, converting activity, and interspecies transmission ability

• Auteur / Autrice : Florent Laferrière
• Direction : Vincent Béringue
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biomolécules, biologie structurale, pathologies et biothérapies
• Date : Soutenance en 2013
• Etablissement(s) : Paris 7

Mots clés

Mots clés contrôlés

Ultracentrifugation

Plasma Membrane Calcium-Transporting ATPases

Structure quaternaire des protéines

Prions

Résumé

Les prions sont les pathogènes responsables de désordres neurodégénératifs d'issue fatale chez l'homme et de nombreuses espèces de mammifères. Ces agents sont composés d'une forme mal repliée (PrPse) d'une protéine de l'hôte, la protéine prion (PrPc). Durant l'infection, la PrPc adopte une conformation identique à celle de la PrPs, conduisant à une accumulation d'agrégats de PrPsc dans le cerveau, responsables des désordres neurologiques. Différentes souches de prions peuvent être propagées chez une même espe��ce. Peu d'informations sont disponibles sur le rôle de l'agencement de la PrPsc sous forme d'agrégats (structure quaternaire) dans divers aspects des maladies à prions (phénotype, propagation, transmission. . . ). Par des méthodes d'ultracentrifugation, d'approches physico-chimiques, de titrages d'infectiosité, de mesure d'activité de conversion in vitro, et de modèles de souris transgéniques, nous avons montré i) que des particules présentant le plus fort titre infectieux et l'activité de conversion la plus élevée, spécifiquement retrouvées chez les souches de prions tuant rapidement l'hôte, sont de taille réduite, ii) que la réaction de conversion in vitro de la PrP (PMCA) produit préférentiellement de petits oligomères au très fort pouvoir d'amplification par des cycles d'agrégation / fragmentation, et iii) que la structure quaternaire de la PrPS ne semble pas être un déterminant majeur dans l'aptitude des prions à franchir des barrières d'espèces. La structure quaternaire de cette protéine tient donc un rôle prépondérant dans divers aspects de la dynamique de propagation des prions allant du processus de conversion au phénotype de souche.

Prion diseases are fatal neurodegenerative disorders that can affect human or many mammalian species. These infectious agents are composed of a misfolded state (PrPsc) of the endogenous form of the prion protein (PrP'). During the infection, PrPsc induces PrP' to convert into its pathological isoform, which forms aggregates in the brain causing the neurological disorders. Several prion strains are transmissible to a single host species. The implication of the aggregation state (quaternary structure) of PrPse in different aspects of prion diseases — phenotype, propagation, transmission. . . — is not well documented. Using ultracentrifugation methods, physicochemical approaches, infectivity assays, in vitro converting activity assays, and transgenic mouse models, we showed that : i) the most infectious and converting particles, specifically found in rapidly lethal priori strains, are actually of a small size, ii) that the in vitro conversion reaction of PrP (PMCA) mostly generates small particles which have a strong converting ability, via cycles of aggregation / fragmentation, and iii) that PrPsc quaternary structure does not seem to play a predominant role in prions potential to overcome species barriers. Ultimately, prion protein quaternary structure is strongly implicated in several aspects of prion propagation dynamics which goes from the conversion mechanisms to the disease phenotype.