Utilisation de la levure comme modèle de toxicité et d'assemblage d'amyloïdes infectieux de type « prions » – AMYLOI

Les maladies à prions ont mis en avant l'amyloïdogénèse comme moteur du mécanisme « protéine seule ». Ce paradigme permet de comprendre comment une protéine peut devenir toxique et infectieuse. Chez les mammifères, Il est communément admis que cette forme infectieuse résulte de l'agrégation sous forme amyloïde de la protéine PrP. Comment et pourquoi cette protéine devient-elle agrégée et toxique ? Cette question ouverte concerne également d'autres protéines qui, chez l'homme, sont à la base d'amylose. La levure S. cerevisiae est un modèle de choix puisque elle contient au moins trois protéines de type prion. Outre les facilités expérimentales évidentes, le système prion de la levure permet d'analyser le mécanisme de « prionisation » qui y est découplé de l'aspect de toxicité. Si cela est un avantage évident en termes de mise en place expérimental, cela reste frustrant pour y aborder la relation amyloïde/toxicité cellulaire.*******************Nous nous proposons de développer deux stratégies distinctes. La première approche a pour but d'étudier la relation entre amyloide et structure infectieuse. Nous utiliserons l'orthologue de la protéine prion Ure2p de S. cerevisiae isolée à partir de la levure S. paradoxus. L'intérêt de cette protéine orthologue réside dans son incapacité à « basculer » in vivo sous forme prion alors qu'in vitro elle forme spontanément des amyloïdes comme le laisse présager sa structure primaire. Nous allons donc dans un premier temps caractériser in vitro cette protéine tant dans sa forme soluble qu'agrégée. Nous analyserons ensuite la capacité de la forme agrégée à induire in vivo la formation d'[URE3]. L'ensemble de ces résultats sera complété par l'analyse in vivo du niveau d' agrégation obtenu dans divers contextes déjà établis au laboratoire sur le modèle cerevisiae (nous pouvons jouer sur différents paramètres comme le niveau d'expression pour provoquer l'agrégation de » la protéine). Cette étude inclura un volet cellulaire basé sur l' utilisation de fusions entre l'ortholgue d'Ure2p et la GFP.
Quel que soit le résultat obtenu, nous continuerons notre étude en cherchant des mutants de levure permettant à cet orthologue de « basculer » dans un état prion in vivo. Cette approche sera basée tant sur la recherche de mutants ponctuels que sur la recherche de gènes dont la sur-expression permettra de transformer cet amyloïde en un prion.
Le second volet concerne la relation entre formation de structure amyloïde et létalité cellulaire. Nous avons généré une collection de protéines amyloïdes dont l' expression dans la levure conduit à un arrêt de croissance. Nous allons analyser ces mutations et rechercher des gènes dont des mutations ou la surexpression peuvent interférer avec cette toxicité induite. Nous étudierons en parallèle l' amyloidogénèse de ces espèces in vitro.
Enfin, nous exprimerons ces mutants dans un autre modèle (C. elegans) afin d'élargir la portée de notre travail*******************Lors de la crise dite « de la vache folle », il est clairement apparu que notre communauté scientifique était démunie face à ce type de pathologie. Les maladies à prion sont heureusement toujours des maladies rares, mais la cause moléculaire de ce groupe de pathologie concerne fort probablement d' autres maladies décrites souvent par le terme d' amylose. La recherche que nous proposons de conduire permettra de mieux délimiter ces événements moléculaires. Elle permettra également de mieux comprendre pourquoi la plupart de ces amyloses sont non infectieuses. L' utilisation de la levure comme modèle d' étude nous permettra finalement de disposer d' un système biologique performant capable de permettre un criblage à bas coût et à large échelle de molécules pouvant moduler la toxicité des amyloïdes. Notre apport récent dans la recherche de molécules anti-prions grâce au modèle levure rend cet aspect appliqué, bien que lointain, tout à fait envisageable.