Impact de la réplication des prions sur la sensibilité des neurones aux cytokines pro-inflammatoires (TNFa) – Prions&SensiTNF

Nous exploitons une cellule souche neuronale capable de se différencier en neurones sérotoninergiques ainsi que des cultures de neurones issus du cerveau de souris. Ces systèmes cellulaires sont infectables par les prions pathogènes. La pertinence de nos résultats in vitro est testée in vivo sur des souris inoculées par des prions pathogènes. Le « volet Alzheimer » repose sur l’utilisation de souris transgéniques qui développent certaines caractéristiques de la maladie dès l’âge de 8 mois.

Nos travaux révèlent la perte d’activité d’une enzyme (la protéase TACE) à la surface des neurones infectés par les prions pathogènes ou « Alzheimer ». Cette protéase est retrouvée à l’intérieur des neurones où elle n’est plus active ce qui favorise l’accumulation de protéines toxiques alors délétère pour les neurones. C’est une autre enzyme, PDK1, qui est responsable de l’internalisation de la protéase TACE. En annulant l’activité PDK1 et donc en bloquant l’activité de TACE, les animaux infectés par les prions et les « souris Alzheimer » sont protégés de la maladie.

Face à l’absence de thérapie efficace pour les maladies à prions (Maladie de Creutzeld-Jakob) ou la maladie d’Alzheimer, nos travaux ouvrent une nouvelle piste thérapeutique pour combattre ces maladies neurodégénératives en ciblant PDK1. La synthèse de nouvelles molécules inhibitrices de PDK1 bien tolérées par l’organisme doit être effectuée. Au niveau fondamental, il reste à comprendre pourquoi PDK1 est dérégulée dans les neurones infectés par les prions pathogènes et dans les neurones affectés par la maladie d’Alzheimer.

Un article décrivant le rôle critique de PDK1 dans les maladies à prions et la maladie d’Alzheimer et son importance comme cible thérapeutique est en cours de soumission pour publication dans un journal de fort impact.
« PDK1-dependent switch-off of TACE shedding activity in prion and Alzheimer’s diseases »

Les Encéphalopathies Spongiformes Subaïgues Transmissibles (ESST), aussi appelées maladies à prions, forment un groupe de maladies neurodégénératives telles que la tremblante du mouton et la maladie de Creutzfeld-Jakob chez l’homme. Ces maladies, dont l’issue est toujours fatale, sont caractérisées par une mort neuronale importante ainsi que par l’accumulation, au niveau du système nerveux central, d’une protéine appelée protéine prion scrapie (PrPSC). Cette protéine constitue l’unique composant identifié à ce jour de l’agent infectieux responsable des ESST. Il s’agit de l’isoforme conformationnelle d’une protéine normale de l’hôte, la protéine prion cellulaire (PrPC). A l’heure actuelle, il n’existe pas de thérapies efficaces contre les ESST.
Les mécanismes de la dégénérescence neuronale dans les ESST sont actuellement très peu connus. L’invalidation du gène codant la PrPC chez la souris confère une résistance à la propagation des prions infectieux et empêche le développement de la maladie. Des données récentes suggèrent que la toxicité associée à la PrPSC requiert l’expression de la PrPC à la surface des neurones.
La neurodégénérescence pourrait donc être en partie liée à des altérations de la/des fonctions neuronales de la PrPC provoquées par la PrPSC. La PrPSC pourrait de façon non exclusive annuler la/les fonctions de la PrPC (hypothèse perte de fonction) ou être à l’origine d’un gain d’activité toxique (gain de fonction). Cette question est largement débattue dans le domaine des prions. Elucider le rôle de la PrPC dans les neurones devient donc un prérequis pour appréhender les mécanismes de neuropathogénèse induits par les prions pathogènes. Une fonction neuroprotectrice a été suggérée pour la PrPC. Cette fonction dépendrait de l’engagement de la PrPC dans des événements de signalisation. L’interaction de la PrPC avec la protéine chaperon STI-1 induit des signaux qui protègent les neurones de l’apoptose. Par ailleurs, nos travaux identifient des intermédiaires de signalisation contrôlés par la PrPC qui participent à l’équilibre d’oxydoréduction des cellules, la survie et l’homéostasie cellulaires telles que la NADPH oxydase, les MAPkinases ERK1/2, le facteur de transcription CREB et des métalloprotéases.
En dépit de ces avancées, la nature et la séquence des événements qui sous-tendent la neurodégénérescence induite par la PrPSC restent difficiles à appréhender en raison de la multiplicité des signaux qui induisent la mort neuronale : dérégulation du protéasome, stress oxydant, autophagie, apoptose… De plus, au delà de l’impact direct de la PrPSC sur les neurones, la neuroinflammation représente un événement sousjacent des maladies à prions qui contribue vraisemblablement à la neurodégénérescence. L’accumulation de la PrPSC dans les cellules gliales stimule la libération dans le microenvironnement neuronal de facteurs toxiques tels que des chimiokines, des cytokines inflammatoires et des radicaux libres, qui peuvent participer à la mort neuronale. Toutefois, une inconnue demeure : la réplication intracellulaire de la PrPSC accroît-elle la sensibilité des neurones aux cytokines inflammatoires ?
Notre hypothèse est que la PrPC exerce physiologiquement une fonction neuroprotectrice vis-à-vis des cytokines inflammatoires. Ce rôle neuroprotecteur dépend de la fonction de signalisation de la PrPC. Dans les neurons infectés, cette activité protectrice est perdue sous l’effet de la conversion de la PrPC en PrPSC ce qui rendrait plus vulnérables les neurones aux cytokines inflammatoires. Le projet a pour objectifs de savoir 1) si et comment la PrPC exerce un rôle neuroprotecteur vis-à-vis d’une cytokine inflammatoire, le TNFa, 2) si cette fonction protectrice est annulée dans un contexte infectieux, et 3) s’il est possible d’identifier des intermédiaires de signalisation dont l’inhibition pharmacologique permettrait de désensibiliser les cellules infectées de l’effet toxique associé au TNFa.