Structure et fonctions de motifs amyloïdes impliqués dans la transduction du signal – SFAS

Les amyloïdes sont des agrégats de protéines impliqués dans l'étiologie de différentes maladies neurodégénératives fatales comme la maladie d'Alzheimer et la maladie de Parkinson dont l'impact social et médical est dévastateur. De façon remarquable, il est apparu ces dernières années que ce même type de structures protéiques peut également jouer un rôle fonctionnel dans différents organismes. On parle alors d'amyloïdes fonctionnels par oppositions aux amyloïdes pathogènes. Nous avons ainsi mis en évidence l'existence de motifs amyloïdes fonctionnels impliqués dans des processus de transduction du signal dans des voies de contrôle d'une réaction de mort cellulaire programmée de dite immunitaire. Ces motifs protéiques exploitent dans leur fonctionnement la propriété centrale des amyloïdes leur permettant de propager leur état conformationnel et ainsi de devenir des entités infectieuses (ie. des prions). Les motifs amyloïdes assurent l'activation de protéines effectrice de mort cellulaire programmée (notamment des "pore-forming toxins" et des lipases) en réponse à des récepteurs immunitaires. L'activation correspond à la transmission du repliement amyloïde de la protéine réceptrice vers la protéine effectrice. Ce mode original de transduction du signal basé sur la propagation d'un repliement prion est fréquent chez les champignons et est également conservé pour partie chez les mammifères.

Pour comprendre la signalisation amyloïde et de manière plus globale étudier la différence entre amyloïdes pathogènes et fonctionnels, la caractérisation structurale à haute résolution de ces entités est absolument nécessaire. La résolution des structures amyloïdes reste cependant une gageure et le nombre de structures à haute résolution reste très limité. L'objectif de ce projet est d'étudier les relations structure-fonction qui gouverne le fonctionnement de trois nouveaux motifs amyloïdes fonctionnels que nous avons identifiés dans le règne fongique en se basant sur des approches de RMN du solide (qui est à l'heure actuelle la technique de choix pour l'établissement de structures à haute résolution pour ce type de méga-complexe). Pour chacune de trois modèles étudiés (désignés HELLF, HELLP et SESB), les méthodes permettant la production de protéines marquées 13C/15N (en quantités de l'ordre de la dizaine de milligrammes) ont été mis en place. Les spectres RMN obtenus indiquent des échantillons homogènes, hautement ordonnés et non-polymorphes ouvrant ainsi la voie à la détermination de la structure tridimensionnelle de ces nouveaux motifs amyloïdes. De la même façon, pour chacun des modèles, les méthodes permettant d'étudier l'activité de transduction et de propagation prion et d'agrégation in vivo ont été mis en place. Notre hypothèse centrale qui se base sur des observations antérieures, est que malgré leur parenté fonctionnelle ces différentes motifs différent sensiblement en terme de repliement et constituent différentes solutions structurale à une même tâche biologique. Notre but est de comparé les repliements 3D dans ces trois modèles et d'étudier les relations structure-fonction notamment par des approches de mutagenèse dirigée de résidus spécifique et d'éléments structuraux clefs. On s'attachera aussi à étudier l'interaction entre ces différents motifs amyloïdes et à comparer leurs performances comme prion.
On espère à l'issue du projet avoir obtenu une vision globale des déterminants structuraux clefs qui gouvernent la propagation et la transmission de tels repliements amyloïdes fonctionnels. On aura produit trois nouvelles structures amyloïdes et ces structures seront intégrées dans des études portant sur leurs propriétés fonctionnelles in vivo. Ainsi, ce projet pourrait constituer une avancée significative dans la caractérisation des amyloïdes fonctionnels et au delà dans la compréhension de la distinction entre amyloïdes biologiques et pathologiques.