Clivage de la protéine prion humaine médiée par ADAM10 et sa relation avec les maladies neurodégénératives

Introduction et Contexte

Le traitement endopeptidique des protéines polyvalentes joue un rôle crucial dans la régulation de leurs fonctions physiologiques et intervient également dans diverses conditions pathologiques. La protéine prion (Prion protein, PrP) est une glycoprotéine ancrée au glycosylphosphatidylinositol largement exprimée, dont la haute expression dans le système nerveux et les diverses tâches physiologiques suggèrent une polyvalence. Cependant, son rôle pathologique clé dans les maladies neurodégénératives prioniques létales et transmissibles, comme la maladie de Creutzfeldt-Jakob (CJD), a été établi. La PrP, à travers ses isomères pathogènes (Prion protein scrapie, PrPsc), mène à la mort neuronale et à la vacuolation du cerveau par un repliement erroné progressif et le dépôt. Le clivage de la PrP médié par ADAM10 (un métalloprotéase dégradante) est considéré comme un mécanisme régulant la fonction de la PrP et participant aux maladies neurodégénératives. Compte tenu des résultats sur le clivage de la PrP dans des modèles animaux et in vitro, cette étude vise à confirmer l’importance biologique d’ADAM10 dans ce processus et sa relation avec les maladies neurodégénératives en générant des anticorps spécifiques pour détecter le clivage de la PrP humaine (shed PrP, sPrP).

Provenance de la Recherche

Cet article a été publié en 2024 par Feizhi Song, Valerija Kovac, Behnam Mohammadi et Hermann C. Altmeppen, et al., dans la revue Acta Neuropathologica. Les auteurs sont affiliés à plusieurs établissements de recherche renommés, dont le centre médical universitaire de Hamburg-Eppendorf, l’université de Ljubljana, et le centre médical universitaire de Barcelone.

Processus et Méthodes de Recherche

Sujets d’étude et Traitement des Échantillons

L’étude a réuni divers échantillons humains et animaux, y compris des tissus post-mortem (comme des blocs de tissus enrobés de paraffine et des échantillons congelés), des échantillons de liquide céphalorachidien et des lignées cellulaires. Ces échantillons ont été obtenus et traités conformément aux autorisations éthiques dans les laboratoires concernés. En outre, différentes sortes de souris transgéniques, telles que les souris Prnp0/0, ont été utilisées pour des études comparatives afin de valider l’universalité des résultats.

Génération et Vérification de la Spécificité des Anticorps

Les chercheurs ont d’abord généré des anticorps polyclonaux dirigés contre la PrP, appelés sprpy226, pour détecter la sPrP clivée supposée à la position Y226. Par des expériences, ils ont vérifié la spécificité de ces anticorps et ont testé leur signal sur des lignées cellulaires de cancer du poumon humain a549 et de neuroblastome SH-SY5Y, confirmant que le signal détecté dépendait de l’activité d’ADAM10 et non de celle d’ADAM17.

Procédures Expérimentales

1. Modélisation Structurale et Prédiction des Sites de Clivage : Utilisation des outils Pep-fold3 et FlexPepDock pour modéliser la séquence C-terminale de la PrP humaine et prédire les sites potentiels de clivage d’ADAM10.
2. Génération et Vérification des Anticorps : Utilisation de lapins pour générer les anticorps polyclonaux sprpy226, suivie de diverses expériences biochimiques (y compris le western blot et ELISA) pour vérifier leur spécificité.
3. Tests sur Lignées Cellulaires : Transfection de la PrP humaine dans des cellules SH-SY5Y et utilisation d’inhibiteurs d’ADAM10 ainsi que des anticorps 3F4 ou 6D11 pour tester la génération de sPrP clivée.
4. Validation sur Modèles Animaux : Utilisation de souris Prnp0/0 et de souris transgéniques exprimant largement la PrP humaine pour valider les résultats dans différents contextes biologiques.

Principaux Résultats

1. Site de Clivage et Dépendance à ADAM10 :

   • La modélisation et l’expérimentation ont confirmé que le site de clivage de la PrP humaine était à la position Y226, et que sPrP était générée via ADAM10, et non ADAM17.
   • Les expériences ont montré que l’inhibition spécifique d’ADAM10 (avec des inhibiteurs comme GI254023X) bloquait complètement le signal de sPrP, tandis que les inhibiteurs généraux (comme GW280264X) affectaient à la fois ADAM10 et ADAM17.

2. Vérification de la Spécificité des Anticorps :

   • Les anticorps polyclonaux sprpy226 et les anticorps monoclonaux v5b2 ont été utilisés pour détecter les formes clivées (à la Y226) et intactes de la PrP humaine, respectivement, vérifiant leur haute spécificité et affinité par des tests western blot et ELISA.
   • Les expériences de co-immunoprécipitation ont montré que sprpy226 était efficace pour détecter les échantillons dénaturés, tandis que v5b2 fonctionnait mieux avec les échantillons natifs.

3. Faisabilité du Clivage Induit par Liaison de PrP :

   • Dans le système nerveux humain, la liaison de certains anticorps pouvait induire le clivage de PrP médiée par ADAM10, indiquant que sous conditions in vitro, ces anticorps pouvaient réguler la fonction de PrP.

Conclusions de l’Étude

Cette étude, via la génération d’anticorps spécifiques, a confirmé pour la première fois le clivage physiologique de la PrP humaine à la position Y226, et montré que ce processus était entièrement dépendant d’ADAM10. Des expériences supplémentaires ont démontré que ce processus de clivage joue un rôle biologique important dans les maladies neurodégénératives, particulièrement dans les contextes pathologiques d’erreurs de repliement et d’accumulation de PrP chez l’homme et les modèles animaux. L’induction de clivage par les ligands ciblant PrP ouvre potentiellement une nouvelle voie thérapeutique pour les maladies neurodégénératives.

Points Forts de la Recherche

• Nouveau Site de Clivage Découvert : L’étude a révélé pour la première fois un site de clivage spécifique à la position Y226 de la PrP humaine via des approches de prédiction structurelle et d’expérience.
• Dépendance à ADAM10 : L’importance essentielle d’ADAM10 dans le processus de clivage de la PrP a été démontrée, contrairement à d’autres métalloprotéases, fournissant une base solide pour des stratégies thérapeutiques ciblant ADAM10.
• Outils Anticorps Spécifiques : Des anticorps sprpy226 et v5b2, extrêmement spécifiques et présentant une grande affinité, ont été générés et validés, ces derniers étant utiles pour détecter et étudier la sPrP chez l’homme et les animaux.

Importance et Applications

Les implications scientifiques de cette recherche sont significatives, fournissant de nouvelles perspectives sur le rôle de la protéine prion dans les maladies neurodégénératives. En outre, en détectant et en régulant le processus de clivage de la PrP humaine, il pourrait être possible de développer de nouvelles stratégies thérapeutiques, comme l’utilisation d’anticorps spécifiques pour moduler la fonction de la PrP et ainsi combattre les maladies associées.

Cette recherche offre également un potentiel pour le développement de biomarqueurs diagnostiques alternatifs, le sPrP pourrait devenir un biomarqueur accessible dans les fluides corporels, aidant ainsi au diagnostic précoce et à la surveillance de la progression des maladies neurodégénératives.