La présentation est en train de télécharger. S'il vous plaît, attendez

La présentation est en train de télécharger. S'il vous plaît, attendez

Les maladies à prion Exemple dinfection par des agents transmissibles non conventionnels (ATNC) Etienne Decroly, CNRS

Présentations similaires


Présentation au sujet: "Les maladies à prion Exemple dinfection par des agents transmissibles non conventionnels (ATNC) Etienne Decroly, CNRS"— Transcription de la présentation:

1 les maladies à prion Exemple dinfection par des agents transmissibles non conventionnels (ATNC) Etienne Decroly, CNRS

2 Parasites obligatoires non viraux Rappel des caractéristiques principales des virus Agents infectieux, parasites obligatoires Composés de Infectieux Matériel génétique (ADN ou ARN) Protéines (virions extracellulaires) Doués de capacités réplicatives avec intermédiaires extracellulaires infectieux Il existe différents types déléments réplicatifs simples non viraux Eléments transposables (non infectieux) Viroïdes (ARN) Prions (protéines)

3 Les prions sont des ATNC Caractéristiques principales des prions Agents infectieux non conventionnels, parasites obligatoires Composés uniquement de protéines «PRoteinaveaus Infectious Particles ONly » Résistent aux procédés dinactivation classiques des acides nucléiques (Alper et al. (1967, Nature, 214, 764-6) Aucun ARN ou ADN infectieux isolé à ce jour Les protéines ne perdent pas leur pouvoir pathogène sous laction dagents faiblement dénaturants classiques (chaleur, UV, trypsine), mais ne résistent pas aux traitements très dénaturants Il ny a pas danticorps induit chez lhôte Leur mode de réplication lent suppose des modifications post-traductionnelles de protéines endogènes Il existe des formes non infectieuses (génétiques) des maladies à prion

4 Hypothèse du mécanisme daction des ATNC Transconformation Stanley Prusiner (prix Nobel 1997) : une fraction protéique "modifiée" entraîne la pathologie et transmet la maladie (à un autre animal de la même espèce ou d'une autre espèce) par sa capacité à modifier la protéine "normale" endogène en l'absence de tout acide nucléique Protéine normale endogène Protéine infectieuse

5 Espèces infectées par des prions Encéphalophaties subaiguës spongiformes transmissibles (ESST) Protéines de type prion identifiées chez la levure et les champignons revues : Tuite, 2000, Cell, 100, ; Wickner et al., 2000, Current Biol., 10, R335-7

6 Encéphalophaties subaiguës spongiformes transmissibles (ESST) induites par les prions Types daffection Maladies à infection lente et évolution rapide Au niveau fonctionnel : Maladies neuro-dégénératives démences troubles moteurs (ex : scrapie) Dépôts extracellulaires spongioses, vacuolisation (cf maladie d'Alzheimer) Au niveau physiopathologique :

7 Le cas de la scrapie : 1730 : la tremblante du mouton est connue (France, Grande Bretagne, Allemagne) Cest une maladie transmissible (1750 importations de moutons anglais en Australie) Nest pas transmise à l'homme depuis le XVIIIème siècle Un mouton atteint de tremblante : lésions de grattage (scrapie)(B. Chamak, pour la science, 1999, vol 256) Anomalies histologiques du SNC des moutons : : description clinique et neuropathologique de maladie de CJ : mêmes lésions que la tremblante (Hans Gerhardt Creutzfeldt) : transmission de la tremblante du mouton au mouton, à la chèvre, avec très longue incubation (+/- 24 mois) Vacuolisation des neurones et gliose

8 Les maladies à prion chez lhomme Trois formes principales de maladies liées à la même protéine Transmissibles Sporadiques Familiales

9 La protéine du prion humaine « PrP » (PrP normal, PrP c cellulaire, PrP sen sensible PK) Le gène PRNP 1 copie sur le chromosome 20 (homme), protéines homologues dans les autres espèces infectées 3 exons dont seul le troisième code pour la PrP Structure déduite de la séquence Homme : 253 résidus (27 kDa ); souris, hamster : 254; mouton : 256

10 Distribution anatomique : ubiquitaire (1) Détection de PrP par immunocytochimie Détection de ses ARNm par hybridation in situ Expression de la GFP sous le contrôle du promoteur de PrP bovin chez la souris (voir numéro spécial de Microscopy Research and Techniques, 2000, 50 Lemaire-Vieille et al., 2000, Proc. Nat. Acad. Sci. USA, 97, ) microscopie électronique cervelet : E, H : Corps multivésiculaires C :golgi

11 Distribution anatomique : ubiquitaire (2) Système nerveux central : cortex cérébral et cérébelleux, hippocampe, tronc cérébral… (neurones et glie: astrocytes, microglie) Système nerveux périphérique : neurones des plexus du tube digestif Organes lymphoïdes (rate, ganglion, amygdales, thymus) : lymphocytes, monocytes, cellules réticulaires dendritiques (présentatrices d'antigènes) Sang circulant : plaquettes, sérum, lymphocytes, monocytes. Toutefois il semble quil y ait peu de risque de transmission par voie sanguine de nvCJD) Placenta : transmission fœto-maternelle ? Muscle squelettique (jonction neuro-musculaire) : transcription des ARNm de PrP chez des souris inoculées avec des extraits de cerveau contenant PrP res, les muscles des pattes arrières expriment PrP res et sont contaminants (Bosque et al., 2002, PNAS, 99, ) Mais le muscle de vaches porteuses de l'ESB ne semble pas contaminant Testicule, ovaire, intestin, (poumon), pancréas (îlots endocrines), glandes salivaires (à sécrétion muqueuse), foie, estomac, intestin, rein (certaines portions tubulaires du néphron)

12 Fonction naturelle de la PrP C (1) Impliquée dans le métabolisme des ions Cu, Zn : Les ions divalents induisent l'endocytose de PrP intacte, mais pas de PrP dépourvue du domaine N-terminal de fixation à ces ions (Sumudhu et al., 2001, Current Biology, 11, 519–23) PrP avec activité superoxyde dismutase (SOD) et protection contre radicaux O2 (voir Brown, 2001, TINS, 24, 85-90). Interaction de PrP avec composants de matrice extracellulaire (laminine, glycosaminoglycannes sulfatés) et leur récepteur (de laminine, complexe dystroglycan) :

13 Fonction naturelle de la PrP C (2) Rôle de transduction de signal ? (Mouillet-Richard et al., 2000, Science, 289, ) Lagrégation de PrP (anticorps) active la tyrosine-kinase Fyn par l'intermédiaire de la cavéoline 1 PrP se fixe à l'ARN PrP possède des propriétés proches de celles de la protéine NCp7 de la capside de HIV-1, vis à vis de l'ARN viral ( Gabus et al., 2001, J. Biol. Chem., 276, ) Etude de souris KO PrP -/- : sans phénotype marqué KO "conditionnel" de PrP (souris) : induction du KO 9 semaines après la naissance sans apparition de dégénérescence neuronale (Mallucci et al., 2001, EMBO J., 21, )

14 Biosynthèse, maturation (lignées de neuroblastome, cultures transfectées…) Synthèse au niveau du réticulum endoplasmique Clivage du peptide signal N-glycosylation (sur 0, 1 ou 2 sites, les 3 formes existent) Formation du pont disulfure Transfert du groupement GPI et clivage des 23 derniers résidus nécessite la participation de molécules chaperonnes (Bip + protéine X (Prusiner)) Clivage au niveau de la membrane plasmique avec libération de PrP dans le milieu extracellulaire de la PrP (métalloprotéases) avec libération du fragment C-terminal (environ 142 aa, MM kDa = PrP 27-30) de la PrP par des métalloprotéases (ADAM10 et ADAM17) (entre aa ) avec libération d'un peptide N-terminal de 11,5 kDa. Ce clivage est stimulé par les activateurs de la protéine kinase C, mais pas par ceux de la protéine kinase A (Vincent et al., 2001, J. Biol. Chem., 276, )

15 Biosynthèse, maturation

16 Synthèse au niveau du RE

17 3 isoformes co-existent Interprétation : synthèse simultanée de trois formes de PrP (Hedge et al Science 279, )

18 Distribution sub-cellulaire Dans les radeaux lipidiques de la membrane plasmique (T 1/2 = 5 heures) enrichis en cavéoline 1 Localisation à la synapse (hippocampe, domaines pré- et post- synaptiques) Endocytose et adressage au compartiment endosome-lysosome (dégradation par le système ubiquitine protéasome)

19 Formes pathogènes de la PrP : la PrP SC (scrapie) ou PrP res (résistante à la PK) Le même gène code pour PrP sen et PrP res Caractéristiques physico-chimiques de PrP res PrP res est capable d'induire la transformation de PrP sen en PrP res Caractéristiques biochimiques de PrP res Mécanismes de la pathogenèse de PrP res Invasion du Système Nerveux Central par PrP res Barrières despèces

20 Le même gène code pour PrP sen et PrP res Le développement de la MCJ nest pas lié à lapparition dune mutation dans le gène codant pour la PrP En effet : Pour les formes infectieuses, même si il y a une notion de terrain génétique (polymorphismes ), la maladie est liée à la contamination par la PrP res exogène Pour les formes familiales la maladie est liée à une mutation « pré-existante » : MCJ (145,171,178,183,200,210 ), Syndrome GSS (102,105,117,180,198,217 ), FFI (178 ) Il ny a pas de liaison génétique directe pour les MCJ sporadiques. Toutefois, les polymorphismes (180,208,232) prédisposent à la maladie

21 Formes pathogènes de la PrP : la PrP SC (scrapie) ou PrP res (résistante à la PK) Le même gène code pour PrP sen et PrP res Caractéristiques physico-chimiques de PrP res PrP res est capable d'induire la transformation de PrP sen en PrP res Caractéristiques biochimiques de PrP res Mécanismes de la pathogenèse de PrP res Invasion du Système Nerveux Central par PrP res Barrières despèces

22 Caractéristiques physico-chimiques de PrP res Résistance à la protéolyse par la protéinase K (méthode de détection) Solubilité modifiée Destruction : autoclavage 136° 18 minutes, ou chaleur sèche 160° 24 h

23 Pourquoi cette résistance? Modification de la conformation 3D : transformation de lhélice alpha en feuillet béta

24 Conséquences de cette modification ? Les fragments de PrP res saccumulent dans les cellules et s'agrègent en donnant des dépôts extracellulaires similaires aux dépôts amyloïdes A: dépôts amyloïdes (IC) B : cortex cérébral patient GSS (IC) C : fibrilles PrP synthétiques (ME)

25 Formes pathogènes de la PrP : la PrP SC (scrapie) ou PrP res (résistante à la PK) Le même gène code pour PrP sen et PrP res Caractéristiques physico-chimiques de PrP res PrP res est capable d'induire la transformation de PrP sen en PrP res Caractéristiques biochimiques de PrP res Mécanismes de la pathogenèse de PrP res Invasion du Système Nerveux Central par PrP res Barrières despèces

26 La transmission nest possible que chez un hôte exprimant la PrP Notion issue de la barrière despèce (Tremblante du mouton) Les souris KO PrP -/- ne développent pas la maladie après infection par la PrP res S. Lehmann, medecine/sciences 1996; 12:

27 PrP res induit la transformation de la PrP sen 2 modèles types (Aguzzi et al 2001 Nature Cell Biol., 2, ) Transformation induite Nucléation polymérisation

28 Modèle des différentes formes dinfection à prions Formes sporadiques

29 Formes pathogènes de la PrP : la PrP SC (scrapie) ou PrP res (résistante à la PK) Le même gène code pour PrP sen et PrP res Caractéristiques physico-chimiques de PrP res PrP res est capable d'induire la transformation de PrP sen en PrP res Caractéristiques biochimiques de PrP res Mécanismes de la pathogenèse de PrP res Invasion du Système Nerveux Central par PrP res Barrières despèces

30 Caractéristiques biochimiques de PrP res problème des souches Homogénat de cerveau Digestion PK WB ! Une seule bande si déglycosylation Kahan et al medecine Sciences1997;13(1):62-5 Collinge et al 1996, Nature 383,

31 les anomalies (cliniques, neuropathologiques) sont liées à l'augmentation du % de PrP Ctm edge et al., 1998, Science, 279, :

32 Preuves de l'existence de différentes souches de MCJ Il existe différentes maladies liées à la PrP Temps d'incubation variable Histopathologie spécifique Profils de glycosylation différents Or il n'existe qu'un seul gène et une seule protéine du point de vue de la séquence primaire ces différences démontrent l'existence de nvMCJ ces différences restent difficilement explicables par la théorie de la trans-conformation uniquement ! Y a-t-il d'autres protéines associées ? Y a-t-il des petits ARN associés ? Y a-t-il une infection virale associée ?

33 Formes pathogènes de la PrP : la PrP SC (scrapie) ou PrP res (résistante à la PK) Le même gène code pour PrP sen et PrP res Caractéristiques physico-chimiques de PrP res PrP res est capable d'induire la transformation de PrP sen en PrP res Caractéristiques biochimiques de PrP res Mécanismes de la pathogenèse de PrP res Invasion du Système Nerveux Central par PrP res Barrières despèces

34 Mécanismes pathogéniques de la PrP res la PrP res entre en contact avec la PrP sen à la surface de la cellule cible et induit sa transformation en PrP res. Par la suite lendocytose de la PrP res via le récepteur de la laminine augmente l'efficacité de la transformation PrP sen en PrP res. Quels sont les conséquences ? Perturbation de la biosynthèse de la PrP par le RE Modification des glycosylations de la PrP Dégénérescence neuronale suite à Accumulation de la PrP res dans le RE et le cytosol Libération de fragments toxiques dans le milieu extracellulaire (cf amyloïdes) Apoptose des neurones

35 Formes pathogènes de la PrP : la PrP SC (scrapie) ou PrP res (résistante à la PK) Le même gène code pour PrP sen et PrP res Caractéristiques physico-chimiques de PrP res PrP res est capable d'induire la transformation de PrP sen en PrP res Caractéristiques biochimiques de PrP res Mécanismes de la pathogenèse de PrP res Invasion du Système Nerveux Central par PrP res Barrières despèces

36 Mécanismes dinvasion par les prions Rôle prépondérant du SI ( même sil ny a pas de syndrome infectieux ni dIgG) La réplication périphérique précède l'invasion du SN Tissus infectés (via le récepteur de la PrP (laminine)) Rate Ganglions Formations lymphatiques Lymphocytes B Plaques de Payers Système réticulo endothélial Intestins ce sont les tissus à risque

37 Mécanismes dinvasion du SNS Schéma d'après Aguzzi et al., 2001, Nature Cell Biol., 2, )

38 Mécanismes dinvasion du SNS

39 Progression des lésions cellulaires dans le SNS

40 Formes pathogènes de la PrP : la PrP SC (scrapie) ou PrP res (résistante à la PK) Le même gène code pour PrP sen et PrP res Caractéristiques physico-chimiques de PrP res PrP res est capable d'induire la transformation de PrP sen en PrP res Caractéristiques biochimiques de PrP res Mécanismes de la pathogenèse de PrP res Invasion du Système Nerveux Central par PrP res Barrières despèces

41 ESB : 1988 transmission aux souris (intracérébrale puis voie orale) transmission aux visons (intracérébrale et voie orale (0,6g)) transmission aux porcs (intracérébrale; pas par voie orale) transmission aux macaques analyse de souris transgéniques

42 Barrière despèce ESB : 1988 transmission aux souris (intracérébrale puis voie orale) transmission aux visons (intracérébrale et voie orale (0,6g) transmission aux porcs (intracérébrale pas par voie orale) Analyse de souris transgéniques – l'efficacité de la transmission dépend de la distance génétique entre les Prp. Preuve de la transmission aux macaques Nouvelles formes de la maladie (nvMCJ) cf fig. TD 11 S. Lehmann, medecine/sciences 1996; 12:

43 Barrières despèces ESB : 1988 transmission aux souris (intracérébrale puis voie orale) transmission aux visons (intracérébrale et voie orale (0,6g)) transmission aux porcs (intracérébrale; pas par voie orale) transmission aux macaques analyse de souris transgéniques L'efficacité de la transmission dépend de la distance génétique entre les PrP

44 Méthodes de détection Tests post mortem Coupes histologiques (AC) 3 tests de dépistage (WB, elisa) Injection de broyats de cerveaux aux souris Critères cliniques Augmentation de la protéine dans le LCR (pas pour le nvMCJ) Analyse RMN : signal élevé dans le pulvinard Dépistage sur les amygdales Détection précoce dans le sang = enjeu primordial pour les transfusions

45 Les « Viroïdes » Petits ARN simple brin ( nucléotides) Non-encapsidés Se répliquent selon la méthode en cercle roulant Ils n'ont pas de région codant pour des protéines et doivent donc utiliser les enzymes de leur hôte pour leur réplication Provoquent des maladies affectant des plantes (interaction directe entre leur génome d'ARN, ou d'autres ARN générés lors de linfection, et une ou plusieurs cibles cellulaires) Sont considérés comme des fossiles vivants issus d'un monde pré- cellulaire

46 Existe-t-il un autre agent ? Après 3 passages La virulence Le délai dincubation ESB clinique sans PrP res Lasmezas et al 1997, science


Télécharger ppt "Les maladies à prion Exemple dinfection par des agents transmissibles non conventionnels (ATNC) Etienne Decroly, CNRS"

Présentations similaires


Annonces Google