2. ÉTAT DE L’ART
2.2. Le peptide amyloïde
2.2.7. Nomenclature des structures formées par le peptide bêta-amyloïde
bêta-amyloïde.
Il nous paraît essentiel de clarifier la nomenclature des structures formées par l’Aβ, quitte à ce que cette section soit quelque peu redondante avec ce qui vient d’être dit.
2.2.7.1. Amyloïde.
Un amyloïde est un composé protéique formant des dépôts extracellulaires insolubles, (les PS dans le cas de la MA). Ces dépôts sont composés essentiellement d’agrégats fibrillaires constitués d’une espèce protéique unique, le peptide Aβ dans le cas de la MA. [Il existe d’autres types d’amyloïdes en effet.] Un amyloïde est défini par la propriété qu’il a de lier certains colorants et de leur conférer (ou de prendre) des propriétés nouvelles par cette liaison : augmentation de fluorescence avec la Thiolane et biréfringence verte avec le Rouge Congo. Outre la protéine constitutive des fibrilles, les dépôts amyloïdes (les PS par conséquent) contiennent d’autres protéines, des glycosaminoglycanes et des protéoglycanes.
2.2.7.2. Fibrille.
Une fibrille est une structure filamenteuse consistant en 2 à 6 protofilaments, visibles dans les sections transversales de tissus malades, et observée également lors de la formation
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(agrégation) du peptide Aβ in vitro. Les fibrilles matures sont caractérisées par (a) un diagramme de diffraction aux rayons X spécifique des structures à feuillets β ; (b) des spectres
Figure 9 : Structure d’un monomère de peptide bêta-amyloïde.
(D’après (Straub and Thirumalai, 2010)). Structure du monomère hydraté des fibrilles de peptide Aβ1-40. L’ombre bleue représente les
molécules d’eau qui sont emprisonnées dans une poche hydrophobe.
de dichroïsme circulaire indiquant la présence importante de structures à feuillets β ; (c) la liaison à la Thiolane et au Rouge Congo ; (d) une morphologie filamenteuse caractéristique (diamètre : 8 à 12 nm ; longueur supérieure à 1 μm) à l’observation au TEM. Cette morphologie peut varier en fonction de la solution et des conditions d’incubation.
2.2.7.3. Protofilament.
Le protofilament est une sous-unité structurale de la fibrille mature. Il apparaît comme un fil tordu selon une périodicité donnée et un arrangement hélicoïdal. Cette structure ne doit pas être confondue avec la protofibrille.
2.2.7.4. Oligomères.
Le terme d’oligomères s’applique à toute une série d’espèces moléculaires, allant des espèces de BPM (dimères, trimères et tétramères) aux oligomères de haut poids moléculaire [HPM] telles les structures sphériques, en forme de chaîne, ou annulaires, ou des structures
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encore plus longues. Les fibrilles sont, par définition, des oligomères protéiques. Différents types d’espèces oligomérisées ont été décrit, et se distinguent les uns des autres par leur composition, leur stabilité et leur poids moléculaires.
2.2.7.4.1. Oligomères de bas poids moléculaires.
En général, les préparations d’oligomères de BPM contiennent un mélange d’espèces oligomérisées, et sont en équilibre avec le monomère de peptide Aβ, comme l’indique l’électrophorèse en gel dénaturant de polyacrylamide-dodécylsulfate de sodium [SDS-PAGE] ou les études de réticulation photo-induite. En général, ces espèces ne sont pas visibles au TEM utilisé selon les méthodes standards. La plus petite espèce d’oligomère de peptide Aβ qui a pu être visualisée en microscopie électronique et dont on a pu mesurer la taille fait de 42 à 80 kDa. Les preuves en faveur de l’existence d’oligomères de BPM sont tirées des résultats de l’analyse en gel SDS-PAGE dénaturante, et des expériences de réticulation photo-induite. Aucune preuve n’indique que ces oligomères s’accumulent en forme stable. On ne peut exclure que les oligomères de BPM dérivent des oligomères de HPM.
2.2.7.4.2. Oligomères de bas poids moléculaires stables au dodécylsulfate de sodium.
Les oligomères de BPM stables au SDS (inférieurs à des 8-mères) ont été préparés in vitro ou isolés de sources naturelles. Ceux qui sont excrétés par les cellules CHO surexprimant l’APP de type sauvage ou l’APP portant des mutations liées aux MAF, présentent une très grande stabilité au SDS et aux dissociations chimiques, tandis que la majorité des espèces d’oligomères de BPM recueillis après chromatographie d’exclusion sur gel est sensible au SDS, à moins qu’ils ne soient stabilisés par réticulation chimique. Les oligomères de BPM sécrétés naturellement inhibent le phénomène de LTP, quand ils sont injectés dans le cerveau du rat, à des concentrations beaucoup plus faibles que les oligomères de BPM préparés à partir de peptide Aβ synthétique. En dépit des efforts consacrés par diverses équipes de recherche pour établir l’identité chimique et la vraie stœchiométrie des oligomères naturels résistants au SDS et des agrégats par spectrométrie de masse, les données relatives à cette question manquent et les tailles habituellement estimées ne sont fondées que sur la mobilité en gel dénaturant.
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2.2.7.4.3. Oligomères de haut poids moléculaire.
Les oligomères de HPM sont des oligomères métastables de peptide Aβ qui peuvent être mis en évidence en microscopie électronique. Leur taille s’étage d’environ 42 kDa à plus de plus de 106 Da.
2.2.7.4.3.1. Protofibrilles.
Les protofibrilles sont des structures métastables, hétérogènes, riches en structures β-plissées, et préfibrillaires. Elles ont été observées en TEM et ATM, lors de la formation de fibrilles amyloïdes. Différentes préparations de protofibrilles de peptide Aβ révèlent la présence de mélanges hétérogènes de discrets agrégats β-plissés de tailles (50 à 1 500 kDa) et de morphologies (structures sphériques : 5 à 20 nm de diamètre ; annulaires ; curvilinéaires et lisses [diamètre : 5 nm ; longueur : supérieure à 200 nm]) différentes. Les études de TEM et ATM confortent l’existence d’un lien structural entre ces différentes formes, mais la dynamique de leur interconversion et leur relation avec les fibrilles amyloïdes restent très mal comprises. Bien qu’initialement on ait pensé que les protofibrilles soient sur un chemin qui conduit en ligne droite aux fibrilles, dans son usage courant, le terme de protofibrilles s’applique à tous les agrégats préfibrillaires (taille supérieure ou égale à 4 nm) qui peuvent être détectées en microscopie électronique. Les protofibrilles se lient au Rouge Congo et à la Thiolane, bien qu’à un moindre degré que les fibrilles mûres. De ce fait, dans la présente acception du terme, les protofibrilles sont des intermédiaires cinétiques, tandis que les protofilaments représentent la substructure de la fibrille amyloïde.
2.2.7.4.3.2. Ligands diffusibles dérivés du peptide bêta-amyloïde.
Les LDDP sont aussi appelés globulomères. Ce sont des structures globulaires de 3 à 5 nm de diamètre. On a d’abord déduit des études de SDS-PAGE que ces préparations contiennent essentiellement des oligomères de type 10- à 12-mères. Mais ultérieurement, il a été montré que ces préparations sont constituées d’une population hétérogène d’espèces
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de peptide Aβ, embrassant des tailles allant du monomère à l’agrégat de taille supérieure à 106 Da. Cette distribution ressemble à celle que l’on observe pour les protofibrilles.
2.2.7.4.3.3. Globulomères annulaires.
Les globulomères annulaires sont des structures en forme de beignet, dont le diamètre extérieur est de 8 à 12 nm et le diamètre intérieur de 2 à 2,5 nm.
2.2.7.4.4. Nucleus.
Le nucleus est une entité rare et instable (comme les oligomères de BPM et les protofibrilles) qui influencent le taux d’un processus nucléé de polymérisation. Les nuclei sont métastables. Ils peuvent former des semences (seed) et agir comme telles pour faire croître des fibrilles ou peut-être les désassembler et réduire alors leur croissance.
2.2.7.4.5. Semence.
Une semence est une entité relativement stable (comme les fibrilles et les fibrilles fragmentés) qui, lorsqu’elle est introduite dans une solution de monomères de peptide Aβ sert de nucleus efficace et accélère la formation des fibrilles (peut-être en éliminant la phase de latence associée à la formation des nuclei) dans le processus de polymérisation-nucléation.
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