Structure du PTP

Malgré la découverte de la CsA et la caractérisation fonctionnelle détaillée du PTP, son identité moléculaire n’est pas encore clairement établie et suscite de vifs débats [60, 72, 73]. Cependant, il est assez bien admis que le PTP est composé de plusieurs protéines qui jouent des rôles spécifiques en condition physiologique normale et qui, en condition de stress, s’assemblent pour former des canaux non spécifiques à haute conductance.

L’hypothèse initiale fut que le PTP serait constitué de trois unités principales : l’échangeur ATP/ADP (ANT), la porine (VDAC) et la cyclophiline-D. Ces protéines formeraient des complexes au niveau des sites de contacts entre les membranes interne et externe, auxquels s’associeraient d’autres protéines incluant plusieurs kinases, certains membres de la famille Bcl-2, ainsi que le récepteur à la benzodiazépine [56]. Cette hypothèse était basée principalement sur le fait que:

- l’ouverture du PTP est régulée par des ligands de l’ANT et de CypD [74]. - l’ANT, VDAC ou des complexes ANT-VDAC-CypD isolés et reconstitués

dans des liposomes ou dans une bi-couche de phospholipides présentent certaines des caractéristiques de conductance et de régulation du PTP [55].

Cependant, une faiblesse de ces études est que CypD se lie à plusieurs protéines outre ANT [73] et qu’il est impossible de déterminer si ANT et VDAC, et non d’autres protéines isolées conjointement, sont celles qui présentent les caractéristiques du PTP une fois reconstituées dans les membranes artificielles. Des

études récentes utilisant des stratégies transgéniques, avec lesquelles les gènes de ces protéines ont été sélectivement inactivés, démontrent que la composition moléculaire du PTP est probablement plus compliquée.

En effet, le groupe de Wallace a récemment démontré qu’il était possible d’induire l’ouverture du PTP par surcharge calcique sur des mitochondries isolées, à partir du foie de souris transgéniques présentant une délétion des deux isoformes de l’ANT [75]. Cette étude suggère donc qu’en l’absence d’ANT, d’autres protéines peuvent se substituer pour former le PTP, lorsque les mitochondries sont soumises à un stress calcique. Cependant, la quantité de Ca2+ requise pour ouvrir le PTP dans ces mitochondries était deux à trois fois plus importante que la quantité requise dans les mitochondries des souris contrôles. De plus, en absence d’ANT, la régulation du PTP par des ligands de l’ANT, tels que l’atractyloside et l’acide bonkrekique, était abolie. Par contre, l’ouverture du PTP était encore sensible à la CsA, indiquant que la liaison de la CypD à d’autres protéines que l’ANT peut réguler l’ouverture du PTP. Dans l’ensemble, ces données suggèrent donc que l’ANT n’est pas la seule protéine capable de former le PTP, mais qu’elle participe probablement à titre de protéine régulatrice ou comme composante intégrale du pore lorsqu’elle est exprimée normalement. En ce qui a trait à VDAC, une étude publiée par le groupe de Molkentin a démontré que la susceptibilité à l’ouverture du PTP, en réponse au Ca2+ et au stress oxydant, était similaire en absence ou en présence des trois isoformes de VDAC, suggérant clairement que VDAC n’est ni une protéine constituante ni un régulateur du PTP [76].

44 Par ailleurs, plusieurs groupes de recherche, dont ceux de Molkentin, Bernardi et Korsmeyer ont généré des souris présentant une délétion du gène de la cyclophiline D (souris Ppif-/-) [72, 77, 78]. Toutes ces études ont rapporté que l’ouverture du PTP était possible dans les mitochondries isolées à partir du foie des souris Ppif-/- [72, 77]. Cependant, la quantité de Ca2+ requise pour y arriver était significativement supérieure à celle qui était requise pour ouvrir le PTP dans les mitochondries provenant des souris contrôles. De plus, l’effet inhibiteur de la CsA était absent dans les mitochondries Ppif-/-, confirmant que la CypD est bel et bien la cible de la CsA [72, 77]. Cependant, la régulation du PTP par des modulateurs qui ne dépendent pas de la CypD était similaire dans les mitochondries provenant des souris contrôles et Ppif-/- [77]. Ces études ont également démontré que l’absence de CypD causait une diminution de la mort cellulaire induite par le stress oxydant et l’ischémie-réperfusion [72, 79] et qu’à l’opposé, sa surexpression était associée à l’activation de la voie mitochondriale de la mort cellulaire caractérisée par une relâche accrue de cytochrome c, l’activation de la caspase 9 et l’apparition de fragmentation de l’ADN nucléaire [72]. Prises dans leur ensemble, ces études ont mené à la suggestion que la CypD est probablement une protéine régulatrice, plutôt qu’une composante structurale du PTP.

Le phosphate est connu depuis longtemps comme un activateur de l’ouverture du PTP, cependant le rôle potentiel du transporteur au phosphate mitochondrial (PiC) dans la formation du PTP est reconnu depuis peu. Dans une étude récente, il a été

démontré que la Cyp-D se lie au PiC et que cette liaison peut être empêchée par la CsA. Cette interaction est augmentée par le stress oxydant qui sensibilise le PTP au Ca2+ [80]. Ces études ont également observé une relation importante entre l’inhibition du PTP et le transport du phosphate dans la mitochondrie [80, 81]. Il a aussi été démontré que le phosphate est requis pour l’inhibition du PTP en bloquant la Cyp-D [82]. Les cellules HeLa PiC-/- sont résistantes à l’induction de l’apoptose par la staurosporine et la surexpression de PiC induit l’apoptose [83]. D’autres études sont cependant requises pour établir le lien causal entre la formation du PTP et du PiC.