Mécanismes biochimiques de l'amyloïdose à chaînes légères

Les amyloïdoses sont un ensemble de maladies associées à l'accumulation d'agrégats protéiques, souvent sous structure amyloïde, dans l'espace extracellulaire de tissus et d'organes. L'amyloïdose à chaînes légères (AL) est la forme d'amyloïdose systémique la plus répandue. Cette maladie létale découle de l'accumulation systémique de chaînes légères d'anticorps (LCs) suite à leur hypersécrétion par un clone de lymphocyte B anormalement prolifératif. Chez les patients souffrant d'AL, une grande quantité de chaînes légères libres est sécrétée dans la circulation sanguine, celles-ci subissent un mauvais repliement et s'assemblent en fibres amyloïdes. L'accumulation de ces agrégats insolubles dans l'espace extracellulaire d'organes vitaux, dont les reins, le cœur et le foie, mène à la défaillance de ces organes et éventuellement au décès du patient atteint. Dans le contexte de l'AL, ni les mécanismes qui mènent à l'auto-assemblage des chaînes légères (LCs), ni la base moléculaire qui entraîne la défaillance des organes ne sont bien compris. Dans le cadre de ce projet, nous avons initialement étudié la relation entre la structure quaternaire, la stabilité et l'amyloïdogénicité de deux domaines variables (VL) de LC de la lignée λ6. Nous avons observé que le VL amyloïdogénique Wil ainsi que le VL non amyloïdogénique Jto s'assemblent en homodimère de façon dépendante de la concentration et que l'affinité du dimère diminue considérablement en présence d'une force ionique élevée. Nos résultats ont montré que la forme dimérique ralentit le changement conformationnel associé à l'assemblage de fibres amyloïdes et que la forme monomérique est essentielle pour initier l'amyloïdogenèse. Des études de dénaturation ont révélé que les monomères et les dimères de VL λ6 ont des stabilités thermodynamiques équivalentes. Ceci suggère que l'effet protecteur procuré par la dimérisation n'est pas dû à une plus grande stabilité thermodynamique, mais plutôt à certaines caractéristiques structurales défavorables à l'agrégation. La toxicité des monomères de Jto et de Wil a été évaluée sur des cardiomyoblastes et les espèces protéiques non amyloïdes ont réduit la viabilité cellulaire. Ces résultats qui montrent que la dimérisation des LCs λ6 ralentit la formation de fibres amyloïdes ouvrent une avenue prometteuse. En effet, une petite molécule stabilisant le dimère dans l'équilibre monomère-dimère pourrait freiner la fibrillation et ainsi ralentir la progression de la pathologie de l'AL. Malgré le fait que l'implication de modifications post-traductionnelles (PTMs) dans plusieurs maladies amyloïdes a été étudiée, peu d'éléments sont connus au sujet de leur impact sur la stabilité et l'amyloïdogénicité des LCs. Dans ce contexte, nous nous sommes intéressés à l'impact de trois PTMs, soit la carbonylation par l'hydroxynonénal (HNE), l'oxydation et la nitration, sur l'amyloïdogénicité, la stabilité thermodynamique et la structure de Wil. Nos résultats ont montré que la carbonylation et la nitration de Wil influencent sa propension à former des agrégats et des fibres en conditions physiologiques. Des analyses par spectroscopie CD et par dénaturation thermique ont indiqué que la carbonylation a modifié les changements structuraux qui entraînent le processus d'agrégation et a mené à la formation d'agrégats majoritairement amorphes. Par contre, la nitration a engendré la formation d'agrégats fibrillaires et son effet sur l'amyloïdogénicité découle principalement d'une réduction de la stabilité thermodynamique. Malgré le fait que Wil a été modifié de façon importante par ces traitements, les PTMs n'ont affecté son amyloïdogénicité que modérément, ce qui suggère que Wil est relativement résilient à cet égard. Dans l'ensemble, notre étude renforce la notion que dans le contexte de l'AL, la stabilité thermodynamique et les propriétés structurales doivent toutes deux être considérées lors de l'évaluation de l'amyloïdogénicité de domaines variables de chaînes légères. La majorité des études récentes portant sur l'AL ont ciblé l'identification de mutations qui peuvent engendrer une diminution de la stabilité des chaînes légères. Les résultats de ce projet de recherche montrent qu'il est tout aussi important de mettre en lumière les changements structuraux qui exposent certaines régions hydrophobes favorables aux interactions intermoléculaires et/ou qui altèrent le potentiel électrostatique de surface, deux facteurs qui peuvent favoriser l'amyloïdogénicité des LCs.\ud ______________________________________________________________________________ \ud MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : amyloïde, amyloïdose à chaînes légères, anticorps, dimérisation, modification post-traductionnelle, agrégation