Étude des mécanismes moléculaires de l'amyloïdogenèse et de la cytotoxicité de l'islet amyloid polypeptide (IAPP)

Le mauvais repliement de protéines et leur dépôt sous forme de fibres amyloïdes sont associés à diverses pathologies, telles que la maladie de l'Alzheimer et le diabète de type II. Chez les patients diabétiques, des dépôts amyloïdes sont retrouvés au niveau des îlots de Langerhans. Ceux-ci sont principalement composés de l'islet amyloid polypeptide (IAPP). L'IAPP sous forme monomérique affiche une structure native principalement désordonnée. Toutefois, il a été observé que la liaison de l'IAPP à des biosurfaces anioniques, notamment les membranes modèles et les glycosaminoglycanes (GAGs), induisait un réarrangement conformationnel du peptide allant d'une structure aléatoire vers une hélice-α. Les nombreuses études effectuées sur l'impact de cet intermédiaire semblent indiquer que cette espèce conformationnelle serait importante dans le processus de formation de fibres amyloïdes. Seulement, aucune évidence ne permet de postuler si cette structure transitoire est « on » ou « off-pathway » dans ce processus ni si elle est impliquée dans la dégénérescence cellulaire. L'utilisation des approches spectroscopiques classiques rend difficile l'étude approfondie des intermédiaires structuraux de la cascade amyloïdogénique. Le but de cette étude était donc de déterminer le rôle de l'intermédiaire hélicoïdal par l'utilisation d'analogues affichant des ensembles conformationnels restreints en milieu homogène et mimant l'environnement de la membrane plasmique. Finalement, nous nous sommes intéressés au rôle de l'intermédiaire hélicoïdal sur la viabilité de cellules pancréatiques. Pour ce faire, nous avons développé des analogues de l'IAPP humain (hIAPP) où deux acides aminés consécutifs du domaine hélicoïdal ont été remplacés par leur énantiomère de conformation D. Cette modification est connue pour déstabiliser la structure secondaire en hélice-α sans modifier les propriétés physicochimiques du peptide. Parmi les dérivés synthétisés, seul l'analogue [D-Phe15, D-Leu16] hIAPP (D-hIAPP) affichait une conformation désordonnée persistante et ce, même en présence de trifluoroéthanol (TFE). Il a été observé, par le suivi de la fluorescence de la thioflavine T, que les deux peptides avaient une cinétique d'agrégation semblable. Ils ont également la capacité de co-assembler afin de former des fibres amyloïdes matures, probablement par une même cascade amyloïdogénique. Ceci suggère que la déstabilisation de l'hélice-α n'induit pas de changement dans le processus amyloïdogénique en milieu homogène et serait une espèce « off-pathway ». En présence de liposomes de DOPC/DOPG (7:3) et de GAGs, la formation d'un intermédiaire hélicoïdal était observée chez l'hIAPP alors que seule une structure secondaire en feuillet-β était apparente pour le D-hIAPP. Bien que la formation de fibres amyloïdes fût accélérée pour les deux peptides, la phase de latence du D-hIAPP était presque absente. Ceci suggère que la formation d'un intermédiaire hélicoïdal n'est pas nécessaire à la formation de fibres amyloïdes en milieu hétérogène. Les deux peptides ont la capacité d'induire une perturbation de membranes modèles de façon concentration dépendante qui corrèle avec leur cinétique amyloïdogénique. Cette observation démontre l'implication de l'élongation des protofibrilles sur la membrane plutôt que de l'insertion membranaire de l'hélice-α. De plus, l'incapacité d'adopter une hélice-α transitoire accentue et accélère l'effet cytotoxique et pro-apoptotique sur les cellules β-pancréatiques. Ainsi, il semblerait que l'intermédiaire hélicoïdal ne soit pas nécessaire aux processus amyloïdogéniques et cytotoxiques de l'IAPP et qu'au contraire, sa stabilisation, grâce à de petites molécules, pourrait entraîner l'inhibition de la formation de fibres amyloïdes.\ud ______________________________________________________________________________ \ud MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : islet amyloid polypeptide, fibres amyloïdes, intermédiaire hélicoïdal, membranes modèles, glycosaminoglycanes