Implication de l'activité chaperon de protéines du ribosome (PFAR) dans les mécanismes de prionisation & identification de nouvelles molécules antiprion

Prion diseases are considered neurodegenerative diseases. The incriminated agentis the prion protein PrPSc. The conversion of PrP from its native conformation PrPC tothe pathologic form PrPSc is the major element of the pathogenesis of prion diseases.However, the mechanisms involved in this conversion are poorly understood. In theyeast Saccharomyces cerevisiae, there is no counterpart of the PrP protein. Howeverproteins acting as prion do exist in yeast, such as the Sup35 protein responsible forthe prion [PSI+], or the Ure2 protein responsible for the prion [URE3]. In previousstudies, our team isolated two compounds, 6AP and GA, which are active against theyeast prions [PSI+] and [URE3 ] and against the mammalian prion PrPSc in cellbasedassays as well as in vivo in a mouse model for prion diseases. These resultsdemonstrated that the prionisation mechanisms are at least partially conserved fromyeast to mammals. 6AP and GA specific and competitive inhibitors of the ProteinFolding Activity of the Ribosome (PFAR) thereby showing that the PFAR is oneconserved mechanism of the prionisation. Moreover, 6AP and GA have been provenactive against other amyloid diseases thus placing the PFAR as a key player in thepathophysiology of protein folding diseases. My thesis aims were to test theinvolvement of the PFAR in the initiation and / or propagation of prion, to identify newantiprion molecules and to understand their mechanisms of action. My results showthat the PFAR plays a central role in the yeast prion propagation. Indeed, PFARenrichment promotes the spontaneous appearance of the prion [PSI+] and at thesame time leads to an increased instability of the same prion. Thus, PFAR activityresembles the yeast Hsp104p chaperone protein activity in the maintenance andpropagation of all yeast prions. My results suggest that the PFAR and Hsp104pactivity are partially redundant and that only the PFAR should play this role inmammals. Meanwhile, we have identified new antiprion drugs that are active againstboth yeast and mammal’s prions. These compounds are all inhibitors of the PFAR.Our results contribute to a better understanding of the prionisation mechanisms andindicate that the PFAR is a promising therapeutic target for prion diseases andprobably also for common protein folding diseases.Keywords: prion, yeast, ribosome, protein chaperon, Hsp104Les maladies à prion font partie des maladies neurodégénératives. L’agent responsable est la protéine prion PrPSc. La conversion de la forme cellulaire nativePrPC en forme pathologique PrPSc et son agrégation sous forme des fibres amyloïdeconstituent des éléments clés de la physiopathologie des maladies à prion. Pourtant,les mécanismes contrôlant/favorisant cette conversion sont très mal connus. Chez lalevure Saccharomyces cerevisiae, il n’existe pas d’homologue de la protéine PrP,mais des protéines se comportant comme des prions existent, telle que Sup35p quiest responsable du prion [PSI+] ou encore la protéine Ure2p qui est responsable duprion [URE3]. Lors d’études antérieures à cette thèse, le laboratoire a isolé la 6AP etle GA, des molécules actives contre les prions de levure [PSI+] et [URE3] et contre leprion de mammifère PrPSc dans des tests cellulaires ainsi que in vivo dans unmodèle murin pour les maladies à prion. Ces résultats démontrent au moins certainsdes mécanismes de prionisation sont conservés de la levure aux mammifères.L’équipe a ensuite montré que la 6AP et le GA étaient des inhibiteurs spécifiques etcompétitifs de l’activité chaperon de protéines du ribosome (ou PFAR pour ProteinFolding Activity of the Ribosome). Ces résultats suggéraient donc que l’activité PFARreprésente un nouveau mécanisme de prionisation conservé de la levure auxmammifères. Par ailleurs, la 6AP et le GA s’étant révélées actives dans des modèlespour d’autres maladies neurodégénératives à fibres amyloïdes, l’activité PFARpourrait également être un acteur physiopathologique majeur de ces protéinopathies.Ma thèse avait deux objets : tester l’implication de l’activité PFAR dans l’apparitionet/ou la propagation des prions et enfin identifier de nouvelles molécules antiprion etcomprendre leurs mécanismes d’action. Mes résultats montrent que l’activité PFARjoue bien un rôle dans la propagation des prions de levure. En effet, l’enrichissementen PFAR favorise l’apparition spontanée du prion [PSI+]. Il conduit également à uneinstabilité accrue de ce même prion. Ainsi, l’activité PFAR ressemble à celle duchaperon de protéine Hsp104p, une protéine indispensable au maintien et à lapropagation de tous les prions de levure, mais qui n’a pas d’homologue chez lesmammifères. Mes résultats suggèrent que les activités PFAR et Hsp104p sontpartiellement redondantes pour le maintien des prions chez la levure et que, chez lesmammifères, seule l’activité PFAR jouerait ce rôle. Parallèlement, nous avonsidentifié de nouvelles familles de molécules antiprion, actives tant contre les prionsde levure que de mammifères. Ces molécules inhibent toutes l’activité PFAR. Nosrésultats contribuent ainsi à une meilleure compréhension des mécanismes deprionisation. Ils indiquent également que l’activité PFAR est une cible thérapeutiqueprometteuse pour les maladies à prion, mais aussi probablement pour d’autresprotéinopathies beaucoup plus fréquentes