M1 STIS

Sciences, Techniques et ingénierie de la santé

Identification de nouveaux composants dans la voie de signalisation de la maladie de Parkinson

L'intervention de p38 :

L’exposition des cellules au stress interne et à l’environnement cause de mauvaises structures ou des altérations sur les protéines cellulaires, et l’habilité de ces cellules à répondre à ces stress est primordial pour la survie. Une approche pour enlever les altérations protéiques dépend de l’activité de conservation des protéines de la famille des protéases oligomériques HtrA. Les protéases HtrA possèdent un ou deux domaines carboxy-terminal PDZ qui activent le domaine protéase lié à la trypsine qui reconnaît les altérations ou les mauvaises structures protéiques. La protéase HtrA2 des mammifères possède un rôle potentiel dans la régulation de l’apoptose. Lors d’un stimulus apoptotique, elle est relâchée dans le cytosol où elle se lie à IAPs (inhibiteur des protéines apoptotiques), qui inactive leur activité caspase-inhibitrice. L’activité protéolytique de HtrA2 déclenche la voie de la mort de la cellule caspase-indépendante. Les partenaires de fixation de HtrA2 ont été identifiés par co-purification : XIAP, HAX-1 et PINK1. Cette interaction a été confirmée par la mesure du niveau endogène de PINK1 et HtrA2. La région impliquée dans cette liaison PINK1-HtrA2 est déterminée avec des mutants de PINK1 (délété des domaines N ou C-terminale ou kinase). C’est la région kinase qui est impliquée dans la liaison de ces protéines.

Chez des souris ayant les mêmes symptômes de la maladie de Parkinson, il a été démontré que cette maladie récessive est due à une mutation faux-sens qui inactive l’activité protéolytique de HtrA2. Le potentiel de la membrane mitochondriale est défectueux, ce qui aboutit à une augmentation de l’apoptose des neurones du striatum, et par conséquent, une neurodégénération. Des mutations faux-sens sur le gène HtrA2 causent une activation défectueuse de la protéase HtrA2. Ceci montre que HtrA2 est plutôt une protéine de survie qu’une protéine qui entraîne la mort : elle peut empêcher les mauvaises structurations ou les altérations protéiques, ou activer une voie protectrice de réponse au stress pour supprimer les protéines mal-structurées. Nous savons que la phosphorylation de HtrA2 sur les résidus sérines chez les patients atteints de la maladie de Parkinson peut augmenter l’activité protéolytique. Cette phosphorylation nécessite l’activation de p38 (protéine de stress). La spectrophotométrie de masse a permis de vérifier que p38 joue un rôle dans l'activation de HtrA2.

La phosphorylation du résidu sur la protéase ou sur le domaine PDZ est un autre mécanisme par lequel l’activité protéolytique de HtrA2 est modulée en réponse au stress. Les deux sites potentiels de phosphorylation sont les résidus sérine 142 au niveau du domaine protéase et la sérine 400 sur le domaine PDZ de HtrA2. Il a été démontré que le résidu sérine 142 est le site spécifique de phosphorylation en réponse à l’activation de p38, protéine kinase de la voie du stress. Cette voie est activée dans les modèles de dégénération et la phosphorylation de la sérine 142 est augmentée dans les échantillons de cerveau des patients PD, ce qui suppose que la voie de réponse au stress p38-HtrA2 est engagée lors d’une tentative de stress mitochondrial. Ainsi, la phosphorylation de p38 joue un rôle important dans la régulation de l’activité catalytique de HtrA2.
La phosphorylation de p38 sur Ser142 dépend de la liaison de HtrA2 avec PINK1, une kinase sérine/thréonine mutée dans la mitochondrie des patients PD. HtrA2 interagit avec PINK1 au niveau de son domaine kinase, et PINK1 n’est pas responsable de la phosphorylation en Ser142 de HtrA2 et l’activation de la voie de p38. Le rôle de PINK1 dans le niveau d'expression de HtrA2 a été recherché par comparaison des cerveaux de patients contrôles et sur des cerveaux idiopathiques pour PD et ceux ayant une mutation dans le gène de PINK1. On observe un niveau de PINK1 phosphorylée dans les premiers, et élevé chez les seconds et indétectable chez les derniers. On en conclut que des mutations sur le gène de PINK1 réduisent l'expression de la forme phosphorylée de HtrA2.

Après un stress toxique, une co-expression de PINK1 avec HtrA2 enclenche l’activité protectrice de HtrA2 contre ce stress toxique. Au contraire, l’expression de PINK1 mutée chez les patients atteints de la maladie de Parkinson supprime l’effet protecteur de HtrA2. L’effet protecteur de HtrA2 est diminué quand l’expression de PINK1 est réduite par RNA interférence.
Ceci suggère que la fonction de p38 et PINK1 est en amont de la phosphorylation de HtrA2 suite à un stress. L’activité de HtrA2 augmente et HtrA2 est maintenant capable de protéger la mitochondrie de ce stress. Les signaux de stress qui émanent à partir de la voie p38-PINK1 peut ne pas être la seule manipulée par HtrA2. Des souris mnd2-/- et HtrA2-/- développent des signes de neurodégénération 20 jours après leur naissance, ce qui indique que l’activité de HtrA2 est cruciale pour protéger la mitochondrie d’un stress oxydatif interne associé avec un fonctionnement normal de la mitochondrie. Au contraire, des souris PINK1-/- ne développent pas de neurodégénération avant 9 mois. Cette différence met clairement en évidence que la voie p38-PINK1-HtrA2 est impliquée dans la protection contre les stress.

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