Les agrégats amyloïdes de la protéine prion HET-s sont infectieux HET-s gene product behaves as a prion

L’idée qu’une protéine puisse être infectieuse a émergé en 1967 des études réalisées par T. Alper et J. Griffith sur la tremblante, une encéphalopathie spongiforme transmissible (EST) du mouton [1]. En 1982, Stanley Prusiner tente de purifier l’agent infectieux responsable de la tremblante. Sa composition essentiellement protéique lui inspire le terme de proteinaceous infectious element, en abrégé: prion. C’est cette hypothèse d’une protéine seule responsable des EST (protein only hypothesis) qui lui a valu le prix Nobel de médecine en 1997. Or, si de nombreux arguments sont venus renforcer cette hypothèse, l’existence de protéines infectieuses n’a toujours pas été confirmée. Le rôle essentiel de la protéine prion des mammifères, la PrP, dans les EST, a été démontré par l’obtention de souris délétées de ce gène et devenues résistantes envers cette maladie [2]. Cependant, les tentatives utilisant la PrP recombinante (produite dans E. coli) pour induire l’apparition de la tremblante sont restées sans succès [3]. Ces résultats n’excluent pas que la protéine PrP puisse être l’agent infectieux des maladies à prions des mammifères et, d’ailleurs, aucun autre candidat n’a pour l’instant été identifié. Les études génétiques effectuées dans les micro-organismes sont venues confirmer l’existence d’une hérédité protéique. En 1994, Reed Wickner démontre que les éléments de génétique non mendélienne [URE3] et [PSI] de la levure Saccharomyces cerevisiae se comportent comme des prions [4]. Il établit alors les critères génétiques permettant d’identifier un caractère héréditaire lié à la présence d’un prion dans les micro-organismes. Sur la base de ces critères, le groupe de Joël Bégueret a alors identifié l’élément particulier [Het-s] du champignon filamenteux Podospora anserina comme étant un prion [5]. Le caractère [Het-s] est infectieux car il se transmet par simple contact à une souche normale appelée [Het-s*]. Le caractère [Het-s] peut apparaître spontanément et il se propage alors rapidement à tout le champignon. Comme pour les prions de la levure, le caractère [Het-s] peut être « guéri » de façon réversible par certains traitements. De plus, [Het-s] est strictement sous la dépendance de l’expression du gène codant pour la protéine HET-s dont la surexpression induit systématiquement l’émergence du caractère infectieux [Het-s]. La preuve ultime du caractère infectieux d’une protéine peut être obtenue si l’introduction de la protéine recombinante purifiée dans un organisme est suffisante pour propager le caractère infectieux [6]. Nous avons purifié la protéine recombinante HET-s et testé différentes méthodes pour l’introduire dans Podospora. L’avantage de la technique de la biolistique, décrite sur la Figure 1, est de permettre l’introduction de molécules dans des mycéliums entiers. En effet, le mycélium des champignons filamenteux présente une continuité cytoplasmique favorisant la propagation d’éléments infectieux. Ainsi, même si l’introduction de la protéine recombinante est un événement rare, l’apparition de la forme infectieuse [Het-s] dans un article (cellule non cloisonnée du mycélium) doit se transmettre à la protéine HET-s endogène et envahir rapidement tout le champignon (Figure 1). Grâce à cette continuité cytoplasmique, l’essai biolistique s’est montré très efficace: l’introduction de la protéine recombinante HET-s a permis d’induire le caractère infectieux [Het-s] dans presque 100 % des souches neutres [Het-s*] [7]. Nous avons ainsi démontré clairement le caractère infectieux de la protéine recombinante HET-s de Podospora et, par là même, confirmé l’existence de protéines infectieuses ou prions. Les protéines prions présentent une propriété commune aux protéines amyloïdes: celle de former des agrégats in vivo, et des fibres amyloïdes in vitro. Dans la levure et Podospora, l’acquisition du caractère infectieux semble corrélée à l’agrégation de la protéine prion in vivo [1, 8]. Dans notre essai biolistique, la forme infectieuse de la protéine recombinante HET-s est …