Les protéines amyloïdes sont responsables de pathologies neurodégénératives en s'agrégeant de manière anormale pour former des dépôts toxiques qui perturbent la fonction neuronale. Ce phénomène d'agrégation est un processus complexe et très dynamique. Il implique une transition des protéines à l'état de monomères non repliés vers des fibrilles riches en feuillets β, avec de nombreuses espèces oligomériques transitoires et hétérogènes se formant en cours de route. Comprendre les mécanismes moléculaires qui sous-tendent la formation de ces agrégats, et notamment identifier les espèces transitoires, devrait à terme permettre de mieux comprendre la physiopathologie des maladies mais aussi de développer des biomarqueurs pour un diagnostic plus précoce, voire de proposer de nouvelles cibles thérapeutiques.
Comment discriminer in vivo différents états d'agrégation ?
Les agrégats du peptide amyloïde Aβ₁₋₄₂ sont considérés comme les espèces amyloïdes les plus neurotoxiques et présents dans la maladie d'Alzheimer. Les sondes développées pour suivre le processus d'agrégation d'Aβ₁₋₄₂ manquent de spécificité : beaucoup ne parviennent pas à distinguer des agrégats de Aβ1-42 d'agrégats de peptides homologues comme l'amyline[1], et ne permettent pas de discriminer entre différents états d'agrégation.
Une équipe du LPEM (SIMoS/DMTS) en collaboration avec l'Université de Bielefeld en Allemagne, a développé une stratégie pour générer des sondes hautement sélectives pour les formes préfibrillaires d'Aβ₁₋₄₂. Leur approche combine la sélectivité de la cible du peptide avec les propriétés optiques d'une famille de fluorophores, les BODIPY :
- D'un côté, le module peptidique est cyclique et intègre un courte séquence C-terminale d'Aβ₁₋₄₂ ; ces deux éléments lui confèrent une stabilité conformationnelle et une reconnaissance moléculaire précise. Plusieurs modules ont été conçus ;
- De l'autre, ce module est ensuite fixé de manière covalente à un BODIPY. Trois stratégies de conjugaison différentes ont été entreprises et comparées.
La synthèse et la purification du peptide amyloïde Aβ ont été mises au point, permettant, grâce à un nouveau protocole de monomérisation, d'obtenir des préparations hautement reproductibles et une cinétique d'agrégation finement contrôlée et parfaitement maîtrisée. Ce protocole a permis la génération reproductible d'espèces préfibrillaires d'Aβ bien caractérisées, constituant un outil robuste pour la validation des performances des sondes développées. L'une des sondes (la sonde 8, un conjugué dérivé de la réaction de Sonogashira) a montré une forte activation de la fluorescence et une affinité sélective pour les agrégats préfibrillaires d'Aβ₁₋₄₂, sans réponse aux agrégats d'amyline. Dans des cellules neuronales, cette sonde a surpassé les anticorps conventionnels, confirmant son potentiel pour des études mécanistiques et le diagnostic précoce de la maladie d'Alzheimer.
Cette étude montre qu'en fixant un peptide conçu de manière rationnelle à une sonde BODIPY, on peut améliorer sa capacité à se lier sélectivement aux oligomères solubles d'une protéine amyloïde spécifique.
Contact Institut des sciences du vivant Frédéric-Joliot
[1] Ou polypeptide amyloïdes des îlots (IAPP), une hormone co-sécrétée avec l'insuline dans les îlots de Langerhans