La polarité est une des plus importantes propriétés des épithéliums et se manifeste par la formation de deux domaines membranaires distincts : le domaine apical et le domaine basolatéral, dont la composition en lipides et protéines diffère et leur assure des fonctions spécialisées. Nous avons focalisé nos études sur les mécanismes d’adressage apical des protéines glypiées (protéines GPI) et le rôle des microdomaines lipidiques (ou rafts) dans le tri des protéines et des lipides au niveau du « Trans Golgi Network » (TGN). Ce travail est réalisé dans deux modèles cellulaires, les cellules épithéliales MDCK et FRT, présentant des phénotypes d’adressage différents. Dans ces lignées cellulaires, nous étudions également les mécanismes d’exocytose et d’endocytose de la protéine prion normale, PrPc, et de ses mutants pathologiques, responsables des formes héréditaires de l’EST, dans le but de comprendre le rôle du trafic intracellulaire et des rafts dans la fonction et la conversion de PrPc en sa forme infectieuse pathologique (PrPsc).

Deux projets principaux sont en cours de réalisation dans mon unité :

1. Les mécanismes d’adressage polarisé des protéines GPI vers la membrane plasmique

Les protéines glypiées (GPI) sont adressées vers le pôle apical de plusieurs cellules épithéliales et associées aux rafts durant leur transport vers la membrane plasmique. Nous connaissons mal les mécanismes moléculaires à l’origine de l’association des protéines glypiées aux rafts. Dans ce projet, nous utilisons à la fois des approches microscopiques et biochimiques pour analyser le rôle des rafts dans le tri et le trafic des protéines GPI.

Depuis deux ans, nous avons obtenu les résultats suivants :

1. Les rafts ne sont pas suffisants pour assurer le tri des protéines GPI, mais l’oligomérisation est nécessaire (Paladino, 2004)

2. L’oligomérisation est spécialement requise par le tri des protéines GPI dans plusieurs cellules épithéliales (Paladino, sous presse)

3. La composition lipidique des microdomaines lipidiques ou DRMs (Detergent Resistant Microdomains) des membranes basolatérale et apicale est similaire (Tivodar, 2006)

4. Les protéines GPI sont adressées par une voie directe vers le domaine apical des cellules vivantes (Paladino, 2006)

5. Les protéines GPI sont organisées en « homo-clusters » indépendants du cholestérol, qui peuvent former des hetero-clusters qui dépendent du cholestérol (soumis)

2. Etude du trafic intracellulaire de la protéine PrPc et de ses mutants : corrélation avec les mécanismes de pathogénèse des encéphalopathies spongiformes transmissibles (EST)

Les Encéphalopathies Spongiformes Transmissibles (EST), appelées aussi maladies à Prion, sont des maladies dégénératives du système nerveux central, dont l’issue est fatale, quelle que soit leur origine (spontanée, infectieuse ou héréditaire). Ces maladies seraient causées par un variant de conformation de la protéine normale PrP^C appeléeet forme scrapie ou PrP^SC. Ce changement de conformation serait catalysé par une interaction physique entre la forme endogène PrP^C et la forme PrP^SC, principal composant de l’agent transmissible (ou prion). Le compartiment intracellulaire où s’effectue la conversion de PrP^C en PrP^SC et la façon dont s’effectue ce dysfonctionnement sont encore inconnus. L’analyse du trafic intracellulaire de PrP^C sera primordiale pour comprendre le mécanisme et le lieu de sa conversion en PrP^SC. Dans ce projet, nous avons analysé la voie biosynthétique/dégradative, le trafic exocytose/endocytose de PrP^C et quelques-uns des mutants responsables de la forme héréditaire de l’infection. Nous avons montré que :

1. L’association de PrP^C aux rafts est nécessaire pour son repliement correct dans le réticulum endoplasmique (Sarnataro, 2004)

2. L’environnement des rafts peut protéger les mutants PrP de leur conversion pathologique (Campana, 2005 et 2006, Sarnataro, 2006)

3. Le protéasome n’est pas impliqué dans la dégradation des mutants de PrP (Campana, 2006)

4. Des voies dépendantes des rafts et dépendantes de la clathrine sont toutes deux impliquées lors de l’internalisation de PrP^C (soumis).

Mots-clés: Trafic intracellulaire, protéines GPI ancrées, rafts, tri des protéines, prion, site de conversion