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Prions et évolution

lundi 14 janvier 2019, par Robert Paris

Les prions, le troisième moteur de l’évolution

Un prion est un agent pathogène constitué d’une protéine dont la conformation ou le repliement est anormal et qui, au contraire d’agents infectieux tels que les virus ou les bactéries, ou encore des parasites, ne dispose pas d’acide nucléique (ADN ou ARN) comme support de l’information infectieuse.

Quand la machinerie et les composants nécessaires (ARN-polymérase, ribosome, etc.) sont présents, il est possible de fabriquer des protéines à partir de l’ADN conformément au programme qu’il contient. Toutefois, à composition identique, une protéine peut posséder plus d’une façon de se replier, soit des conformations différentes. On a constaté que la protéine prion anormale favorise un type de repliement anormal. Or, de la bonne ou de la mauvaise façon dont est repliée une protéine dépend sa fonctionnalité.

Le repliement des protéines est indispensable au bon fonctionnement des enzymes, qui accélèrent les réactions chimiques capitales pour les organismes vivants.

Les maladies à prion témoignent de l’importance des différentes règles de pliages des protéines.

On sait aussi désormais l’importance topologique des repliements des molécules d’ADN ou de la localisation des différentes molécules dans la cellule, dans l’expression des gènes.

L’ADN fonctionne sur la base de ce même type de mécanisme, appelé épigénétique car il est fondé sur la forme des molécules autant que sur leur contenu biochimique. Le repliement de la molécule entraîne l’inactivation de nombreux gènes qui ne peuvent plus être atteints par des protéines activatrices.

Un article d’Arcturius :

Le mot prion fait appel pour la grande majorité des personnes aux mauvais souvenirs de la crise de la « vache folle » ou encore fait appel à la maladie de Creutzfeld-Jacob. En quelques mots l’agent infectieux le moins connu à ce jour et qui est source des plus grandes angoisses.

Les angoisses sont belles est bien présentes parmi le personnel en charge de la maîtrise du risque infectieux dans le milieu de la santé et les procédures se maintiennent encore à ce jour ( INSTRUCTION N° DGS/RI3/2011/449 du 1er décembre 2011 relative à l’actualisation des recommandations visant à réduire les risques de transmission d’agents transmissibles non conventionnels lors des actes invasifs.)

C’est dans ce contexte que la revue Science et Vie dans son numéro 1138 de juillet 2012 nous lance l’article « Prion pour le pire … et le meilleur ».

En effet, Susan Lindquist tente depuis 10 ans de faire reconnaître le prion comme molécule utile pour la biologie.

Pour comprendre, il faut s’intéresser à l’histoire de la recherche sur le prion.

Les maladies à prions sont connues depuis les années 1920 (Hans-Gerhard Creutzfeldt (1920) et Alfons Jakob (1921)), sans à l’époque en connaître véritablement ni l’origine, ni l’agent en cause. Ce n’est que dans les années 60, 70 et 80 que la protéine se dévoile petit à petit, puis que les modes de transmission sont identifiés (David Haig, Tikvah Alper, Carleton Gajdusek [1972], Stanley Prusiner). Dans les années 90, en pleine crise de la « vache-folle » de 1986 en Grande Bretagne, on affine la détermination des modes de transmission (Clarence Gibbs [1993]).

Depuis on a cessé d’étudier la protéine pour améliorer le diagnostic médical d’une part et imaginer de futurs traitements.

Quand on parle du prion on parle de protéines naturellement présentes à la surface membranaire de nos cellules. C’est l’introduction d’une protéine de forme anormale (forme prion) dans un orgainsme qui enclenche un effet boule de neige provoquant la modification sous forme anormale des autres protéines de la même classe dans l’organisme contaminé. La généralisation de l’anomalie dans l’organisme provoque des défaillances neurologiques à ce jour irréversibles.

Est-ce une anomalie du vivant, un bug biologique ? C’est en tout cas ce que pensent beaucoup de scientifiques.

Mais ce n’est pas l’avis de Susan Lindquist, qui a découvert (Nature, February 16, 2012 ) chez des dizaines de souches de levures de boulanger (parmi 700 souches sauvages) la présence de protéines ayant une configuration prion. La chasse aux prions dans des souches de levures sauvages a commencé dans le laboratoire où Lindquist Jarosz, Randal Halfmann, un étudiant diplômé du MIT et récemment un homme de l’Université du Texas Southwestern Medical Center ont rassemblé des centaines de souches sauvages venant du monde entier. Ils ont ensuite réalisé une recherche ciblée sur le prion [PSI +] qui a été retrouvé dans 10 souches sauvages. Les manipulations génétiques ont confirmé son statut de prion vrai sur ces souches. Ils ont ensuite observé les effets de [PSI +] sur les traits biologiques en neutralisant la conformation du prion dans ces souches puis en exposant ces dernières à des contraintes naturelles, tels que l’acidité élevée et la présence d’agents antifongiques. Dans une souche isolée à partir de vin Beaujolais, le prion a enclenché l’apparition de caractères qui pourraient être favorables ou préjudiciables, selon les conditions de l’environnement. Un autre prion bien connu, [MOT3 +] a été trouvé dans six souches sauvages.

Pour déterminer si les levures sauvages pourraient receler d’autres éléments prions inconnus, Jarosz et Halfmann ont exposé toutes les cultures sauvages au même protocole chimique qui permet déjà d’obtenir des prions bien connus [PSI +] et [MOT3 +] . En tout, 255 souches ont démontré différents phénotypes liés à des prions dû aux divers stress subis par ce traitement. Les scientifiques ne s’attendaient pas à obtenir cette diversité de phénotypes liés aux prions. Ils ont également découvert qu’environ 40 % des traits de caractère produits par des prions sauvage se seraient avérés favorables à la croissance dans la douzaine de conditions environnementales testées.

Convaincu de l’impact des prions sur l’évolution de levure, Lindquist suppose que ces protéines changeant de forme pourraient être “les restes des premières apparitions de la vie” à l’époque où elle était essentiellement représentée par une base de protéine plutôt que d’acide nucléique.

Elle pense aussi que les prions peuvent jouer les même rôles bénéfiques chez d’autres cellule que les levure, et son laboratoire a l’intention d’investiguer des approches semblables dans la chasse aux prions dans d’autres organismes.

La suite

article source : http://fbhleblog.wordpress.com/2012...

Molecular basis of a specific case of incompatibility mechanism involving a prion protein

Prions and Protein Misfolding

The protein folding problem : a major conundrum of science

Darwinian Evolution of Prions

Susan Lindquist : Lamarck redux : Prions, Hsp90...

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