Direction des sciences du vivant

Les maladies à prions sont causées par la conversion de la protéine Prion (PrP) de sa forme normale, riche en hélices- ((PrP^c), en une forme anormale, riche en structures ß, qui est aggrégée. Le travail réalisé au cours de cette thèse avait pour objectifs de reproduire in vitro la conversion de la PrP en utilisant un fragment long soluble (23-231) de la protéine prion recombinante de souris, de caractériser les mécanismes moléculaires de la conversion / ß et de l’assemblage en oligomères solubles et de déterminer la cytotoxicité des formes oligomériques obtenues. Nous avons pour cela utilisé des méthodes biophysiques dont la spectroscopie infra-rouge à transformée de Fourier (FTIR) et la chromatographie d’exclusion de taille couplée à de la diffusion de lumière multi-angles (MALLS). En incubant la protéine concentrée à pH acide et à 37°C, nous avons mis en évidence deux types d’oligomères solubles de taille différentes. Les oligomères de petite taille comprennent au minimum 8 sous-unités et leur formation implique un changement concomitant de structure secondaire. Les oligomères de grande taille sont moins stables et leur formation est accompagnée d’un changement limité de leur structure secondaire. Nous avons également montré que l’ajout de sels induit dans un premier temps la formation des mêmes oligomères solubles mais aussi la formation de fibres amyloïdes sur des temps plus longs. D’autre part, nous avons montré que les oligomères présentent une forte affinité pour les bicouches lipidiques chargées négativement et provoquent l’aggrégation de ces membranes. Des tests de cytotoxicité suggèrent qu’ils sont plus toxiques pour les cellules que la forme monomérique.



Prion diseases are caused by the conversion of the Prion protein (PrP) from its normal -helix rich isoform (PrP^c) to its abnormal, aggegated ß-sheet rich one (PrP^Sc). The aims of my PhD were to copy in vitro the PrP conversion using a full length mouse recombinant prion protein fragment (23-231). We used various biophysical methods as Fourier Transform InfraRed spectroscopy (FTIR), size exclusion chromatography and Multi-Angle Laser Light Scattering (MALLS). When the protein is incubated at 37°C, acidic pH and at high concentrations, we notice the formation of two oligomeric species of different size. The smallest oligomers are made of an assembly of at least 8 monomers and their formation is concomitant with secondary structure changes. The biggest oligomers are less stable and their formation involves less secondary structure changes. We also noticed that the presence of salt induces first the formation of the same soluble oligomers and the formation of fibrils for longer times. Beside this, we showed that the oligomers have a high affinity for negative charged bilayers and cause membranes aggragation. Cytotoxicity assays suggest that oligomers are more toxic for cells than the monomer.