C3 - Protéines membranaires, ancrage lipidique et pathologie PDF

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C3 - Protéines membranaires, ancrage lipidique et pathologie...

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BMCP – cours n°3 – 08/12/17

Protéines membranaires, ancrage lipidique et pathologie Hémoglobinurie paroxystique nocturne

I-

Ancrage lipidique

Glypiation : C’est la modification post traductionnelle qui ajoute un groupement glycosylphosphatidylinositol (GPI = lipide complexe) sur un AA en position C-terminale de protéines en synthèse fixées à la membrane du REG (RE rugueux/granuleux) à destination de la membrane cellulaire  formation d’une sous classe de protéines membranaires = les ancres GPI. Elles seront regroupées dans les radeaux lipidiques. -2 séquences signales sont nécessaires pour l’ancrage GPI d’une protéine o séquence signal N-terminale d'export vers le RE o séquence signal C-terminale de reconnaissance pour la glypiation

L’ancre GPI est composé de : o un phosphatidylinositol (composé d’un acide

o o

phosphatidique (= 2 AG estérifiant une molécule de glycérol, elle-même liée de façon covalente à un acide phosphorique dont le groupement phosphate est associé à une molécule demyoinositol (= polyol cyclique)) + un glycane (ensemble de pls résidus glucidiques : N-acétylglucosamine + 3 mannoses) + phospho-éthanolamine (qui va s’accrocher à l’AA en Cterminal de la protéine).

L’AA qui est sur le C-terminal sera toujours à chaine courte.

L’ancre GPI a une synthèse longue dans la membrane du RE, la protéine elle-même aura une traduction dans la membrane du RE (possède la séquence N-terminale qui va l’amener vers le RE). L’ancre est codée par le gène PIG-A. La synthèse est très complexe puisqu’il va falloir fabriquer le PI, lui ajouter un certain nb de résidus  intervention d’un très grand nb d’enzymes. La toute dernière enzyme qui va transférer l’ancre GPI sur la protéine est une transamidase permet le transfert. La synthèse de l’ancre GPI elle-même (en bas) se fait en partie sur le versant externe de la mbn du RE puis elle bascule sur la mbn interne du RE. Quand elles sont toutes deux achevées, il va y avoir un clivage de la protéine qui sera ensuite transférée sur l’ancre pour ensuite aller vers la mbn pour jouer son rôle en particulier dans les rafts lipidiques.

La partie C-terminale de la protéine en synthèse => séquence signal permet reconnaissance pour la glypiation : o Site accepteur du GPI : AA nommé ω, chaîne latérale peu volumineuse, c’est un petit AA comme la glycine o AA suivant (en dessous) peut être n’importe quel AA sauf proline et tryptophane o AA suivant = petite chaine latérale o Suivi de 5–7 AA hydrophiles (spacer) o Suivis par un segment hydrophobe de 12–20 AA Au départ la protéine est fixée à la membrane du RE (avant, pendant et après glypiation), d’abord via une séquence hydrophobe (hélices α hydrophobes), séquence qui sera hydrolysée pour être remplacée par l’ancre GPI (transfert grâce à la transamidase). On connait une 100aine de protéines membranaires avec GPI (majorité des protéines reste avec une hélice alpha hydrophobe normale). La glypiation est irréversible. Ex de protéine présentant un ancrage GPI : - Protéine Prion - Récepteurs TLR des lymphocytes - Thymocytes La glypiation : résumé : - Où ? Dans le RER - Modification post-traductionnelle - Groupe : GPI - Substrat : protéine mb possédant une séquence signal de glypiation (partie C-terminale) - Site accepteur : dernier AA C-terminal avant signal - Irréversible - Synthèse : complexe (surtout S du GPI) - Dernière enzyme = transamidase

II-

Hémoglobinurie paroxystique nocturne

Fin XIX = description des 1ers patients 1911-1931 : description du tableau clinique classique de la patho par Marchiafava puis Micheli : - Hémoglobinurie +/- intense - Nocturne - Intermittente (pas toutes les nuits) - Hémolyse intravasculaire nocturne - Perte d’Hb anémie, asthénie - Thrombopénie - Souffrance de thromboses (principalement veineuse, en zone abdominale ou cérébrale) = complications très graves qui aggravent la maladie (30% des cas) - Parfois : leucopénie  aplasie quasi totale (pancytopénie) 1939 : test in vitro (test de Ham) pour montrer que les GR des patients sont particuliers et qu’ils présentent une hémolyse accrue, GR témoins et patient en milieu acide (accroit la vitesse d’hémolyse), utilisé jusqu’à récemment en jouant sur différents paramètres, les GR patho sont bcp plus sensibles. 1960 : GR patients anormalement fragiles mais PN et plaquettes = anormaux par rapport à des sujets témoins cellule souche hématopoïétique pluripotente malade ?

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1984 : Dreyfus (bible d’hémato) : 1985 o Définition de la patho : c’est une anémie hémolytique souvent associée à une neutropénie ou thrombopénie, elle est rare (1/500 000 – 1/106). o Tous les GR ne sont pas anormaux de la même façon (une population de GR est anormalement sensible à l’action du complément). o Les PN et plaquettes possèdent la même anomalie de la même façon, vraisemblablement atteinte de la cellule souche pluripotente. o On pense qu’il y a un défaut membranaire de cellules issues de ce clone pathologique, défaut membranaire qui les rend plus sensibles à l’action du complément. o Diagnostic : anémie (mesure taux Hb + nb GR + VGM), hémolyse (mesure LDH, haptoglobine, recherche de schyzocytes), thrombopénie (NFS), leucopénie (NFS), pancytopénie (déficit triple en GR, plaquettes et leucocytes), hémoglobinurie (urine rouge n’est pas forcément signe d’une hémoglobinurie ! Peut-être une porphyrie = anomalie de synthèse de l’hème qui fait qu’elle se retrouve dans les urines et colore en rouge ou bien une hématurie : l’hémoglobinurie n’est pas une hématurie (= GR entiers dans l’urine)).  Test de Ham pour montrer que les GR sont fragilisés, ils sont peu spécifiques et peu sensibles tests peu interprétables 1985 : absence de 2 protéines régulatrices du complément sur les membranes des GR des patients, ces protéines sont le DAF (CD55) et le MIRL (protectine = CD59). -CD55 (selon OMIM) : c’est une protéine membranaire qui existe partout sur les cellules sanguines, endothéliales et épithéliales. Son rôle physiologique est d’inhiber le complément au niveau des C3convertases de la voie classique et de la voie alterne, il protège les cellules et les tissus des attaques du complément. Les 2 C3 ont la même action sur le complément et vont l’activer pour créer le CAM. -CD59 : inhibition de la formation du CAM, c’est une protéine membranaire ancrée par une GPI, son action inhibitrice sur l’assemblage du CAM fait que lorsqu’il se lie au complexe, il empêche la fixation du C9 qui va jouer le rôle dans la perforation de la membrane cible. 1989 : on s’est rendu compte qu’il manquait plusieurs autres protéines membranaires qui avaient des fonctions totalement différentes des CD qui inhibent le complément. Le seul point commun qu’il y a entre toutes les protéines est structural liées à la membrane par ancre GPI. 1992 : On a donc pensé que le défaut initial c’est que les cellules ne peuvent pas former l’ancre GPI  découverte d’un déficit d’une enzyme codée par le gène PIG-A (mutation, délétion,…, qui est sur le chrm X)  blocage de l’étape initiale de la formation du GPI, c’est l’étape limitante de la voie de biosynthèse. Le complément s’active en permanence dans l’organisme mais en théorie sur les cellules il y a des systèmes de régulation qui sont, dans cette pathologie, inexistants. Ça arrive en majorité la nuit car le pH sanguin a tendance à diminuer pendant la nuit, ce qui fragiliserait les cellules. La compréhension de la pathologie a permis d’améliorer les moyens diagnostics : observation en cytométrie de flux les cellules sanguines pour rechercher à leur surface absence ou mutation des CD55 et 59. On peut étudier sur les GR mais aussi sur les GB, les plaquettes,…mutation somatique de la cellule souche hématopoïétique (clone anormal) En général on trouve des clones normaux, des clones partiellement déficitaires et des clones totalement déficitaires. Il est très rare que toutes les cellules soient déficitaires. C’est le clone déficitaire qui est hémolysé la nuit.

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 Hémoglobinurie paroxystique nocturne : GB lysés en permanence par le complément parce qu’il n’y a pas de CD55 ni de CD59. pH baisse la nuit c’est pourquoi l’hémoglobinurie serait plutôt nocturne. Traitement proposés aux patients : La plupart des traitements sont conservateurs (peu agressifs) et vont compenser les principaux symptômes (folates/fer, transfusions). Une partie importante du traitement va consister à prévenir l’anémie ainsi que les thromboses (30% des décès liés à cette maladie). Sans aucun traitement l’espérance de vie après diagnostic est de 15 ans, avec le traitement et la prévention on arrive à au moins 25 ans. On ne propose pas de traitements agressifs car il y a 15% de rémissions spontanées. Aujourd’hui molécule spécifiquement utile = Ac anti-C5 = inhibition de la cascade du complément. C’est un anticorps thérapeutique Eculisumable. On empêche l’hémolyse chronique des patients, l’asthénie, l’insuffisance rénale, les thromboses… Traitement récent et coûteux mais qui améliore la vie des patients. Surveillance des patients continue en cytométrie de flux car ce qui est recherché = quand est-ce le patient pourrait passer en aplasie complète ?  Traitement immunosuppresseur. Greffe de moelle osseuse possible.

Bilan : Cette pathologie est causée par un déficit en CD55 et 59 suite à un défaut de synthèse de la GPI, Ancré dans la membrane des hématies. Le gène PIGA est lié au chromosome X. Fréquence rare (1/106). En clinique on a : des crises d’hémolyse intravasculaire avec hémoglobinurie, anémie, thrombopénies avec +/- thromboses veineuses, myélodysplasie +/- aplasie médullaire… On évoque un large sous diagnostic restreint aux patients qui hémolysent, or il y a des patients qui n’hémolysent pas mais qui auront un risque de thrombose, d’évolution vers l’anémie hémolytique et même vers l’aplasie moléculaire. On va donc proposer le diagnostic à des patients qui font des thromboses fréquentes sans forcément présenter des symptômes hémolytiques  redéfinition de la pathologie (on ne peut pas parler d’Hémoglobinurie s’il n’hémolyse pas).

Conclusion : Le chemin entre un phénotype clinique et le défaut moléculaire qui en est la cause est compliqué, et on découvre souvent par hasard comment ça arrive. Quand on connait le défaut moléculaire, parfois il faut redéfinir totalement la pathologie. Il existe des patients qui auront le déficit sans avoir aucun symptôme. Nom de la pathologie pour ceux qui n’hémolysent pas ? (La pratique du nom propre étant bannie et hémoglobinurie paroxystique nocturne n’est pas appropriée puisque certains patients n’hémolysent pas.) Ils ont un ou des clones hématopoïétiques anormaux, proliférants (indolents), présentent un risque de thrombose, d’évolution vers l’anémie hémolytique et l’aplasie médullaire… mais n’hémolysent pas !

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