10 June 2022

Séminaire de Jehan Wayetens – vendredi 10 juin à 11h

Etude infrarouge à l’échelle nanométrique des structures agrégées du peptide Ab impliquées dans la maladie d’Alzheimer

Jehan Waeytens ICP et Université libre de Bruxelles - vendredi 10 juin à 11h

Résumé

La maladie d’Alzheimer (MA) est la forme de démence sénile la plus courante. La maladie se caractérise par des dépôts de fibrilles d’amyloïde dans les espaces extraneuronaux. Les plaques fibrillaires amyloïdes sont composées majoritairement du peptide amyloïde Beta (Aβ). Aβ peut également former des agrégats solubles dénommés oligomères. Ces oligomères sont plus toxiques que les fibrilles. Néanmoins, les fibrilles induisent une réponse inflammatoire qui contribue à la toxicité du peptide.
Il existe également des variants du peptide Aβ impliqués dans des pathologies associées à la MA tel que la forme précoce de la maladie d’Alzheimer et l’angiopathie amyloïde cérébrale. Ces variants comportent une mutation ponctuelle dans le peptide. L’agrégation de ces variants est moins connues et leurs implications dans des pathologies autres que la MA suggèrent des mécanismes d’agrégation différents.
Pour pouvoir étudier l’agrégation des peptides, nous avons développé une méthode de production et purification de ces peptides en utilisant un système recombinant dans des bactéries E. Coli. Les variants ont quant à eux été obtenus par mutation par PCR dirigée. L’ensemble des peptides sont purifiés sur résine Ni-NTA.
Ensuite, nous avons étudié les fibrilles amyloïdes d’Aβ par d’une technique récente de caractérisation couplant la microscopie à force atomique (AFM) avec l’analyse infrarouge (AFM-IR) et permettant d’étudier la structure secondaire des agrégats à l’échelle nanométrique, afin de mieux comprendre les effets des différents modes d’illumination, du substrat ou encore de l’exaltation du champ électrique lors de l’utilisation d’une pointe recouverte d’or, paramètres essentiels en AFM-IR. Nous avons déterminé la configuration optimale pour l’analyse spécifique des fibrilles amyloïdes et confirmés par l’étude de 3 autres fibrilles.
Pour étendre les possibilités de l’AFM-IR et nous assurer de sa fiabilité, nous avons également réaliser un modèle de prédiction des structures secondaires de protéines solubles de structures connues. Une trentaine de protéines ont été analysées afin de créer un modèle de prédiction multivarié par AFM-IR et microscopie FTIR (µFTIR). Avec les deux techniques, le meilleur modèle de prédiction est obtenu par combinaison linéaire de longueurs d’onde avec une erreur de prédiction proche de 6 % pour les feuillets β et hélices alpha.
Nous avons également étudié les cinétiques d’agrégation des variants d’Ab par spectroscopie infrarouge, fluorescence à la Thioflavine T et par AFM. Ces techniques permettent de mieux comprendre les étapes de formations des fibrilles amyloïdes. La comparaison entre les peptides mutés et non mutés permet de mieux comprendre leurs implications dans les pathologies associées (angiopathie amyloïde cérébrale et maladie d’Alzheimer à début précoce). On observe peu de formation de fibrilles pour les mutants ainsi qu’une formation de feuillet β antiparallèle et une réponse plus faible à la ThT. Tout cela indique donc la formation principale d’oligomères ou protofibrilles.
Finalement, nous avons étudié l’interaction entre les variants et des modèles de membranes lipidiques. L’étude de cette interaction est importante pour les variants impliqués dans l’angiopathie amyloïde cérébrale dont on sait qu’ils interagissent et fragilisent les parois des vaisseaux sanguins. Nous avons pu montrer que les variants en interaction avec les lipides forment des oligomères ou protofibrilles et non des fibrilles amyloïdes. L’interaction entre les membranes lipidiques et des fibrilles amyloïdes bactériennes fonctionnelles de la protéine Hfq a été étudiée comme comparaison avec les fibrilles amyloïdes pathogéniques. Les fibrilles d’Hfq montrent une décomposition en présence de lipide chargé négativement et une perturbation importante de la membrane lipidique similaire aux oligomères d’Aβ.

 

10 June 2022, 11h0012h00
Salle Magat, ICP