{"id":314,"date":"2012-05-14T20:34:46","date_gmt":"2012-05-14T18:34:46","guid":{"rendered":"http:\/\/www.youlab.fr\/blog\/?page_id=314"},"modified":"2012-09-18T17:03:51","modified_gmt":"2012-09-18T15:03:51","slug":"les-proteines-chaperonnes","status":"publish","type":"page","link":"https:\/\/www.youlab.fr\/blog\/ressources-scientifiques-bibliographie\/les-proteines-chaperonnes\/","title":{"rendered":"Les prot\u00e9ines chaperonnes"},"content":{"rendered":"

Auteur: Florian Ronez \u00a0<\/strong><\/span><\/p>\n

1. G\u00e9n\u00e9ralit\u00e9s<\/h2>\n

Les m\u00e9canismes cellulaires font intervenir des prot\u00e9ines et des enzymes qui interagissent entre elles et\/ou avec des substrats pour assurer le fonctionnement de la machinerie cellulaire. Afin de pouvoir assurer leurs r\u00f4les biologiques, les prot\u00e9ines doivent pr\u00e9senter une structure tridimensionnelle d\u00e9finie. Les ph\u00e9nom\u00e8nes impliqu\u00e9s dans le repliement des chaines polypeptidiques sont donc essentiels pour que les prot\u00e9ines puissent exercer leurs activit\u00e9s.<\/p>\n

Au sein des cellules les conditions menant au repliement correct des prot\u00e9ines sont en g\u00e9n\u00e9ral complexes. En conditions in vitro<\/em>, un polypeptide purifi\u00e9 rencontre souvent des difficult\u00e9s \u00e0 atteindre seul sa conformation prot\u00e9ique active (Anfinsen & others, 1973). In vivo<\/em>, les prot\u00e9ines en cours de repliement sont assez peu stables (Liberek et al.<\/em>, 2008). Le facteur d\u00e9terminant est la s\u00e9quence primaire en acides amin\u00e9s qui va d\u00e9terminer la capacit\u00e9 de la prot\u00e9ine \u00e0 se structurer. Enfin lorsque les conditions environnementales s\u2019\u00e9loignent des optimums requis par les prot\u00e9ines, ph\u00e9nom\u00e8ne appel\u00e9 stress, leur structure peut \u00eatre alt\u00e9r\u00e9e.<\/p>\n

Lorsqu\u2019ils sont soumis \u00e0 des conditions d\u00e9favorables lors de leur d\u00e9veloppement, les organismes vivants mettent en place des syst\u00e8mes d\u2019adaptation. Diff\u00e9rents m\u00e9canismes cellulaires de r\u00e9ponse au stress vont alors \u00eatre induits et permettre l\u2019adaptation des bact\u00e9ries aux nouvelles conditions et assurer leur survie. Si l\u2019on prend l\u2019exemple des bact\u00e9ries, parmi les m\u00e9canismes principaux mis en \u0153uvre, on trouve : la r\u00e9gulation de la fluidit\u00e9 membranaire, la r\u00e9gulation du pH interne et la protection contre l\u2019agr\u00e9gation des prot\u00e9ines cellulaires.<\/p>\n

Les chaperons mol\u00e9culaires constituent une cat\u00e9gorie tr\u00e8s large et h\u00e9t\u00e9rog\u00e8ne de prot\u00e9ines qui sont retrouv\u00e9es dans tous les r\u00e8gnes du vivant. En absence de stress environnementaux dans les cellules vivantes, l\u2019activit\u00e9 de ces prot\u00e9ines chaperonnes est principalement destin\u00e9e au repliement initial des prot\u00e9ines nouvellement synth\u00e9tis\u00e9es permettant ainsi de leur donner une conformation active (Hartl & Hayer-Hartl, 2002). Contrairement aux m\u00e9canismes cellulaires principaux pour lesquels les interactions ont lieu entre prot\u00e9ines repli\u00e9es et actives, les chaperons mol\u00e9culaires ont quant \u00e0 eux la capacit\u00e9 d\u2019interagir avec les formes non repli\u00e9es et\/ou alt\u00e9r\u00e9es d\u2019autres prot\u00e9ines.<\/p>\n

En plus de ce r\u00f4le dans le repliement des prot\u00e9ines nouvellement synth\u00e9tis\u00e9es, ces prot\u00e9ines chaperonnes exercent \u00e9galement de nombreux r\u00f4les dans le syst\u00e8me de maintenance du prot\u00e9ome. En effet, durant leur \u00e9volution, les prot\u00e9ines sont devenues tr\u00e8s sensibles aux changements dans leur environnement acqu\u00e9rant ainsi une faible marge de stabilit\u00e9 (Tartaglia et al.<\/em>, 2007). En cons\u00e9quence, des modifications des conditions intracellulaires peuvent entrainer une alt\u00e9ration des prot\u00e9ines. Les facteurs environnementaux ou encore l\u2019encombrement mol\u00e9culaire intracellulaire peuvent conduire \u00e0 une perte de conformation initiale des prot\u00e9ines et aboutir \u00e0 leur d\u00e9t\u00e9rioration. Ces alt\u00e9rations ont pour effet de modifier la structure tertiaire des prot\u00e9ines et d\u2019exposer en surface les r\u00e9gions hydrophobes normalement repli\u00e9es \u00e0 l\u2019int\u00e9rieur de la structure prot\u00e9ique. L\u2019exposition de ces r\u00e9gions hydrophobes entraine une augmentation de l\u2019affinit\u00e9 asp\u00e9cifique des prot\u00e9ines alt\u00e9r\u00e9es entre elles. Celles-ci peuvent alors se rapprocher et rentrer en contact, conduisant au ph\u00e9nom\u00e8ne d\u2019agr\u00e9gation des prot\u00e9ines.<\/p>\n

Les chaperons mol\u00e9culaires contribuent ainsi \u00e0 la protection des prot\u00e9ines contre l\u2019agr\u00e9gation, \u00e0 la ressolubilisation des agr\u00e9gats prot\u00e9iques (Schlieker et al.<\/em>, 2002; Mogk et al.<\/em>, 2003b) et \u00e0 la restitution des conformations natives des prot\u00e9ines endommag\u00e9es. Enfin les prot\u00e9ines chaperonnes peuvent \u00e9galement participer \u00e0 la d\u00e9gradation des prot\u00e9ines qui ont subi des modifications trop importantes et qui ne seront pas capables de retrouver leur \u00e9tat initial (Sauer et al.<\/em>, 2004).<\/p>\n

L\u2019activit\u00e9 des chaperons mol\u00e9culaires est g\u00e9n\u00e9ralement effectu\u00e9e par liaison de la prot\u00e9ine chaperonne \u00e0 son substrat de mani\u00e8re non covalente, cette liaison est donc r\u00e9versible et permet ainsi la lib\u00e9ration des prot\u00e9ines correctement repli\u00e9es avec la consommation d\u2019une mol\u00e9cule d\u2019ATP. Le repliement correct des prot\u00e9ines est primordial pour leur activit\u00e9 et un d\u00e9faut de repliement, au sein d\u2019une cellule, conduit tr\u00e8s souvent \u00e0 de graves cons\u00e9quences. De nombreuses maladies telles que les amyloses, la maladie d\u2019Alzheimer, de Parkinson, ou encore le diab\u00e8te de type 2, sont li\u00e9es \u00e0 un d\u00e9faut dans le repliement des prot\u00e9ines cellulaire ou encore \u00e0 leur agr\u00e9gation (Stefani & Dobson, 2003; Stefani, 2004).<\/p>\n

Il existe deux grandes classes de prot\u00e9ines chaperon, celles utilisant l\u2019ATP, souvent pour la liaison et\/ou le relargage du substrat (Tyagi et al.<\/em>, 2009) et celles ayant une activit\u00e9 ind\u00e9pendante vis-\u00e0-vis de l\u2019ATP. Les prot\u00e9ines chaperonnes peuvent \u00eatre pr\u00e9sentes dans la cellule de mani\u00e8re constitutive, c\u2019est le cas de celles impliqu\u00e9es dans le repliement des prot\u00e9ines nouvellement synth\u00e9tis\u00e9es. Mais de nombreuses prot\u00e9ines chaperonnes sont \u00e9galement produites en grande quantit\u00e9 lors d\u2019un stress environnemental, comme les prot\u00e9ines ayant une activit\u00e9 tourn\u00e9e plus sp\u00e9cifiquement vers la protection contre l\u2019agr\u00e9gation. La plupart des chaperons mol\u00e9culaires ont d\u2019ailleurs \u00e9t\u00e9 initialement mis en \u00e9vidence suite au stress thermique, ce sont les prot\u00e9ines de choc thermique ou \u00ab\u00a0Heat shock proteins\u00a0\u00bb. Plus r\u00e9cemment, de nouvelles Hsp ont \u00e9t\u00e9 mises en \u00e9vidence et poss\u00e8dent des caract\u00e9ristiques \u00e9tonnantes, en effet, elles n\u2019interviennent ni dans le repliement des prot\u00e9ines ni dans leur prise en charge lors de leur d\u00e9naturation (Sauer et al.<\/em>, 2004). Ces Hsp peuvent reconnaitre des substrats correctement repli\u00e9s et sont appel\u00e9es prot\u00e9ines de triage car elles participent au contr\u00f4le qualit\u00e9 des prot\u00e9ines cellulaires.<\/p>\n

2.\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0 Les chaperons universels<\/h3>\n

Les chaperons universels sont des chaperons ATP d\u00e9pendants. Leurs structures tertiaires et quaternaires ont \u00e9t\u00e9 caract\u00e9ris\u00e9es afin de mieux comprendre leur mode de fonctionnement (Bukau & Horwich, 1998; Young et al.<\/em>, 2004). On parle de syst\u00e8mes de chaperons universels car ils n\u2019agissent pas seuls, le repliement des prot\u00e9ines est obtenu gr\u00e2ce \u00e0 une coop\u00e9ration entre chaperons, cochaperons, chaperons pr\u00e9sentant le substrat et chaperons permettant la r\u00e9paration des prot\u00e9ines. Aujourd\u2019hui deux grands syst\u00e8mes de chaperons cellulaires sont bien connus\u00a0: le syst\u00e8me DnaK\/DnaJ\/GrpE et le syst\u00e8me GroEL\/ES.<\/p>\n

a.\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0 Le syst\u00e8me DnaK\/DnaJ\/GrpE<\/h4>\n

DnaK, aussi connu sous le nom de Hsp70 chez les bact\u00e9ries, poss\u00e8de deux feuillets \u03b2 \u00e0 son extr\u00e9mit\u00e9 C terminale qui forment le site de liaison au substrat. Ce site est directement reli\u00e9 \u00e0 deux boucles qui forment un canal dans lequel le substrat est transloqu\u00e9 et repli\u00e9 (Pellecchia et al.<\/em>, 2000). Ce domaine est capable d\u2019interagir avec une autre chaine plus large et \u00e9quip\u00e9e d\u2019un couvercle. Le mouvement de ce couvercle est contr\u00f4l\u00e9 par un nucl\u00e9otide reli\u00e9 au domaine de fixation de l\u2019ATP qui permet ainsi soit de bloquer le substrat dans le domaine de liaison au substrat soit de le lib\u00e9rer pour en capter un nouveau (Mayer & Bukau, 2005; Vogel et al.<\/em>, 2006). Le r\u00f4le du cochaperon DnaJ est de stimuler l\u2019hydrolyse de l\u2019ATP pour acc\u00e9l\u00e9rer les r\u00e9actions. Le chaperon GrpE permet quant \u00e0 lui d\u2019acc\u00e9l\u00e9rer les \u00e9changes entre ATP et ADP sur le site ATPase pour permettre de lib\u00e9rer le substrat correctement repli\u00e9.<\/p>\n

Certaines \u00e9tudes tendent \u00e0 montrer que des activit\u00e9s secondaires peuvent \u00eatre assur\u00e9es par les Hsp et leurs cochaperons. Par exemple GrpE serait aussi impliqu\u00e9e en tant que senseur de temp\u00e9rature. A haute temp\u00e9rature, cette derni\u00e8re changerait la conformation de DnaK, le transformant ainsi en prot\u00e9ine chaperonne stabilisante (Grimshaw et al.<\/em>, 2001; Groemping & Reinstein, 2001). D\u2019autres auteurs (Park et al.<\/em>, 2007) d\u00e9crivent m\u00eame une troisi\u00e8me activit\u00e9, cette fois-ci de coop\u00e9ration entre DnaK et les prot\u00e9ases. Enfin, le syst\u00e8me peut \u00e9galement avoir une activit\u00e9 coordonn\u00e9e avec la Hsp ClpB pour aider \u00e0 la ressolubilisation de prot\u00e9ines agr\u00e9g\u00e9es (Mogk et al.<\/em>, 2003a; Weibezahn et al.<\/em>, 2004).<\/p>\n

La majeure partie du repliement des prot\u00e9ines suite \u00e0 leur synth\u00e8se de novo<\/em> est effectu\u00e9 par le syst\u00e8me GroEL\/ES. Seulement 10% \u00e0 20% des prot\u00e9ines synth\u00e9tis\u00e9es de novo<\/em> sont repli\u00e9es par DnaK qui est plut\u00f4t actif pour la r\u00e9activation de prot\u00e9ines d\u00e9natur\u00e9es.<\/p>\n

b.\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0 Le syst\u00e8me GroEL\/ES<\/h4>\n

Le chaperon GroEL correspond \u00e0 un oligom\u00e8re de deux fois sept sous unit\u00e9s, organis\u00e9es en un duo d\u2019anneaux superpos\u00e9s qui forment ainsi une double cavit\u00e9 reli\u00e9e par le plan m\u00e9dian. Un sillon hydrophobe entre deux h\u00e9lices \u03b1 sur le domaine sup\u00e9rieur a la particularit\u00e9 de poss\u00e9der une grande flexibilit\u00e9 qui lui permet de se lier facilement aux substrats via leurs r\u00e9gions hydrophobes expos\u00e9es en cas de stress.<\/p>\n

La fixation de sept mol\u00e9cules d\u2019ATP sur le domaine central entraine un changement de conformation de l\u2019oligom\u00e8re et permet ainsi le d\u00e9pliement de la prot\u00e9ine substrat (Wang & Weissman, 1999). Le substrat lin\u00e9aris\u00e9 est alors transloqu\u00e9 dans la cavit\u00e9 centrale. Le cochaperon de GroEL est GroES, il constitue une sorte de couvercle qui permet ensuite de sceller l\u2019enceinte de GroEL. La prot\u00e9ine substrat se retrouve alors en conditions hydrophiles permettant son repliement correct (Hartl & Hayer-Hartl, 2002, 2009; Young et al.<\/em>, 2004). La fixation de GroES d\u00e9clenche \u00e9galement l\u2019hydrolyse de l\u2019ATP qui fournit l\u2019\u00e9nergie n\u00e9cessaire pour un nouveau changement conformationnel qui permet le relargage du substrat repli\u00e9 (Weissman et al.<\/em>, 1995). Il est int\u00e9ressant de noter que la compr\u00e9hension de ce mode d\u2019action, mis en relation avec la taille de la cavit\u00e9, a permis de d\u00e9terminer que GroEL\/ES ne pouvait replier que les prot\u00e9ines d\u2019une taille inf\u00e9rieure \u00e0 57 kDa (Houry et al.<\/em>, 1999; Sakikawa et al.<\/em>, 1999).<\/p>\n

Tout comme le syst\u00e8me DnaK\/DnaJ\/GrpE, le syst\u00e8me GroEL\/ES a d\u2019autres potentialit\u00e9s au sein des cellules , certains auteurs ont en effet d\u00e9montr\u00e9 la capacit\u00e9 de GroEL\/ES \u00e0 stabiliser les membranes, ce que l\u2019on peut d\u00e9finir comme une activit\u00e9 de lipochaperon (Jkovacs et al.<\/em>, 1994; T\u00f6r\u00f6k et al.<\/em>, 2001).<\/p>\n

c.\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0 La prot\u00e9ine de d\u00e9sagr\u00e9gation ClpB<\/h4>\n

La prot\u00e9ine chaperon ClpB, aussi connue sous le nom de Hsp104 chez les levures et Hsp101 chez les plantes, fait partie des chaperons universels originaux n\u2019ayant ni d\u2019activit\u00e9 dans le repliement des prot\u00e9ines nouvellement synth\u00e9tis\u00e9es ni d\u2019activit\u00e9 dans la prise en charge de prot\u00e9ines endommag\u00e9e.<\/p>\n

La caract\u00e9ristique de la prot\u00e9ine ClpB est de poss\u00e9der deux domaines de liaison de l\u2019ATP qui sont indispensables pour la formation d\u2019oligom\u00e8res et l\u2019activit\u00e9 de la prot\u00e9ine (Zolkiewski, 2006). Ces domaines nomm\u00e9s AAA sont caract\u00e9ristiques des prot\u00e9ines de la famille AAA+ qui poss\u00e8dent \u00e9galement des sites de liaison homologues.<\/p>\n

ClpB est active sous forme oligom\u00e9rique et forme alors un double anneau constitu\u00e9 de 8 sous unit\u00e9s, \u00e0 la mani\u00e8re de GroEL. Les cavit\u00e9s de l\u2019anneau sup\u00e9rieur et de l\u2019anneau inf\u00e9rieur constituent les deux sites ATPases qui encadrent ainsi le pore central. Le mode d\u2019action de la prot\u00e9ine ClpB est moins connu que celui de DnaK\/DnaJ\/GrpE et celui de GroEL\/ES mais des \u00e9tudes ont permis de mieux appr\u00e9hender son fonctionnement. La r\u00e9gion N-terminale serait impliqu\u00e9e, dans un premier temps, dans la liaison au substrat (Lee et al.<\/em>, 2003; Diemand & Lupas, 2006). Une fois le substrat transloqu\u00e9, l\u2019activit\u00e9 de ClpB serait, quant \u00e0 elle, localis\u00e9e au niveau du pore central (Weibezahn et al.<\/em>, 2004). En effet une modification par mutag\u00e9n\u00e8se de cette cavit\u00e9 centrale conduit \u00e0 une inactivation de l\u2019activit\u00e9 de ClpB (Schlieker et al.<\/em>, 2004).<\/p>\n

L\u2019activit\u00e9 de ClpB est indispensable pour une survie des organismes \u00e0 haute temp\u00e9rature et \u00e9galement lors d\u2019exposition \u00e0 d\u2019autres stress environnementaux (Sanchez et al.<\/em>, 1992; Squires & Squires, 1992). Sanchez et Lindquist (1990) ont \u00e9galement montr\u00e9 une r\u00e9sistance aux chocs thermiques 1000 \u00e0 10000 fois sup\u00e9rieure en pr\u00e9sence de ClpB par rapport \u00e0 des mutants n\u2019exprimant pas ClpB chez la levure. ClpB intervient plus tardivement que les syst\u00e8mes DnaK et GroEL\/EL lors d\u2019un stress, dans le processus de d\u00e9sagr\u00e9gation des prot\u00e9ines d\u00e9j\u00e0 pr\u00e9cipit\u00e9es en corps d\u2019inclusion. Il y a toujours une coop\u00e9ration avec DnaJ\/DnaK\/GrpE car comme \u00e9voqu\u00e9 ClpB n\u2019a pas d\u2019activit\u00e9 dans le repliement \u00e0 proprement parler mais est impliqu\u00e9e dans le d\u00e9pliement (Glover & Lindquist, 1998; Goloubinoff et al.<\/em>, 1999; Zolkiewski, 1999; Mogk et al.<\/em>, 2003a; Cashikar et al.<\/em>, 2005).<\/p>\n

Cette action synergique des Hsp permettant la d\u00e9sagr\u00e9gation et la r\u00e9cup\u00e9ration d\u2019activit\u00e9 a \u00e9t\u00e9 \u00e9tudi\u00e9e chez la mitochondrie de Saccharomyces cerevisiae<\/em>. En effet, ces derni\u00e8res sont de bons mod\u00e8les car la quasi-totalit\u00e9 des prot\u00e9ines mitochondriales sont cod\u00e9es dans le noyau, il suffit alors de bloquer la synth\u00e8se prot\u00e9ique pour observer le comportement et l\u2019activit\u00e9 des mitochondries. De telles \u00e9tudes ont montr\u00e9 une capacit\u00e9 des mitochondries, apr\u00e8s une inactivation thermique s\u00e9v\u00e8re des prot\u00e9ines cellulaires, \u00e0 r\u00e9cup\u00e9rer l\u2019activit\u00e9 de r\u00e9plication de leur ADN mitochondrial (Germaniuk et al.<\/em>, 2002), leur traduction propre (Schmitt et al.<\/em>, 1995) et leur morphologie (Lewandowska et al.<\/em>, 2007). En absence de synth\u00e8se prot\u00e9ique la restauration d\u2019activit\u00e9 est alors uniquement due \u00e0 l\u2019action des prot\u00e9ines chaperonnes pr\u00e9sentes.<\/p>\n

L\u2019action conjointe de ClpB et DnaK est encore peu connue mais plusieurs auteurs ont propos\u00e9 diff\u00e9rents mod\u00e8les. Le premier sugg\u00e8re que ClpB est capable d\u2019induire un changement de conformation des agr\u00e9gats permettant ensuite l\u2019action de DnaK\/DnaJ\/GrpE (Ben-Zvi & Goloubinoff, 2001). Le second mod\u00e8le radicalement diff\u00e9rent propose que ClpB permet de rompre les corps d\u2019inclusion en plus petits fragments accessibles pour DnaK\/DnaJ\/GrpE (Lee et al.<\/em>, 2003). Finalement d\u2019autres \u00e9tudes \u00e9voquent, au contraire une action pr\u00e9liminaire de DnaK directement sur les agr\u00e9gats, DnaK transf\u00e8rerait des chaines polypeptidiques agr\u00e9g\u00e9es depuis l\u2019agr\u00e9gat jusqu\u2019au pore central de ClpB dans lequel aurait lieu la d\u00e9sagr\u00e9gation. Le polypeptide d\u00e9sagr\u00e9g\u00e9 pourrait alors \u00eatre pris en charge par d\u2019autres prot\u00e9ines de repliement (Weibezahn et al.<\/em>, 2004; Zi\u0119tkiewicz et al.<\/em>, 2006) tel que de nouveau DnaK\/DnaJ\/GrpE ou GroEL\/ES.<\/p>\n

Cette hypoth\u00e8se r\u00e9cente est confort\u00e9e par le fait que l\u2019incubation d\u2019agr\u00e9gats avec DnaK permet de modifier les propri\u00e9t\u00e9s des agr\u00e9gats alors que ce n\u2019est pas le cas avec ClpB seul (Zi\u0229tkiewicz et al.<\/em>, 2004). Les m\u00eames auteurs ont par la suite d\u00e9montr\u00e9 la capacit\u00e9 de DnaK \u00e0 s\u00e9parer des agr\u00e9gats polypeptidiques d\u00e9j\u00e0 form\u00e9s (Zi\u0119tkiewicz et al.<\/em>, 2006). Mais ces polypeptides restent agr\u00e9g\u00e9s sur eux-m\u00eames et n\u2019ont pas la capacit\u00e9 de r\u00e9cup\u00e9rer une forme native sans l\u2019intervention de ClpB et son action dans la d\u00e9sagr\u00e9gation de la chaine. Les interactions entre DnaK et ClpB sont primordiales et semblent tr\u00e8s sp\u00e9cifiques, ce qui est confirm\u00e9 par le fait que si ces deux chaperonnes ne sont pas issues du m\u00eame organisme il n\u2019y a pas de d\u00e9sagr\u00e9gation possible ni in vitro<\/em>, ni in vivo<\/em> (Glover & Lindquist, 1998; Krzewska et al.<\/em>, 2001).<\/p>\n

Les activit\u00e9s des syst\u00e8mes DnaK\/DnaJ\/GrpE, GroEL\/ES et ClpB sont compl\u00e9mentaires et fonctionnent de concert. Ces syst\u00e8mes sont consid\u00e9r\u00e9s comme \u00e9tant les plus importants en conditions normales mais aussi lorsque la cellule est soumise \u00e0 un stress qui entraine une augmentation de l\u2019agr\u00e9gation prot\u00e9ique.<\/p>\n

3.\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0 Les \u00ab\u00a0small heat shock protein\u00a0\u00bb<\/h3>\n

Les chaperons universels ne sont pas le seul type de prot\u00e9ines dont la synth\u00e8se augmente lors de stress thermiques afin de lutter contre l\u2019agr\u00e9gation prot\u00e9ique. Leur activit\u00e9 est accompagn\u00e9e et soutenue par des cochaperons comme nous l\u2019avons vu pr\u00e9c\u00e9demment mais \u00e9galement par un autre type de prot\u00e9ines chaperonnes, les \u00ab\u00a0small Heat shock proteins\u00a0\u00bb ou sHsp.<\/p>\n

a.\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0 Caract\u00e9ristiques g\u00e9n\u00e9rales<\/h4>\n

Les sHsp ont \u00e9t\u00e9 mises en \u00e9vidence in vivo <\/em>lors de l\u2019\u00e9tude d\u2019organismes soumis \u00e0 des stress thermiques. La synth\u00e8se de sHsp est induite lors de stress et est li\u00e9e \u00e0 l\u2019acquisition de la thermotol\u00e9rence. Plus g\u00e9n\u00e9ralement, les stress susceptibles d\u2019entrainer l\u2019agr\u00e9gation des prot\u00e9ines comme les stress acides ou les stress induisant une modification de la fluidit\u00e9 membranaire comme la pr\u00e9sence d\u2019\u00e9thanol sont susceptibles d\u2019induire la synth\u00e8se de sHsp pour lutter contre ces modifications.<\/p>\n

Les sHsp sont pr\u00e9sentes chez une tr\u00e8s grande vari\u00e9t\u00e9 d\u2019organismes procaryotes et \u00e9galement eucaryotes, ce qui souligne leur importance sur le plan de la physiologie de la cellule (Narberhaus, 2002). Des sHsp ont ainsi \u00e9t\u00e9 retrouv\u00e9es chez des archaebact\u00e9ries hyperthermophiles alors que ce n\u2019est pas la cas pour des chaperonnes mol\u00e9culaires comme GroEL\/ES ou ClpB (Laksanalamai & Robb, 2004). Les sHsp ont \u00e9t\u00e9, principalement, \u00e9tudi\u00e9es chez les mammif\u00e8res (Aquilina et al.<\/em>, 2003) et les plantes (Sun et al.<\/em>, 2002), un peu moins chez les micro-organismes. De plus, quel que soit le type d\u2019organisme, les sHsp poss\u00e8dent des localisations cellulaires diverses sugg\u00e9rant des fonctions vari\u00e9es. Les sHsp d\u2019origine eucaryote et procaryote les plus \u00e9tudi\u00e9es sont indiqu\u00e9es dans le Tableau 1.<\/p>\n

\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n
Tableau 1. Les diff\u00e9rentes sHsp pr\u00e9sent\u00e9es dans l\u2019introduction bibliographique et les organismes desquels elles sont issues.<\/td>\n<\/tr>\n
\n

sHsp<\/strong><\/p>\n<\/td>\n

\n

Organisme<\/strong><\/p>\n<\/td>\n

\n

Masse mol\u00e9culaire (Da)<\/strong><\/p>\n<\/td>\n<\/tr>\n

\n

Hsp16.5<\/p>\n<\/td>\n

\n

Methanococcus jannaschii<\/em><\/p>\n<\/td>\n

\n

16452,0<\/p>\n<\/td>\n<\/tr>\n

\n

Pfu-sHsp<\/p>\n<\/td>\n

\n

Pyrococcus furiosus<\/em><\/p>\n<\/td>\n

\n

20256,0<\/p>\n<\/td>\n<\/tr>\n

\n

IbpA \/ IbpB<\/p>\n<\/td>\n

\n

Escherichia. coli<\/em><\/p>\n<\/td>\n

\n

15773,7 \/ 16325,8<\/p>\n<\/td>\n<\/tr>\n

\n

Hsp16.3<\/p>\n<\/td>\n

\n

Mycobacterium tuberculosis<\/em><\/p>\n<\/td>\n

\n

16227,2<\/p>\n<\/td>\n<\/tr>\n

\n

Hsp18<\/p>\n<\/td>\n

\n

Oenococcus oeni<\/em><\/p>\n<\/td>\n

\n

16937,8<\/p>\n<\/td>\n<\/tr>\n

\n

HspA<\/p>\n<\/td>\n

\n

Xanthomonas campestris<\/em><\/p>\n<\/td>\n

\n

17703,7<\/p>\n<\/td>\n<\/tr>\n

\n

Hsp17<\/p>\n<\/td>\n

\n

Synechocystis sp<\/em>.<\/em><\/p>\n<\/td>\n

\n

16595,-<\/p>\n<\/td>\n<\/tr>\n

\n

Hsp26 \/ Hsp42<\/p>\n<\/td>\n

\n

Saccharomyces cerevisiae<\/em><\/p>\n<\/td>\n

\n

23879,6 \/ 42817,0<\/p>\n<\/td>\n<\/tr>\n

\n

Hsp20<\/p>\n<\/td>\n

\n

Babesia bovis<\/em><\/p>\n<\/td>\n

\n

20189,9<\/p>\n<\/td>\n<\/tr>\n

\n

Hsp12.2<\/p>\n<\/td>\n

\n

Caenorhabditis elegans<\/em><\/p>\n<\/td>\n

\n

12264,8<\/p>\n<\/td>\n<\/tr>\n

\n

Hsp16.9<\/p>\n<\/td>\n

\n

Bl\u00e9<\/p>\n<\/td>\n

\n

16971,2<\/p>\n<\/td>\n<\/tr>\n

\n

Hsp16.9<\/p>\n<\/td>\n

\n

Riz<\/p>\n<\/td>\n

\n

16939,1<\/p>\n<\/td>\n<\/tr>\n

\n

Hsp17.5<\/p>\n<\/td>\n

\n

Ch\u00e2taignier<\/p>\n<\/td>\n

\n

17481,8<\/p>\n<\/td>\n<\/tr>\n

\n

Hsp27<\/p>\n<\/td>\n

\n

Drosophile<\/p>\n<\/td>\n

\n

23694,7<\/p>\n<\/td>\n<\/tr>\n

\n

Hsp25<\/p>\n<\/td>\n

\n

Souris<\/p>\n<\/td>\n

\n

23013,8<\/p>\n<\/td>\n<\/tr>\n

\n

\u03b1A et \u03b1B cristallin<\/p>\n<\/td>\n

\n

Homme<\/p>\n<\/td>\n

\n

19909,3 \/ 20158,9<\/p>\n<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n<\/div>\n

La diversit\u00e9 des sHsp est grande mais leur unit\u00e9 commune est la pr\u00e9sence d\u2019un domaine caract\u00e9ristique des prot\u00e9ines de l\u2019 \u03b1-cristallin de l\u2019\u0153il des vert\u00e9br\u00e9s (De Jong et al.<\/em>, 1998) et ainsi nomm\u00e9 domaine \u03b1-cristallin. Ce domaine jouant un r\u00f4le pr\u00e9pond\u00e9rant dans l\u2019activit\u00e9 des sHsp, les sHsp sont parfois appel\u00e9es \u00ab\u00a0\u03b1-Hsp\u00a0\u00bb en r\u00e9f\u00e9rence \u00e0 ce domaine \u03b1-cristallin. Le domaine \u03b1-cristallin est tr\u00e8s conserv\u00e9 entre les esp\u00e8ces. On y retrouve en particulier un motif appel\u00e9 GVLTL\/GVLTVTV proche de l\u2019extr\u00e9mit\u00e9 C-terminale (Jobin et al.<\/em>, 1997; Narberhaus, 2002; Sun & MacRae, 2005). Ce domaine est connu pour \u00eatre notamment impliqu\u00e9 dans l\u2019interaction des sous unit\u00e9s de Hsp42 de Saccharomyces cerevisiae<\/em> (Wotton et al.<\/em>, 1996).<\/p>\n

Les organismes eucaryotes poss\u00e8dent souvent un grand nombre de sHsp, avec par exemple, 31 g\u00e8nes codant pour des sHsp r\u00e9pertori\u00e9s chez l\u2019Homme et 65 g\u00e8nes chez la vigne. Les v\u00e9g\u00e9taux semblent globalement poss\u00e9der plus de g\u00e8nes codant pour des sHsp que les animaux. On peut alors formuler l\u2019hypoth\u00e8se que les v\u00e9g\u00e9taux les utilisent pour r\u00e9sister aux multiples stress environnementaux auxquels ils sont soumis de par leur immobilit\u00e9.<\/p>\n

G\u00e9n\u00e9ralement, la plupart des bact\u00e9ries poss\u00e8dent une ou deux sHsp mais certaines peuvent en poss\u00e9der un plus grand nombre (Munchbach et al.<\/em>, 1999). De multiples sHsp ont ainsi \u00e9t\u00e9 d\u00e9tect\u00e9es chez les bact\u00e9ries formant des nodules avec les plantes (Munchbach et al.<\/em>, 1999) comme par exemple chez les Rhizobiaceaea<\/em>. Ce nombre ne semble pas \u00eatre li\u00e9 \u00e0 la taille du g\u00e9nome des microorganismes, mais plus \u00e0 la niche \u00e9cologique des bact\u00e9ries. Narberhaus (2002) sugg\u00e8re que les conditions de vie d\u2019une esp\u00e8ce bact\u00e9rienne ont un lien avec le nombre de sHsp pr\u00e9sentes dans la bact\u00e9rie. Cette hypoth\u00e8se est appuy\u00e9e par le fait qu\u2019un grand nombre bact\u00e9ries parasites intracellulaires, comme par exemple Chlamydia pneumoniae,<\/em> ne poss\u00e8dent pas de sHsp (Narberhaus 2002). En effet, au cours de leur croissance, ces bact\u00e9ries ne subissent pas directement les effets d\u00e9l\u00e9t\u00e8res li\u00e9s aux stress environnementaux. Cependant, il faut temp\u00e9rer cette th\u00e9orie car certaines bact\u00e9ries comme Lactococcus lactis<\/em> pourtant soumise \u00e0 de nombreux stress dans le milieu lait ne poss\u00e8de pas de sHsp (Sugimoto et al.<\/em>, 2008).<\/p>\n

Finalement les sHsp sont \u00e9galement ubiquitaires en terme de localisation cellulaire. Elles sont retrouv\u00e9es dans le cytoplasme, le noyau, les chloroplastes, les mitochondries, le r\u00e9ticulum endoplasmique ou encore dans la membrane (Boston et al.<\/em>, 1996; Coucheney, 2005; Vitale & Boston, 2008).<\/p>\n

b.\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0 Structure et oligom\u00e9risation des sHsp<\/h4>\n
\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0 i.\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0 Propri\u00e9t\u00e9s structurales<\/h5>\n

Une des caract\u00e9ristiques communes des sHsp est qu\u2019elles pr\u00e9sentent une masse mol\u00e9culaire comprise entre 12 et 42 kDa, la plupart des sHsp ayant une taille comprise entre 14 kDa et 27 kDa. Le domaine \u03b1-cristallin contient environ de 80 acides amin\u00e9s relativement conserv\u00e9s entre les esp\u00e8ces.<\/p>\n

Les sHsp ont \u00e9galement pour principale caract\u00e9ristique de ne pas ou de ne peu contenir de ponts disulfure dans leur structure, ce qui leur conf\u00e8re une grande flexibilit\u00e9 (Zhang et al.<\/em>, 2005b).<\/p>\n

Les r\u00e9gions N-terminales et C-terminales des sHsp sont quant \u00e0 elles tr\u00e8s variables. Le r\u00f4le de ces r\u00e9gions a \u00e9t\u00e9 \u00e9tudi\u00e9 chez diff\u00e9rents organismes en cr\u00e9ant des prot\u00e9ines tronqu\u00e9es. Certaines \u00e9tudes d\u00e9crivent une implication de la r\u00e9gion C-terminale dans l\u2019activit\u00e9 des sHsp de murines et humaines (Takemoto et al.<\/em>, 1993; Lindner et al.<\/em>, 2000) mais la plupart \u00e9voquent la r\u00e9gion N-terminale comme primordiale pour l\u2019activit\u00e9 de chaperon mol\u00e9culaire (Fu et al.<\/em>, 2005). En effet l\u2019\u00e9tude de la prot\u00e9ine Hsp18.1 du pois, gr\u00e2ce \u00e0 des sondes hydrophobes, a d\u00e9montr\u00e9 une hydrophobicit\u00e9 importante de la r\u00e9gion N-terminale et une exposition de celle-ci lors des chocs thermiques (Lee et al.<\/em>, 1997) ce qui en ferait un bon site de liaison au substrat. Plus r\u00e9cemment, des auteurs ont montr\u00e9 qu\u2019il existait une interaction entre la r\u00e9gion N-terminale de Hsp18,1 et ses substrats (Jaya et al.<\/em>, 2009). Pour se faire ils ont utilis\u00e9 une version de la prot\u00e9ine Hsp18,1 contenant dans diff\u00e9rentes r\u00e9gions des acides amin\u00e9s \u00ab\u00a0photocrosslinkers\u00a0\u00bb capables de cr\u00e9er des liaisons covalentes avec les substrats rentrant en contact avec Hsp18,1. L\u2019analyse des complexes covalents sHsp\/substrats form\u00e9s a permis de mettre en \u00e9vidence que la r\u00e9gion N-terminale de Hsp18.1 avait eu de nombreux contacts avec la malate d\u00e9shydrog\u00e9nase et la lucif\u00e9rase suite \u00e0 des d\u00e9naturations thermiques.<\/p>\n

Ces r\u00e9gions N- et C-terminales sont \u00e9galement connues pour \u00eatre impliqu\u00e9es dans la formation de structures multim\u00e9riques. Plusieurs \u00e9tudes ont mis en \u00e9vidence ce r\u00f4le (Feil et al.<\/em>, 2001). Ainsi, il a \u00e9t\u00e9 d\u00e9montr\u00e9 qu\u2019apr\u00e8s avoir tronqu\u00e9 les r\u00e9gions N- et C-terminales de l\u2019\u03b1B-cristallin humain, le domaine \u03b1-cristallin r\u00e9sultant n\u2019est pas capable de former d\u2019assemblage plus important que des dim\u00e8res (Feil et al.<\/em>, 2001). L\u2019analyse de Hsp16.9 du bl\u00e9 (van Montfort et al.<\/em>, 2001) a montr\u00e9 que sa r\u00e9gion N-terminale constituait un site d\u2019interface n\u00e9cessaire aux assemblages oligom\u00e9riques. Si l\u2019on tronque la partie N terminale de la prot\u00e9ine Hsp26 de Saccharomyces cerevisiae<\/em> seuls des dim\u00e8res sont observ\u00e9s (Stromer et al.<\/em>, 2004). Des r\u00e9sultats similaires ont \u00e9t\u00e9 obtenus pour diverses sHsp procaryotes (Leroux et al.<\/em>, 1997b; Studer et al.<\/em>, 2002; Fu et al.<\/em>, 2005) et eucaryotes (Merck et al.<\/em>, 1992). Enfin pour la sHsp de E. coli<\/em> IbpB, l\u2019absence des r\u00e9gions N- et C-terminale de la prot\u00e9ine conduit dans les deux cas \u00e0 l\u2019apparition de dim\u00e8res de sHsp au lieu de larges complexes oligom\u00e9riques polydisperses de 2 \u00e0 3 MDa (Kim et al.<\/em>, 1998a; Strozecka et al.<\/em>, 2011), ce qui indique une importance conjointe de ces deux r\u00e9gions.<\/p>\n

\u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 ii.\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0 Oligom\u00e9risation<\/h5>\n

Une autre caract\u00e9ristique commune des sHsp est leur assemblage sous forme de structures multim\u00e9riques. La taille des multim\u00e8tres est variable et peut \u00eatre comprise entre 150 et 600\u00a0kDa chez les bact\u00e9ries (Chang et al.<\/em>, 1996; Leroux et al.<\/em>, 1997b; Shearstone, 1999; Lentze & Narberhaus, 2004). L\u2019unit\u00e9 d\u2019association de base des sHsp apparaissant, la plupart du temps, comme \u00e9tant un dim\u00e8re (Haslbeck et al.<\/em>, 2005a). Certains auteurs rapportent la pr\u00e9sence de trim\u00e8res comme unit\u00e9s de base (Chang et al.<\/em>, 1996) chez Mycobacterium tuberculosis<\/em>, mais de r\u00e9centes \u00e9tudes viennent contredire cette hypoth\u00e8se (Kennaway et al.<\/em>, 2005), r\u00e9affirmant que le dim\u00e8re est l\u2019unit\u00e9 de base.<\/p>\n

A l\u2019heure actuelle, seules quelques structures oligom\u00e9riques de sHsp ont \u00e9t\u00e9 \u00e9lucid\u00e9es et pr\u00e9sentent des formes d\u2019anneau comprenant une cavit\u00e9 centrale (Haley et al.<\/em>, 2000; van Montfort et al.<\/em>, 2001). Dans tous ces cas, les sHsp poss\u00e8dent une activit\u00e9 de chaperon mol\u00e9culaire qui a \u00e9t\u00e9 d\u00e9montr\u00e9e in vitro<\/em> et in vivo <\/em>d\u00e8s lors que la sHsp peut s\u2019organiser en forme oligom\u00e9rique (Kuczynska-Wisnik et al.<\/em>, 2002; Weidmann et al.<\/em>, 2010).<\/p>\n

Les complexes oligom\u00e9riques de sHsp ont pour particularit\u00e9s d\u2019\u00e9voluer en fonction des conditions du milieu. En effet de nombreux facteurs semblent influencer la taille des oligom\u00e8res, comme le pH, la temp\u00e9rature et la concentration en sHsp dans le milieu (Bova et al.<\/em>, 1997, 2000). Cependant dans une condition donn\u00e9e, les structures oligom\u00e9riques des sHsp de bact\u00e9ries sont g\u00e9n\u00e9ralement de taille bien d\u00e9finie comme par exemple pour Hsp16.5 de Methanococcus jannaschii <\/em>(Kim et al.<\/em>, 1998b), Hsp16.3 de Mycobacterium tuberculosis<\/em> (Chang et al.<\/em>, 1996), Lo18 (Hsp18) d\u2019Oenococcus oeni <\/em>(Coucheney, 2005)\u00a0ou Hsp16.9 du bl\u00e9 (van Montfort et al.<\/em>, 2001). Seules quelques sHsp comme IbpB de Escherichia coli<\/em> peuvent pr\u00e9senter plusieurs formes oligom\u00e9riques simultan\u00e9ment (Van den Oetelaar et al.<\/em>, 1990; Shearstone & Baneyx, 1999).<\/p>\n

Si l\u2019on s\u2019int\u00e9resse \u00e0 la dynamique des oligom\u00e8res, il semble m\u00eame que dans certaines conditions de milieu la stabilit\u00e9 globale du degr\u00e9 d\u2019oligom\u00e9risation ne soit qu\u2019apparente et due \u00e0 des \u00e9changes dynamiques constants et rapides (Van den Oetelaar et al.<\/em>, 1990; Bova et al.<\/em>, 1997). L\u2019oligom\u00e8re de sHsp serait en fait un lieu intensif d\u2019\u00e9changes entre les sous unit\u00e9s de sHsp (Bova et al.<\/em>, 2000; Stengel et al.<\/em>, 2010) et ces \u00e9changes seraient d\u2019autant plus important que la temp\u00e9rature augmente (Bova et al.<\/em>, 2002). Ces m\u00e9canismes ont notamment \u00e9t\u00e9 \u00e9tudi\u00e9s avec la prot\u00e9ine Hsp18,1 chez le pois.<\/p>\n

L\u2019oligom\u00e9risation semble jouer un r\u00f4le important dans l\u2019activit\u00e9 chaperon des sHsp (Lentze & Narberhaus, 2004). En effet, les oligom\u00e8res et les sous unit\u00e9s de types dim\u00e8res sont capables de se fixer aux substrats (Franzmann et al.<\/em>, 2005), mais seul le dim\u00e8re d\u2019\u03b1B-cristallin humain a jusqu\u2019ici montr\u00e9 une activit\u00e9 chaperon seul (Feil et al.<\/em>, 2001). Dans la grande majorit\u00e9 des cas, aucune activit\u00e9 chaperon n\u2019a \u00e9t\u00e9 d\u00e9tect\u00e9e lorsque l\u2019on alt\u00e8re le processus d\u2019oligom\u00e9risation des sHsp. Des \u00e9tudes de mutag\u00e9n\u00e8se men\u00e9es sur la prot\u00e9ine Hsp17 de Synechocystis sp<\/em>. (PC 6803) ont montr\u00e9 qu\u2019une mutation induisant une perte de l\u2019oligom\u00e9risation provoquait \u00e9galement une diminution de l\u2019activit\u00e9 chaperon. A contrario<\/em>, des mutations, n\u2019entrainant pas de modification de l\u2019oligom\u00e9risation, n\u2019affectent que peu l\u2019activit\u00e9 de chaperon mol\u00e9culaire de Hsp17 (Giese et al.<\/em>, 2005).<\/p>\n

Une \u00e9tude sugg\u00e8re que l\u2019\u03b1A et l\u2019\u03b1B cristallin d\u2019\u0153il de vert\u00e9br\u00e9s poss\u00e8dent une forme oligom\u00e9rique inactive et une forme oligom\u00e9rique active. L\u2019oligom\u00e8re inactif serait un assemblage de dim\u00e8res et la dissociation des dim\u00e8res contribuerait \u00e0 la formation d\u2019un oligom\u00e8re de monom\u00e8re. Selon les auteurs cela pourrait conduire \u00e0 la formation de patchs hydrophobes en surface de l\u2019oligom\u00e8re augmentant son hydrophobicit\u00e9, et ainsi son affinit\u00e9 pour les substrats, activant ainsi l\u2019activit\u00e9 de chaperon mol\u00e9culaire (Benesch et al.<\/em>, 2008).<\/p>\n

Le report des r\u00e9gions N-terminales de Hsp18,1 se liant \u00e0 la malate d\u00e9shydrog\u00e9nase et la lucif\u00e9rase (Jaya et al.<\/em>, 2009) sur les structures quaternaires de la sHsp a montr\u00e9 que ces r\u00e9gions de fortes interactions ne sont pas expos\u00e9es sur la structure oligom\u00e9rique mais le sont bien plus sur les structures dim\u00e9riques. Cela sugg\u00e8re \u00e0 nouveau qu\u2019une r\u00e9organisation de l\u2019oligom\u00e8re est n\u00e9cessaire pour son activation.<\/p>\n

Les sHsp Hsp12.2 et Hsp12.3 du n\u00e9matode Caenorhabditis elegans<\/em> sont un autre exemple qui met en \u00e9vidence l\u2019importance du lien entre l\u2019oligom\u00e9risation et l\u2019activit\u00e9 des chaperons mol\u00e9culaires. En effet, ces derni\u00e8res ne sont pas capables de former de larges oligom\u00e8res. Elles adoptent seulement la forme de monom\u00e8res ou trim\u00e8res et ces formes n\u2019ont pas d\u2019activit\u00e9 chaperon (Leroux et al.<\/em>, 1997a; Kokke et al.<\/em>, 1998). Ce r\u00e9sultat sugg\u00e8re \u00e9galement que certaines sHsp peuvent \u00eatre utiles sous d\u2019autres formes que des oligom\u00e8res. Dans ce cas on ne peut pas exclure une autre activit\u00e9 que l\u2019activit\u00e9 chaperon.<\/p>\n

c.\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0 Activit\u00e9 et substrats des sHsp<\/h4>\n

Les prot\u00e9ines de type sHsp peuvent pr\u00e9senter plusieurs activit\u00e9s sur diff\u00e9rents types de substrats. L\u2019activit\u00e9 la plus d\u00e9crite est l\u2019activit\u00e9 de chaperon mol\u00e9culaire qui consiste en la stabilisation de substrats prot\u00e9iques. Plus r\u00e9cemment une autre activit\u00e9 appel\u00e9e activit\u00e9 de lipochaperon a \u00e9t\u00e9 mise en \u00e9vidence. Cette activit\u00e9 qui n\u2019a pas \u00e9t\u00e9 mise en \u00e9vidence chez toutes les sHsp consiste en la stabilisation de substrats lipidiques.<\/p>\n

\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0 i.\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0 Activit\u00e9 de chaperon mol\u00e9culaire<\/h5>\n

Les sHsp poss\u00e8dent une activit\u00e9 de chaperon mol\u00e9culaire, c’est-\u00e0-dire qu\u2019elles ont la capacit\u00e9 de lutter contre la d\u00e9naturation et l\u2019agr\u00e9gation des prot\u00e9ines lors de stress, prot\u00e9geant ainsi les prot\u00e9ines cellulaires.<\/p>\n

Comme \u00e9voqu\u00e9 pr\u00e9c\u00e9demment les sHsp ont pour particularit\u00e9 ne de pas poss\u00e9der de r\u00e9elle sp\u00e9cificit\u00e9 de substrat mais de reconnaitre tous types de prot\u00e9ines en cours d\u2019agr\u00e9gation. La grande variabilit\u00e9 des sHsp dans les diff\u00e9rents r\u00e8gnes peut \u00eatre \u00e0 l\u2019origine de cette absence de sp\u00e9cificit\u00e9 de substrat avec une reconnaissance pour toutes les prot\u00e9ines cellulaires endommag\u00e9es. De nombreuses \u00e9tudes ont en effet d\u00e9montr\u00e9 l\u2019activit\u00e9 in vitro<\/em> de chaperon mol\u00e9culaire des sHsp \u00a0sur de nombreux substrats comme la citrate synthase (Jakob et al.<\/em>, 1993; Haslbeck et al.<\/em>, 1999; Delmas et al.<\/em>, 2001; Lentze et al.<\/em>, 2003; Okochi et al.<\/em>, 2004; Coucheney, 2005), la lucif\u00e9rase (Lee et al.<\/em>, 1997; Kowalski et al.<\/em>, 1998), l\u2019alcool d\u00e9shydrog\u00e9nase (Shearstone & Baneyx, 1999), la lactate d\u00e9shydrog\u00e9nase (Bigotti & Clarke, 2005) ou encore la malate d\u00e9shydrog\u00e9nase (Veinger et al.<\/em>, 1998; Large et al.<\/em>, 2009). In vivo,<\/em> des \u00e9tudes ont montr\u00e9 la capacit\u00e9 des sHsp \u00e0 prot\u00e9ger les prot\u00e9ines cellulaires totales de E. coli<\/em> lors d\u2019un choc thermique (Yeh et al.<\/em>, 1997; Weidmann et al.<\/em>, 2010).<\/p>\n

Les interactions entre les sHsp et leurs substrats restent m\u00e9connues du fait de cette absence de sp\u00e9cificit\u00e9, cependant tout comme les autres prot\u00e9ines chaperonnes, les sHsp ont la caract\u00e9ristique de reconnaitre les prot\u00e9ines en cours de d\u00e9naturation (Jakob et al.<\/em>, 1993).<\/p>\n

L\u2019agr\u00e9gation des prot\u00e9ines est due \u00e0 une exposition de leurs r\u00e9gions internes lors d\u2019un stress, ce qui sugg\u00e8re que l\u2019hydrophobicit\u00e9 de surface des prot\u00e9ines joue un r\u00f4le dans leur capacit\u00e9 \u00e0 \u00eatre prises en charge par les sHsp. Les hypoth\u00e8ses sur l\u2019activit\u00e9 des sHsp font \u00e9tat d\u2019une activation des oligom\u00e8res de sHsp par la chaleur, ce qui contribuerait \u00e0 la dissociation de l\u2019oligom\u00e8re en dim\u00e8res exposant alors les parties hydrophobes de l\u2019oligom\u00e8re qui pourrait fixer ses substrats \u00e9galement hydrophobes. En effet, la prot\u00e9ine Hsp26 de Saccharomyces cerevisiae<\/em> est connue pour \u00eatre activ\u00e9e \u00e0 haute temp\u00e9rature (43\u00b0C) et former d\u2019importants complexes avec ses substrats en cours d\u2019agr\u00e9gation (Haslbeck et al.<\/em>, 1999).<\/p>\n

Cette activation de Hsp26 co\u00efncide \u00e9galement avec un ph\u00e9nom\u00e8ne de dissociation des oligom\u00e8res en dim\u00e8res. Nous avons vu que de nombreuses \u00e9tudes r\u00e9v\u00e8lent que les formes dim\u00e9riques ne sont pas les formes actives. Afin de valider cette hypoth\u00e8se, une \u00e9tude (Franzmann et al.<\/em>, 2005) a \u00e9t\u00e9 r\u00e9alis\u00e9e sur une prot\u00e9ine Hsp26 recombinante capable de former des ponts disulfures entre toutes les sous unit\u00e9s. Cet oligom\u00e8re stable n\u2019a alors pas pr\u00e9sent\u00e9 de dissociation des dim\u00e8res \u00e0 haute temp\u00e9rature mais l\u2019activit\u00e9 mise en \u00e9vidence \u00e9tait du m\u00eame ordre que la forme sauvage de la prot\u00e9ine. Les auteurs en ont donc conclu que la dissociation de l\u2019oligom\u00e8re en dim\u00e8re n\u2019active pas l\u2019activit\u00e9 chaperon des oligom\u00e8res.<\/p>\n

Lorsque des r\u00e9actions d\u2019agr\u00e9gations apparaissent au sein d\u2019une cellule, les sHsp sont capables de s\u2019associer aux prot\u00e9ines en cours d\u2019agr\u00e9gation pour les stabiliser formant ainsi des complexes solubles sHsp\/substrats (Chang et al.<\/em>, 1996; Lee et al.<\/em>, 1997; Leroux et al.<\/em>, 1997a; Haslbeck et al.<\/em>, 1999). Ces complexes ont \u00e9t\u00e9 d\u00e9crits comme stables pendant la dur\u00e9e des chocs thermiques (Rao et al.<\/em>, 1993; Roy et al.<\/em>, 1999). Une \u00e9tude a m\u00eame montr\u00e9 qu\u2019un oligom\u00e8re de sHsp li\u00e9 \u00e0 son substrat \u00e9tait plus stable que l\u2019oligom\u00e8re seul (Stromer et al.<\/em>, 2004).<\/p>\n

Contrairement aux autres chaperons d\u00e9crits, les sHsp ont une activit\u00e9 chaperon ATP-ind\u00e9pendante. En effet, l\u2019ajout d\u2019ATP dans le milieu n\u2019a ni d\u2019effet positif ni d\u2019effet n\u00e9gatif, sur l\u2019activit\u00e9 des sHsp (Horwitz, 1992; Muchowski & Clark, 1998; Sm\u1ef3kal et al.<\/em>, 2000). Les sHsp IbpA et IbpB de E. coli<\/em> sont bien d\u00e9crites (Allen et al.<\/em>, 1992). Elles ont une activit\u00e9 de chaperon ATP-ind\u00e9pendante et peuvent fonctionner en absence de chaperons universels comme GroEL\/ES (Baneyx & Mujacic, 2004). Dans ce cas, elles prot\u00e8gent leur substrat contre l\u2019agr\u00e9gation mais ne permettent pas de retrouver une structure active. Pour cette raison ces sHsp sont consid\u00e9r\u00e9es comme \u00e9tant des prot\u00e9ines de pr\u00e9sentation de substrat \u00e0 d\u2019autres chaperons mol\u00e9culaires ATP d\u00e9pendants capables d\u2019effectuer le repliement dans une conformation active. Par exemple, IbpB est capable de stabiliser la malate d\u00e9shydrog\u00e9nase et la lactate d\u00e9shydrog\u00e9nase, et d\u00e8s lors qu\u2019un chaperon ATP d\u00e9pendant est pr\u00e9sent la r\u00e9cup\u00e9ration des activit\u00e9s enzymatique est possible (Veinger et al.<\/em>, 1998).<\/p>\n

Aucune sHsp connue n\u2019a d\u00e9montr\u00e9 d\u2019activit\u00e9 prot\u00e9ase contrairement \u00e0 certains autres types de chaperons. La pr\u00e9sence de sHsp comme IbpA ou IbpB au sein des corps d\u2019inclusion chez E. coli<\/em> permet m\u00eame une diminution de l\u2019activit\u00e9 des prot\u00e9ases cellulaires contre les corps d\u2019inclusion (LeThanh et al.<\/em>, 2005). En effet, les sHsp joueraient plut\u00f4t un r\u00f4le dans la dissolution des corps d\u2019inclusion in vitro<\/em> et in vivo<\/em> pour d\u00e9boucher sur une r\u00e9cup\u00e9ration de ces prot\u00e9ines agr\u00e9g\u00e9es sous forme soluble. Il est int\u00e9ressant de constater que plusieurs auteurs rapportent la pr\u00e9sence de sHsp en grande quantit\u00e9 dans les fractions cellulaires insolubles depuis de nombreuses ann\u00e9es (Arrigo & Ahmad-Zadeh, 1981; Nover et al.<\/em>, 1983; Collier & Schlesinger, 1986; Allen et al.<\/em>, 1992; Basha et al.<\/em>, 2004). En effet, il est paradoxal de retrouver une prot\u00e9ine sens\u00e9e permettre de prot\u00e9ger de l\u2019agr\u00e9gation incluse dans un agr\u00e9gat. Certains auteurs sugg\u00e8rent que l\u2019augmentation de la taille des complexes sHsp\/substrats conduirait \u00e0 la formation de ces coagr\u00e9gats (Mogk et al.<\/em>, 2003b). Les complexes insolubles apparaitraient donc lors de la surcharge des sHsp par leur substrats (Jiao et al.<\/em>, 2005) ou encore lors de la prise en charge de prot\u00e9ines tr\u00e8s endommag\u00e9es en grand nombre lors de stress s\u00e9v\u00e8res. Les sHsp coagr\u00e9g\u00e9es avec leurs substrats semblent jouer un r\u00f4le dans la ressolubilisation des corps d\u2019inclusion par d\u2019autres chaperons ATP d\u00e9pendants. En effet, lorsque IbpA et IbpB d\u2019E. coli<\/em> sont pr\u00e9sentes dans un corps d\u2019inclusion, la prot\u00e9ine ClpB permet la ressolubilisation des prot\u00e9ines agr\u00e9g\u00e9es et le syst\u00e8me DnaK\/DnaJ\/GrpE le repliement de ces derni\u00e8res (Mogk et al.<\/em>, 2003a, 2003b; Matuszewska et al.<\/em>, 2005). D\u2019autres auteurs ont d\u00e9montr\u00e9 un effet similaire chez S.\u00a0cerevisiae<\/em> (Cashikar et al.<\/em>, 2005; Haslbeck et al.<\/em>, 2005b). Le repliement des prot\u00e9ines agr\u00e9g\u00e9es est possible sans sHsp mais il est plus rapide et plus efficace lorsque les sHsp sont pr\u00e9sentes dans les agr\u00e9gats. Les m\u00e9canismes permettant d\u2019am\u00e9liorer la ressolubilisation de prot\u00e9ines agr\u00e9g\u00e9es restent inconnus mais certains auteurs proposent l\u2019hypoth\u00e8se que l\u2019intervention des sHsp permet de diminuer les interactions hydrophobes inter-prot\u00e9ines et\/ou le nombre de liaisons hydrog\u00e8ne intermol\u00e9culaires avec d\u2019autres peptides agr\u00e9g\u00e9s. Ces interactions permettraient ainsi d\u2019avoir des agr\u00e9gats moins denses et moins solides (Mogk et al.<\/em>, 2003b) et de faciliter l\u2019action de ClpB et DnaK (Liberek et al.<\/em>, 2008).<\/p>\n

\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0 ii.\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0 Activit\u00e9 lipochaperon<\/h5>\n

Le r\u00f4le le plus connu des prot\u00e9ines de type sHsps est principalement li\u00e9 aux prot\u00e9ines. Cependant les sHsps sont \u00e9galement capables d\u2019interagir avec d\u2019autres substrats comme les lipides. De r\u00e9centes \u00e9tudes ont permis de mettre en \u00e9vidence la pr\u00e9sence de sHsp associ\u00e9es aux membranes cytoplasmiques, comme par exemple IbpA et IbpB chez E. coli<\/em> (Nishihara et al.<\/em>, 1998; Kitagawa et al.<\/em>, 2000; Laskowska et al.<\/em>, 2004), ou encore la prot\u00e9ine Hsp17 chez Synechocystis sp<\/em>. dans les membranes des thylako\u00efdes (Horv\u00e1th et al.<\/em>, 1998) et la prot\u00e9ine Lo18 dans la membrane d\u2019Oenococcus oeni<\/em> (Jobin et al.<\/em>, 1997; Delmas et al.<\/em>, 2001; Coucheney et al.<\/em>, 2005; Weidmann et al.<\/em>, 2010).<\/p>\n

Hsp17 que l\u2019on retrouve chez les cyanobact\u00e9ries aurait un r\u00f4le pr\u00e9pond\u00e9rant dans le maintien de l\u2019int\u00e9grit\u00e9 membranaire et la protection du syst\u00e8me de transport d\u2019\u00e9lectrons PSII qui est l\u2019\u00e9l\u00e9ment le plus labile dans la membrane des thylako\u00efdes (Nitta et al.<\/em>, 2005). Des essais d\u2019inactivation du g\u00e8ne hsp17<\/em> codant pour la prot\u00e9ine Hsp17 entraine une diminution significative de l\u2019activit\u00e9 photosynth\u00e9tique de Synechocystis<\/em> sp. (Lee et al.<\/em>, 2000). Chez O.\u00a0oeni<\/em>, la synth\u00e8se de la sHsp Lo18 est induite par les stress thermiques mais \u00e9galement lors de la fluidification de la membrane par un agent chimique comme l\u2019alcool benzylique\u00a0: une fraction de la sHsp Lo18 est alors associ\u00e9e \u00e0 la membrane (Delmas et al.<\/em>, 2001). Cependant, il est int\u00e9ressant de constater qu\u2019aucune sHsp associ\u00e9e \u00e0 la membrane ne poss\u00e8de de domaine apparent\u00e9 \u00e0 un domaine transmembranaire ou \u00e0 un peptide signal permettant leur inclusion dans les membranes (Nakamoto & Vigh, 2007). Il est donc improbable que les sHsp associ\u00e9es \u00e0 la membrane le soit par une voie s\u00e9cr\u00e9toire connue.<\/p>\n

L\u2019association des sHsp avec les membranes traduit une activit\u00e9 potentielle. En effet, des exp\u00e9riences r\u00e9alis\u00e9es chez Synechocystis<\/em> sp. montrent que la prot\u00e9ine Hsp17 est capable de s\u2019associer avec la membrane et de r\u00e9guler sa fluidit\u00e9. Cependant les m\u00e9canismes d\u2019interaction restent \u00e0 \u00e9lucider. L\u2019interaction semble se faire au niveau des lipides en phase fluide et plus sp\u00e9cifiquement de ceux charg\u00e9s n\u00e9gativement (T\u00f6r\u00f6k et al.<\/em>, 2001). Cette sp\u00e9cificit\u00e9 d\u2019interaction d\u2019une sHsp avec un type de lipide se retrouve \u00e9galement pour l\u2019\u03b1B-cristallin (Tsvetkova et al.<\/em>, 2002) qui sugg\u00e8re des domaines membranaires ayant plus d\u2019affinit\u00e9 pour les sHsp. Toujours en \u00e9tudiant les membranes des thylako\u00efdes, et gr\u00e2ce \u00e0 des mutants de la prot\u00e9ine Hsp17, des auteurs (Balogi et al.<\/em>, 2005, 2008) ont r\u00e9ussi \u00e0 mettre en \u00e9vidence l\u2019existence de lipides produits en r\u00e9ponse \u00e0 un stress thermique (ou lumineux)\u00a0: les \u00ab\u00a0Heat shock lipids\u00a0\u00bb. Ces lipides appel\u00e9s monoglucosyldiacylglycerol (MGlcDG) pr\u00e9sentent la particularit\u00e9 de former des domaines membranaires ayant une grande affinit\u00e9 pour Hsp17. Ils auraient ainsi un r\u00f4le dans la reconnaissance des membranes par les sHsp.<\/p>\n

Contrairement \u00e0 l\u2019activit\u00e9 de chaperon mol\u00e9culaire, l\u2019activit\u00e9 de lipochaperon semble s\u2019exercer apr\u00e8s dissociation de l\u2019oligom\u00e8re de la prot\u00e9ine Hsp17. Ce serait alors la forme dim\u00e9rique de cette sHsp qui interagirait avec les lipides membranaires gr\u00e2ce \u00e0 la partie N-terminale de Hsp17 (Balogi et al.<\/em>, 2008). Cette \u00e9tude est confort\u00e9e par des r\u00e9sultats similaires de dissociation des oligom\u00e8res de Hsp16.3 avant fixation sur la membrane sur la membrane plasmique de M. tuberculosis <\/em>(Zhang et al.<\/em>, 2005a).<\/p>\n

4.\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0 sHsp et bact\u00e9ries lactiques\u00a0: cas de la prot\u00e9ine Lo18<\/h3>\n

a.\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0 Les sHsp chez les bact\u00e9ries lactiques<\/h4>\n

Les bact\u00e9ries lactiques peuvent vivre \u00e0 l\u2019\u00e9tat libre ou chez un h\u00f4te tel que l\u2019Homme, mais que ce soit dans la nature ou dans le tractus intestinal elles sont soumises \u00e0 de nombreux stress. Par exemple dans le tractus intestinal des mammif\u00e8res, elles peuvent \u00eatre soumises \u00e0 des variations de pH, des stress oxydatifs ou encore des stress osmotiques et biliaires (Storz & Hengge-Aronis, 2000). Les bact\u00e9ries lactiques sont aussi utilis\u00e9es en industrie agroalimentaire et sont souvent distribu\u00e9es sous forme de ferments. Pour r\u00e9aliser ces starters, elles sont soumises \u00e0 des stress thermiques et osmotiques lors de la cong\u00e9lation ou lyophilisation. Une adaptation rapide \u00e0 ces stress est indispensable pour assurer la survie des bact\u00e9ries lactiques. Et comme chez E. coli<\/em> l\u2019un des principaux m\u00e9canismes de r\u00e9ponse au stress des bact\u00e9ries lactiques est la production de chaperons mol\u00e9culaires.<\/p>\n

Les bact\u00e9ries lactiques sont tr\u00e8s \u00e9tudi\u00e9es car elles ont un int\u00e9r\u00eat industriel. Ainsi de nombreuses bact\u00e9ries lactiques sont s\u00e9quenc\u00e9es ce qui permet d\u2019identifier les s\u00e9quences codant pour des Hsp. Le Tableau 2 pr\u00e9sente une partie des bact\u00e9ries lactiques poss\u00e9dant une ou plusieurs sHsp.<\/p>\n

Tableau 2. Les bact\u00e9ries lactiques et leurs sHsps (El Demerdash et al.<\/em>, 2003; Ventura et al.<\/em>, 2007; Capozzi et al.<\/em>, 2011a).<\/p>\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n
\n

Bact\u00e9rie Lactique<\/p>\n<\/td>\n

\n

Taille du g\u00e9nome (Mb)<\/p>\n<\/td>\n

\n

Nombre de sHsp<\/p>\n<\/td>\n<\/tr>\n

\n

Bifidobacterium longum <\/em>ATCC15687<\/em><\/p>\n<\/td>\n

\n

2,38<\/p>\n<\/td>\n

\n

1<\/p>\n<\/td>\n<\/tr>\n

\n

Lactobacillus acidophilus<\/em> NCFM<\/p>\n<\/td>\n

\n

2,00<\/p>\n<\/td>\n

\n

1<\/p>\n<\/td>\n<\/tr>\n

\n

Lactobacillus brevis<\/em> ATCC 367\/JCM 1170<\/p>\n<\/td>\n

\n

2,35<\/p>\n<\/td>\n

\n

1<\/p>\n<\/td>\n<\/tr>\n

\n

Lactobacillus casei<\/em> ATCC 334<\/p>\n<\/td>\n

\n

2,93<\/p>\n<\/td>\n

\n

2<\/p>\n<\/td>\n<\/tr>\n

\n

Lactobacillus delbrueckii<\/em> subsp. bulgaricus<\/em> ATCC BAA-365<\/p>\n<\/td>\n

\n

1,90<\/p>\n<\/td>\n

\n

1<\/p>\n<\/td>\n<\/tr>\n

\n

Lactobacillus fermentum<\/em> IFO 3956<\/p>\n<\/td>\n

\n

2,10<\/p>\n<\/td>\n

\n

1<\/p>\n<\/td>\n<\/tr>\n

\n

Lactobacillus gasseri<\/em> ATCC 33323\/DSM 20243<\/p>\n<\/td>\n

\n

1,90<\/p>\n<\/td>\n

\n

1<\/p>\n<\/td>\n<\/tr>\n

\n

Lactobacillus helveticus<\/em> DPC 4571<\/p>\n<\/td>\n

\n

2,10<\/p>\n<\/td>\n

\n

1<\/p>\n<\/td>\n<\/tr>\n

\n

Lactobacillus johnsonii<\/em> NCC 533<\/p>\n<\/td>\n

\n

1,83<\/p>\n<\/td>\n

\n

1<\/p>\n<\/td>\n<\/tr>\n

\n

Lactobacillus plantarum<\/em> WCFS1<\/p>\n<\/td>\n

\n

3,34<\/p>\n<\/td>\n

\n

3<\/p>\n<\/td>\n<\/tr>\n

\n

Lactobacillus reuteri<\/em> ATCC 23272\/DSM 20016\/F275<\/p>\n<\/td>\n

\n

2,00<\/p>\n<\/td>\n

\n

1<\/p>\n<\/td>\n<\/tr>\n

\n

Lactobacillus rhamnosus<\/em> GG<\/p>\n<\/td>\n

\n

3,00<\/p>\n<\/td>\n

\n

2<\/p>\n<\/td>\n<\/tr>\n

\n

Lactobacillus sakei subsp. sakei<\/em> 23K<\/p>\n<\/td>\n

\n

1,90<\/p>\n<\/td>\n

\n

1<\/p>\n<\/td>\n<\/tr>\n

\n

Leuconostoc mesenteroides<\/em> subsp. mesenteroides <\/em>ATCC 8293<\/p>\n<\/td>\n

\n

2,04<\/p>\n<\/td>\n

\n

1<\/p>\n<\/td>\n<\/tr>\n

\n

Oenococcus oeni<\/em><\/strong> PSU-I<\/strong><\/p>\n<\/td>\n

\n

1,80<\/strong><\/p>\n<\/td>\n

\n

1<\/strong><\/p>\n<\/td>\n<\/tr>\n

\n

Pediococcus pentosaceus<\/em> ATCC 25745<\/p>\n<\/td>\n

\n

1,80<\/p>\n<\/td>\n

\n

1<\/p>\n<\/td>\n<\/tr>\n

\n

Streptococcus thermophilus <\/em>LMG18331<\/em><\/p>\n<\/td>\n

\n

1,79<\/p>\n<\/td>\n

\n

2<\/p>\n<\/td>\n<\/tr>\n

<\/td>\n<\/td>\n<\/td>\n<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n

Comme \u00e9voqu\u00e9 pr\u00e9c\u00e9demment L. lactis<\/em> ne compte aucune sHsp (Sugimoto et al.<\/em>, 2008) mais rares sont les bact\u00e9ries lactiques n\u2019en poss\u00e9dant pas. Cela souligne que d\u2019autres m\u00e9canismes cellulaires peuvent compenser cette absence mais montre tout de m\u00eame l\u2019importance relative des sHsp. Les sHsp de S. thermophilus<\/em> sont cod\u00e9es non pas sur le chromosome mais un plasmide qui est persistant chez la bact\u00e9rie ce qui constitue un autre indice du r\u00f4le primordial des sHsp chez les bact\u00e9ries lactiques (El Demerdash et al.<\/em>, 2003).<\/p>\n

Cette importance par exemple a \u00e9t\u00e9 mise en \u00e9vidence chez L. plantarum<\/em>. Des auteurs (Capozzi et al.<\/em>, 2011c) ont en effet montr\u00e9 qu\u2019une souche mutante de L. plantarum<\/em> n\u2019exprimant pas Hsp18.5 pr\u00e9sence une phase de latence importante apr\u00e8s un choc thermique \u00e0 50\u00b0C. De plus la structure de la membrane apparait alt\u00e9r\u00e9e en microscopie \u00e9lectronique. Au contraire, la surexpression de Hsp18.5 ou Hsp19.3 chez L. plantarum<\/em>, conduit \u00e0 une meilleure stabilit\u00e9 de la membrane lors de stress fluidifiants (Capozzi et al.<\/em>, 2011b).<\/p>\n

Chez les sHsp des bact\u00e9ries lactiques, on retrouve logiquement une grande conservation du domaine \u03b1-cristallin mais \u00e9galement de la courte r\u00e9gion C-terminale. La r\u00e9gion N-terminale pr\u00e9sente elle aussi des r\u00e9gions conserv\u00e9es entre les diff\u00e9rentes bact\u00e9ries lactiques mais en ayant toutefois une grande disparit\u00e9 au niveau de leur longueur.<\/p>\n

b.\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0 Cas de la prot\u00e9ine Lo18 de O. oeni<\/h4>\n

La bact\u00e9rie lactique Oenococcus oeni<\/em> fait partie de la flore d\u2019int\u00e9r\u00eat du vin. Elle est responsable de la fermentation malolactique, qui intervient apr\u00e8s la fermentation alcoolique dans les processus de vinification (Nielsen et al.<\/em>, 1996). Les conditions de d\u00e9veloppement d\u2019O. oeni<\/em> dans le vin sont peu favorables\u00a0: forte teneur en \u00e9thanol (12% vol\/vol), pH acide (compris entre 3,5 et 4,0), basse temp\u00e9rature (15 \u2013 18 \u00b0C), carence en nutriments, pr\u00e9sence de compos\u00e9s soufr\u00e9s toxiques, etc. La bact\u00e9rie <\/em>est pourtant capable de s\u2019adapter \u00e0 ces conditions d\u00e9favorables et constitue un bon mod\u00e8le d\u2019\u00e9tude de la r\u00e9ponse \u00e0 de multiples stress chez les bact\u00e9ries lactiques (Guzzo et al.<\/em>, 2000). L\u2019un des m\u00e9canismes de r\u00e9sistance fait intervenir une sHsp nomm\u00e9e Lo18 et qui fait l\u2019objet d\u2019une \u00e9tude approfondie.<\/p>\n

Cette prot\u00e9ine de 18\u00a0kDa est fortement exprim\u00e9e en r\u00e9ponse \u00e0 de multiples stress comme un choc thermique (42\u00b0C), un faible pH (3,5), la pr\u00e9sence d\u2019\u00e9thanol (12% v\/v) (Guzzo et al.<\/em>, 1997), ou encore d\u2019alcool benzylique (Delmas et al.<\/em>, 2001). De plus les auteurs ont montr\u00e9 que la prot\u00e9ine est \u00e9galement induite en phase stationnaire de croissance et y est toujours d\u00e9tect\u00e9e apr\u00e8s 30h.<\/p>\n

Des \u00e9tudes biochimiques par \u00ab\u00a0cross-linking\u00a0\u00bb in vivo <\/em>et in vitro sugg\u00e8rent <\/em>que Lo18 puisse exister sous forme de dim\u00e8re, trim\u00e8res, t\u00e9tram\u00e8res et une forme oligom\u00e9rique de tr\u00e8s haute masse mol\u00e9culaire <\/em>(Delmas et al.<\/em>, 2001). La prot\u00e9ine Lo18 poss\u00e8de une activit\u00e9 de chaperon ATP-ind\u00e9pendante. L\u2019association avec une prot\u00e9ine en cours de d\u00e9naturation permet de prot\u00e9ger la prot\u00e9ine et de ralentir son agr\u00e9gation (Delmas et al. 2001). L\u2019activit\u00e9 de chaperon peut s\u2019exercer sur la citrate synthase jusqu\u2019\u00e0 60\u00b0C. Il a \u00e9t\u00e9 sugg\u00e9r\u00e9 que Lo18 comme les autres sHsp exerce son activit\u00e9 chaperon mol\u00e9culaire lorsqu\u2019elle est sous forme multim\u00e9rique.<\/p>\n

La localisation cellulaire de Lo18 a \u00e9t\u00e9 \u00e9tudi\u00e9e par fractionnement cellulaire et immunocytochimie in situ<\/em>. En pr\u00e9sence stress thermique ou fluidifiant, les essais ont montr\u00e9 qu\u2019une fraction de la prot\u00e9ine est associ\u00e9e de mani\u00e8re p\u00e9riph\u00e9rique \u00e0 la membrane par des liaisons faibles (Jobin et al.<\/em>, 1997; Coucheney et al.<\/em>, 2005). R\u00e9cemment, il a \u00e9t\u00e9 d\u00e9montr\u00e9 que cette sHsp avait \u00e9galement une activit\u00e9 de lipochaperon, caract\u00e9ris\u00e9e par un effet rigidifiant sur la membrane en pr\u00e9sence de la prot\u00e9ine \u00e0 haute temp\u00e9rature (Coucheney et al.<\/em>, 2005).<\/p>\n

5.\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0 Bilan des interactions entre chaperons mol\u00e9culaires lors d\u2019un stress<\/h3>\n

Lorsque les prot\u00e9ines sont soumises \u00e0 un stress l\u00e9ger, elles peuvent \u00eatre prises en charge directement par les chaperons mol\u00e9culaire ATP-d\u00e9pendant de repliement comme GroEL\/ES ou DnaK\/DnaJ\/GrpE et \u00eatre repli\u00e9es directement. Lors d\u2019un stress plus intense, les sHsp peuvent compenser le nombre plus important de prot\u00e9ines n\u00e9cessitant un repliement en stabilisant les prot\u00e9ines endommages sous forme soluble. GroEL\/ES ne semble pas intervenir directement avec la sHsp IbpB mais c\u2019est plut\u00f4t DnaK qui prend en charge les prot\u00e9ines prot\u00e9g\u00e9es par IbpB et le transfert se fait ensuite au complexe GroEL\/ES qui ach\u00e8ve le processus de repliement sous forme active (Nakamoto & Vigh, 2007). D\u2019autres exemples existent\u00a0: en pr\u00e9sence du complexe DnaK\/DnaJ\/GrpE, la citrate synthase prise en charge par un oligom\u00e8re de Hsp25 de souris soluble peut retrouver son activit\u00e9 enzymatique (Ehrnsperger et al.<\/em>, 1997). Une r\u00e9cup\u00e9ration de l\u2019activit\u00e9 de l\u2019enzyme lucif\u00e9rase prise en charge par Hsp18,1 du pois a \u00e9galement \u00e9t\u00e9 d\u00e9montr\u00e9e (Lee et al.<\/em>, 1997). Cette capacit\u00e9 \u00e0 emp\u00eacher l\u2019agr\u00e9gation irr\u00e9versible des prot\u00e9ines cellulaires pendant un stress permettrait de faire face \u00e0 la surcharge de prot\u00e9ines \u00e0 r\u00e9parer constituant ainsi un tampon contre l\u2019agr\u00e9gation.<\/p>\n

Lorsque le stress devient trop important et que tous les chaperons disponibles sont satur\u00e9s les complexes sHsp\/substrats pr\u00e9cipitent, ces derniers deviennent alors un r\u00e9servoir insoluble de prot\u00e9ines facilement extractibles et renaturables gr\u00e2ce \u00e0 l\u2019intervention de ClpB. Les corps d\u2019inclusions sont toxiques pour les cellules (Horwich & others, 2002) et la coagr\u00e9gation avec les sHsp constituerait alors la derni\u00e8re strat\u00e9gie des cellules pour assurer leur survie post stress.<\/p>\n

Le complexe GroEL\/ES \u00e9tant principalement impliqu\u00e9 dans le repliement des prot\u00e9ines endommag\u00e9es et exprim\u00e9 fortement lors de stress thermiques, DnaK\/DnaJ\/GrpE prenant quant \u00e0 lui part au repliement mais \u00e9galement \u00e0 la d\u00e9sagr\u00e9gation des corps d\u2019inclusion avec ClpB, et enfin les sHsp exer\u00e7ant leur activit\u00e9 de stabilisation des prot\u00e9ines en cours d\u2019agr\u00e9gation et coagr\u00e9geant avec ses substrats lors de stress s\u00e9v\u00e8res.<\/p>\n

Copyright: Florian Ronez<\/strong><\/span><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Auteur: Florian Ronez \u00a0 1. G\u00e9n\u00e9ralit\u00e9s Les m\u00e9canismes cellulaires font intervenir des prot\u00e9ines et des enzymes qui interagissent entre elles et\/ou avec des substrats pour assurer le fonctionnement de la machinerie cellulaire. Afin de pouvoir assurer leurs r\u00f4les biologiques, les prot\u00e9ines doivent pr\u00e9senter une structure tridimensionnelle d\u00e9finie. Les ph\u00e9nom\u00e8nes impliqu\u00e9s …<\/p>\n","protected":false},"author":2,"featured_media":0,"parent":311,"menu_order":0,"comment_status":"open","ping_status":"open","template":"","meta":{"footnotes":""},"class_list":["post-314","page","type-page","status-publish","hentry"],"yoast_head":"\nLes prot\u00e9ines chaperonnes: Heat Shock Proteins et small Heat Shock Proteins<\/title>\n<meta name=\"description\" content=\"Revue bibliographique sur les prot\u00e9ines de stress: prot\u00e9ines chaperonnes et chaperons universels. 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