Que sont les fibrilles amyloïdes?

Les fibrilles d'amyloïde sont des agrégats de protéines filiformes insolubles et résistants à l'activité de protéase. Selon la protéine constituant les fibrilles, les structures amyloïdes peuvent s'accumuler à différents endroits du corps, notamment le cerveau, les articulations et le pancréas. De nombreuses données génétiques, pathologiques et biochimiques indiquent que l'accumulation de fibrilles amyloïdes dans les tissus est impliquée dans de nombreuses maladies, notamment la maladie d'Alzheimer, la maladie de Parkinson, le diabète de type 2 et la maladie à prion. Par exemple, les cerveaux des patients atteints de la maladie d'Alzheimer présentent des plaques de fibrilles amyloïdes formées à partir de la protéine bêta-amyloïde.

Environ 30 protéines forment des fibrilles amyloïdes chez l’homme; ils ne sont pas liés et ne partagent pas une similarité de structure ou de séquence commune. Tous, cependant, sont pliés d'une manière qui diffère des modèles de repliement normal de protéines, avec la même structure toujours trouvée au cœur d'une fibrille. Les protéines qui forment les fibrilles amyloïdes dans les maladies humaines incluent les chaînes légères d'immunoglobuline, la gelsoline, la procalcitonine, la protéine bêta-amyloïde, la protéine sérique de l'amyloïde A, la bêta 2-microglobuline, la transthyrétine et la protéine prion.

Quelles que soient les protéines impliquées, les fibrilles amyloïdes ont des propriétés structurelles caractéristiques, en particulier leur structure quaternaire à feuillets bêta croisés. Les protéines simples forment de longs filaments qui se lient côte à côte pour former des rubans. Ces piles de feuilles bêta, étroitement liées par des liaisons hydrogène, s'étendent perpendiculairement au grand axe de la fibrille.

Cette structure particulière pourrait résulter de la forte charge portée par les blocs de construction des fibrilles. Les protéines avec des séquences riches en glutamine sont importantes dans les maladies à prions et la maladie de Huntington. Les glutamines peuvent renforcer la structure de la feuille bêta en formant des liaisons hydrogène intrastrandes entre les carbonyles amides et les atomes d'azote. Dans d'autres protéines, telles que la protéine bêta-améloïde associée à la maladie d'Alzheimer, on pense qu'une association hydrophobe maintient la structure ensemble.

Les fibrilles amyloïdes sont le résultat de problèmes d’auto-assemblage de protéines et semblent être le résultat du processus de vieillissement. La grande majorité des maladies causées par les structures amyloïdes se retrouvent chez les patients âgés. On pensait autrefois que les fibrilles améloïdes étaient inertes et que, lors de leur formation, les intermédiaires toxiques endommageaient les cellules, endommageant les cellules. Des recherches ont toutefois montré que les fibres elles-mêmes sont réellement toxiques, en particulier lorsqu'elles sont fragmentées en morceaux plus courts. On ne sait pas exactement à quel point les fibres sont toxiques pour les cellules ni pourquoi les fibres plus courtes sont plus toxiques, mais il est possible que leur petite taille facilite leur entrée dans les cellules.

Ces fibrilles ont une apparence droite, sans ramification, lorsqu'elles sont observées en microscopie électronique. Ils sont généralement identifiés indirectement à l'aide de colorants fluorescents, de polarimétrie de colorant, de dichroïsme circulaire ou de spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier. Une analyse par diffraction des rayons X peut être utilisée pour déterminer directement la présence de la structure de l'épine bêta croisée par des signaux de diffraction par diffusion caractéristiques.