L’activateur tissulaire du plasminogène
L’activateur tissulaire du plasminogène (en anglais : tissuetype plasminogen activator, tPA) est une sérine protéase présente dans le sang, elle est produite par les cellules endothéliales et elle est principalement connue pour son rôle dans la fibrinolyse. Le tPA est capable de cliver le plasminogène pour donner la plasmine, elle‐même capable de dégrader les caillots de fibrine. Il est donc indirectement impliqué dans la reperfusion des vaisseaux sanguins, ce qui lui permet d’être à l’heure actuelle le seul traitement pharmacologique de la phase aigüe des accidents vasculaires cérébraux de type ischémique. Le tPA est également exprimé par plusieurs types cellulaires cérébraux (neurones, oligodendrocytes, microglies, …) où il joue différents rôles notamment au niveau synaptique et au cours du développement, en conditions physiologiques mais aussi pathologiques.
Historique
L’histoire du tPA a débuté durant la Grèce antique avec les travaux d’Hippocrate qui avait observé que le sang des personnes décédées subitement ne coagulait pas. Ces observations furent retrouvées par Morgagni en 1761 (Morgagni, 1761). En 1843, les travaux d’Andral montrent que le sang coagulé pouvait redevenir liquide : il apporte ainsi les prémisses du système fibrinolytique (Andral, 1843). C’est en 1893 que Dastre, Denys et De Marbaix déterminent que ce résultat est la conséquence d’un mécanisme protéolytique qu’ils nomment : fibrinolyse (Dastre, 1893 ; Denys and De Marbaix, 1889). Vingt ans plus tard, Conradi démontra qu’il était possible de dégrader des caillots sanguins par l’ajout d’extraits de différents organes (Conradi, 1902), et de la même manière en 1903, Hedin démontra une activité protéolytique dans une fraction de sérum (Hedin, 1903). Cette fraction sera identifiée plus tard comme étant celle contenant le plasminogène, précurseur de la plasmine, principale enzyme responsable de la dégradation de la fibrine (Christensen and MacLeod, 1945). Le système fibrinolytique commençait alors à se dévoiler, mais il restait encore à découvrir comment le plasminogène, précurseur inactif, pouvait s’activer.
La première protéine fibrinolytique n’a été mise en évidence qu’en 1933 lorsque Tillett et Garner ont découvert, par hasard, que le milieu de culture de certaines souches de streptocoques contenait un élément capable de dissoudre les caillots sanguins constitués de fibrine (Tillett and Garner, 1933). Ces observations ont ensuite été confirmées et complétées par Astrup et Permin en 1947, ils nommèrent cet élément « Fibrinolysine Streptococcique » et apportèrent au monde scientifique le concept de thrombolyse, c’est‐à‐dire : la dégradation de caillots déjà formés (Astrup and Permin, 1947). En 1952, Astrup et Stage parviennent pour la première fois à isoler cette molécule capable d’activer le plasminogène à partir de tissus de cœurs de porc qu’ils nommèrent la fibrikinase (Astrup and Stage, 1952). Ce n’est qu’en 1979 que la fibrikinase fut purifiée, dans un premier temps dans la circulation sanguine (Binder et al., 1979), puis ensuite dansl’utérus (Rijken et al., 1979). Ainsi pour obtenir 1mg de fibrikinase, 5 Kg d’utérus humain étaient nécessaires. Mais grâce aux travaux conjoints de Collen et Rijken, la fibrikinase fut purifiée à partir de surnageant de culture de cellules de mélanome humain permettant ainsi sa caractérisation. Cet activateur fut également rebaptisé « activateur tissulaire du plasminogène » (Rijken and Collen, 1981).
La première utilisation du tPA chezl’Homme a été réalisée par Weimar en 1981. Il traita deux patients atteints d’une thrombose de la veine rénale avec du tPA injecté par voie intraveineuse (Weimar et al., 1981). Deux ans plus tard, Pennica parvenait à cloner le gène du tPA permettant ainsi d’ouvrir la voie de la production de tPA recombinant par des bactéries E.coli (Pennica et al., 1983). Quatorze ans plus tard, une autre étude voit le jour, évaluant la possibilité d’utiliser le tPA comme agent thrombolytique dans le cadre de l’ischémie cérébrale (National Institute of Neurological Disorders and Stroke rt‐PA Stroke Study Group, 1995). Devant le succès de cette étude, le tPA est à l’heure actuelle le seul agent pharmacologique autorisé dans le traitement aigu des accidents vasculaires cérébraux de type ischémique, en association ou non à la thrombectomie.
Structure du tPA
Le tPA est une glycoprotéine appartenant à la famille des sérines protéases, il est codé par le gène PLasminogen Activator Tissue type (PLAT) qui se trouve sur le bras court du chromosome 8 (Yang‐Feng et al., 1986).
Le tPA est synthétisé sous la forme d’une chaîne polypeptidique de 527 acides aminés avec une masse moléculaire de 69 kDa (Pennica et al., 1983). Sa structure tridimensionnelle est maintenue par 17 ponts disulfures. Le tPA est composé de cinq domaines, lui permettant d’agir avec diverses protéines mais également d’être impliqué dans diverses fonctions . La chaîne lourde (chaîne A) située en amino terminale contient les 4 domaines suivants :
‐ Finger (par analogie au premier domaine finger de la fibronectine) : permet au tPA de se lier à la fibrine, formant ainsi un complexe tertiaire avec le plasminogène (Kagitani et al., 1985). Il permet également la liaison avec plusieurs récepteurs membranaires comme les récepteurs aux lipoprotéines de faible densité (en anglais : Low Density Lipoprotein Receptorrelated Protein ou LRP) ainsi qu’à l’annexine II (Bu et al., 1992; Hajjar et al., 1994a) ;
‐ EGF (forte homologie avec le facteur de croissance épidermique) : permet au tPA d’activer lesrécepteurs aux facteurs de croissance épidermique (en anglais : epidermal growth factor ou EGF) (Correa et al., 2011; Hurtado et al., 2007) ;
‐ Kringle 1 : contient un site ayant une forte affinité pour la lysine (en anglais : Lysine Binding Site ou LBS) composé de deux acides aminés aromatiques (tryptophane242 et tryptophane253) formant une poche dans la structure tertiaire du tPA. Ce site étant non‐fonctionnel, le rôle du kringle 1 est encore mal connu : il pourrait être impliqué dans la clairance du tPA par les cellules endothéliales du foie via la glycosylation sur l’asparagine177 (Asn) (Kuiper et al., 1988) ;
‐ Kringle 2 : contient un site LBS actif. Il permet au tPA de se lier et d’activer divers substrats et/ou récepteurs tels que le plasminogène, la sous‐unité GluN1 des récepteurs N‐Méthyl‐D‐Aspartate (NMDA) ainsi que le facteur de croissance dérivé des plaquettes (en anglais : platelet derived growth factorCC ou PDGF‐CC) (Lopez‐Atalaya et al., 2008; Fredriksson et al., 2004).
La chaîne légère du tPA (chaîne B) est, quant à elle, composée d’un seul et unique domaine :
‐ Sérine protéase (domaine catalytique) : les acides aminés histidine322 , acide aspartique371 et sérine 478 forment la triade catalytique du tPA, lui conférant ainsi son activité protéolytique qui lui permet de convertir le plasminogène en plasmine (Pennica et al., 1983).
Le tPA possède trois sites de N‐glycosylations dont deux sont constitutives : une sur Asn117 (dans le domaine krinlge1) et une autre sur Asn448 (dans le domaine sérine protéase). La troisième N‐glycosylation est variable et se situe sur l’Asn184 (dans le domaine kringle2). Il existe donc deux types de tPA : le tPA de type I avec les trois N‐glycosylations et le tPA de type II avec seulement deux N‐glycosylations (Pohl et al., 1984; Spellman et al., 1989). La glycosylation sur l’Asn184 (tPA de type I) diminue la capacité du tPA à cliver le plasminogène mais diminue également sa liaison à la fibrine (Berg et al., 1993). Le tPA possède aussi un site de O glycosylation (dans 100% des cas), au niveau de la thréonine61 dans le domaine EGF (Harris et al., 1991) et un autre site potentiel de N‐glycosylation sur l’Asn142 dans le domaine kringle (dans 1% des cas) (Borisov et al., 2009).
Le tPA est une sérine protéase particulière car la majorité des sérines protéases sont synthétisées sous une forme simple chaîne zymogène (dépourvue d’activité enzymatique) et ce n’est qu’après leur conversion en forme double chaîne qu’elles deviennent actives.
Contrairement aux autres sérines protéases, le tPA est actif sous ses deux formes (Rijken et al., 1982; Hoylaerts et al., 1982). En présence de fibrine, les deux formes ont la même activité protéolytique, en revanche sans fibrine le tc‐tPA présente une activité cinq fois supérieure (Petersen et al., 1988; Wallén et al., 1982).
Expression du tPA
Dans la circulation
C’est dans le compartiment vasculaire que l’on retrouve la majorité du tPA. Il est essentiellement synthétisé par les cellules endothéliales (Binder et al., 1979) sous sa forme simple chaîne et circule à une concentration d’environ 70 pM (Rijken and Lijnen, 2009). La libération du tPA par les cellules endothéliales peut se faire de deux manières : de façon constitutive (Angles‐Cano et al., 1985) ou en réponse à un stimulus spécifique. Les cellules endothéliales sont capables de stocker le tPA et de le libérer en réponse à des facteurs de la cascade de la coagulation ou à l’hypoxie (Emeis et al., 1997). Ce mécanisme joue un rôle important afin d’empêcher la formation d’un thrombus occlusif (Osterlund et al., 2002).
La demi‐vie du tPA circulant est d’environ six minutes (Verstraete et al., 1985). Le foie contribue essentiellement à la clairance du tPA grâce à un système de recapture très efficace du tPA circulant par les hépatocytes et par les cellules endothéliales hépatiques (Kuiper et al., 1988). Plusieurs récepteurs sont impliqués dans cette recapture : les récepteurs LRP (Orth et al., 1994), les récepteurs au mannose (Biessen et al., 1997) et la voie dépendante des galectines (Nagaoka et al., 2002). De plus, la liaison du tPA avec son inhibiteur sanguin principal : l’inhibiteur de l’activateur du plasminogène de type 1 (en anglais : plasminogen activator inhibitor 1 ou PAI‐1 ; davantage décrit dans la partie : 1.4 Inhibiteurs du tPA : les serpines) augmente sa clairance (Chandler et al., 1997).
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Table des matières
Introduction
1. L’activateur tissulaire du plasminogène
1.1. Historique
1.2. Structure du tPA
1.3. Expression du tPA
1.3.1. Dans la circulation
1.3.2. Dans la périphérie
1.3.3. Dans le système nerveux central
1.4. Inhibiteurs du tPA : les serpines
1.4.1. PAI‐1
1.4.2. Neuroserpine
1.5. Rôles du tPA
1.5.1. Rôles du tPA vasculaire
1.5.1.1. Fibrinolyse
1.5.1.2. Barrière Hémato‐Encéphalique (BHE)
1.5.2. Rôles du tPA dans le SNC
1.5.2.1. tPA et développement cérébral
1.5.2.2. tPA et modulation glutamatergique
1.5.2.3. tPA et plasticité synaptique
1.5.2.4. tPA et excitotoxicité
1.5.2.5. tPA et apoptose
1.5.2.6. tPA et inflammation
1.5.2.7. tPA et processus cognitifs
1.5.2.8. tPA et la substance blanche
2. Facteur neurotrophique issu du cerveau
2.1. Historique
2.2. Structure
2.3. Expression du BDNF
2.4. Synthèse et sécrétion du BDNF
2.4.1. Transcription du gène du BDNF
2.4.2. Traduction des ARNm du BDNF
2.4.3. Sécrétion du BDNF
2.5. Récepteurs du BDNF
2.5.1. TrkB
2.5.2. p75NTR
2.6. Rôles du BDNF
2.6.1. Rôles du BDNF mature
2.6.1.1. mBDNF et survie cellulaire
2.6.1.2. mBDNF, différenciation et croissance des neurites
2.6.1.3. mBDNF et synapses
2.6.1.4. mBDNF et LTP
2.6.2. Rôles du pro‐BDNF
2.6.2.1. Pro‐BDNF et mort cellulaire
2.6.2.2. Pro‐BDNF et LTD
2.6.3. Rôles du pro‐domaine
2.6.4. BDNF et maladies
2.7. BDNF et tPA
3. Trafic vésiculaire neuronal
3.1. L’exocytose
3.1.1. Les protéines SNARE
3.1.2. Les différentes étapes de l’exocytose
3.2. L’endocytose
3.2.1. L’endocytose dépendante de la clathrine
3.2.1.1. Les partenaires moléculaires de l’endocytose dépendante de la clathrine
3.2.1.2. Les différentes étapes de l’endocytose dépendante de la clathrine
3.2.2. L’endocytose indépendante de la clathrine
3.2.2.1. Endocytose dépendante des cavéolines
3.2.2.2. Macropinocytose
3.2.2.3. Phagocytose
3.3. Recyclage et dégradation
3.3.1. Les endosomes de tri
3.3.2. Les endosomes de recyclage
3.3.3. Les endosomes de dégradation
3.3.4. Les protéines Rab
Objectifs
Résultats
Conclusion
