How protein misfolding can lead to cellular dysfunction and disease : the case of islet amyloid polypeptide involved in type 2 diabetes mellitus

par Lilian Shadai Salazar Vázquez

Thèse de doctorat en Chimie

Sous la direction de Lucie Paÿloune Khemtemourian.

Le président du jury était Jean-Jacques Lacapère.

Le jury était composé de Bertrand Duvillie, Ghislaine Guillemain.

Les rapporteurs étaient Burkhard Bechinger, Hervé Le Stunff.

  • Titre traduit

    Comment un repliement anormal des protéines peut conduire à un dysfonctionnement cellulaire et une maladie : le cas du polypeptide amyloïde d’îlots impliqué dans le diabète de type 2


  • Résumé

    Pour avoir une fonction biologique, une protéine se replie dans une structure spécifique. La cellule contrôle le repliement correct des protéines et dispose de mécanismes pour détecter et éliminer les protéines mal repliées. Néanmoins, certaines protéines évitent ce processus de contrôle. Les protéines amyloïdes sont des protéines mal repliées qui forment un type caractéristique de fibrilles amyloïdes allongées; en fonction de la séquence protéique et du site de dépôt de l'amyloïde, ils sont liés à différentes maladies. Le polypeptide amyloïde d'îlot (IAPP), un peptide de 37 acides aminés coproduit et co-sécrété avec l'insuline par les cellules β, est impliqué dans le diabète de type 2 et appartient à ce groupe de protéines amyloïdes. Les fibrilles sont formées dans l'îlot pancréatique. Cependant, les conditions dans lesquelles les fibres sont formées et leur cytotoxicité dans d'autres cellules sont encore inconnues. Nous montrons ici que les peptides flanquants de l'IAPP humain, produits au cours de la maturation de l'hIAPP, des extrémités N-terminale et C-terminale ne sont pas amyloïdogènes et que la toxicité de l'IAPP humain dans différentes lignées cellulaires. Nous trouvons par des tests biophysiques ThT, TEM et CD que les résidus N-terminaux et C-terminaux de l'IAPP ne forment pas de fibrilles en solution, dans les vésicules artificielles ou dans les cellules et ne modifient pas l'effet toxique de l'hIAPP. Pour la toxicité de hIAPP, nous utilisons les lignées Ins-1 (cellules β), SHSY5 (neuronales), F442A et 3T3L1 (adipeuses), mhAT3F (hépatique) et C2C12 (muscle). Nous observons la formation de fibrilles dans toutes les lignées cellulaires, mais la toxicité n’est pas directement liée à la présence de fibrilles. Nous nous attendons à ce que notre test soit le point de départ d'autres études in vitro sur différentes lignées cellulaires. En outre, l’inhibition de la fibrille de l’IAPP pourrait être une cible pour le développement de médicaments anti-amyloïdes.


  • Résumé

    To have a biological function, a protein folds into a specific structure. The cell controls the correct folding of the proteins and has mechanisms to detect and eliminate misfolded proteins; nevertheless some proteins achieve to avoid this control process. Amyloid proteins are misfolded proteins that form a characteristic type of elongated amyloid fibril; depending on the protein sequence and the site of amyloid deposition they are related to different human diseases. Islet amyloid polypeptide (IAPP) a 37 amino acid peptide co-produced and co-secreted with insulin by β-cells, is involve in type 2 diabetes disease and belongs to this group of amyloid proteins. The fibrils are formed in the pancreatic islet. However the conditions under which the fibers are formed and their cytotoxicity in other cells are still unknown. Here we show that the human IAPP flanking peptides, produced during hIAPP maturation, N-terminal and C-terminal are not amyloidogenic and the toxicity of human IAPP in different cell lines. We find through biophysical assays ThT, TEM and CD that N-terminal and C-terminal residues of IAPP do not form fibrils in solution, in artificial vesicles or in cells and do not modify hIAPP toxic effect. For the toxicity of hIAPP we use Ins-1 (β-cells), SHSY5 (neuronal), F442A and 3T3L1 (adipose), mhAT3F (hepatic) and C2C12 (muscle) lines. We observe fibril formation in all cell lines, however the toxicity do not related directly with the presence of fibril. We anticipate our assay to be a starting point for more in vitro studies in different cells lines. Furthermore, IAPP fibril inhibition could be a target for anti-amyloid drug development.

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