CALPAÏNES 1 ET 3: INTERACTIONS AVEC LA STRUCTURE CONTRACTILE

Ahmed Ouali

Description

Niveau: Supérieur
MINISTERE DE LA JEUNESSE, DE L'EDUCATION NATIONALE ET DE LA RECHERCHE ECOLE PRATIQUE DES HAUTES ETUDES Sciences de la vie et de la terre MEMOIRE Présenté par COULIS GERALD Pour l'obtention du diplôme de l'Ecole Pratique des Hautes Etudes CALPAÏNES 1 ET 3: INTERACTIONS AVEC LA STRUCTURE CONTRACTILE Soutenu le 24 novembre 2003 devant le jury suivant: Président: Dr Exbrayat J.M. Rapporteur: Dr Benyamin Y. Rapporteur: Dr Coudert J. Examinateur: Dr Ouali A. Laboratoire de Motilité cellulaire EPHE Directeur: Dr Yves Benyamin Université Montpellier 2 Laboratoire de biochimie, Directeur: Dr Ahmed Ouali Station de recherches sur la viande, email: INRA, Centre de Clermont Ferrand-Theix Coulis Gérald TEL: [phone] e-mail: ECOLE PRATIQUE DES HAUTES ETUDES SCIENCES DE LA VIE ET DE LA TERRE CALPAÏNES 1 ET 3: INTERACTIONS AVEC LA STRUCTURE CONTRACTILE COULIS Gérald RESUME La variabilité de la qualité de la viande, spécialement de la tendreté, demeure le facteur limitant principal de son acceptabilité par le consommateur. Il est admis que les enzymes endogènes jouent un rôle principal dans la dégradation de la structure contractile qui est directement liée au développement de la tendreté. Parmi elles, les calpaïnes, des protéases calcium dépendantes qui ont une activité protéolytique importante vis à vis de nombreux substrats, sont largement étudiées.

• protéines sarcoplasmiques


• acide ethylène


• structure du muscle


• messager atp


• site de fixation de la calpaïne


• titine


• p94


• station de recherches sur la viande

Sujets

• Exbrayat
• Clergoux
• Université
• Rapporteur

Informations

• Publié par: chaeh
• Publié le: 01 novembre 2003
• Nombre de lectures: 92
• Langue: Français

Extrait

MINISTERE DE LA JEUNESSE, DE L'EDUCATION NATIONALE ET DE LA RECHERCHE   ECOLE PRATIQUE DES HAUTES ETUDES Sciences de la vie et de la terre   MEMOIRE   Présenté par COULIS GERALD Pour l'obtention du diplôme de l'Ecole Pratique des Hautes Etudes   CALPAÏNES 1 ET 3: INTERACTIONS AVEC LA STRUCTURE CONTRACTILE   Soutenu le 24 novembre 2003 devant le jury suivant: Président: Dr Exbrayat J.M. Rapporteur: Dr Benyamin Y. Rapporteur: Dr Coudert J. Examinateur: Dr Ouali A.     Laboratoire de Motilité cellulaire EPHE Directeur: Dr Yves Benyamin Université Montpellier 2   Laboratoire de biochimie, Directeur: Dr Ahmed Ouali Station de recherches sur la viande, email: frau.orni.tnomrelc@ila INRA, Centre de Clermont Ferrand-Theix   Coulis Gérald TEL: [phone] e-mail: nra.frermont.iuoil@slccg ECOLE PRATIQUE DES HAUTES ETUDES SCIENCES DE LA VIE ET DE LA TERRE   CALPAÏNES 1 ET 3: INTERACTIONS AVEC LA STRUCTURE CONTRACTILE   COULIS Gérald   RESUME principal de e pr e a es   r l s d c v m é u a a u s l b n   e u p i s s c   l s t a   d t a l r ï a ' l a a n u p     t s e n a d s d   s   ï , e é t     n t s e e g   e p t o s r n   s r   t a n l s ,   é o   t e d d o t   d d u a a l e o L n L i e t r a r     m d a i a   s r e q a i   o     u g   n u v c q m p n e c e c h a a r t t   e   i i r e m n d o n i d b o t t p e t a ' i i é t   n e t f b n l a a e i   i e x i t f s d b c n l i u   p ' i i e é a   s r a t l l s t t c i t i   a é i n   u t r s e q t   o t c é u i e   d i d u   a o l n q i c c e p l e   o é t n u   c r a E l u e   i i   r   a r s d u c L   c   . e l e e I q   o m e   t S c u   c t n   e c o a d e A c   l o n s é . e m i v t     n r t p r e a é C n é s e a r n t   o e i e c n h d z   a t t d l m t o e i y b a e l a   d i m   l m e n l e a   i m t a e t     q e t s é b é v u e s     t i a i   e b u h a s   a q t i r o e n   é s . u o s d t e d d   i l t a I e   e   e   o l t s s o   ,   d i g   u   e e i n n s f i r r s n t e a q   p t e   l .     c u ' l é c u ' a t a c t e n é e f d i e . t e   f u a a i m m   l r C t n a e i s e   e e i s c   n t     m n   t p ' f c é t i a q r e e   u   v   u l o t d r n i p i t   t e t t a é l a é a   é   e n e i i s l d       s q n   e p e p a   d s s r u   l r   u   l o o e e e e p a   t   n s   n d o é m b   t n ( i z é o i u e i é n y v l e t n n   t   y r e d s d m h   d t l   e r i i a e e o p q b   e x   s p r t i o   u e p t é é p e   r u e e , s e d r   n   o u u i r d e d m d r l a m e   t s o u i e a ) m i t m p g t n     r s è t o c o p e e     r n o n   e u a d t d   r r e n a s e t e e s t m s   n r   r   s l e t a j l e ô   a e z v e o t l a     t     t u a a n r s f v e i e n t e a a i l n i t s     t n c   c i d   à d t t l s   à o   ' r e e f s a u   r e u u a v a t p n m r i r é i   v s s   s s r .   é l   o a     i s l ô a i P d i n l p m r c o t e a   é t s i r r   p i t c   e n a v m u i p r o f i n r   i i o t i i t c n   m é f q u e e i c s u r l b e s i   l e r p e r e e   s s a s l   u t l , e e   x s u n n uant c oyen e n une at l f e a o n v n v e c c - t   c i l o a a g l   n e t p s i r t a     i l ï p n a n h   e e y . p     s r d i A L a o p e n l r s o s e   è   g x c l s i e a e   q l     a u a p c m   e t a é i u ï s t o   n s i é e c n n  i s   l   d   e d v o   e i a e   v tn n o   l o   plac  oiléma'ld noitarTo. psrs oiefut iane.ser srutrapseriler ar Ctéaciaer sed saptrneaïne 3 m la calped issua sia notscnd aseco le itué é étrglaenemétt éidum se sia sedquestions resten tnes suepsnp raèrlicutilet enemsru iasn  eel iuq 49p al tianerpmoui cxe qmplen coévu sbresno a ov bln . otwen erstp-ite 49ditpna el'antipefié par it p-oc tseeéifiruua qleabe ll end a9p.lL  tts 4see moxe davain tr  sedrbif ,sesuongea ollse inr su uéee êm mLaatrvseobté a noitceffe é a µ puisque ce compl après purification d'u c n t   r e o x m tr é a t i r t i   e d   e d   e p   r m ot a é s i s n e e   s é   t s a a n r t c  i op f l r a u s c miques. La dissociation de ce complexe en SDS, nous  la d   o p n 9 n 4 e .   u S n on ensemble de polypeptides qui suscitent l'intérêt en pa t r u ti e c u u s l e i , e   r i   l  u s n e   r p a o it l   y n p é e c p e t s i s d a e i   r d e e  d   e m   asse proche de celle de  e. Comme l i d q a d o u   e p e m n   9 t l i 4 a i f ,   i   f l c i a a x s   t   a i µ t Z o i - 8 n o c     n a e e l t n p  I   a s 5 ï p   n d e e e     s l e a     f t i i x ti e n s   i s e t , u   e r n     d l o a e u     s t f i   i t a x i v n at o e i . n o   s n A     t   d e p e n a   t r l é t a i n     r d   c ' d a a l e ff p   i r a n é ï s e n r u e   l   l t 1 e a     t s e s i n   t p t e r r   e é d   c l e e é  f s d i   e x d n a o t t s i m   o c a n i a   n r d a e e s c     t l I é a 2 r   i   c s e a p a t l   r n p I o t 5 a   c l ï   é e n d   d e e s e     i l s t r a   e u à     r t     d i s l t e a i o     n f n t e i i   t , x s i   a é a n t q u e i u .   o   n e n E i   n v n e ç   e n a a m t g r u o e     n d l t e e r   s a l n a t a ne lium, nous l   o d c e  a l l a is  c o a n l s p  l a e ï   ne sur notre fragment incluant les domaines Z9 et I1 de la titine était indépendante du ca c

rès fortement du calcium er ant la l p i o g l n y e m  N ér 1 i . s   a N ti o o u n s     d a e v s o   n m s o   l m é o cu n l tr e é s     q de u   e t   it c i e n tt e e .   r L é e g  r i ô o l n e     é p ta h i y t  s c io a l p o a g b i l q e u  d e  e q  f u i i x   e e r n     t découle est d'assurer une  p meil m le et u t re stabilité du sarcomère.   Mots clés:calpaïnes, p94, titine, calcium, muscle, calpastatine, chromatographie d'affinité, ELISA, immunoprécipitation, fluorescence.   SOMMAIRE   Abréviations                                                                                                                                    1 Introduction                                                                                                                                    2 Etude bibliographique: Les systèmes protéolytiques du muscle                         4   I Les serines protéases                                                                                                                                                   4 1Les serines protéinases musculaires  4   II Le système des Protéasomes  4 1             Le protéasome 20S                                                                                                                                                     4 1.1    Structure 4 1.2    Mécanisme d'action 5 1.3    Activités enzymatiques 5 1.4    Régulation                                                                                                                        6 1.4.1           Activateurs 6 1.4.1.1                 Physiques 6 1.4.1.2                 Le PA28 6 1.4.1.3                 Le 19S 6 2             Le protéasome 26S 6 3             Fonctions biologiques des protéasomes 20S et 26S  7 3.1    Protéolyse dépendante de l'ubiquitine et de l'ATP  7                      3.2    Rôle dans le système immunitaire  7 3.3    Dégradation des protéines oxydées ou anormales  7 3.4    Formation de complexes 8   III Les enzymes lysosomales 1             Mécanismes d'action                                                                                                                                                 8 2             Régulation de l'activité des cathepsines  9 2.1   pH                                                                                                                                                                                    9 2.2   Inhibiteurs  9 2.3    Fonctions physiologiques  9   IV Un système protéolytique singulier: les calpaïnes                                                11   1Les calpaïnes conventionnelles  11 1.1Structure                                                                                                                                                              

8                                                                                                                                  

 11 1.1.1 La petite sous unité                                                                                                                                                   11 1.1.2 La grande sous unité                                                                                                                                                12   1.2Localisation                                                                                                                                                        13   1.3Régulation                                                                                                                                                           14 1.3.1 Leur inhibiteur spécifique: la calpastatine                                               14 1.3.1.1 Structure 14 1.3.1.2 Localisation 14 1.3.1.3 Diversité moléculaire 15 1.3.1.4 Le domaine L 15 1.3.1.5 Domaines d'inhib on 16 iti 1.3.1.6 Mécanisme d'inhibition 16 1.3.1.7 Fixation de la calpastatine aux domaines de fixation du calcium 16 1.3.1.8 Conclusion 17 1.3.2 Activation des calpaïnes 17 1.3.2.1 Le calcium 17 1.3.2.2 Les activateurs18                                                                  1.3.2.2.1 18Les activateurs protéiques 1.3.2.2.2Les phospholipides 18 1.3.2.2.3 18Les régions A et C de la calpastatine 1.3.2.3 Mécanismes d'activation 19 1.3.2.3.1L'autolyse: hypothèse de la proen yme 19 z 1.3.2.3.2Hypothèse de l'activation par les membranes 19 1.3.2.3.3 20Les procalpaïnes: des protéinases actives 1.3.2.3.4 unités entreAutre mécanisme possible: activation impliquant la dissociation des sous elles 21 1.3.2.3.5Conclusion 21                                                                                                  1.4Fonction des calpaïnes                                                                                                                                            22 1.4.1 Indicateurs de l'activité protéolytique 22 1.4.2 Rôle des calpaïnes 22 1.4.2.1 Renouvellement myofibrillaire 22 1.4.2.2 Fusion des myoblastes 23 1.4.2.3 Croissance musculaire 23 1.4.2.4 Prolifération cellulaire 23 1.4.2.5 Apoptose                                                                                                                                                     24 1.5Pathologies associées 24   2.La superfamille des calpaïnes 25 2.1Description générale 26 2.1.1 Les homologues de calpaïne chez les invertébrés 26 2.1.1.1Drosophila melanogaster 26 2.1.1.2Caenorhabtidis elegans 26 2.1.2 Les calpaïnes tissu spécifiques chez les mammifères 27 2.1.2.1 La Lp82, spécifique de l'œil 272.1.2.2 Les nCL-2 et nCL-2', spécifiques de l'estomac27         2.1.2.3 La nCL-4, spécifique du tube digestif 272.1.2.4 La              CAPN6, spécifique du placenta                                                                           27 2.1.3 La calpaïne 10, une protéine atypique ubiquitaire 28 2.1.4 La p94, la calpaïne spécifique du muscle 28 2.1.4.1 Structure 29 2.1.4.2 Expression 29                                                                              2.1.4.3 Localisation 29

2.1.4.4 Propriétés de la p94                                                                                                           29 2.1.4.5 Interaction avec la titine 30 2.1.4.6 Rôle physiologique dans le muscle 30 2.1.4.7 Implication dans la LGMD2A 30 Le muscle strié                                                                                                                                                        32     I La structure du musc e                                                                                                           32 l 1             Les myofibrilles 32 2             Le réticulum sarcoplasmique 32   II Les protéines musculaires                                                                                                    33 1             Les protéines du tissu conjonctif  33 2             Les protéines sarcoplasmiques  33 3             Les protéines myofibrillaires  33 3.1    Les protéines contractiles 33 3.1.1        La myosine 33 3.1.2        L actine 34 ' 3.2    Les protéines régulatrices  34 3.2.1        Au niveau du filament fin 34 3.2.2        Au niveau du filament épais 34 3.3    Les protéines du cytosquelette  34 3.3.1        La strie Z 34 3.3.2        Les filaments intermédiaires transversaux 35 3.3.3        Les filaments longitudinaux 35   III La titine, une protéine indispensable à la viabilité du sarcomère 35 1             Généralités                                                                                                                                                                 35 2             Structure                                                                                                                                                                      35 2.1    Eléments constitutifs 35 2.2    Organisation au niveau de la ligne M 36 2.3    Organisation au niveau de la bande A 36 2.4    Organisation au niveau de la bande I  36 2.5    Organisation au niveau de la strie Z 36 3             Interactions avec la structure contractile  37 4             Fonctions physiologiques  38 4.1    La titine: l'architecte moléculaire de la myofibrille  38 4.2    La composante élastique du sarcomère 39 4.3    La titine: l'architecte moléculaire du chromosome 39 5             Pathologies associées 39 6             Conclusion                                                                                                                                                                40   Conclusions et objectifs du travail                                                                                      41                                                                                                                      ADNc : Acide DésoxyriboNucléique complémentaire