Le stress du réticulum endoplasmique (RE) est défini comme toute perturbation qui compromet la capacité de repliement des protéines dans l’organite. L’accumulation de protéines dépliées dans la lumière ER active un signal en cascade de transduction appelé réponse protéique dépliée (UPR). Cette voie de signalisation complexe est orchestrée par trois capteurs de stress : PERK (protéine kinase ARN [PKR]-like ER kinase), IRE1 (enzyme 1 nécessitant de l’inositol) et ATF6 (facteur de transcription activé 6). Tous ensemble tentent de restaurer l’homéostasie. Mais si le stress persiste, l’UPR finit par induire la mort cellulaire par apoptose1.
PERK, une protéine transmembranaire ER, lors du stress ER, conduit à la phosphorylation du facteur d’initiation eucaryote 2 alpha (eIF2α), réduisant la synthèse globale des protéines et donc la charge protéique dans l’ER2. Nous avons démontré que la calcineurine A/B (CNA/B), une phosphatase hétérodimèreCa2+, se lie directement au domaine cytosolique de la PERK, augmentant son auto-phosphorylation et améliorant significativement l’inhibition de la traduction des protéines et la viabilité cellulaire 3,4. Fait intéressant, le CNA/B est abondant dans le cerveau des mammifères, distinguant deux isoformes de la sous-unité A du CN : α et β.
Sous un stress ER soutenu, la voie de signalisation PERK est la seule branche de l’UPR qui reste activée, médiant ainsi à la fois la réponse pro-survie et la réponse apoptotique. Dans la phase chronique, un événement majeur en aval est l’induction du facteur de transcription, CHOP (CCAAT/enhancer binding protein homologous protein)5. Le stress chronique des urgences est également de plus en plus reconnu comme un contributeur commun à un large éventail de troubles pathologiques, y compris les maladies neurodégénératives6. Il est important de comprendre comment l’UPR peut faciliter la signalisation cytoprotectrice au lieu de la mort cellulaire 7. Cependant, à l’heure actuelle, on sait peu de choses sur le mécanisme exact contrôlant la transition entre ces deux phases de l’EPU.
Récemment, nous avons constaté que, dans les neurones en culture, le ganglioside GM2 s’accumule dans les membranes RE et induit une déplétion en calcium luminal. Cela active à son tour la signalisation PERK, qui intervient dans l’atrophie des neurites et l’apoptose 8. Dans cette étude, l’accumulation de GM2 dans les neurones en culture est utilisée comme modèle du système cellulaire de l’atrophie des neurites induite par le stress ER. Plus précisément, deux expressions de facteur PERK sont manipulées, CN-Aα et CHOP, ce qui commute la transition entre les événements précoces / protecteurs et une phase chronique / apoptotique. Pour ce faire, les gènes respectifs sont réduits au silence; ainsi, les cultures de neurones corticaux primaires sont infectées par des shRNA spécifiques délivrés par lentivirus. L’analyse par transfert Western révèle une réduction significative des niveaux d’expression de CN-Aα et CHOP par rapport aux cellules témoins, qui sont infectées par des lentivirus porteurs d’un shRNA brouillé. Après ce traitement, les neurones sont soumis à différents temps d’incubation de GM2 exogène, fixes, et immunocolorés avec l’anticorps anti-microtubule associated protein 2 (MAP2)9. Les images sont obtenues avec un microscope à épifluorescence. La croissance totale des neurites est évaluée par rapport au nombre total de cellules.