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La maladie de Parkinson (MP) est un problème grave pour les sociétés vieillissantes du monde entier. L’agrégation de la α-synucléine est étroitement associée à la MP, et les agrégats protéiques de α-synucléine sont largement utilisés comme biomarqueur moléculaire pour diagnostiquer la maladie1. α-synucléine est une petite protéine acide (140 acides aminés de longueur) avec trois domaines, à savoir la α-hélice de liaison lipidique N-terminale, le domaine central de liaison amyloïde (NAC) et la queue acide C-terminale2. Le mauvais repliement de la α-synucléine peut se produire spontanément et conduit éventuellement à la formation d’agrégats amyloïdes appelés corps de Lewy3. α-synucléine peut contribuer à la pathogenèse de la MP de plusieurs façons. En général, on pense que ses formes oligomères anormales et solubles appelées protofibrilles sont des espèces toxiques qui provoquent la mort des cellules neuronales en affectant diverses cibles cellulaires, y compris la fonction synaptique3.
Les modèles biologiques utilisés pour étudier les maladies neurodégénératives doivent être pertinents pour les humains en ce qui concerne leur génome et leur biologie cellulaire. Les meilleurs modèles seraient des lignées cellulaires neuronales humaines. Cependant, ces lignées cellulaires sont associées à plusieurs problèmes techniques, tels que des difficultés dans le maintien des cultures, une faible efficacité de la transfection et des dépenses élevées4. Pour ces raisons, un outil simple et fiable est nécessaire pour accélérer les progrès dans ce domaine de recherche. Il est important de noter que l’outil doit être facile à utiliser pour analyser les données collectées. De ce point de vue, divers organismes modèles ont été largement utilisés, notamment la drosophile, Caenorhabditis elegans, Danio rerio, la levure et les rongeurs5. Parmi eux, la levure est le meilleur organisme modèle car la manipulation génétique est facile et moins chère que les autres organismes modèles. Plus important encore, la levure présente de grandes similitudes avec les cellules humaines, telles que 60% d’homologie de séquence avec les orthologues humains et 25% d’homologie étroite avec les gènes liés à la maladie humaine6, et elles partagent également la biologie fondamentale des cellules eucaryotes. La levure contient de nombreuses protéines avec des séquences similaires et des fonctions analogues à celles des cellules humaines7. En effet, la levure exprimant des gènes humains a été largement utilisée comme système modèle pour élucider les processus cellulaires8. Cette souche de levure est appelée levure humanisée et est un outil utile pour explorer la fonction des gènes humains9. La levure humanisée a le mérite d’étudier les interactions génétiques parce que la manipulation génétique est bien établie dans la levure.
Dans cette étude, nous avons utilisé la levure Saccharomyces cerevisiae comme organisme modèle pour étudier la pathogenèse de la MP, en particulier pour étudier la formation d’agrégats de α-synucléine et la cytotoxicité10. Pour l’expression de la α-synucléine dans la levure bourgeonnante, la souche W303a a été utilisée pour la transformation avec des plasmides codant pour les variantes de type sauvage et familiales associées à la de la α-synucléine. Comme la souche W303a a une mutation auxotrophe sur URA3, elle est applicable pour la sélection de cellules contenant des plasmides avec URA3. L’expression de la α-synucléine codée dans un plasmide est régulée par le promoteur GAL1. Ainsi, le niveau d’expression de la α-synucléine peut être contrôlé. De plus, la fusion de la protéine fluorescente verte (GFP) dans la région C-terminale de la α-synucléine permet de surveiller la formation de foyers de α-synucléine. Pour comprendre les caractéristiques des variantes familiales associées à la MP de la α-synucléine, nous avons également exprimé ces variantes chez la levure et examiné leurs effets cellulaires. Ce système est un outil simple pour le criblage de composés ou de gènes présentant des rôles protecteurs contre la cytotoxicité de la α-synucléine.