Protéomique et Spectrométrie de Masse des Biomolécules

Axe de recherche "Protéasome"

Le protéasome 20S constitue le cœur catalytique du protéasome. Son activité peut être modulée par sa composition en sous-unités catalytiques ainsi que par son association à différents complexes régulateurs. Afin de mieux comprendre les relations structure-fonction gouvernant les mécanismes moléculaires du protéasome 20S humain, nous avons développé des approches protéomiques basées sur l’électrophorèse en gel 2D et nous avons ainsi établi la cartographie des sous-unités du protéasome 20S d’érythrocytes (Claverol et al., 2002, Mol Cell Proteomics ; Uttenweiler-Joseph et al., 2008, Methods Mol Biol). Cette stratégie a ensuite été optimisée pour comparer le protéasome 20S issu de cellules cancéreuses (Froment et al., 2005, Proteomics ; Ducoux-Petit et al., 2008, J Prot Res ; Bousquet-Dubouch et al., 2008, Methods Mol Biol). Des analyses LC-MS/MS nous ont également permis d’évaluer l’activité protéolytique du protéasome 20S pour la génération d’antigènes tumoraux et nous ont permis de montrer que la composition en sous-unités du protéasome 20S pouvait influencer le répertoire de peptides générés (Burlet-Schiltz et al., 2005, Methods Enz ; Chapiro et al., 2006, J Immunol).

Le protéasome 20S dans la cellule est activé par des complexes régulateurs, dont la distribution et le rôle précis ne sont pas encore bien établis. Afin d’aller plus avant dans l’étude des relations structure-fonction du protéasome, nous avons optimisé une méthode de purification des complexes de protéasome permettant de préserver son association avec ses régulateurs connus ainsi qu’avec d’autres protéines pouvant également jouer un rôle dans les mécanismes de dégradation protéique. Les complexes de protéasome issus de cellules d’érythrocytes humains ont ainsi été purifiés et les protéines constituantes ont été identifiées par spectrométrie de masse. Cette étude met en lumière la complexité du système protéasome impliqué dans de nombreuses interactions protéiques pouvant réguler son activité. Ces approches seront également appliquées pour aborder l’étude du protéasome dans des cellules cancéreuses.

Le protéasome est devenu une cible thérapeutique dans le traitement de certains cancers. Récemment, un inhibiteur spécifique du protéasome 20S, le bortézomib (Velcade), a été mis sur le marché pour le traitement de myélomes multiples récidivants et est également en phase d’essais cliniques pour le traitement d’autres types de cancers. Il a été montré que le traitement par un inhibiteur de protéasome induit préférentiellement l’apoptose des cellules cancéreuses et peu ou pas des cellules saines. Cependant, les mécanismes moléculaires impliqués lors de cette inhibition ne sont pas encore précisément connus. Nous avons ainsi mis en place des stratégies de protéomique quantitative visant à déterminer les variations d’abondance des protéines au cours du traitement de différentes cellules leucémiques par un inhibiteur de protéasome. Ces études protéomiques à grande échelle devraient permettre d’appréhender de façon globale les processus cellulaires affectés et de mieux comprendre le déclenchement de l’apoptose en réponse à ces nouvelles drogues.