Dystroglycanes

Introduction

Parmi les pathologies musculaire une Dystrophie sévère nommée la Dystrophie Musculaire de Duchenne  (DMD) se trouvait encore orpheline quant à la protéine défectueuse responsable d’ une telle Dystrophie était encore inconnue en 1987.

Mais cette fin d’année-là et plus tard en 1988, une protéine que l’on nomma la Dystrophine fut identifiée puis totalement clonée. Pour autant les découvertes qui suivirent vont révolutionner l’analyse des muscles malades et en particulier vont permettre une étude approfondie de la membrane musculaire. C’est alors une autre équipe américaine qui va découvrir que la Dystrophine nécessitait un complexe de glycoprotéines pour s’accrocher à la membrane. Ainsi l’on avait alors non pas seulement la Dystrophine, mais tout un ensemble de protéines qui furent identifiées par leur poids moléculaire apparent, mais également par le fait que ces dernières furent classées comme des glycoprotéines et/ou comme des protéines associées avec les sigles DAG et DAP respectivement. C’est au niveau du sarcolemme (membrane de la fibre musculaire) que l’on trouve une source riche pour de telles glycoprotéines. On parle alors de la DAG 156 de la DAG 43, cela 5 année après la découverte de la Dystrophine. Enfin en 1992 on va désigner les protéines 156-DAG et 43-DAG aussi dénommée DAG1 et DAG-2 comme étant les Dystroglycanes.

Les Dystroglycanes

séquences de DystroglycanesCes protéines actuellement connues comme d’une part Alpha-Dystroglycane et d’autre part Bêta-Dystroglycane sont issues d’un gène unique dit Dag1 comprenant 2 exons, qui va coder pour seulement un seul RNA messager et dont les données de séquences sont résumées dans le tableau ci-contre. Le lien SwissProt étant : Q14118.

En 2001 l’analyse des Dystroglycanes est indiquée en détail dans une récente revue et au fur et à mesure des découvertes de nombreuses informations sur le gène des Dystroglycanes et sur la structure et la fonction des deux entités qui en résulte, ont été décrites. En fait en 2005 les Dystroglycanes sont décrits comme un complexe multifonctionnel adaptateur pour ancrer diverses protéines du cytoplasme ou de la matrice extracellulaire à la membrane.

En s’inspirant de ces articles voici quelques illustrations mises en français pour faire le point sur les Dystroglycanes. À partir du RNA messager de 5,8 kb se traduit un peptide unique de 98 kDa dans lequel divers motifs ont été identifiés aussi bien pour des sites de glycosylations que de phosphorylation. Le schéma suivant directement inspiré de l’article initial est présenté ci-dessous. Cependant des informations plus récentes figurent également sur ce portrait-robot. On y trouvera le site de clivage du Dystroglycane par les Metalloproteinase de types 2 et 9 (MMP2 et MMP9), résultat obtenu dans  un récent travail (Aout 2011). Portrait robot du Précurseur des DystroglycanesLe clivage du Bêta-Dystroglycane par la MMP-9 a été identifié au niveau des résidus Histidine-715 et Leucine-716. Cette coupure va écourter le Bêta Dystroglycane de 43 kDa en une entité ayant perdu une portion N-terminale pour donner l’entité de 31 kDa. Par ailleurs, la carte des diverses structures glycosylées qui décorent la chaîne de l’ Alpha-Dystroglycane est désormais disponible ainsi que la technique de spectrométrie de masse qui permet d’identifier tous les types de micro hétérogénéité que l’on peut rencontrer dans cette structure. Ces données sont complémentée par une systématique sur l’analyse et l’impact du taux de glycosylation de l’ Alpha-Dystroglycane. Application de la technique de la Cytométrie de flux (Flow Cytometry). Puis plus récemment une nouvelle cible pour la métalloprotéinase de type MMP-2 : L ‘Alpha-Dystroglycane, (Voir détails dans la référence indiquée)

Un tel peptide précurseur subit une maturation post-translationnelle qui s’opère en deux étapes. Tout d’abord ce peptide de 98 kDa va subir un clivage enzymatique qui donne 2 corps peptidiques avec une taille différente qui seront respectivement de 72 et 26 kDa. Puis comme indiqué sur le peptide précurseur il y aura plusieurs types de glycosylations pour générer les entités de 156 et 43 kDa. Cette glycosylation post-traductionnelle est relativement importante et la nature des groupements glycosylés va dépendre de la spécificité tissulaire ce qui donne cependant des protéines matures dont la partie peptique reste identique. Un travail permet actuellement de classer  et de mieux cerner le type de ramification que l’on trouve au sein de l’ Alpha-Dystroglycane.

Modélisatios des DystroglycanesCes structures correspondent à des glycanes O-mannose qui permettent la maturation de la partie peptidique de l’ Alpha-Dystroglycane qui devient alors hyperglycosylé  Ce travail fait ainsi le point sur le processus de O-mannosylation à l’aide de la protéine POMGnT1  et ceci pas seulement dans le cerveau. Puis en 2012, on notera également une analyse chez la souris de la protéine recombinante codant pour l’ Alpha-Dystroglycane, étude de glycoprotéomique. D’autre part toujours en 2011, la structure du Dystroglycane (complexe entre la forme alpha et la forme bêta) dans laquelle figurait déjà un premier domaine indiqué comme « Ig-like », s’affine et le modèle dynamique indique maintenant la présence d’un second module dit « Ig-like » (voir détails dans l’article indiqué). Une illustration adaptée en français est présentée ci-dessous directement inspirée de l’article cité en regroupant les informations ancienne et récente.

Potentielles implications des Dystroglycanes

Les Dystroglycanes représentent un récepteur de l’adhérence cellulaire qui est ubiquitaire et exprimé très tôt durant le développement. C’est la stratégie de mutagénèse dirigée ciblée sur la zone de clivage qui va permettre d’inhiber la formation des entitées Alpha et Bêta ce qui va donner naissance à un précurseur des Dystroglycanes dit Pré-DG qui possède un PM d’environ 160 kDa et dont les détails sur ses propriétés sont incluses dans un article récent cité ci-dessus.

Ces deux entités possèdent des propriétés spécifiques en relation avec leur distribution cellulaire mais également tissulaires. Les Dystroglycanes sont en effet exprimées dans une large variété de tissus mâtures en particulier les muscles squelettiques et cardiaque, le cerveau, mais aussi le placenta, le poumon, le foie, le pancréas, les épithéliums. Enfin on trouve les Dystroglycanes dans les tissus fœtaux. Ainsi, les Dystroglycanes sont essentiels à la formation de la membrane de Reichter, (membrane basale extra-embryonnaire se formant à 6,5 jours de gestation chez la souris), et à l’assemblage de la membrane basale dans les stades précoces du développement.

Ce complexe protéique est en outre, essentiel dans la morphogénèse de l’épithélium , dans le développement neuronal durant le développement musculaire et dans la formation des jonctions neuromusculaires. On notera également une isoforme spécifique dans la rétine.

Lien transmembranaire réalisé par les DystroglycanesAinsi, rapidement il va être établi qu’ancrée dans la membrane de la fibre musculaire l’ Alpha-Dystroglycane est capable de se lier avec différents partenaires de la matrice extracellulaire et reste associé au Bêta-Dystroglycane qui lui-même est transmembranaire et possède une extrémité C-membranaire sous-membranaire qui accroche des protéines cytoplasmique parmi lesquelles la Dystrophine et le large complexe de protéines associées qui l’accompagne. Leur association membranaire est schématisée ci-contre.

Avec quelques détails les particularités de ces deux entités sont résumées ci-dessous :

  • L’ Alpha-Dystroglycane

La sous-unité Alpha des Dystroglycanes se lie à plusieurs composants de la matrice extracellulaire notamment la chaîne Alpha-2 de Laminine-2 ( la Mérosine voir chapitre correspondant). Cette liaison nécessite la présence de calcium et est inhibée par l’héparine.

Distribution des Dystroglycanes seon le tissuLa liaison avec le Laminine–G et l’Alpha Dystroglycane est établie dans le détail dans l’article qui propose un mécanisme de prévention d’une lésion membranaireimpliquant le rôle de la Laminine, avec une interprétation graphique sous la forme d’un schéma récapitulatif. Le Perlécan, le Biglycanel’ Agrinela Neurexines’associent également à la forme Alpha Dystroglycane par l’intermédiaire de différents motifs et domaines et ces liaisons sont dépendantes bien souvent de son état de glycosylation et de la présence de calcium. Ces données indiquent un rôle particulier pour les Dystroglycanes et une association avec des partenaires très variés dans le SNC et dans les jonctions neuromusculaires dont on a un aperçu de la complexité dans le schéma récapitulatif suivant. (Voir aussi la revue suivante). En 2010 une revue donne un schéma récapitulatif selon le tissu, au niveau du sarcolemme, à la jonction neuromusculaire (NMJ) , dans le système nerveux central (SNC) et au niveau plus spécifique de la Rétine. Une telle illustration est retranscrite ci-contre en référence à la publication citée.

  • Le Bêta-Dystroglycane

Le Bêta-Dystroglycane est une protéine transmembranaire de type I, c’est-à-dire dont le domaine extracellulaire N-terminal, qui est en contact avec l’ Alpha-Dystroglycane, est relié à son extrémité intra cytoplasmique C-terminale par un court segment membranaire. Cette extrémité C-terminale accroche ainsi à la membrane le domaine III de la Dystrophine qui contient 3 motifs WW, EF et ZZ. Il se trouve que la séquence cytoplasmique du Bêta-Dystroglycane est riche en proline et c’est en partie par cette zone que la Dystrophine s’accroche à la membrane. Cela fait donc participer le motif WW de la Dystrophine. Mais cependant la zone EF fut également requise comme importante pour la liaison du Bêta-Dystroglycane. Et de plus la zone ZZ participe activement à la reconnaissance de la liaison avec le Bêta-Dystroglycane et une définition fine de cette zone d’interaction a récemment été présentée.

L’association étroite entre Dystrophine et Bêta-Dystroglycane a pu être visualisée par la méthode de la cryofracture en utilisant un double marquage à l’aide d’anticorps spécifiques dirigés respectivement contre chacune des protéines. D’autre part, le Bêta-Dystroglycane est une protéine résidente des adhésions focales en relation indirecte avec la Vinculine.

Le motif WW comme les domaines SH3 lie généralement des substrats riches en proline présents dans le Bêta-Dystroglycane et c’est ainsi que fut mis en évidence une nouvelle association avec une petite protéine de liaison de 25-28 kDa la Grb2Puis chronologiquement c’est la Cavéoline-3 qui est montrée également en interaction avec cette zone du Bêta-Dystroglycane riche en prolines.   Plus récemment il est fait mention d’une interaction avec l’  Ézrine et plus directement encore avec l’Actine. Comme toutes les interactions protéines-protéines et plus particulièrement lorsque sont impliquées des tyrosines qui peuvent être phosphorylées ou non, il y aura une  régulation dépendante de ces diverses interactions via la formation d’une phosphotyrosine .

Plus particulièrement dans le muscle lisse, la liaison du  Bêta-Dystroglycane et de la Cavéoline-1 CAV1) a été établie, et concerne plus spécifiquement les zones riches en lipides dites » lipid rafts »(= radeau lipidique membranaire). Puis il sera mis en évidence que les molécules de transport nucléaire baptisée «   Importine » (abréviation = Imp) de type Alpha et Bêta se lient et avec une haute affinité à un signal de localisation nucléaire fonctionnelle (SNA) de la Bêta-Dystroglycane , au niveau du noyau de la cellule musculaire.

Rôle(s) des Dystroglycanes au sein du muscle

 

Dans un original travail de synthèse on trouve des informations actualisées en 2010, sur les implications des  Dystroglycanes dans les propriétés d’adhésion cellulaires pour la transmission de l’information dans les contacts cellule musculaire-cellule musculaire, au sein du muscle. Un résumé illustré des différentes fonctions des Dystroglycanes est disponible dans l’article cité au-dessus. Deux images, extraites de cet article, figurent ici pour une plus meilleure compréhension. Sur ces images figurent en rouge les filaments d’Actine et en vert les filaments de Myosine. Les lignes Z sont matérialisées en noir tandis que les zones riches en Dystroglycanes sont colorées en Jaune. Il est a noté dans ces deux images que le noyau (coloré en bleu) possède également des Dystroglycanes associés à un transcrit court de la Dystrophine, le Dp 71.

distribution des dystroglycanes dans le myoblastePlus en détails, sur la première image figure un myoblaste avec les structures riches en Dystroglycanes (zones colorées en bleu fluorescent) tels :

– Les Podosomes et Invadopodes associés avec la protéine  Tks5 et ses complexes.

– Les adhésions focales avec les complexes autour de la  Vinexine.

– Les Filopodes contenant la présence de l’ Ezrine complexé avec la protéine  Dbl .

C’est au niveau de la zone mitogénique, ( pour plus de détails voir l’article d’origine), que l’on aura formation entre les Dystroglycanes et la  protéine ERK  (protéine appartenant à la superfamille des protéines Kinases).

Distribution des Dystroglycanes dans la fibre musculaireSur la seconde image qui représente les compartiments principaux de la fibre musculaire on retrouve les Dystroglycanes (zones colorées en Jaune), qui permettent l’ancrage du complexe des protéines associées autour de la Dystrophine au des zones costamèriques tout au long de la membrane de la fibre. De plus les Dystroglycanes sont présents au niveau des NMJs (jonctions Neuromusculaires = Neuromuscular junction ; (NMJ)), et des NMTs (jonctions Myotendineuses= Myotendinous junction (MTJ)).

Ainsi les Dystroglycanes sont désormais considérées comme des protéines ubiquitaires, dont le rôle plus particulier dans le développement de la fibre musculaires est essentiel pour leurs participations à l’adhésion cellulaire comme cela vient d’être récemment rapporté. Récemment le motif SEA (Sea urchin, Enterokinase, Agrin) a été mis en évidence comme important dans la relation des Dystroglycanes et des autres partenaires de la matrice extracellulaire. Ainsi un peu plus tard en juin 2011 il est établi que la perte du Dystroglycane entraîne une instabilité du sarcolemme durant une contraction musculaire au niveau du myocyte cardiaque comme l’indique une récente publication.

De plus, la formation du complexe entre Dystroglycane et Dystrophine est décrite comme nécessaire pour la bonne fonction des cellules de Schwann qui fabriquent la myéline, et un travail démontre que dans le cas de la déficience en  Laminine 211, est associé avec une augmentation de l’activité de ces MMPs provoque une dégradation excessive du Dystroglycane conduisant à une altération compartimentée des protéines  de la cellule de Schwann.

Par ailleurs,  (Sept 2011), une pré vascularisation du cerveau est altérée au niveau du complexe Dystrophine-Dystroglycane dans les cas de lésion cérébrale. Un nouvel aspect du contact entre la Dystrophine et le Dystroglycane est démontré dans le cas particulier d’un travail sur l’œil de la Drosophile. Des informations récentes  sur le complexe entre Dystroglycane et Pikachurine. Rôle dans la régulation de la connexion entre les photorécepteurs rétiniens et les cellules bipolaires.

Diversité des Dystroglycanes dans les complexes membranaire du muscleProgressivement, le rôle du Bêta-Dystroglycane est actuellement mieux compris en particulier en ce qui concerne sa localisation dans le noyau de la cellule musculaire c.à.d., au niveau du noyau du Myoblaste. Au niveau du muscle squelettique il est actuellement identifié (Aout 2013)  un nouveau complexe de protéine impliquant les Dystroglycanes. Un schéma didactique illustre cette donnée et en particulier la conséquence en cas d’absence de Dystrophine chez le modèle de la souris déficiente (mdx). Voir schéma ci-dessous dont l’original est dans la version anglaise de l’article en référence.

Puis on va constater qu’il y a une réorganisation du cytosquelette sous l’influence de l’Ezrine est facilitée par l’importation nucléaire du Bêta-Dystroglycane. Et des nouvelles sur les Dystroglycanes et leurs rôles de médiateur dans la plasticité homéostatique au niveau des synapses GABAergiques.

Pour aider à l’étude de ces Dystroglycanes multifonctions, il fallait avoir des anticorps spécifiques performants et comme cela était indiqué dès le départ les stratégies pour obtenir des anticorps dirigés contre les Dystroglycanes, et plus particulièrement de la forme Alpha, étaient relativement difficiles à obtenir. Ainsi il est à souligner que dans un intéressant travail les auteurs décrivent une stratégie d’obtention  d’anticorps monoclonaux spécifiques dirigés contre une protéine glycosylée, avec comme exemple le  Cas du Dystroglycane.En 2015, la recherche progresse toujours, avec de nouvelles données sur l’organisation des partenaires autour des Dystroglycanes, comme par exemple au niveau des nœuds de Ranvier la mise en évidence du recrutement par les Dystroglycanes du Perlécane et sa liaison les amas de molécules de Gliomédine.

L’évolution du portrait-robot des Dystroglycanes est révisée dans un récent article sur les architectures respectives des divers domaines présents et absents selon l’origine animal de cette protéine. Il est évident que la structure générale en est relativement conservée comme le montre les analyses phylogénétiques. Il existe des séquences fortement conservées dans le bêta-Dystroglycane au nombre de 3. D’une part le site de maturation alpha-bêta avec la séquence GLY(653)-SER(654).  Le domaine NU et les 2 résidus cystéines (669 et 713). Puis les 17 dernier résidus qui vont permettre de se lier à la Dystrophine avec en particulier le résidu Tyrosine (892) Ceci est largement illustré dans le travail en référence et fait des Dystroglycanes une structure médiatrice majeure de l’intégrité musculaire au niveau de la membrane. Une telle évaluation de l’évolution de la structure des  Dystroglycanes est reprise dans un article en 2017 avec quelques détails supplémentaires.

La Base structurelle de la liaison de la laminine sur le Dystroglycane est présentée en 2016 dans ce travail. En effet c’est une double digestion par l’exoglycosidase, qui permet de confirmer  que ce polysaccharide est présent sur l’alpha-DG natif du muscle squelettique et permet ainsi une association avec la matrice extracellulaire, i.e. avec les laminines.

Le rôle des Dystroglycanes est présenté ici  comme responsable de  la limitation de la lésion induite par la contraction du muscle squelettique mature. En effet les résultats présentés révèlent un rôle pour la DG dans le maintien de la stabilité  du cytosquelette pendant la contraction et fournissent un aperçu mécaniste de la raison de la réduction de la force qui se produit dans les muscles dystrophique après allongement consécutif aux contractions.

Mais les avancées les plus spectaculaires viennent des recherches pour mieux corréler les pathologies avec un défaut au niveau des Dystroglycanes.

Dystroglycanes et Pathologies

Rapidement une question va se poser: Pourquoi la déficience en Dystroglycanes est incompatible avec la vie ?En fait chronologiquement on fit le constat que la forte augmentation de la CPK (Creatine Phospho- Kinase) était fortement corrélée avec une déficience en alpha Dystroglycane en particulier avec des études faites chez le chien Golden River GRMD.

Dystroglycanes et CMDDu fait que l’on avait mis en évidence rapidement que l’ Alpha-Dystroglycane possédait des sites de O-glycosylation spécifiques et que dès 2003 les gènes impliqués dans ces modifications post-traductionnelles commençaient à être connus, on va découvrir des mutations au niveau de ces derniers qui vont se traduire par des défauts de glycosylations. Cela va et provoquer des formes particulières de dystrophies musculaires avec des effets fonctionnels anormaux du système nerveux mais provoquant également des cardiomyopathies. Mais dès 2002, une illustration de la liaison manquante dans le cas d’un défaut de glycosylation pour la maladie MEB (pathologie dont l’acronyme correspond aux organes touchés soit: Muscle–Eye–Brain) est présentée ici traduite de la revue suivante. Les détails sur ces découvertes sont rapportés dans l’article original suivant. Qui fut la même année suivi par un autre travail sur le même sujet et concernant les pathologies CMD (Congenital Muscular Dystrophy).

Ainsi ces altérations de la glycosylation de l’ Alpha-Dystroglycane a conduit à définir un nouveau type de dystrophie des ceinture de type K (LGMD 2K ; voir tableau récapitulatif des LGMD chapitre les Sarcoglycanes) avec comme conséquence une déficience pour une famille de protéines spécifiques les  » Protein O-mannosyl-transferase  » soit plus particulièrement la POMT-1. Ainsi en 2008 tout un panel de pathologies est alors classé comme des dystrophies musculaires suite à un  défaut de glycosylation. Mais plus récemment encore une attention particulière fut portée aux cas de cancers qui résulteraient de défauts cellulaires en relation avec les Dystroglycanes.

Clivage du bêta Dystroglycane par la MMP9 et perte du lienUne dégradation du Bêta-Dystroglycane est plus particulièrement observée dans les cas de déficience en Dystrophine. Cela fait intervenir une métalloprotéinase de la matrice extracellulaire (dégradation du Bêta-Dystroglycane par les MMPs) qui entraîne la formation d’une Bêta-Dystroglycane amputée de sa partie N-terminale et n’ayant plus qu’un poids moléculaire de 30 kDa qui semble important pour l’intégrité membranaire du complexe comme cela est illustré dans le schéma suivant. De plus dans de nombreux cancers on a une corrélation directe avec une diminution significative de l’expression du Bêta-Dystroglycane.

Cependant en 2009, une nouvelle étude démontre également l’existence d’une nouvelle relation entre la déficience en Dystroglycane, ce qui perturbe l’ancrage de la Dystrophine avec agrégation du canal de potassium (K+= Kir4.1 ), et un déficit visuel qui se traduit par une atténuation de l’onde-b de l’ électrorétinogramme.

Une déficience en Dystrophine s’accompagne d’une nette diminution de l’ensemble des protéines associées, en particulier les Dystroglycanes ce qui s’accompagne d’un désassemblage des zones costamèriques et du réseau d’actine qui s’y trouve. Même si la zone déficiente en Dystrophine apparait comme contenant encore un peu de Dystroglycanes c’est alors l’ancrage de l’ Utrophine qui sera réalisé, ( voir également illustration Fig 4 dans l’article original). Le rôle du  Dystroglycane dans les pathologies affectant le système nerveux périphérique est abordé en détail dans la revue indiquée, avec une illustration indiquant l’importance de la DRP2 (voir la superfamille des « Dystrophines ») et de la protéine nommée   L-Périaxine  dans ce processus. Sous le terme de protéines en connexion avec la matrice extracellulaire comme les Laminines, et les collagènes mais également les intégrines, les Dystroglycanes, et la Dystrophine une revue donne les axes de thérapie envisageables,  aux vues des connaissances actuelles, pour traiter les divers cas de pathologies musculaires.

Pathologies associées aux DystroglycanesToujours dans le cadre des défauts de glycosylation, une étude  (Août 2012) rapporte en détails l’altération observée sur les cellules souches dites satellites et l’impact sur le muscle. (Relation avec la pathologie référencée comme Alpha-Dystroglycanopathies On va également constater une augmentation de la protéine Bêta-Dystroglycane si la souris déficiente en Dystrophine est soumise à de la Suramine, un produit qui affecte l’activité de la Métalloprotéinase de type 9.  Un tel traitement est particulièrement bien efficace sur le muscle diaphragme (voir article indiqué).

En juillet 2012 une nouvelle revue sur les multiples modifications  Post-translationnelles des Dystroglycanes est parue, indiquant les facteurs de glycosylation et les diverses pathologies humaines connues en relation avec les protéines et les compartiments cellulaires  concernés. Une illustration présentée ci-contre résume la situation.

Puis en 2013, un nouveau regard sur les changements du rapport des protéines du  cytosquelette comme NOS-1 et le Bêta-Dystroglycane au cours du  développement et du contrôle des muscles et du cerveau chez la  souris dystrophique MDX. Il est ensuite découvert des mutations au niveau de la  β-1,3-N-acetylgalactosaminyltransferase 2 (B3GALNT2) qui vont provoquer une Dystroglycanopathie. Une analyse détaillée de l’action de cette transférase sur le Dystroglycane et l’intégration de chaînes glycosylées comme e la N-acetyl galactosamine (GalNAc) et/ou la N-acetyl glucosamine (GlcNAc) est disponible dans la référence indiquée.

En 2014 un nouveau rapport indique que la surexpression de GALGT2 dans le muscle squelettique permet de  stimuler la glycosylation de la protéine Alpha-Dystroglycane.  Cela provoque une  régulation des Dystroglycanes vis-à-vis de ces deux cibles d’interaction, la  Dystrophine d’une part et la Laminine de type Aalpha2 (=Mérosine) d’autre part, avec alors  un effet thérapeutique positif dans les cas de dystrophies musculaires associés à ces partenaires. 

Mutation Alpha DGOn va découvrir la même année, une Hypoglycosylation du Dystroglycane provoquée par une mutation sur le résidu T-192  qui sera alors converti en   M. (Voir analyse détaillée dans l’article indiqué). Une déplétion du Dystroglycane permet d’inhiber les fonctions de différenciation au niveau des cellules HL-60. Il existe par ailleurs, une forte contribution de la déficience en Dysferline dans les pathologies musculaires  impliquées dans les modèles asymptomatique et sévère de Dystroglycanopathies (Voir détails dans l’article en référence). Une mutation sur le résidu V567 converti en D provoque chez le poisson zèbre une instabilité du Dystroglycane Alpha. L’arrangement spatial autour de cette mutation a été étudiée en détail dans le travail en référence et une illustration permet de résumer les mutations actuellement rapportée comme affectant la séquence primaire de la forme Alpha du Dystroglycane.

En 2015, dans le cas de Dystroglycanopathie avec des muscles dépourvus de glycosylation fonctionnelle au niveau de l’ Alpha-Dystroglycane, le travail indiqué présente qu’un tel muscle garde cependant des  capacités   de régénération efficace,   mais une restauration du processus normal de glycosylation est associé avec une complète régénération musculaire.

L’analyse de l‘évolution du complexe des Dystroglycanes, est un exemple de protéines qui jouent le rôle d’un médiateur essentiel de l’intégrité musculaire. De nouveaux  animaux modèles pour mieux étudier l’impact des altérations au niveau du complexes des Dystroglycanes.

mutations sur la séquences des DystroglycanesCette étude vise à déterminer le rôle des Dystroglycanes dans la lignée de cellules leucémiques Kasumi1 différenciées humaines en  cellules de type macrophage. Les résultats indiquent qu’une absence progressive des Dystroglycanes affecte les fonctions dépendantes de la présence de l’Actine dans ces cellules de type  Kasumi1 différenciées, ce qui implique fortement les Dystroglycane comme un complexe de protéines participant clé de l’adhérence à la membrane clé via un réseau d’actine sous-membranaire pendant le processus de différenciation. Une régénération du muscle squelettique anormale ainsi que de légères modifications dans la fibre musculaire mature est rapportée dans ce travail qui porte sur une étude de  souris atteintes d’une Dystrophie musculaire de type Dystroglycanopathie mais déficiente en Fukutine (FKTN). Toujours en 2015, il existe des mutations sur la partie N-terminale de l’Alpha-Dystroglycane qui se traduisent par une hypoglycosylation de cette protéine associée avec une hyperCKemia asymptomatique. Pour cumuler les diverses information sur les mutations concernant les Dystroglycanes une illustration résume la situation et est présentée ci-contre.

En 2016, les aspects mécanistiques de la conformation finale de la forme Alpha du Dystroglycane (en particulier les divers types de sucre associé à la glycosylation intense de cette protéine et les défauts de glycosylation associés),  et les approches thérapeutiques pour un  traitement concernant cette déficience protéique nommée Dystroglycanopathie.

Dans une analyse structurelle « In silico » l’étude des mutations E509K sur la transférase (LARGE) et T192M sur la forme (Alpha Dystroglycane) sont rapportées pour leur impact spécifique  dans l’inhibition de la glycosylation de l’Alpha Dystroglycane par la « Glycosyltransferase-like protein LARGE1 » dite  LARGE.Dans cette étude c’est l’identification d’ une nouvelle fonction pour le  Dystroglycane au niveau de la signalisation spécifique  inter-neuronale  trans-synaptique.  Le Dystroglycane joue un rôle essentiel dans la signalisation trans-synaptique nécessaire pour la formation et le maintien des axones fonctionnels  terminaux à partir de « cellules de panier » dites CCK- positives (cholecystokinine) vers les cellules Pyramidales.

Une évaluation de l’évolution de la structure génique du Dystroglycane est présentée dans ce travail du début de l’année 2017 et une illustration très simple permet en Figue 4 de la référence de l’article indiquée ci-contre de suivre les caractéristiques de cette évolution.

Selon différentes techniques de diffractions des rayons X et en appliquant différentes méthodes, cela met en évidence une relative flexibilité dans la structure de l’Alpha-Dystroglycane. Une illustration permet de visualiser 2 conformations différentes de cette protéine ou des structures moins définies sont indiquées par des sphères. Voir détail dans l’article original et présentation schématiques ci-contre.  Avec en particulier l’identification dans la structure de l’Alpha-Dystroglycane du motif qui ressemble à une structure d’Immunoglobuline (Ig-like) qui est responsable d’une relative dynamique de l’ensemble.

Cette nouvelle étude présente plus spécifiquement le clivage du bêta-dystroglycane qui  se produit dans le muscle squelettique déficient en sarcoglycanesans intervention des métaloprotéinases  MMP-2 et MMP-9.  Le bêta-dystroglycane d’environ 43 kDa se trouve converti en une protéine de 30 kDa cependant les protéases MMP9 et MMP2 étaient absentes de ces muscle avec cependant la présence de la MMP-14 qui pourrait cliver le bêta-dystroglycane et ainsi participer à la pathogenèse de la sarcoglycanopathie. Ce dernier point reste cependant à confirmer par des expériences supplémentaires.

Les avancées sur les différents types de O-mannosylation chez les mammiféres se trouve mise en évidence dans ce travail complet et largement illustré ce qui permet de mieux comprendre les diverses glycosylation qui concernent le Dystroglycane et donc l’organisation du DGC qui en résulte. 

Évaluation de l’effet d’une cassette Neo floxée pour permettre une meilleure expression du  gène codant pour le dystroglycane (Dag1).

 

 

En conclusion

Pour suivre l’évolution des connaissances sur chaque membre de la famille des Dystroglycanes il existe des banques de données récentes qui sont  automatiquement mises à jour qui répertorient :

A)      Chaque isoforme de Dystroglycane avec son lot de références historiques.

B)      Les principales maladies actuellement connues qui résultent d’une mutation ou d’un défaut dans la protéine considérée (avec des références associées).

  • Protéine : DYSTROPHIN-ASSOCIATED GLYCOPROTEIN 1; DAG1; 1 seul gène mais 2 protéines, les formes alpha et bêta
  • Pathologies associées:

Relative directement  à la partie DYSTROGLYCAN, ALPHA MUSCULAR DYSTROPHY-DYSTROGLYCANOPATHY (= MUSCULAR DYSTROPHY, LIMB-GIRDLE, TYPE 2P; LGMD2P), TYPE C, 9; MDDGC9 

Relative à la partie  DYSTROGLYCAN, BETA, qui est incluse dans le même gène  Sans mutation décrite à ce jour (2013)  **  Voir description de divers mutants chez la souris pour la protéine Bêta-Dystroglycane.