Sarcoglycane (Alpha)

Sarcoglycane (Alpha)2018-01-24T15:09:34+00:00

INTRODUCTION

Parmi les Sarcoglycanes au nombre total de 6 actuellement qui sont toutes des glycoprotéines situées au sein du Sarcolemme, l’une des premières identifiées le fut en 1989 avec les  travaux pionniers du groupe de Campbell, et  classée selon son poids moléculaire comme la protéine dite  « 5ODAG » (= A2) mais à l’origine répertoriée par le groupe du Professeur Ozawa en 1990 comme une protéine d’environ 52 kDa, que l’on va séparer du complexe des protéines associées à la Dystrophine avec le dérivé sucré « n-octyl beta-D-glucoside ». Rapidement donc cette protéine fut identifiée comme appartenant au complexe des Sarcoglycanes

Appartenant au groupes des protéines dites  DAGs (Dystrophin Associated Glycoprotein) puis plus tard associé à un type particulier de dystrophie musculaire , la dystrophie des ceintures ( LGMD  =Limb Girdle Muscular Dystrophy), on parle actuellement de cette protéine en tant que l’Alpha-Sarcoglycane.

 

L’Alpha-Sarcoglycane

 

Alpha sarcoglycane séquencesCette protéine 50-DAG fut identifiée chez une fratrie tunisienne dont un enfant était atteint d’une pathologie dite « severe congenital autosomal recessive muscular dystrophy (SCARMD) »  et cette protéine fut baptisée du fait de cette origine  Adhaline  (voir article correspondant, ce nom dérivant du terme arabe « Adhal » signifiant muscle). Cette glycoprotéine trans membranaire figure dans le tableau suivant et on trouvera par ailleurs de plus amples détails sur le lien SwissProt suivants : Q16586 .

Portrait robot de l'Alpha-Sarcoglycane

Sa  structure primaire  est d’abord établie chez le lapin et donne une protéine d’environ 50 kDa, qui se trouve plus particulièrement dans le muscle squelettique. Puis des mutations vont être dépistées et associées avec les patients cliniquement atteints d’une dystrophie musculaire de type LGMD 2 D. Ainsi on peut schématiquement représenter le portrait-robot de l’alpha Sarcoglycane avec son peptide signal d’une vingtaine de résidu puis une large partie extracellulaire (290 aa), sa séquence transmembranaire d’une vingtaine de résidus suivi par une séquence intracellulaire donc cytoplasmique indiquée brun de plus de 70 résidus. Il est également mentionné sur cette séquence 2 sites de glycosylation Asn-174 et Asn-246, des ponts dissulfures entre les résidus C209—C221 et C231—C245 coloré en vert ainsi que de potentielles phosphorylation sur les résidus Ser-327 et Ser-350.

Dépistage Immunofluorescent des SarcoglycanesEn utilisant un anticorps spécifiquement dirigé contre l’ Alpha-Sarcoglycane une aide systématique au diagnostic peut être développée après biopsie musculaire du patient suspecté atteint de LGMD 2D. La première technique consiste à chercher dans une coupe transversale musculaire si l’ Alpha-Sarcoglycane est présent ou absent du sarcolemme comme cela est présenté dans l’illustration suivante suite à une détection en immunofluorescence. On constate que la distribution de la Dystrophine ne semble pas particulièrement altérée tout au long de sa structure (voir chapitre les Dystrophines), par contre cet exemple montre que l’absence du marquage membranaire de l’ Alpha-Sarcoglycane est total et s’accompagne parfois de l’absence de l’une ou l’autre des autres Sarcoglycanes au niveau du sarcolemme de la fibre musculaire.

Dépistage WB de l'Alpha-SarcoglycanePour affiner l’information on peut également appliquer la technique du Western blot qui permet, à partir d’extraits protéiques totaux provenant d’un muscle sain ou pathologique , de vérifier la présence et dévaluer la quantité par rapport à un standard sain d’une protéine de 50 kDa, taille attendue pour l’ Alpha-Sarcoglycane. On constate sur cette illustration que déjà comme attendu l’ Alpha-Sarcoglycane est bien diminuée dans le cas d’un patient DMD et encore plus faiblement présente chez un patient LGMD 2D.

Mutations détectées au sein de l'Alpha-SarcoglycaneSelon les informations génétiques déduites de l’étude chez divers patients, on peut également répertorier les fréquences de certaines mutations et une compilation des données acquises de nos jours est présentée sur la séquence primaire de l’Alpha-Sarcoglycane humaine dans le schéma ci-contre avec les résidus normaux en vert et ceux résultants de la mutation en rouge.

Ainsi une telle systématique pourra être envisagée à partir du moment où un anticorps spécifique du Sarcoglycane étudié sera disponible. Pour autant biochimiquement il a été établi que la liaison de l’ Alpha-Sarcoglycane avec la Dystrophine impliquait plus particulièrement le domaine III riche en cystéines, mais apparemment sans la participation du motif WW, le site concernait seulement Ancrage de l'alpha sarcoglycane à la membrane du muscle striéla zone 3074-3265, avec cependant une liaison moins forte pour la région C-terminale de la Dystrophine ( voir article correspondant ). Un schéma récapitulatif de l’ensemble Dystrophine et glycoprotéines associées est repris du site AFM sur le sujet et se présente ci-contre, avec d’indiqué l’environnement de l’ Alpha-Sarcoglycane au sein du muscle squelettique, et son insertion cytoplasmique plus profondément dans le cytoplasme que les autres Sarcoglycanes.

Par ailleurs,  une liaison de l’ ATP fut associée à l’ Alpha-Sarcoglycane  de manière magnésium dépendante avec ou non présence de calcium, cette propriété a fait de l’ Alpha-Sarcoglycane une protéine devant avoir une activité dite ecto-ATPasique permettant de tamponner la concentration extracellulaire en molécule d’ ATP.

Alpha-Sarcoglycane et croissance musculaireUn travail récent (Sept. 2011) démontre l’importance de l’ Alpha-Sarcoglycane pour la bonne prolifération des cellules musculaire progénitrices via le facteur de croissance FGF. Ce travail est analysé en détail et la prolifération des cellules myogéniques se trouve particulièrement ralentie si on note une absence de la forme Alpha-Sarcoglycane, et en consultant les détails relatifs à cette analyse le schéma ici reproduit permet d’illustrer très didactiquement le ralentissement de la prolifération et de la régénération musculaire.

 

En fait, afin de modéliser la mutation la plus répandue observée chez les patients au niveau de l’ Alpha-Sarcoglycane (R77C), une souris knock-in portant la mutation H77C dans son gène codant pour l’ Alpha-Sarcoglycane à été générée  (SgcaH77C), et de nombreux résultats découlent de son étude.

Avancées plus récentes sur l’ Alpha-Sarcoglycane

 

Dès 2011, une mutation du résidu R77C de l’alpha- Sarcoglycane, déjà observé dans de nombreuses populations, notamment en France et en Espagne (Basques) est une mutation fondatrice récessive que l’on va détecter dans  les Îles de la Madeleine, un archipel réglé au XIXe siècle, comme  essentiellement distribuée chez des patients immigrants acadiens. Une association déficiente entre Alpha Sarcoglycane et Epsilon Sarcoglycane va affecter particulièrement le muscle cardiaque dans l’intégrité de son complexe autour de la Dystrophine. Puis c’est alors la découverte d’une nouvelle mutation homozygote (574C>T) chez des patients albanais qui a été identifiée et entraîne une Sarcoglycanopathie

En 2013,  une carence en acide N-glycolylneuraminique aggrave la physiopathologie musculaire chez les souris au niveau cardiaque et squelettiques suite à une déficience en Alpha-Sarcoglycane déficient. (Voir formule acide N-glycolylneuraminique = Acide sialique).Une nouvelle mutation faux-sens dans le gène de l’Alpha-Sarcoglycane a été découverte chez une famille espagnole avec une dystrophie musculaire de type dystrophie des muscles des ceintures.

En 2014 , la conséquence d’une nouvelle mutation sur l’alpha-Sarcoglycane résulte en une déficience de la forme Alpha et de la forme Gamma. (Cas particulier  d’origine turc). Par ailleurs une absence concomitante des produits  Alpha et Gamma  correspondants aux diverses versions de Sarcoglycanes  (nouvelle zone de délétion sur le gène de l’alpha Sarcoglycane). C’est dans ce travail une analyse précise de la fonction ventriculaire gauche dans le cas précis d’une Alpha-Sarcoglycanopathie et/ou d’une GammaSarcoglycanopathie.

Mutations exon intron sur Alpha-SarcoglycaneUne autre étude révèle la voie de dégradation de la mutation V247M qui concerne l’ Alpha-Sarcoglycane et ses conséquences dans le muscle. La séquence primaire est actuellement totalement connue et on trouve des données sur l’arrangement du gène codant pour l’Alpha-Sarcoglycane en consultant le lien suivant avec les données précises sur les 10 exons correspondant. Ainsi à côté des données cumulées avec les mutations bien identifiées précédemment et indiquées sur la séquence primaire de l’ Alpha-Sarcoglycane existent de plus larges informations sur le gène codant pour l’ Alpha-Sarcoglycane avec les altérations de bases au long de la succession des introns et des exons qui conduisent à une déficience protéique. . Cela est illustré par une compilation des données acquises en 2016 avec le schéma présenté ci-contre.

Les différents profils d’expression des ARNm de l’Alpha Sarcoglycane de type A et B au cours du développement embryonnaire chez  la souris sont analysés en détails quant à la régulation de leur expression par des facteurs de transcription myogéniques et cardiogénique.

En 2015, le muscle est capable de larguer dans la circulation sanguine des vésicules extracellulaires contenant les MiRNAs codant pour l’ Alpha-Sarcoglycane. De telles vésicules extracellulaires (extracellular vesicles (EVs)) seraient susceptibles d’être un nouveau moyen de communication musculaire potentiellement impliquées dans le remodelage du muscle et de son homéostasie. Une nouvelle analyse d’un cas d’ Alpha-Sarcoglycanopathie chez deux adultes  montre une relative intolérance à l’exercice  et ce travail présente une tendance de leurs muscles à un processus de  rhabdomyolyse.

 

Perspectives de Thérapie

Il est à signaler dès 2009, une perspective de thérapie génique pour le remplacement de l’ Alpha-Sarcoglycane défectueuse mais on devra cependant, sur une longue période de contrôle, vérifier qu’une telle approche est bien applicable sans association avec une immunothérapie complémentaire.

En 2012, un nouvel espoir existe pour les patients atteints de Sarcoglycanopathies. Non seulement pour des mutations affectants  l’ Alpha-Sarcoglycane mais aussi pour l’ensemble des autres Sarcoglycanes, de récentes  études  démontrent  que le traitement avec la  Kifunensine un inhibiteur de mannosidase I, va permettre une rétention au sein du sarcolemme.

En 2014, c’est la technique de la Myoglobinurie qui serait une procédure pour établir un premier signe clinique permettant de dépister une Alpha-Sarcoglycanopathie primaire.

En 2016, la déficience en Alpha Sarcoglycane qui semble relativement fréquente dans la population de Taiwan donne lieu à une découverte. En effet ce travail présente une nouvelle mutation homozygote ( c.101G>T (p.Arg34Leu)) qui concerne un point de mutation déjà trouvé sur ce résidu Arg-34 mais alors converti en ( His et/ou Cys) et de plus  là, il serait à l’origine de cette pathologie au niveau de la population de Taiwan, en particulier dans la population autochtone indépendamment des diverses tribus.

Une nouvelle mutation qui va éliminer 3 résidus en position 107-110 soit Alanine-Tyrosine-Asparagine puis remplacer le résidu arginine par une glycine en position 110 et voir la position 113 se transformer en un codon stop prématuré résulte donc d’une étude menée chez un patient Iranien atteint d’une LGMD2D. De plus ample détails sont disponible dans l’article original tandis que les schémas sur les mutations comme sur les altérations dans le gène ont été actualisées avec ce résultat (voir mutations sur fond rose).

Ce travail valide l’idée que les mutations faux-sens concernant des sarcoglycanes  (R77C de l’alpha SG et T151R du bêta SG) chez l’homme et la souris (H77C et T151R respectivement) même si elle concerne la même position dans la séquence, conduisent à des conséquences bien établies comme différentes. Par conséquent, l’une des conclusions apportées par ce travail est qu’il est possible mais non exclusif, que le système de contrôle de la qualité d’une protéine chez la souris pourrait être moins stricte que chez l’homme. L’impossibilité de reproduire un phénotype humain chez la souris et de traduire l’efficacité thérapeutique, à partir des données précliniques obtenues chez la souris, aux paramètres cliniques n’est, bien sûr, pas sans précédent. Le constat sous-jacent est l’existence d’une différence évolutive de la biologie humaine et de celle de la souris. L’absence de phénotype peut parfois être observée chez les animaux KO (c’est-à-dire pour un certain nombre de maladies métaboliques), indiquant la redondance ou la fonction accessoire de la protéine correspondante dans l’espèce étudiée.

Dans cette analyse il est proposé de réparer certains mutants défectueux au niveau de l’alpha-sarcoglycane en utilisant comme agent correcteur la protéine connue sous le terme de « the cystic fibrosis transmembrane regulator (= CFTR) ». Cela représente une nouvelle thérapie potentielle pour la dystrophie musculaire des ceintures de type 2D.

En conclusion

Pour suivre l’évolution des connaissances sur la forme Alpha du Sarcoglycane il existe des banques de données récentes qui sont  automatiquement mises à jour qui répertorient :

A)      L’Alpha-Sarcoglycane 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 : SARCOGLYCAN, ALPHA; SGCA

Pathologies associées: MUSCULAR DYSTROPHY, LIMB-GIRDLE, TYPE 2D; LGMD2D