Hsp70

Les membres de la famille Hsp70 sont fortement régulatrices du stress dû à la chaleur et les produits chimiques toxiques, en particulier les métaux lourds comme l'arsenic, le cadmium, cuivre, mercure, etc. Hsp70 a été initialement découverte par Ferrucio Ritossa (1936-2014) dans les années 1960 quand un travailleur de laboratoire a accidentellement augmenté la température d'incubation d'une culture de Drosophiles (mouches des fruits). Lors de l'examen des chromosomes, Ritossa a trouvé une augmentation de la transcription des gènes d'une protéine inconnue^[3],[4]. Cela fut plus tard décrit comme la « Heat Shock Response » et les protéines ont été appelées « Heat Shock Proteins » (Hsps).

On en a par exemple retrouvé des concentrations remarquablement élevées dans les gemmules de l'éponge d'eau douce (animal filtreur) Spongilla lacustris^[5].

Les protéines de la famille des HSP70 fonctionnent sous forme de dimères. Elles ont un fonctionnement fondé sur leur flexibilité et leur capacité à lier des zones d'interactions hydrophobe. On distingue deux cas :

• si la protéine est labile (facilement modifiable), l'ATP ne sera pas nécessaire ;
• alors que si la protéine est structurée de manière forte, l'ATP devra intervenir.

Toutes les protéines Hsp70 ont trois grands domaines fonctionnels :

• un « domaine N-terminal » du domaine ATPase lie l'ATP (adénosine triphosphate) et l'hydrolyse en ADP (adénosine diphosphate). L'échange de l'ATP réalise des changements conformationnels dans les deux autres domaines ;
• un « domaine de fixation du substrat » avec une affinité pour les molécules neutres, d'acides aminés hydrophobes résidus. Le domaine est suffisamment long pour interagir avec des peptides jusqu'à sept résidus de longueur ;
• un « domaine C-terminal » riche en structure en hélice alpha, qui agit comme un « couvercle » pour le domaine de fixation du substrat. Quand une protéine Hsp70 est liée à l'ATP, le couvercle est ouvert et relâche relativement rapidement le peptide. Lorsque les protéines Hsp70 sont liées à l'ADP, le couvercle est fermé, et les peptides sont étroitement liés au domaine de fixation du substrat.

La chaleur est un des plus grands ennemis des protéines puisque cela modifie le repliement et par conséquent, altère la fonction de la protéine. Dès lors, l'évolution a mis en place des systèmes permettant d'éviter cette dénaturation par la chaleur pour ne pas avoir à remplacer trop souvent les protéines dénaturées (le recyclage des protéines est appelé le « turn-over »). Le rôle des HSP est de garantir la bonne conformation des protéines dans la cellule.

Les HSP se distinguent par le fait qu'elles possèdent plus d'acides aminés capables d'établir de fortes interactions entre eux que les protéines « normales », c'est-à-dire, non-HSP. Par conséquent, les HSP sont donc moins « flexibles » et moins sensibles à la chaleur.

Concrètement, une HSP s'approche d'une protéine. Selon que la conformation de la protéines est bonne ou mauvaise, elle permettra ou non l'association de la HSP ou sera dirigée vers le protéasome pour être dégradée. Si la HSP s'est associée, cette dernière va servir de « squelette » à la protéine ce qui lui évite de se faire déformer (dénaturer) par la chaleur. Plus tard, les deux protéines se séparent et continuent leur vie dans la cellule.

Le terme « HSP » regroupe en fait toute une famille de protéines, chacune ayant un partenaire protéique spécifique. Certaines HSP sont exprimées (synthétisées) tout le temps alors que d'autres sont exprimées à la suite d'une brusque augmentation de la température.

HSP 70 est surexprimé dans les mélanomes malins et sousexprimé dans les cellules rénales cancéreuses.