Les protéines S100 sont une famille de protéines de liaison au calcium spécifiques aux tissus de faible poids moléculaire avec un effet modulateur qui sont impliquées dans de nombreux processus physiologiques de l'organisme. Le nom caractérise la capacité des composés de ce groupe à se dissoudre complètement dans une solution de sulfate d'ammonium à 100 % à des valeurs de pH neutres.
Actuellement, 25 représentants de cette famille sont connus, qui sont caractéristiques de différents tissus. Cette caractéristique suggère que les protéines s100 spécifiques au cerveau sont des protéines présentes dans les cellules cérébrales et impliquées dans les processus neurophysiologiques.
Historique des découvertes
La première protéine s100 a été isolée en 1965 à partir de cerveaux de bovins par les scientifiques Moore et Gregor. Par la suite, des protéines de cette famille ont été trouvées chez les mammifères, les oiseaux, les reptiles et les humains. Initialement, on pensait que le s100 n'était présent que dans le tissu nerveux, mais avec le développement des méthodes immunologiques, les protéines de ce groupe ont commencé à être trouvées dans d'autres organes.
Caractéristiques générales et topographie
Les protéines de la famille s100 ne sont présentes que chez les vertébrés et les humains. Sur les 25 protéines de ce groupe, 15 sont spécifiques au cerveau, dont la plupart sont produites par les cellules astrogliales du SNC, mais certaines sont également présentes dans les neurones.
Il a été établi que 90 % de la totalité de la fraction s100 dans le corps est dissoute dans le cytoplasme des cellules, 0,5 % est localisée dans le noyau et 5 à 7 % est associée aux membranes. Une petite partie de la protéine se trouve dans l'espace extracellulaire, y compris le sang et le liquide céphalo-rachidien.
La protéine du groupe s100 est présente dans de nombreux organes (peau, foie, cœur, rate, etc.), mais dans le cerveau, elle l'est cent mille fois plus. La concentration la plus élevée est observée dans le cervelet. La protéine s100 est également produite activement dans les mélanocytes (cellules tumorales de la peau). Cela a conduit à l'utilisation de ce composé comme marqueur tissulaire d'origine ectodermique.
Chimiquement, les protéines s100 sont des dimères d'un poids moléculaire de 10 à 12 d altons. Ces protéines sont acides car elles contiennent une grande quantité (jusqu'à 30%) de résidus d'acides aminés glutamiques et aspartiques. La composition des molécules s100 n'inclut pas les phosphates, les glucides et les lipides. Ces protéines peuvent résister à des températures allant jusqu'à 60 degrés.
Structure et conformation spatiale
La structure de tous les membres de la famille s100 sont des protéines globulaires. La composition d'une molécule dimère comprend 2 polypeptides (alpha et bêta), reliés entre eux par des liaisons non covalentes.
La plupart des membres de la famille sont des homodimères formés de deux sous-unités identiques, mais il existe également des hétérodimères. Chaque polypeptide au sein de la molécule s100 a un motif de liaison au calcium appelé la main EF. Il est construit selon le type spirale-boucle-spirale.
La protéine s100 contient 4 segments α-hélicoïdaux, une région charnière centrale de longueur variable et deux domaines variables terminaux (N et C).
Caractéristiques d'action
Les protéinesS100 elles-mêmes n'ont pas d'activité enzymatique. Leur fonctionnement repose sur la liaison des ions calcium, qui sont impliqués dans de nombreux processus intercellulaires et intracellulaires, dont la signalisation. L'ajout de Ca2+ à la molécule s100 conduit à son réarrangement spatial et à l'ouverture du centre de liaison aux protéines cibles, par lequel l'interaction avec d'autres protéines est effectuée.
Ainsi, s100 n'appartient pas aux protéines dont la tâche principale est de réguler la concentration de Ca2+. Les protéines de ce groupe sont des modulateurs biologiquement actifs dépendants du calcium qui convertissent le signal et affectent les processus intracellulaires et extracellulaires en se liant aux protéines cibles. Les neurotransmetteurs peuvent également agir comme ce dernier, ce qui explique l'influence du s100 sur la transmission de l'influx nerveux.
Actuellement, il a été révélé que les ions zinc et/ou cuivre agissent comme régulateurs pour certains s100 au lieu de Ca2+. L'ajout de ce dernier peut à la fois affecter directement l'activité de la protéine et modifier son affinité pour le calcium.
Fonctions
Une image complète du rôle biologique des protéines s100 spécifiques au cerveau dans le corps n'existe pas encore. Néanmoins, la participation des protéines de ce groupe dans les processus suivants a été révélée:
- régulation des réactions métaboliques du tissu nerveux;
- Réplication de l'ADN;
- expression de l'information génétique;
- prolifération des cellules gliales;
- protection contre les dommages cellulaires oxydatifs (liés à l'oxygène);
- différenciation des neurones immatures;
- mort des neurones par apoptose;
- dynamique du cytosquelette;
- phosphorylation et sécrétion;
- transmission d'un influx nerveux;
- régulation du cycle cellulaire.
Selon l'espèce et la localisation, les protéines s100 spécifiques au cerveau peuvent avoir des effets à la fois intracellulaires et extracellulaires. L'effet de certaines protéines dépend de la concentration. Ainsi, la protéine bien connue s100B à teneur normale présente une activité neurotrophique, et à des niveaux élevés - neurotoxique.
Les protéines s100 extracellulaires spécifiques au cerveau peuvent être impliquées dans les réponses inflammatoires, réguler la différenciation gliale et neuronale et déclencher l'apoptose (mort cellulaire programmée). L'importance de s100 a été prouvée dans une expérience in vitro dans laquelle les neurones ne survivaient pas sans la présence decette protéine.
Valeur de diagnostic s100
La valeur diagnostique de s100 est basée sur la relation de sa concentration dans le sérum sanguin (ou liquide céphalo-rachidien) avec les pathologies du SNC et les maladies oncologiques. Il a été établi que lorsque les cellules gliales sont endommagées, cette protéine pénètre dans l'espace extracellulaire, d'où elle pénètre dans le liquide céphalo-rachidien puis dans le sang. Ainsi, sur la base d'une augmentation de la concentration de s100 dans le sérum, une conclusion peut être tirée sur un certain nombre de pathologies cérébrales. La relation entre le contenu de cette protéine dans le sang et les maladies du système nerveux central a été confirmée expérimentalement.
L'augmentation de la concentration de s100 dans les fluides extracellulaires ne conduit pas seulement à cause de la destruction des barrières cellulaires synthétisant cette protéine cellulaire. La première réponse à de nombreuses pathologies cérébrales est la réponse dite gliale, dont une partie est une augmentation de l'intensité de la sécrétion de s100 par les astrocytes. Une augmentation de la teneur de cette protéine dans le sang peut également indiquer une violation de la barrière hémato-encéphalique.
La surveillance du niveau de s100 vous permet d'évaluer le degré de lésions cérébrales, ce qui est d'une grande importance dans le pronostic médical. La relation diagnostique entre la quantité de cette protéine et la neuropathologie ressemble à la corrélation entre la concentration de protéine C-réactive et l'inflammation systémique.
Utiliser comme marqueur tumoral
La protéine s100 a commencé à être utilisée comme marqueur tumoral au début des années 1980. Actuellement, cette méthode est efficace pour la détection précoce d'un cancer, d'une récidive ou d'une métastase. Le plus souvent, le s100 est utilisé dansdiagnostiquer un mélanome ou un neuroblastome.
Il faut distinguer quand cette protéine est analysée pour détecter des pathologies du SNC ou d'autres maladies, et quand elle est utilisée pour détecter un cancer. Si l'orientation va spécifiquement vers l'oncomarqueur, le décodage de la protéine s100 doit également prendre en compte d'autres raisons possibles de l'augmentation de la concentration de la substance à tester dans le sang. Lors de l'interprétation des résultats, veillez à faire attention à la méthode d'analyse, car les limites de l'intervalle de référence (indicateurs normaux) en dépendent.
Le principal inconvénient du marqueur s100 est sa faible sélectivité, car une augmentation de la concentration de cette protéine dans le sang et le LCR peut être associée à de nombreuses pathologies, pas nécessairement de nature cancéreuse. Par conséquent, la protéine s100 ne peut pas se voir attribuer une valeur diagnostique décisive. Néanmoins, cette protéine a fait ses preuves en tant que marqueur compagnon du cancer.
Niveau de présence dans le sérum sanguin
Normalement, la protéine s100 doit être présente dans le sérum en une quantité inférieure à 0,105 µg/l. Cette valeur correspond à la limite supérieure de concentration chez une personne en bonne santé. Le dépassement du niveau autorisé (DL) s100 peut indiquer:
- CP;
- lésion cérébrale;
- développement d'un mélanome malin (ou sa récidive);
- grossesse;
- neuroblastome;
- dermatomyosite;
- couvrant de grandes surfaces de brûlures.
Les niveaux de protéines peuvent également augmenter avec le stress ou une exposition prolongéecorps dans la zone ultraviolette. La concentration dans le sang est déterminée par l'analyse appropriée.
Détection dans le corps
Il existe plusieurs façons de détecter la présence de s100 dans le sérum, notamment:
- essai immunoradiométrique (IRMA);
- spectroscopie de masse;
- western blot;
- ELISA (dosage immuno-enzymatique);
- électrochimiluminescence;
- PCR quantitative.
Toutes ces méthodes analytiques sont très sensibles et permettent une détermination très précise de la teneur quantitative en s100. Comme cette protéine a une demi-vie courte (30 minutes), des concentrations sériques élevées ne sont possibles qu'avec un apport constant de tissus malades.
Dans les diagnostics cliniques, un dosage immunologique électrochimiluminescent automatisé pour la protéine s100 est le plus souvent utilisé. L'étude combine l'utilisation d'anticorps dirigés contre une protéine détectable avec un marquage lumineux. L'appareil détermine la concentration s100 par l'intensité du rayonnement chimiluminescent.
Anticorps contre la protéine s100
En médecine, les anticorps dirigés contre la protéine s100 ont 2 domaines d'application pratique:
- diagnostic - utilisé dans les méthodes immunologiques pour détecter la concentration de cette protéine dans le sérum ou le LCR (dans ce cas, s100 est un antigène);
- thérapeutique - l'introduction d'anticorps dans le corps est utilisée dans le traitement de certaines maladies.
Les anticorps exercent leur effet en modulanteffets sur les protéines s100. Un médicament bien connu sur cette base est Tenoten. Les anticorps anti-s100 ont un effet bénéfique sur le système nerveux, améliorent la transmission des impulsions. De plus, ces médicaments sont capables d'arrêter les manifestations symptomatiques des troubles de la fonction autonome du système digestif.
