Apprêtement non conventionnel de peptides antigéniques : production d’antigènes tumoraux par épissage inverse dans le protéasome ou par des protéases distinctes du protéasome

Peptides recognized by cytolytic T lymphocytes (CTL) on tumors usually originate from the degradation of cellular proteins by the proteasome. Understanding the parameters involved in the production of a given antigenic peptide is important to define the most appropriate vaccination modality for this peptide. In this work, we studied the unconventional processing of two tumor antigens deriving from the differentiation protein gp100PMEL17 and the cancer specific protein MAGE-A4. Peptide splicing is a novel mechanism of production of peptides relying on the proteasome and involving the linkage of fragments originally distant in the parental protein. In the first study of this work, we describe a new antigenic peptide, which is presented by HLA-A3 and comprises two non-contiguous fragments of the melanoma differentiation antigen gp100PMEL17 spliced together in the reverse order to that in which they appear in the parental protein. Contrary to the previously described spliced peptides, which are produced by the association of fragments of 3 to 6 amino acids, the peptide described here results from the ultimate association of an 8-amino acid fragment with a single arginine residue. As described before, peptide splicing takes place in the proteasome by transpeptidation involving an acyl-enzyme intermediate linking one of the peptide fragment to a catalytic subunit of the proteasome. Interestingly, we observe that the peptide causing the nucleophilic attack on the acyl-enzyme intermediate must be at least three-amino acid long in order to give rise to a spliced peptide. The spliced peptide produced from this reaction therefore bears an extended C-terminus that needs to be further trimmed in order to produce the final antigenic peptide. We show that the proteasome is able to perform the final trimming step required to produce the antigenic peptide described here. In the second part of this work, studying the processing of the MAGE-A4 peptide NYKRCFPVI143-151, we observed that proteasome inhibition improved its presentation, suggesting that the proteasome does not produce the peptide but rather degrades it. Interestingly, the degradation efficiency of the antigenic peptide depends on the proteasome subtype. Indeed, our results based on cellular and in vitro experiments showed that the standard proteasome is more efficient at degrading the peptide than the 11 immunoproteasome. Because the peptide processing was independent from the proteasome, we investigated the role of alternatives proteases. Our results showed that two different proteases processed the peptide: a serine protease and a metalloprotease. In conclusion, we show that the peptide NYKRCFPVI143-151 is (1) degraded by the standard proteasome and (2) produced by two other proteases, which are still under investigation.

(fre) Les peptides antigéniques reconnus par les lymphocytes T cytolytiques (CTL) à la surface des cellules proviennent majoritairement de la dégradation des protéines par le protéasome. La compréhension des paramètres qui influencent la production d’un peptide antigénique donné est primordiale pour définir la meilleure modalité de vaccination contre ce peptide. Dans ce travail, nous avons étudié l’apprêtement non conventionnel de deux antigènes tumoraux. Dans une première étude, nous avons décrit un nouveau peptide antigénique présenté par HLA-A3 à la surface de cellules de mélanomes. Cet antigène est formé par l’association de deux fragments non-contigus de la protéine de différentiation gp100PMEL17. Ce phénomène, appelé épissage peptidique se produit au sein du protéasome et implique la formation d’un nouveau lien peptidique entre des fragments à l’origine distants dans la protéine dont ils proviennent. Le mécanisme d’épissage peptidique se produit suite à l’attaque nucléophile d’un intermédiaire acyl-enzyme par le groupement N-terminal d’un fragment peptidique présent dans la chambre catalytique du protéasome. Contrairement aux peptides épissés précédemment étudiés et qui résultent de l’association de fragments de 3 à 6 acides aminés, le peptide décrit dans ce travail provient de l’association d’un fragment de 8 acides aminés avec un seul résidu arginine. Notre travail a montré que le peptide responsable de l’attaque nucléophile devait contenir au minimum 3 acides aminés. Le fragment peptidique résultant de cet épissage est ensuite raboté pour produire le peptide antigénique final. La deuxième étude présentée a quant à elle étudié l’apprêtement de l’antigène tumoral NYKRCFPVI143-151 dérivé de MAGE-A4. De manière intéressante, nous avons observé que le peptide était dégradé de manière différentielle par les différents sous-types de protéasome puisque le protéasome standard dégrade le peptide de manière plus importante que l’immunoprotéasome. Le fait que ce peptide n’est pas produit par le protéasome nous a amené à étudier l’implication de protéases alternatives. Nous avons pu démontrer que deux protéases différentes sont impliquées dans l’apprêtement de l’antigène : une sérine protéase et une métalloprotéase. Ces deux protéases sont actuellement en cours d’identification.