*APOE4* Reconfigure les Protéines Lysosomales pour Paralyser l'Élimination des Déchets Neuronaux

La maladie d'Alzheimer (MA) est le trouble neurodégénératif le plus répandu, et le fait de porter une ou deux copies de l'allèle APOE4 constitue le facteur de risque génétique individuel le plus important pour la MA à début tardif. La pathologie précoce de la MA affecte de manière disproportionnée le système endolysosomal neuronal — la machinerie cellulaire responsable de la dégradation des protéines endommagées, des lipides et des organites. Lorsque les lysosomes dysfonctionnent, des agrégats toxiques d'amyloïde bêta et de tau s'accumulent, entraînant finalement la mort neuronale. Bien que la protéine APOE soit connue pour se localiser au niveau des lysosomes, la manière dont APOE4 perturbe spécifiquement la biologie lysosomale n'avait pas été étudiée de manière systématique.

Pour combler cette lacune, Krogsaeter, McKetney et leurs collègues ont exprimé APOE3 ou APOE4 dans des lignées cellulaires neuronales SH-SY5Y et ont réalisé une immunoprécipitation lysosomale (LysoIP) — une méthode permettant d'isoler rapidement des lysosomes intacts via un appât LAMP1-HA — suivie d'une spectrométrie de masse quantitative. Cette approche a permis d'obtenir un protéome lysosomal de haute confiance comprenant plus de 200 protéines enrichies. Les neurones exprimant APOE4 présentaient une alcalinisation lysosomale nette (pH plus élevé), une activité réduite de la cathepsine B (un marqueur de la capacité de dégradation) et un flux autophagique altéré par rapport aux témoins APOE3.

Les comparaisons à l'échelle du protéome ont révélé des dizaines de protéines lysosomales différentiellement régulées entre les conditions APOE3 et APOE4. Deux protéines se sont particulièrement distinguées : LGALS3BP (protéine de liaison à la galectine-3) était significativement appauvrie dans les lysosomes APOE4, tandis que TMED5 (un récepteur transmembranaire de cargo associé au COPI/coatomer, normalement résidant dans la voie RE-Golgi) s'y accumulait de manière aberrante. Ces deux modifications ont été validées par de multiples approches expérimentales. De manière cruciale, lorsque les chercheurs ont croisé leurs données de protéome lysosomal avec des données transcriptomiques et protéomiques humaines issues de cerveaux atteints de MA, les changements directionnels de ces protéines étaient corrélés à la dose allélique d'APOE4 et à la sévérité de la MA, renforçant ainsi la pertinence clinique des résultats.

Des expériences de sauvetage fonctionnel ont démontré l'importance mécanistique de ces protéines. La surexpression de LGALS3BP a partiellement restauré l'acidification lysosomale dans les cellules APOE4, tandis que l'extinction de TMED5 par ARN interférant (siRNA) améliorait de la même façon la fonction lysosomale — suggérant que l'appauvrissement en LGALS3BP et l'accumulation de TMED5 sont causalement liés à l'alcalinisation lysosomale induite par APOE4. Des expériences de ligature de proximité et de purification par affinité ont en outre montré que TMED5 interagit physiquement avec des composants lysosomaux et pourrait interférer avec le complexe pompe à protons V-ATPase responsable de l'acidification des lysosomes.

Cette étude fournit la première cartographie systématique du protéome lysosomal perturbé par APOE4 dans les neurones et établit un cadre mécanistique reliant le génotype APOE4 au dysfonctionnement lysosomal via des nœuds protéiques discrets et ciblables par des médicaments. L'identification de LGALS3BP et de TMED5 comme facteurs lysosomaux régulés par APOE4 ouvre de nouvelles perspectives d'intervention thérapeutique dans la MA, notamment des stratégies visant à restaurer l'acidité lysosomale et la capacité protéolytique chez les porteurs d'APOE4.