74
Toxicologie nucléaire environnementale et humaine
ubiquistes, les ATPases de type P sont présentes dans la cellule au niveau de la
membrane plasmique ou bien de la membrane de compartiments intracellulaires
tels que la vacuole, le réticulum endoplasmique ou l’appareil de Golgi (Axelsen
et Palmgren, 1998; Palmgren et Axelsen, 1998). On dispose à l’heure actuelle de
trois structures tridimensionnelles d’ATPase de type P, celles de 1 ATPase-CaSERCAla (Toyoshima et al., 2000), de l’ATPase-Na+/K+ (Morth et al., 2007) et de
l’ATPase-H+ AHA2 (Pedersen et al., 2007).
Si elles partagent le même principe de fonctionnement, les ATPases de type P
n’en demeurent pas moins sélectives de tel ou tel ion. Ainsi, certaines d’entre elles
sont-elles impliquées dans le transport des MR tels que le cuivre ou le zinc qui
ont un rôle dans le fonctionnement cellulaire ou le cadmium ou le plomb, qui sont
considérés comme des métaux toxiques. Ces ATPases constituent la famille des
ATPases-P|B (Arguello et al., 2007), dont le premier membre fut identifié chez
Staphylococcus aureus (Nucifora et al., 1989), comme déterminant essentiel de
la résistance au cadmium. D’un point de vue architectural, les ATPases-PIB diffèrent des autres ATPases de type P par la taille et l’agencement du domaine transmembranaire ainsi que par la présence aux extrémités N ou C terminales d’un ou
plusieurs domaines de liaison des métaux. Au sein du domaine transmembranaire,
le motif Cys-Pro-X de l’hélice 6 joue un rôle essentiel dans le fonctionnement du
transporteur.
Pour décrire leurs rôles physiologiques, on scinde habituellement les ATPasesPIB en ATPases-Cd2+/Zn2+/Pb2+ d’une part, ATPases-Cu+ d’autre part, les
premières étant plutôt impliquées dans des phénomènes de résistance (Nies,
2003), les secondes plutôt impliquées dans l’homéostasie d’un métal physiologique. Les ATPases-Cd2+/Zn2+/Pb2+ (ATPase-P[B 2) sont présentes chez les bactéries, certaines levures et les plantes. Chez les bactéries, les gènes codant pour ces
ATPases sont intégrés au niveau d’opérons présents au niveau chromosomique ou
épisomique. La transcription de l’opéron est induite par la présence du métal dans
un processus qui fait intervenir un métallorégulateur de type ArsR (Silver, 1996).
Chez la plante modèle A. thaliana, trois ATPase-P]B -, ont été identifiées (Williams
et Mills, 2005). AtHMA2 et AtHMA4 situées au niveau de la membrane plasmique pourraient avoir un rôle essentiel dans la nutrition de la plante en approvisionnant le xylème en zinc. Par ailleurs, AtHMA4 serait aussi impliquée dans
la résistance de la plante au Cd2+ (Verret et al., 2004; 2005). AtHMA3, comme
montré récemment in planta, serait impliquée dans la détoxication du cadmium,
du zinc, du cobalt et du plomb en participant à leur séquestration dans la vacuole
(Gravot et al., 2004; Morel et al., 2008).
Les ATPases-Cu+ (ou ATPases-P[B ]) sont des acteurs clé de l’homéostasie
du cuivre. Chez la levure 5. cerevisiae et chez l’homme, les ATPases-Cu+ sont
localisées au niveau de l’appareil de Golgi où elles acquièrent le cuivre via des
métallochaperonnes de type Atxl pour le délivrer à des ferro-oxydases comme
Fet3p chez la levure ou la céruloplasmine chez l’homme. Chez ce dernier, les
deux ATPases-Cu+, ATP7A et ATP7B peuvent changer de localisation intracellulaire en réponse à un excès de cuivre pour expulser ce dernier hors de la cellule
(Lutsenko et al. 2008). ATP7A et ATP7B ont des localisations tissulaires très
Toxicologie nucléaire environnementale et humaine
ubiquistes, les ATPases de type P sont présentes dans la cellule au niveau de la
membrane plasmique ou bien de la membrane de compartiments intracellulaires
tels que la vacuole, le réticulum endoplasmique ou l’appareil de Golgi (Axelsen
et Palmgren, 1998; Palmgren et Axelsen, 1998). On dispose à l’heure actuelle de
trois structures tridimensionnelles d’ATPase de type P, celles de 1 ATPase-CaSERCAla (Toyoshima et al., 2000), de l’ATPase-Na+/K+ (Morth et al., 2007) et de
l’ATPase-H+ AHA2 (Pedersen et al., 2007).
Si elles partagent le même principe de fonctionnement, les ATPases de type P
n’en demeurent pas moins sélectives de tel ou tel ion. Ainsi, certaines d’entre elles
sont-elles impliquées dans le transport des MR tels que le cuivre ou le zinc qui
ont un rôle dans le fonctionnement cellulaire ou le cadmium ou le plomb, qui sont
considérés comme des métaux toxiques. Ces ATPases constituent la famille des
ATPases-P|B (Arguello et al., 2007), dont le premier membre fut identifié chez
Staphylococcus aureus (Nucifora et al., 1989), comme déterminant essentiel de
la résistance au cadmium. D’un point de vue architectural, les ATPases-PIB diffèrent des autres ATPases de type P par la taille et l’agencement du domaine transmembranaire ainsi que par la présence aux extrémités N ou C terminales d’un ou
plusieurs domaines de liaison des métaux. Au sein du domaine transmembranaire,
le motif Cys-Pro-X de l’hélice 6 joue un rôle essentiel dans le fonctionnement du
transporteur.
Pour décrire leurs rôles physiologiques, on scinde habituellement les ATPasesPIB en ATPases-Cd2+/Zn2+/Pb2+ d’une part, ATPases-Cu+ d’autre part, les
premières étant plutôt impliquées dans des phénomènes de résistance (Nies,
2003), les secondes plutôt impliquées dans l’homéostasie d’un métal physiologique. Les ATPases-Cd2+/Zn2+/Pb2+ (ATPase-P[B 2) sont présentes chez les bactéries, certaines levures et les plantes. Chez les bactéries, les gènes codant pour ces
ATPases sont intégrés au niveau d’opérons présents au niveau chromosomique ou
épisomique. La transcription de l’opéron est induite par la présence du métal dans
un processus qui fait intervenir un métallorégulateur de type ArsR (Silver, 1996).
Chez la plante modèle A. thaliana, trois ATPase-P]B -, ont été identifiées (Williams
et Mills, 2005). AtHMA2 et AtHMA4 situées au niveau de la membrane plasmique pourraient avoir un rôle essentiel dans la nutrition de la plante en approvisionnant le xylème en zinc. Par ailleurs, AtHMA4 serait aussi impliquée dans
la résistance de la plante au Cd2+ (Verret et al., 2004; 2005). AtHMA3, comme
montré récemment in planta, serait impliquée dans la détoxication du cadmium,
du zinc, du cobalt et du plomb en participant à leur séquestration dans la vacuole
(Gravot et al., 2004; Morel et al., 2008).
Les ATPases-Cu+ (ou ATPases-P[B ]) sont des acteurs clé de l’homéostasie
du cuivre. Chez la levure 5. cerevisiae et chez l’homme, les ATPases-Cu+ sont
localisées au niveau de l’appareil de Golgi où elles acquièrent le cuivre via des
métallochaperonnes de type Atxl pour le délivrer à des ferro-oxydases comme
Fet3p chez la levure ou la céruloplasmine chez l’homme. Chez ce dernier, les
deux ATPases-Cu+, ATP7A et ATP7B peuvent changer de localisation intracellulaire en réponse à un excès de cuivre pour expulser ce dernier hors de la cellule
(Lutsenko et al. 2008). ATP7A et ATP7B ont des localisations tissulaires très