Les proteines majeures de la secretion prostatique

Basic and Clinical Andrology, May 2019

La sécrétion prostatique humaine ne contient que quelques protéines majeures parmi lesquelles on retrouve l’albumine, la phosphatase acide, l’antigène spécifique à la prostate (PSA), la protéine de sécrétion de 94 acides aminés (PSP94), la Zn-α2-glycoprotéine et l’α1-glycoprotéine. Le rôle de la plupart de ces protéines n’est pas entièrement connu. On sait toutefois que le PSA contribue à l’hydrolyse des protéines du coagulum formé lors de l’éjaculation. Les rôles probables des autres constituants incluent l’altération des propriétés de surface du spermatozoïde et le contrôle des réponses inflammatoires dans les tractus urogénitaux de l’homme et de la femme.

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Les proteines majeures de la secretion prostatique

Androl., LES PROTEINES MAJEURES DE LA SECRETION PROSTATIQUE 0 Jean Y. DubE 1 P r o f e s s e u r titulaire, DEpt. d e m E d e c i n e , Universitfi L a v a l , Ste F o y , Q u E b e c , C a n a d a MAJOR PROSTATIC SECRETORY PROTEINS. Human prostatic secretion contains only a few major proteins among which one finds albumin, acid phosphatase, prostate specific antigen (PSA), prostatic secretory protein of 94 amino acids (PSP94), Zn-~2-glycoprotein and oq-acid glycoprotein. The roles of most of these proteins are not entirely known. However, PSA has been shown to contribute to the hydrolysis of the seminal coagulum proteins. Probable roles for the other components include modifications of the properties of spermatozoa surface and control of inflammatory responses in male and female urogenital tracts. Keys words : prostatic fluid, ejaculate, seminal plasma, seminal vesicles. Andrologie, 1991, 1 : 56-58, Bien que les bioch]mistes se soient intEressEs au plasma seminal et au fluide prostatique depuis de tr~s nombreuses annEes, on savait rdellement peu de choses jusqu'~, rEcemment sur la nature mOme de la plupart des protEines de ce fluide. Avec av~nement des techniques modernes de separation, de purification et de sEquen~age des protEines, nos connaissances ont progressE rapidement mais demeurent encore trbs fragmentaires. - La mEthode de l'Ejaculation fractionnEe permet d'obtenir facilement dans les premieres gouttes Emises un fluide assez reprEsentatif de la sEcrEtion prostatique puisqu'il est peu contaminE par la sEcrEtion vEsiculaire et par le serum. Lorsque les protEines de ce fluide sont analysEes par 61ectrophorbse sur gel de polyacrylamide deux dimensions (Fig. 1), on constate que les protEines majeures sont en hombre beaucoup plus limitd que dans le serum. On sait maintenant que les six protEines principales par ordre de poids molEculaire dEcroissant sont I'albumine, la phosphatase acide prostatique (PAP), rt~l-acide gtycoprotdine, la Zn-~2-glycoprotEine, l'antig~ne spdcifique ~ la prostate (en anglais prostate specific antigen : PSA) et la protEine de sEcrEtion prostatique de 94 acides amines (PSP94). Le fluide prostatique contient Egalement une multitude d'autres protEines mineures dont on peut retrouver une liste assez exhaustive dans la revue de Lizana et Eneroth ( 13 ). Pour les besoins de cet article, je limiterai mon propos ~. la biochimie et ~t la physiologie des six protEines majeures EnumdrEesplus haut. L'albumine L'albumine est un constituant relativement important du fluide prostatique (0,5-1 g/l). Elle n'est cependant pas synthEtisEe par les cellules prostatiques mais elle derive du serum par transudation ~ partir des espaces intercellulaires. On a Entis l'hypoth~se que le rEle de l'albumine dans le plasma seminal serait d'amEliorer la motilitE et la survie des spermatozoides. Bien que cette hypoth~se soit plausible, on n'a pas observe de differences significatives dans les niveaux d'albumine du plasma seminal des hommes fertiles ou infertiles ( 13 ). 45. ~ 31~ Z n - ~ G PSP94 e ~ PSA Figure 1 : SEparationpar (:lectrophorEsesur gel de polyacrylamideh 2 dimensionsdes prot6inesdu fluide prostatique obtenu par Ejaculation fractionnEe.Les protEines sont sEparEesselon leur point isoElectrique (acide ~ gaucheet basique h droite)et selon leur poids mol6culaire(dimensionverticale).La positionoh migrent 6 protEinesstandardsde poidsmolEcutaireconnu( 14,000 92,000 )est indiquEeh gauchedu gel. Les protEinesont 6t6colorEesau bleude Coomassie.AbrEviations: ct1-a-G = C~l-acide-glycoprotEine ; Zn-ot2-G = Zn-tx2glycoprotEine. La phosphatase acide prostatique La PAP est le marqueur du cancer de la prostate utilisE depuis plus de 50 ans. Elle est la protEine la plus abondante du fluide prostatique o~t elle reprEsente environ 25 % des protOines totales. C'est une sialoglycoprotEine de 100,000 kDa avec deux sousunites identiques de 50,000 kDa. Sa sequence en acides amines diff~re de celIe de la phosphatase acide lysosomiale sur environ 50 % des rEsidus ( 17 ). Le plasma seminal contient quelques substrats potentiels de cette enzyme dont la phosphorylcholine ( 16 ). On ne connait pas le rEle physiologique de cette h y d r o l y s e . De plus, la PAP est capable d'hydrolyser le groupement phosphate des protEines phosphorylEes sur les rdsidus tyrosine, sErine et thrEonine ( 12 ). De telles protEines phosphorylEes sont prEsentes sur la surface du spermatozo'fde et on peut penser que leur ddphosphorylation, tout comme d'autres m o d i f i c a t i o n s des protdines de surface, pourrait j o u e r un rEle dans le phdnom~ne de la capacitation. Certaines experiences montrent dgalement qu'au moins deux protdines des vdsicules sdminales, la sEmEnogEline et la fibronectine impliqudes dans la f o r m a t i o n du c o a g u l u m sont phosphorylEes ( 2,15 ). L'influence de la PAP sur le degr6 de p h o s p h o r y l a t i o n de ces protEines de mEme que les consequences de la presence ou de l'absence des groupements p h o s p h a t e s darts les phEnom~nes de coagulation et de liquefaction du sperme restent ~ determiner. L'al-acide glycoprot~ine L'CZl-acide glycoprotdine est avant tout une protEine sErique synthEtisEe par le foie. Cependant, nous avons dEmontr6 rEcemment que cette protEine pouvait 6galement ~tre traduite dans la prostate ( 4 ). On ne sait pas quelle proportion de la protEine dans le fluide prostatique peut venir du serum et de la synth~se locale. L'O~l-acide glycoprotEine a une masse molEculaire de 40kDa ~ laquelle les sucres et l'acide sialique contribuent pour environ 50 %. Cette protdine poss~de certaines propriEtds i m m u n o s u p p r e s s i v e s particuli~rement lorsqu'elle est dEglycosylEe ( 15 ). Bien qu'on ne poss~de pas b e a u c o u p de donnEes concretes pour l'affirmer, l'activit6 immunosuppressive pourrait servir deux rEles principaux soit ceux de protEger la prostate contre l ' i n f l a m m a t i o n et d'empEcher les spermatozoi'des de provoquer des reactions immunologiques dans le tractus urogenital de la femme. La Zn-a2-glycoprotEine Avec mes colI~gues, nous avons identifiE rEcemment cette protdine dans la sEcrEtion prostatique ( 7 ). Sa concentration dans le plasma seminal (0,4 g/L) est environ 5 fois plus ElevEe que dans le serum. On a tout lieu de croire qu'elle est synthEtisEe en totalit6 par les cellules prostatiques et qu'elle n'est pas concentrEe ~ partir du serum. La composition en acides amines de ta protdine purifiEe du plasma s6minal est identique ~ celle du serum. Ces rEsultats indiquent qu'il s'agit bien de la marne protEine. Magr6 son nora, la Zn-o~2glycoprotEine ne lie paste zinc qui, comme on le salt, est present en grande concentration dans le fluide prostatique. Son nora vient plut6t du fait qu'elle a 6t6 isolEe du serum par p r e c i p i t a t i o n avec des sels de zinc. La sequence complete des acides aminds de la protEine sErique publiEe r6cemment montre qu'elle a une tr~s grande homologie avec les antig~nes d'histocompatibilit6 et avec une protEine ressemblant h H-2 chez la souris ( 1 ). Comme la protEine H2 est capable de mEdier une immu-notolErance active, son rEle darts le plasma seminal pourrait donc ~tre semblable celui de l ' ~ l - a c i d e glycoprotEine. I1 est intEressant de noter que cette protEine est aussi prEsente dans les sEcrEtions apocrines et surtout dans la sueur oh el]e reprEsente 36 % des protEines totales ( 15 ). L'antig~ne sp~cifique h la prostate Le PSA a 6t6 purifi6 de tissus prostatiques humains pour la premiere fois en 1979 ( 19 ). I1 est devenu rapidement par la suite le marqueur de choix pour le cancer de la prostate. Le PSA est une glycoprotEine de 34 kDa qui comporte trois ou quatre i s o f o r m e s majeures. La sequence des acides amines a rEvEl6 qu'il s'agissait d'une protEase ~t sErine apparentEe aux kallikrEines glandulaires ( 20 ). Les seuls substrats connus de cette e n z y m e sont la sEmEnogEline et la fibronectine ( 11 ). Ces deux protEines sEcrEtdes par les vEsicules sEminales forment la partie solide du coagulum et lors du phEnom~ne de liquefaction du sperme, elles sont progressivement hydrolysEes par le PSA a v e c ou sans l'aide des multiples autres enzymes protEolytiques contenues dans le plasma seminal. Alors que le coagulum se dissout, les spermatozo]'des d e v i e n n e n t progressivement motiles. Cette motilit6 accrue pourrait ~tre causEe par des peptides libdrEs pendant rhydrolyse de la s6mEnogEline ( 9 ). Plusieurs observations sugg~rent que le zinc pourrait influencer l ' h y d r o l y s e de la sEmEnogEline. En effet, nos 6tudes ont montr6 que le zinc se liait fortement ~ la sEmEnogEline ( 6 ). De plus, on salt que le zinc inhibe ractivit6 enzymatique du PSA ( 20 ) et ralentit la liquefaction du coagulum (10. On peut donc concevoir que lors de l'Ejaculation, le zinc prostatique en se fixant ~t la sdmdnogdline des vEsicules sEminales enl~verait l'inhibition sur le PSA et lui permettrait d'exercer son activit6 b y d r o l y t i q u e . Ce construit d e m e u r e une h y p o t h ~ s e et d'autres mEcanismes de liquefaction ont 6galement 6t6 proposes ( 14 ). La prot~ine de s~cr~tion prostatique de 94 acides amines La PSP94 qui est aussi connue sous les noms de fJ-inhibine et de 8 - m i c r o sEminoprotEine est une protdine majeure de la sEcrEtion prostatique et sa concentration dans le plasma seminal est d'environ 1.3 g/1 ( 3 ). C'est une protEine non-glycosylEe et qui est absente du serum. Sa sequence en acides amines n'indique pas d'homologie globale avec des protEines connues. Cependant, il existe de courtes sequences de la partie c a r b o x y terminale de la protEine qui ont une certaine similarit6 avec les chaines A et B de la 13inhibine ovarienne ( 18 ). On ne croit pas que la PSP94 ait vEritablement d'activit6 de type inhibine in vivo. Alors que ron pensait que cette protEine 6tait spEcifique ~tla prostate, il a 6tE dEmontrd rEcemment que I'ARN messager de la PSP94 6tait exprimd fortement dans quelques tissus tels la muqueuse gastrique et la trachEe ( 18 ). Ceci sugg~re qua la PSP94 est reliEe aux activitEs exocrines de certaines cellules 6pithEliales tout comme la Zn-o~2glycoprotEine. On salt 6galement que la PSP94 est une protEine qui peut se lier aux spermatozoides en mame temps que d'autres protdines sEcrEtEes par les glandes accessoires males. Cette liaison pourrait avoir pour fonction de retarder lacapacitation et/ou de m a s q u e r des sites antigEniques du sperrnatozoide lors de son parcours dans les tractus urogEnitaux de l ' h o m m e et de la f e m m e . De tels rEles ont 6 g a l e m e n t 6t6 propos6s pour la lactoferrine qui origine des vEsicules sEminales. CONCLUSION Malgr6 certains progr~s rEcents dans l'identification des protEines majeures de la sEcrEtion prostatique, il reste encore beaucoup de points obscurs sur leur r61e exact et en p a r t i c u l i e r leur interaction avec les s p e r m a t o z o i d e s et leur contribution ~t la fertilit6 masculine. De nombreuses Etudes ont tent6 d'Etablir des c o r r e l a t i o n s entre les concentrations de diffErents constituants du plasma seminal et certaines caractEristiques du sperme. Dans la majorit6 des cas, aucune correlation significative n'a Et6 ddmontrEe. I1 faut reconnahre que m~me chez des individus normaux et fertiles, la concentration des protEines de sEcrEtion p r o s t a t i q u e varie considdrablement dans le plasma seminal. Ceci s'explique en partie par les volumes relatifs variables des fluides vEsiculaire et prostatique. Cependant, cette variabilit6 ne signifie pas que la sEcrEtion prostatique n'a aucun rEle dans la fertilitE masculine. D'autres facteurs entrent en ligne de compte. L'un de ceux-ci est la chronologie du contact des sperrnatozoi'des avec les diffErentes sEcrEtions des glandes accessoires males. En effet, si les spermatozoides viennent en contact avec Ie fluide vEsiculaire avant le fluide prostatique, leur motilitE, leur viabilitE et leur capacitE de dEcondenser la c h r o m a t i n e en sera sErieusement affectEe ( 5 ). Ces experiences dEmontrent que le plasma seminal n'est pas qu'un simple milieu de transport pour tes spermatozoi'des et les diffErentes sEcrEtions accessoires. REMERCIEMENTS Les travaux de notre Laboratoire cites dans cet article ont EtE rEalisEs grace ~t des s u b v e n t i o n s du Conseil de R e c h e r c h e s MEdicales du Canada. Nous s o m m e s Egalement reconnaissants envers m a d a m e Lucie Turcotte pour son travail dactylographique. 1 - Araki T , Gejyo F , TakagakiK , Haupt H , Schwick HC , Burgi W , Marti T , Schaller J , Rickli E , BrossmerR, AtkinsonPH, PutnamFW, SchmidK. Complete amino acid sequence of human plasma Zn-~2-glycoprotein and its homology to histo compatibility antigens . Proceed. Natl Acad. Sci. 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RESUME : La s6cr6tion prostatique humaine ne contient que quelques prot6ines majeures parmi lesquelles on retrouve l'albumine, la phosphatase acide, l'antig6ne spEcifique h la prostate (PSA), la prot6ine de s6cr6tion de 94 acides amin6s (PSP94), la Zn-a2- glycoprot6ine et r~l- glycoprot6ine . Le r61e de la plupart de ces prot6ines n'est pas enti~- rement connu . On sait toutefois que le PSA contribue h l'hydrolyse des protdines du coagulum form6 lors de l'6jaculation. Les r61es probables des autres constituants incluent l'altEration des propri6tds de surface du spermatozoide et le contr61e des rdponses inflammatoires dans les tractus urogdnitaux de l'homme et de la femme. Mots clefs, fluide prostatique, 6jaculat, plasma s6minal, vdsicules s6minales . Andrologie 1991 , 1 : 56 - 58 .


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Jean Y. Dubé. Les proteines majeures de la secretion prostatique, Basic and Clinical Andrology, 56, DOI: 10.1007/BF03034169