Jean-Pierre Liautard, Laurent Pujo-Menjouet, Jacques-Damien Arnaud, Maria Teresa Alvarez-Martinez, Pascaline Fontes, Erwan Hingant, Institut Camille Jordan [Villeurbanne] (ICJ), École Centrale de Lyon (ECL), Université de Lyon-Université de Lyon-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université Jean Monnet [Saint-Étienne] (UJM)-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon), Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centro de Investigación en Ingeniería Matemática [Concepción] (CI²MA), Universidad de Concepción [Chile], Multi-scale modelling of cell dynamics : application to hematopoiesis (DRACULA), Centre de génétique et de physiologie moléculaire et cellulaire (CGPhiMC), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon-Inria Grenoble - Rhône-Alpes, Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut Camille Jordan [Villeurbanne] (ICJ), Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École Centrale de Lyon (ECL), Mécanismes moléculaires dans les démences neurodégénératives (MMDN - U710 Inserm), Université Montpellier 2 - Sciences et Techniques (UM2)-École pratique des hautes études (EPHE), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM), BioCampus Montpellier (BCM), Université Montpellier 1 (UM1)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre d’études d’Agents Pathogènes et Biotechologies pour la Santé (CPBS), Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Modélisation mathématique, calcul scientifique (MMCS), ANR grant MADCOW no. ANR-08-JCJC-0135-01 (France), FONDECYT postdoctoral grant no. 3130318 (Chile), Inria, ANR-08-JCJC-0135,MADCOW,Modelling Amyloid Dynamics and Computation Output Work: applications to Prion and Alzheimer's disease(2008), Institut Camille Jordan (ICJ), Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon), Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Jean Monnet - Saint-Étienne (UJM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Universidad de Concepción - University of Concepcion [Chile], Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Inria Grenoble - Rhône-Alpes, Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut Camille Jordan (ICJ), Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Jean Monnet - Saint-Étienne (UJM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École Centrale de Lyon (ECL), Mécanismes moléculaires dans les démences neurodégénératives (MMDN), Université Montpellier 2 - Sciences et Techniques (UM2)-École Pratique des Hautes Études (EPHE), Université Montpellier 1 (UM1)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Jean Monnet [Saint-Étienne] (UJM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Jean Monnet [Saint-Étienne] (UJM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École Centrale de Lyon (ECL), Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Jean Monnet [Saint-Étienne] (UJM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Inria Grenoble - Rhône-Alpes, Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Centre de génétique et de physiologie moléculaire et cellulaire (CGPhiMC), Université de Lyon-Université de Lyon-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), and Université Montpellier 2 - Sciences et Techniques (UM2)-École pratique des hautes études (EPHE)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)
In a previous work by Alvarez-Martinez et al. (2011), the authors pointed out some fallacies in the mainstream interpretation of the prion amyloid formation. It appeared necessary to propose an original hypothesis able to reconcile the in vitro data with the predictions of a mathematical model describing the problem. Here, a model is developed accordingly with the hypothesis that an intermediate on-pathway leads to the conformation of the prion protein into an amyloid competent isoform thanks to a structure, called micelles, formed from hydrodynamic interaction. The authors also compare data to the prediction of their model and propose a new hypothesis for the formation of infectious prion amyloids., Author Summary Understanding the mechanism of prions is an important issue. Indeed, it involves a mechanism modifying the structure of the proteins that are of high interest in theoretical biology. Knowing the underlying mechanism that leads to prion disease could help further investigations in the world of amyloid disease and for example the so-called Alzheimer's disease. The theory of prion, also known as Protein-Only, has been widely studied. Nevertheless no mathematical models are able to reproduce the phenomena in silico. This suggests a lack of information in the theory. Here we propose a new model, built with a new approach theory that fits experimental data in a very satisfactory way. This model, together with experiments, maintains the idea that an intermediate conformation of the protein helps the disease to spread. Besides, this work is an excellent example of a strong interaction between mathematical modelling and biological approach. Indeed, because of a strong discrepancy between theoretical results of the early original model and biological data on pathological prion formation, the team of biologists decided to investigate more closely their experiments. They came out with a new discovery: the crucial role of micelles in the pathological conformation of the prion protein.