TSE-sjukdomarna orsakas av så kallade prioner (prion = proteinaceous infectious particle) som är kroppsegna prionproteiner som har fått en förändrad tredimensionell struktur. Den nu rådande hypotesen är att det är enbart prioner som krävs för att orsaka sjukdomen. Man har inte kunnat finna något viralt DNA eller RNA i infekterat material och inga virusliknande partiklar har kunnat påvisas med elektronmikroskop. Prionproteiner förekommer bland annat i cellmembran i nervvävnad. Den sjukliga formen av prion (PrPres) har en annan sekundärstruktur än de normala, cellulära prionproteinerna (PrPc).
De onormala prionerna tycks påverka de kroppsegna prionproteinernas struktur och i en kedjereaktion förorsaka en övergång från normala prionproteiner till den sjukliga formen. Det förefaller som att kroppsegna prionproteiner spontant kan ändra struktur och påbörja denna kedjereaktion men när det gäller smittsamma varianter av prionsjukdomar så utsöndras prionerna från en invid och infekterar en annan.
Prionerna är extremt resistenta mot yttre påverkan och tolererar höga och låga temperaturer, uttorkning samt de flesta kemikalier inklusive formalin. Det kan finnas kvar i miljön i flera år. Inte ens vanlig autoklavering (121°C) i en timme leder till fullständigt avdödande. Inom humanmedicinen rekommenderas autoklavering i 134–138°C i 18 min för sterilisering av instrument i samband med Creutzfeldt-Jakobs sjukdom (en human prionsjukdom). I England rekommenderar man autoklavering i minst 134°C under minst 18 minuter för BSE-agens. Formalinfixering tycks endast öka prionernas motståndskraft mot värme.
För desinfektionsändamål (reduktion av mängden smittämne) kan t.ex. nedsänkning i 1 M NaOH i minst 1 timme i rumstemperatur tillämpas. Även 8 % natriumhypoklorit med minst 2 % fritt klor (motsvarar outspädd hushållsklorin) kan användas.