Approche in vitro des mécanismes de neurodégénérescence au cours des encéphalopathies subaigue͏̈s spongiformes transmissibles

Mechanisms of neurodegeneration in transmissible subacute encephalopathies : an in vitro study

• Auteur / Autrice : Stéphane Haïk
• Direction : Dominique Dormont
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences biologiques
• Date : Soutenance en 2003
• Etablissement(s) : Paris 11

Mots clés

Mots clés libres

Prion

Apoptose

Peptides

Neurones

Résumé

Les encéphalopathies subaigue͏̈s spongiformes transmissibles (ESST) sont des maladies dégénératives du système nerveux central caractérisées par l'accumulation d'une protéine normale de l'hôte (la protéine du prion ou PrPc) sous une forme anormale (la PrPsc). Nous nous sommes intéressés aux mécanismes qui conduisent à la mort neuronale selon trois axes : 1) Dans un modèle de cultures primaires de neurones de cortex murins, nous avons testé la toxicité de peptides centrés sur le domaine transmembranaire de la PrPc. Ces peptides induisaient une apoptose neuronale. Leur étude par modélisation moléculaire a montré qu'ils étaient capables de pénétrer et de déstabiliser la membrane plasmique. 2) La PrPc joue un rôle central dans les mécanismes conduisant aux lésions cérébrales. L'hypothèse d'une perte de sa fonction physiologique a été proposée comme le mécanisme central conduisant à la mort neuronale. L'identification d'un récepteur cellulaire de la PrPc constitue donc une étape clef dans la compréhension du processus neurodégénératif. Une interaction entre la PrPc et le précurseur de 37 kD du récepteur à la laminine (LRP) ayant été rapportée, nous avons montré que 1) la PrP se liait aux cellules en culture via le LRP 2) une partie de la PrP était ensuite internalisée 3) la PrP possédait deux domaines de liaison au LRP 4) les différentes formes moléculaires du récepteur sont bien exprimées dans le SNC et capables d'interagir avec une PrP recombinante. 3) Les ESST sont caractérisées par une période d'incubation extrêmement longue. La possibilité d'un renouvellement neuronal dans le cerveau adulte a été mise en évidence. Au cours des maladies neurodégénératives, l'hypothèse selon laquelle une atteinte du renouvellement neuronal participerait à la déplétion neuronale est actuellement envisagée. Nous avons voulu explorer cette piste en testant l'effet de peptides amyloi͏̈des PrP et A-beta sur la survie et les capacités de prolifération de cellules souches embryonnaires murines.

Transmissible subacute encephalopathies (TSE)are neurodegenerative disorders that are characterized by the accumulation of an abnormal misfolded isoform (PrPsc) of the host encoded prion protein (PrPc). We studied mechanisms leading to TSE neurodegeneration by three different approaches: 1) We used neuronal cultures of embryonic cortices to study the toxicity of peptides corresponding to the putative transmembrane domain of PrPc. These peptides induced neuronal apoptosis in vitro. Molecular modeling showed that the propensity of these peptides to insert stably into and to destabilize cell membranes could explained their neurotoxic properties. 2) PrPc plays a central role in TSE induced neurodegeneration. A loss of normal PrPc function could explain neuronal death. Therefore, to better understand normal PrPc function and thus the neurogegenerative process involved in TSE, it appears of crucial interest to characterize a PrPc receptor at the membrane. An interaction between PrPc and the precursor of the 67 kD laminine receptor (LRP) has been previously reported. In this study, we showed that 1) PrPc cell binding was LRP dependent 2) part of PrPc was internalised after LRP binding 3) PrPc had two distinct interaction domains with LRP 4) different isoforms of LRP were present in mammalian brains and are able to bind PrPc. 3) A very long incubation period precedes disease onset in TSE. Neuroregeneration in the adult brain of primates have been recently described. It has been proposed that neuroregeneration injuries could contribute to the process leading to the neuronal loss observed in neurodegenerative disorders such as Alzheimer disease and TSE. We investigated this hypothesis by studying the effect of A-beta and PrP amyloid peptides on survival and proliferation of neural precursor cells from embryonic mice cortices.