Etude d’une cible thérapeutique pour la maladie d’Alzheimer et mise au point de nouveaux modèles cellulaires de criblage

Study of a therapeutic target for Alzheimer's disease and development of new models of cellular screening

• Auteur / Autrice : Emilie Dorard
• Direction : Bernadette Allinquant, Thierry Pillot
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Neurosciences
• Date : Soutenance le 17/10/2016
• Etablissement(s) : Sorbonne Paris Cité
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Cerveau, cognition, comportement (Paris ; 1992-....)
• Partenaire(s) de recherche : établissement de préparation : Université Paris Descartes (1970-2019)
• Jury : Président / Présidente : Marie-Claude Potier
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Bernadette Allinquant, Thierry Pillot, Marie-Claude Potier, Sylvie Claeysen, Jean-Luc Olivier, Xavier Leroy
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Sylvie Claeysen, Jean-Luc Olivier

Mots clés

Mots clés contrôlés

Flux axonal

Protéine amyloïde bêta

Alzheimer, Maladie d'

Mots clés libres

Maladie d’Alzheimer

Modèle cellulaire

SAPPα

Α3-Na+K+ATPase

SET

Neuroprotection amyloïde-β1-42

Croissance axonale

Alzheimer's disease

Cell model

SAPPα

Α3-Na+K+ATPase

SET

Amyloid-β1-42 neuroprotection

Axonal growth

Résumé

L’identification de nouvelles cibles thérapeutiques dans la maladie d’Alzheimer (MA) est freinée par un manque de compréhension des mécanismes cellulaires et moléculaires responsables de cette pathologie. Une approche consiste à étudier l’action de composés neuroprotecteurs pour cette maladie. C’est le cas de la forme soluble α du précurseur du peptide amyloïde (sAPPα) qui possède également des propriétés neurotrophiques mais dont les mécanismes restent non élucidés. L’objectif de mon travail de thèse a été d’étudier l’implication d’un nouveau partenaire protéique du sAPPα identifié par analyse protéomique, à savoir la α3-Na+K+ATPase (α3-NKA), dans l’effet neurotrophique et neuroprotecteur du sAPPα et de développer une lignée cellulaire permettant le criblage de molécules d’intérêt pour cette cible. Grâce à une stratégie de siRNAs spécifiques de la α3-NKA, j’ai montré que cette protéine était impliquée dans la croissance axonale induite par le sAPPα mais pas dans la neuroprotection contre les oligomères du peptide amyloïde β1-42 (Aβ). J’ai pu observer que le sAPPα induisait une relocalisation rapide et précoce de la α3-NKA à la membrane neuronale avec laquelle il interagissait avant de cibler la protéine APP. D’autres différences dans les mécanismes d’élongation axonale et de neuroprotection induits par le sAPPα ont été observées aussi bien dans les événements précoces comme la signalisation de la voie ERK-P que dans ceux plus tardifs comme la translocation cytoplasmique de la protéine SET. De plus j’ai pu mettre en évidence que cette translocation de la protéine SET pouvait être également impliquée en pathologie d’Alzheimer ou dans la trisomie 21. Enfin en plus de la lignée cellulaire surexprimant la α3-NKA, j’ai mis au point un nouveau modèle de neurones primaires pour étudier la neurodégénérescence induite par Aβ qui permettra de cribler de nouvelles molécules neuroprotectrices. Mes résultats suggèrent que les mécanismes cellulaires et moléculaires ne sont pas identiques lorsque le sAPPα a une action de croissance axonale ou une action de neuroprotection. Les signaux induisant chacune de ces actions restent à déterminer. De plus les modèles cellulaires développés lors de ce travail de thèse permettront de tester des molécules pouvant être de nouveaux candidats-médicaments pour la MA et d’autres pathologies neurodégénératives.

The identification of new therapeutic targets in Alzheimer's disease (AD) is restricted by a lack of understanding of the cellular and molecular mechanisms of this disease. One approach is to study the action of neuroprotective compounds for this disease. This is the case of the soluble form of the α-amyloid precursor protein (sAPPα) which also possesses neurotrophic properties, but the mechanisms remain unsolved. The aim of my thesis was to investigate the involvement of a new protein partner of sAPPα identified by proteomic analysis, called the α3-Na+K+ATPase (α3-NKA) in the neurotrophic and the neuroprotective effect of sAPPα and to develop a cell line for the screening of molecules of interest to this target. Using α3-NKA specific siRNAs strategy, I showed that this protein was involved in the axonal growth induced by the sAPPα but not in the neuroprotection against amyloid β1-42 oligomers (Aβ). I observed that the sAPPα causes a rapid and early relocation of the α3-NKA to the neuronal membrane with which it interacts before targeting the APP protein. Other differences in the mechanisms of axonal elongation and neuroprotection induced by the sAPPα were observed in both early events, such as ERK-P signaling pathway, and in later events such as the cytoplasmic translocation of the SET protein. Also I was able to demonstrate that the relocation of the SET protein could also be implicated in AD or in Down syndrome. Finally I have developed a cell line overexpressing α3-NKA and a new model of primary neurons in order to study Aβ-induced neurodegeneration allowing the screening of new neuroprotective molecules. My results suggest that the cellular and molecular mechanisms are not identical when sAPPα acts for axonal growth or for neuroprotection. The signals inducing each of these actions need to be determined. Furthermore cell models developed during this thesis will permit to test molecules that could be new drug candidates for AD and other neurodegenerative diseases.