Caractérisation fonctionnelle et implication dans la maladie d’Alzheimer d’une nouvelle forme tronquée de la protéine Tau

Functional characterization and implication in Alzheimer's disease of a new truncated form of the Tau protein

• Auteur / Autrice : Coline Leghay
• Direction : Malika Hamdane
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Neurosciences
• Date : Soutenance le 19/09/2017
• Etablissement(s) : Lille 2
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Biologie-Santé (Lille ; 2000-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre de Recherche Jean-Pierre AUBERT Neurosciences et Cancer (Lille) - Centre de Recherche Jean-Pierre AUBERT Neurosciences et Cancer - U1172 Inserm - U837
• Jury : Président / Présidente : Luc Buée
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Marie-Hélène David, Guillaume Dorothée
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Jean-Pierre Brion, Marie-Laure Parmentier

Mots clés

Mots clés contrôlés

Maturation post-traductionnelle des protéines

Protéines tau

Maladie d'Alzheimer

Protéines -- Modifications posttraductionnelles

Protéine tau

Alzheimer, Maladie d'

Mots clés libres

Maladie d'Alzheimer

Protéine Tau

Alzheimer's disease

Tau protein

Résumé

La protéine Tau, pour Tubulin Associated Unit, est majoritairement exprimée au sein de la population neuronale. Elle appartient à la famille des protéines associées aux microtubules. Sa fonction majoritaire est de permettre la régulation de la dynamique microtubulaire afin d’assurer la modulation de nombreux mécanismes neuronaux tels que le transport axonal ou les connexions synaptiques. D’autres fonctions de Tau ont vu le jour depuis ces dernières années notamment au niveau de la signalisation cellulaire et la protection de l’ADN. A côté de ces fonctions physiologiques, la protéine Tau joue un rôle central dans un groupe de pathologies neurodégénératives regroupées sous le terme de Tauopathies. Dans ces pathologies, Tau est retrouvée sous forme agrégée et anormalement modifiée dans les neurones en dégénérescence. Dans la maladie d’Alzheimer, Tauopathie la plus fréquente, l’agrégation de Tau conduit à l’apparition d’une lésion histopathologique dénommée dégénérescence neurofibrillaire (DNF). Cette lésion montre une évolution spatiotemporelle qui est corrélée aux signes cliniques.Aujourd’hui, tous les mécanismes conduisant à l’agrégation de Tau et à la formation de la DNF ne sont pas clairement expliqués mais il apparaît clairement qu’une dérégulation des modifications post-traductionnelles est un élément conduisant à la pathologie Tau. En effet, de nombreux travaux ont montré la présence de formes tronquées dans la partie amino- et carboxy-terminale de Tau au sein de tissu cérébral provenant de patients Alzheimer. A ce jour, l’identité et le rôle de toutes les formes tronquées de Tau ne sont pas connus. C’est dans ce contexte que s’inscrit ce projet de thèse, il se concentre sur l’étude d’une nouvelle forme tronquée de Tau débutant à la Methionine11 (forme tronquée Met11-Tau). Cette forme tronquée a également été détectée avec une modification post-traductionnelle encore jamais décrite pour Tau, la N-α-acétylation (forme tronquée AcMet11-Tau).Afin d’étudier la forme tronquée AcMet11-Tau, le développement d’un anticorps monoclonal dirigé spécifiquement contre cette espèce de Tau a été réalisé au cours de ce travail de thèse. Cet outil immunologique obtenu a permis de montrer que la forme tronquée AcMet11-Tau est retrouvée précocement au sein du tissu cérébral d’un modèle de souris transgénique (Thy-Tau22) et au sein du tissu cérébral provenant de patients Alzheimer. Ainsi, ces résultats suggèrent fortement que la forme tronquée AcMet11-Tau est une espèce pathologique de Tau. En plus de ces études sur tissu cérébral, un modèle cellulaire de neuroblastome humain stable et inductible pour la protéine Tau entière et la forme tronquée Met11-Tau a été généré, en vue de déterminer le rôle de la N-α-acétylation sur Tau. Les études préliminaires ont montré que l’AcMet11-Tau ne présentait pas la même demi-vie que la protéine Tau entière. De plus, des outils de modulation du niveau de N-α-acétylation ont été validés.Ainsi, sur la base de ces résultats originaux et très prometteurs quant à l’association de la protéine AcMet11-Tau à la pathologie Tau et des outils générés, ce travail ouvre des perspectives pour réaliser des études in vivo, en vue de préciser le rôle de AcMet11-Tau dans le processus physiopathologique de la maladie d’Alzheimer. De plus, des études complémentaires sur le mécanisme de génération de cette espèce de Tau permettrait de mieux comprendre et contrecarrer la synthèse de celle-ci.

The Tau protein, for Tubulin Associated Unit is predominantly expressed within the neuronal population. It belongs to the family of microtubule associated proteins. Its main function is to allow the régulation of microtubule dynamic in order to ensure the modulation of numerous neuronal mechanisms such as axonal trasnport or synaptic connections. Other functions of Tau have been described since the last years especially in the level of cell signaling and DNA protection. In addition of these physiological functions, Tau protein plays a central role in a set of neurodegenerative diseases called Tauopathies. In these pathologies, Tau is found in aggregated form and abnormally modified in degenerating neurons. In Alzheimer’s disease, the most common Tauopathie, the aggregation of Tau leads to the appearance of a histopathological lesion called neurofibrillary degeneration (NFD). This lesion shows a spatiotemporal evolution that is correlated with clinical signs.Today, all mechanisms leading to Tau aggregation and NFD formation are not clearly explained, but it is clear that deregulation of post-translational modifications is an element leading to Tau pathology. Indeed, many studies have shown the presence of truncated forms in the amino- and carboxyl-terminal part of Tau within cerebral tissue from Alzheimer’s patients. To date, the identity and the role of all truncated Tau species are not very known. It in this context that this thesis project falls, focusing on the study of a new truncated Tau beginning at Methionine11 (Met11-Tau truncated form). This truncated Tau form was also detected with a post-translational modification not previously described for Tau, N-α-acetylation (AcMet11-Tau truncated form).In order to study the truncated form AcMet11-Tau, the development of a monoclonal antibody targeted specifically this Tau species was realized during this thesis work. This immunological tool has shown that the AcMet11-Tau truncated form was found early in the cerebral tissue of a transgenic mouse model (Thy-Tau22) and in brain tissue from Alzheimer’s. Thus, these results strongly suggest that the AcMet11-Tau truncated form is a pathological species of Tau. In addition to these brain tissue studies, a stable and inducible human neuroblastoma cell model for the full length Tau and the Met11-Tau were generated to determine the role of N-α-acetylation on Tau. Preliminary studies have shown that AcMet11-Tau do not display the same half-life than the full-length Tau. In addition, tools for modulating the N-α-acetylation level have been validated.Thus, on the basis of these original and very promising results for the association of the AcMet11-Tau protein with the Tau pathology and generated tools, this work opens up prospects for in vivo studies in order to clarify the role of AcMet11-Tau in the physiopathological process of Alzheimer’s disease. Moreover, further studies are needed concerning the mechanism generation of this species to a better understanding and to counteracting the synthesis of AcMet11-Tau.