Implications de la protéine DYRK1A dans la pathologie Alzheimer et développement de stratégies thérapeutiques

Involvements of DYRK1A protein in Alzheimer’s pathology and development of therapeutic strategies

• Auteur / Autrice : Benoit Souchet
• Direction : Nathalie Cartier, Jérôme Braudeau
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Immunologie
• Date : Soutenance le 02/10/2018
• Etablissement(s) : Université Paris-Saclay (ComUE)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Innovation thérapeutique : du fondamental à l'appliqué (Châtenay-Malabry, Hauts-de-Seine ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Thérapie génique, génétique, épigénétique en neurologie, endocrinologie et développement de l'enfant (Le Kremlin-Bicêtre, Val-de-Marne ; 2010-2019)
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : Université Paris-Sud (1970-2019)
• Jury : Président / Présidente : Nathalie Janel
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Nathalie Cartier, Jérôme Braudeau, Nathalie Janel, Benoît Delatour, Sylvie Claeysen, Patrick Dallemagne, Stéphane Epelbaum, Michel Simonneau
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Benoît Delatour, Sylvie Claeysen

Mots clés

Mots clés contrôlés

Médecine personnalisée

Alzheimer, Maladie d'

Mots clés libres

Maladie d'Alzheimer

Dyrk1a

Phase préclinique

Modèle animal

Médecine personalisée

Alzheimer disease

Dyrk1a

Preclinical phase

Animal model

Personalized medicine

Résumé

La maladie d’Alzheimer (MA) est actuellement conceptualisée comme un continuum : la démence représentant la conséquence clinique d’une longue période où s’accumule des éléments pathologiques dans le cerveau d’individus indemnes de symptômes comportementaux. Les futures thérapies devront idéalement débuter avant l’apparition des symptômes mais le manque actuel d’outils reproduisant avec pertinence cette phase préclinique empêche leurs développements. Dans ce travail de thèse, nous avons d’abord levé ce verrou technologique. Un nouveau modèle a été créé dans lequel la production de peptides Aβs solubles en quantité faible, mais néanmoins suffisante pour induire une hyper-phosphorylation des protéines Tau, perturbe la fonction cognitive bien avant l’apparition d’éléments caractéristiques de la MA (plaques amyloïdes, dégénérescences neurofibrillaires, inflammation). Cette avancée technologique, nous a ensuite permis d’évaluer l’implication de la protéine kinase DYRK1A et le potentiel thérapeutique de molécules modulant ses fonctions dans l’ensemble de la pathologie Alzheimer. Nos résultats démontrent que l’inhibition de son activité kinase réduit l’hyper-phosphorylation des protéines Tau et améliore la fonction mnésique chez notre animal modélisant la phase préclinique de la MA. A contrario, nous démontrons que DYRK1A est sensible à un clivage protéolytique dans le cerveau de patients atteints de démence Alzheimer et acquiert de nouvelles fonctions biologiques. Dans ce contexte, la prévention de ce clivage réduit l’inflammation et restaure les déficits cognitifs chez la souris modélisant la phase clinique de la MA. En ciblant différentes phases de la MA, ces données ouvrent donc la voie à la médecine personnalisée et à des stratégies de traitement plus ciblées.

Current view conceptualizes Alzheimer’s disease (AD) as a continuum, with dementia representing the clinical outcome of a long period of cumulative pathological events in the brain of individual with free cognitive symptoms. New therapies for AD should ideally be started before the onset of symptoms but the lack of suitable tools mimicking preclinical stage of AD limits their future evaluations. In this work, we break this technological limitation. A new animal model have been developed in which a small amount of soluble Aβs forms able to induce hyper-phosphorylation of Tau is sufficient to disturb cognitive function long before classical lesions occur (amyloid plaques, neurofibrillary tangles and inflammation). This technological breakthrough allows us to evaluate involvement of the protein kinase DYRK1A and therapeutic potential of molecules modifying its functions in different stages of AD. Our results demonstrate that inhibition of its kinase activity reduces hyper-phosphorylation of Tau proteins and alleviates memory function in our preclinical AD-like animal model. In contrast, we provide evidences that DYRK1A undergoes a cleavage in brain of patient with clinical AD and gains new biological functions. Prevention of this proteolysis reduces inflammation and restores cognitive impairments in a clinical AD-like mice model. By targeting distinct phases of the disease, these data open avenue for personalized medicine and more-targeted treatment strategies.