Dissertations / Theses on the topic 'Maladie d’Alzheimer – Physiopathologie – Modèles animaux'

La maladie d’Alzheimer (AD), pathologie neurodégénérative progressive, est caractérisée par des dépôts β-amyloïdes extracellulaires, des enchevêtrements neurofibrillaires intracellulaires de Tau et une dégénérescence neuronale. A travers les nombreux modèles transgéniques AD disponibles, les connaissances sur les peptides amyloïdes et la protéine Tau ne cessent de progresser. Mais contrairement aux cas génétiques, l’étiologie des cas sporadiques d’AD reste à ce jour idiopathique, rendant difficile d’établir une stratégie thérapeutique efficace. Au cours d’une étude sur l’implication des protéines kinases dans la pathogénèse d’AD, des collaborateurs ont fait une observation totalement inattendue, mais très intéressante: une molécule de faible poids moléculaire, serait capable d’induire une production spécifique d’Aβ1-42 sans altérer les niveaux d’Aβ1-40 dans un modèle de lignée cellulaire. Dans ce contexte, le projet de thèse portait sur l’utilisation de dérivé purique (PD1) pour développer des modèles AD induits chimiquement sur différents supports (culture primaire de neurones, culture organotypique d’hippocampe et souris) et en investiguer les mécanismes sous-jacents à l’augmentation des peptides A1-42 (issus du métabolisme de l’APP (Amyloid precursor protein)).La première partie du projet de thèse a permis de mettre en évidence dans un contexte in vitro (culture primaire de neurones et culture organotypique d’hippocampe) que PD1 à forte dose induisait une augmentation du ratio Aβ42/40 et de manière répétable. Fort de ces résultats, nous avons voulu étudier les mécanismes d’action de PD1 autour de deux hypothèses : interaction dans le métabolisme de l’APP et implication des cellules gliales. Contrairement à nos premières hypothèses, nous avons montré que PD1 aurait de potentiels effets anti-inflammatoires (i.e. IL-1β) in vitro et in vivo. La voie de signalisation de l’IL-1β étant de plus en plus incriminée dans la pathogenèse d’Alzheimer; nous nous sommes interrogés sur l’effet dual de PD1 : outil pharmacologique alzheimerigène ou candidat médicament pour le traitement d’AD?
Alzheimer’s disease (AD), a progressive neurodegenerative disorder, appears to be associated with an increase in a particular form of β-amyloid deposits, intracellular Tau tangles and neuronal degeneration. Through many available transgenic AD models, knowledge about amyloid peptides and Tau protein continues to increase. However, in contrast to the genetic cases of AD, the etiology of sporadic AD cases remains unknown, making the establishment of an effective therapeutic strategy difficult.During the course of a study on the role of protein kinase involved in AD, our collaborators made an unexpected but very interesting observation. They identified a low molecular weight compound able to induce production of Aβ1-42 while the level of the much less toxic form Aβ1-40 remained constant. This selective induction of Aβ1-42 versus Aβ1-40 was observed in a cell line model. Therefore, the overall goal of the project thesis was based on the use of purine derivative (PD1) to understand the molecular mechanisms underlying the selective production of Aβ1-42. This would allow us to establish cellular assays and a chemically-induced animal AD model relevant to studies on the treatment and prevention of AD.The first part of this project allowed us to demonstrate in vitro that PD1, at high dose, repeatedly induced an increase in Aβ42/40 ratio in primary neurons and in neuronal hippocampal slice culture (OHSCs). Based on these facts, we analyzed the amyloid profile by focusing on APP metabolism and on glial cell activity. In contrary to our hypothesis, we highlighted whether PD1 exhibits potential anti-inflammatory properties (i.e. IL-1β) both in vitro and in vivo. The IL-1β pathway is more and more linked in the AD pathogen which leads us to consider that PD1 could have a dual effect : alzheimerogenic pharmacological tool or potential drug candidate for the treatment of AD ?

L’évaluation de biomarqueurs et de thérapies innovantes pour la maladie d’Alzheimer (MA) souffre de la mauvaise compréhension des phases initiales de la maladie mais également du manque de modèles animaux pertinents et proches de la physiopathologie humaine. La majorité des modèles rongeurs disponibles reproduisent en seulement quelques mois les lésions classiques de la MA telles que les plaques amyloïdes et les dégénérescences neurofibrillaires (DNF), alors que leur apparition prend des années chez l’Homme. L’objectif de mon travail de doctorat a été de développer une nouvelle stratégie de modélisation des phases précoces de la MA sans surexpression majeure de transgène. Pour cela, nous avons utilisé le co-transfert des gènes humains APPSL et PS1M146L à l’aide de vecteurs viraux dans l’hippocampe de souris et de rats de 8 semaines. Nous avons caractérisé ces modèles et montré une production de peptides, comme le betaCTF ou l’abeta?42 issus du clivage de l’APP, similaire à ce que l’on observe dans l’hippocampe de patients atteints de la MA. Nous avons également montré une hyperphosphorylation de Tau et une défaillance synaptique caractérisée par une diminution des niveaux de PSD-95 et GLT-1 ainsi que par une augmentation du courant tonique glutamatergique. Ces modifications ont enfin été associées à des défauts comportementaux. Mes résultats suggèrent que de nombreux évènements apparaissent bien avant la formation des plaques amyloïdes ou des DNFs et conduisent à une perturbation de la synapse et à l’apparition précoce de défauts comportementaux. Nous disposons donc d’outils relevants quant à la compréhension des premiers stades de la MA qui permettront à la fois de tester de nouveaux composés médicaments sur ces modèles à large fenêtre thérapeutique, et de découvrir de nouveaux biomarqueurs précoces dans le plasma et le liquide cérébro-spinal
Evaluation of biomarkers and new innovative therapies for Alzheimer's disease (AD) suffers from a misunderstanding of early phases and lack of appropriate animal models close to the human physiopathology. Most available rodent models reproduce hallmarks of AD such as amyloid plaques and neurofibrillary tangles in a few months, while it takes many years to be achieved in human. My PhD work consisted to develop a new modelling strategy of AD early phases without major overexpression of transgenes. To do so, we used gene transfer of human APPSL and PS1M146L using viral vectors injection in the hippocampus of 8 weeks old mice and rats. We characterized these models and showed peptides production, such as betaCTF and abeta42 from APP processing, similar to what is observed in AD patients hippocampi. We also highlighted a hyperphosphorylation of Tau followed by a synaptic failure characterized by a decrease of PSD-95 and GLT-1 levels and by an increase of the tonic current mediated by glutamate. These changes have been finally associated with behavioral deficits. My results suggest that many events appear well before the formation of amyloid plaques or tangles and lead to the disruption of the synapse and the early onset of behavioral defects. Thus, we now have relevant tools to understand the early stages of AD, which will allow us to test new drug compounds on these models with a wide therapeutic window and discover new early biomarkers in plasma and cerebrospinal fluid

Les tauopathies, y compris la maladie d'Alzheimer, sont caractérisées par des dépôts de protéine tau anormale, appelés dégénérescences neurofibrillaires (DNF). Bien qu’il y ait une corrélation entre la présence de DNF, la perte neuronale et le déclin cognitif, le rôle exact des filaments de tau reste controversé. Pour comprendre le lien entre DNF et mort neuronale, nous avons développé une méthode d’observation des DNF dans le cerveau vivant de souris à travers une fenêtre crânienne. Nous avons employé la souche rTg4510 qui porte le transgene humain tau P301L, et caractérisée par le développement de DNF et de perte neuronale. Nous proposons un nouveau modèle dans lequel la protéine tau phosphorylée soluble est la forme toxique, l’activation de caspase accélère l’agrégation de tau, tau normale est également recrutée dans les agrégats, et la formation des DNF ne conduit pas à la mort neuronale immediate. Le mécanisme de propagation de la pathologie de tau dans le cerveau est toujours inconnu. Chez les patients Alzheimer, la pathologie de tau apparaît d'abord dans le cortex d'entorhinal, avant de se propager à l’hippocampe puis au cortex entier. Nous avons visé à comprendre la diffusion de la pathologie de tau en développant un modèle de souris transgéniques dans lequel l’expression de tau humain P301L est limitée au cortex entorhinal. Notre modèle recréé la progression des dépôts de façon hiérarchique, du cortex d'entorhinal aux secteurs de la mémoire. La détermination du rapport entre DNF et mort neuronale, et l'identification des mécanismes de propagation de la maladie, engendrent de futures directions pour le développement des stratégies thérapeutiques appropriées.

La 4e de couverture indique : "La trypanosomose humaine africaine ou maladie du sommeil évolue en deux phases, une lymphatico-sanguine, puis une neurologique, mortelle en l'absence de traitement. Le diagnostic du stade neurologique est difficile, et son traitement toxique. Nous avons développé plusieurs modèles expérimentaux (souris, mouton, primate non humain) pour permettre son étude, très négligée, alors qu'elle est actuellement en ré-émergence. Nous avons montré l'implication du monoxyde d'azote, du tumor necrosis factor-alpha et d'auto-anticorps dirigés contre des constituants du système nerveux central dans la physiopathologie de la maladie. Ces auto-anticorps présentent un intérêt dans le diagnostic du stade neurologique de la maladie. Parmi les produits trypanocides testés, un dérivé nitro-imidazolé, le mégazol, s'est révélé actif par voie orale au stade neurologique et mériterait un développement. "

La maladie d'Alzheimer (MA) est un processus multifactoriel. La dysfonction vasculaire pourrait être impliquée dans sa progression. Les microhémorragies cérébrales (MH) sont fréquentes chez les patients atteints de MA, et pourraient jouer un rôle clé dans le lien qui relie la dysfonction vasculaire à la MA. Le sexe pourrait également impacter sur la sévérité des lésions. Les statines ont été proposées en prévention de maladies neurodégénératives dont la MA. Leur intérêt est encore débattu mais ces molécules ont une action pléiotrope. Ce travail a pour objectif d'étudier l'impact des lésions microhémorragiques sur le déclin cognitif dans la MA, le rôle du sexe et la modulation pharmacologique par Atorvastatine, dans une perspective translationnelle,i.e. en considérant à la fois l'aspect expérimental chez l'animal et l'aspect clinique. Pour la partie expérimentale, nous avons étudié à partir d'un modèle original de MH chez les souris femelles saines et pathologiques. La MHC est créée par injection stéréotaxique de Collagénase (0,8|uUI/|iL). L'atorvastatine est administrée dans l'alimentation quotidienne des rongeurs(5mg/Kg/J). Le suivi était multimodal à trois temps différents : six semaines, six mois et douze mois après la chirurgie. Au plan clinique, nous avons étudié une base de données de patients atteints de la MA, suivis de façon standardisée. Notre travail a mis en évidence, dans une approche translationnelle, un impact cognitif et non cognitif des MHs, en présence ou non d'une maladie d'Alzheimer chez le sexe féminin. Nos résultats tendent à confirmer l'intérêt de l'atorvastatine dans la neuroprotection, grâce à ses effets pléiotropes. D'une manière générale,notre travail souligne, une fois de plus, l'intérêt d'une prise en charge personnalisée, et précoce de la MA
The physiopathology of Alzheimer disease (AD) is complex. Associated factors, in particular at the vascular level with damaged small blood vessels, might be involved. Cerebral microbleeds(CMB) in particular, could be one of the key contributing factor in AD. The cumulative evidence suggested a sex-specific patterns of disease. Furthermore, statins might be interesting by pleitropic effects. The objectives of this study was to evaluate the interaction between vascular and neurodegenerative lesions in Alzheimer, the influence of sex, and the pharmacological modulation by atorvastatin. This experimental model is designed in a multimodal approach to ensure its scientific relevance and to fit with clinical research. The third objective is indeed to confront theresulting experimental data to the clinical data of cohorts of Alzheimer patients. With an original model of CMB in female mice, we folio wed-up them from 1.5 months to 12 months postsurgery.For the clinical part, we studied patients with AD from a database of a tertiary memory center, with standardized framework. In a translational way, we observed a cognitive and a non cognitiveimpact of CMBs, differently in wild-type mice and in diseased mice. Different outcome was noticed for young female mice. And Atorvastatine offered a mild neuroprotection particularly in presymptomatic stage. Finally, the mechanism implied will be studied, in particular the inflammatory pathway, and will help to propose targeted pharmacological modulation in order to prevent or limit the impact of CMB on AD, by offering a personalized approach

Aujourd’hui, malgré la description des mécanismes à l’origine du développement de la dépression et de la MA, aucun traitement curatif n’existe pour ces pathologies suggérant l’implication d’un autre phénomène. L’un des processus retrouvé communément dans ces pathologies est la neuroinflammation. Or pour le moment, les essais cliniques entrepris dans la MA afin de réduire la neuroinflammation n’ont pas permis d’aboutir à une amélioration significative des symptômes. L’une des raisons de cet échec serait une mauvaise fenêtre thérapeutique qui aurait pour conséquence d’exacerber les effets délétères de la neuroinflammation. Ceci met en lumière la méconnaissance de la cinétique de la neuroinflammation dans la MA. Ainsi notre travail de thèse avait pour but, d’une part, d’étudier l’impact d’anti-inflammatoires comparativement à celui d’antidépresseur dans la dépression chez la souris, et d’autre part, d’étudier l’impact de l’utilisation d’antidépresseur et d’anti-inflammatoires dans un modèle murin de MA
Today, despite the description of the mechanisms underlying the development of depression and AD (Alzheimer’s disease), no cure exists for these diseases suggesting the involvement of another phenomenon. One of the processes commonly found in these pathologies is neuroinflammation. However, clinical trials undertaken in the AD to reduce neuroinflammation have not led to a significant improvement of symptoms. One reason for this failure could be a bad therapeutic window which would result in the increase of deleterious effects of neuroinflammation. This highlights the lack of understanding of the kinetics of neuroinflammation in AD

Afin comprendre les mécanismes cellulaires qui sous-tendent le développement de la maladie d'Alzheimer (MA), nous avons utilisé des souris transgéniques (Tg2576) qui développent des altérations phénotypiques mimant certains aspects de la MA. Nous avons révélé qu'au cours du développement de la MA, la neurogenèse hippocampique est altérée chez les jeunes souris Tg2576 et qu'un remodelage du réseau neuronal de l'hippocampe pourrait contribuer aux déficits de mémoire. D'autre part, il a été suggéré que les facteurs environnementaux pourraient diminuer le risque de développer la MA chez l'Homme. L'hypothèse de la "réserve cognitive" propose que les stimulations cognitives induisent des modifications durables du cerveau, le rendant plus résistant à la démence et aux atteintes cellulaires. L'exposition précoce des souris à un environnement enrichi restaure les performances de mémoire et réduit la formation de plaques amyloïdes dans le cerveau
To understand the cellular mechanisms underlying the development of Alzheimer's disease (AD), we used transgenic mice (Tg2576) that develop phenotypic alterations mimicking some aspects of AD. We found that during the development of AD, hippocampal neurogenesis is impaired in young Tg2576 mice and a remodeling of the neural network of the hippocampus may contribute to memory deficits. On the other hand, environmental factors have been suggested to impact the risk and development of AD. The "cognitive reserve" hypothesis proposes protective effects of complex experiences, such as sustained cognitive engagement, against dementia. We found that transient enriched housing of young mice to an enriched environment restores memory performance and decreases senile plaque formation in neo-cortical areas

La protéine Tau est impliquée dans la physiopathologie de nombreuses maladies neurodégénératives regroupées sous le terme de Tauopathies. Dans la maladie d’Alzheimer (MA), la Tauopathie la plus fréquente, Tau est retrouvée sous une forme agrégée dans les neurones. Ces agrégats de Tau constituent la lésion cérébrale caractéristique de la MA, appelée dégénérescence neurofibrillaire (DNF), dont l’évolution spatio-temporelle est corrélée à l’avancée et la gravité des signes cliniques. Les mécanismes qui initient ce processus pathophysiologique ne sont pas encore bien élucidés. Néanmoins, les modifications post-traductionnelles (MPT) de la protéine Tau semblent jouer un rôle important dans l'apparition de ces formes pathologiques. Par ailleurs, ces MPT peuvent représenter des marqueurs de diagnostic précoce et des cibles thérapeutiques de la MA. L’équipe a récemment identifié une nouvelle forme tronquée de la protéine Tau débutant à la méthionine 11 avec une modification qui n’a jamais été décrite pour la protéine Tau : la N-α-acétylation (AcMet11-Tau). De plus, l’équipe a développé un anticorps monoclonal, le 2H2D11, ciblant spécifiquement la forme AcMet11-Tau. Les premières études à partir de cerveaux de patient Alzheimer indiquent que la protéine AcMet11-Tau est présente dans les neurones qui dégénèrent et qu’elle ferait partie des protéines Tau anormales qui marquent la pathologie. Les travaux présentés dans cette thèse ont pour objectif d’évaluer le rôle de AcMet11-Tau dans le développement de la MA et des dysfonctionnements associés, notamment dans un modèle transgénique mimant le versant Tau de la MA (modèle THY-Tau22). Ces souris THY-Tau22 reproduisent avec l’âge plusieurs aspects de la pathologie Tau associés à une perte de mémoire. Nous avons montré que chez ces souris, la forme AcMet11-Tau apparait précocement, bien avant l’apparition des troubles de mémoire. Un de mes objectifs de thèse a consisté à évaluer une approche de modélisation in vivo, basée sur des injections stéréotaxiques, dans l’hippocampe de souris sauvages et transgéniques THY-Tau, de vecteurs lentiviraux pour exprimer la forme Met11-Tau. Les résultats montrent que cette protéine est bien exprimée sous forme N-α-acétylée, et de manière stable dans l’ensemble de l’hippocampe. AcMet11-Tau est plus particulièrement détectée dans des régions ayant un rôle important dans la plasticité synaptique et la mémoire. De plus, nos résultats préliminaires suggèrent que la forme AcMet11-Tau n’est pas capable de s’agréger toute seule en absence d’autres protéines Tau humaines, et qu’elle se comporterait plutôt comme un agent de nucléation en favorisant l’agrégation de protéines Tau entières. Ainsi, AcMet11-Tau semble être un acteur important du processus pathologique, représentant un bon candidat pour le ciblage thérapeutique. À ce jour, plusieurs stratégies thérapeutiques sont étudiées pour traiter la pathologie Tau parmi lesquelles l’immunothérapie. La seconde partie de ma thèse a pour objectif d’établir la preuve de concept pour le ciblage d’AcMet11-Tau en utilisant une approche d’immunothérapie passive. Dans ces travaux de thèse, nous montrons que l’immunisation précoce des souris THY-Tau22 contre la forme AcMet11-Tau permet de prévenir l'altération de la mémoire de travail mesurée par le test du labyrinthe en Y et améliore l’apprentissage des animaux lors de l’évaluation de la mémoire spatiale de référence par le test de Barnes. Cette diminution de l'atteinte cognitive est associée à une diminution de la phosphorylation anormale de Tau au niveau de l'hippocampe et à une réduction significative des espèces insolubles de Tau. Nous montrons également que le ciblage d’AcMet11-Tau exerce des effets anti-inflammatoires dans ce modèle de Tauopathie. L’ensemble de ce travail démontre que AcMet11-Tau serait bien instrumentale dans le développement de la pathologie ; et que son ciblage par immunothérapie est une stratégie thérapeutique à prendre en considération
Tau protein is involved in the pathophysiology of more than twenty neurodegenerative diseases referred to as Tauopathies. In Alzheimer’s disease (AD), the most common Tauopathy, Tau is found aggregated in neurons. These pathological aggregates of Tau called neurofibrillary tangles (NFT) are the hallmarks of AD brains. The progression of NFT in AD brain is correlated with cognitive impairment. The mechanisms underlying this pathophysiological process are not well understood yet. Nevertheless, post-translational modifications of Tau protein seem to play an etiopathological role. Furthermore, these post-translational modifications may provide early diagnostic markers and therapeutic targets for AD. Our team has recently identified a new truncated Tau protein starting at methionine 11 and bearing a modification that has never been described for the Tau: N-α-acetylation (AcMet11-Tau). In addition, our team has developed a monoclonal antibody, 2H2D11, which specifically targets the AcMet11-Tau form. The first studies from AD brains indicate that AcMet11-Tau protein is present in degenerating neurons and that it is part of pathological Tau proteins. The present thesis work aims to establish the role of AcMet11-Tau in the development of Tau pathology linked to AD and its associated dysfunctions, using a transgenic model mimicking the Tau side of AD (THY-Tau22 model). These THY-Tau22 mice reproduce with age several aspects of Tau pathology associated with memory loss. We have showed in these mice that AcMet11-Tau form appears early before the onset of memory impairment. One of my thesis objectives was to evaluate an in vivo modeling approach, based on stereotaxic injections of lentiviral vectors, in the hippocampus of wild and THY-Tau transgenic mice, to express the Met11-Tau protein. Our immunohistochemical analyzes show that this protein is stably expressed throughout the hippocampus as an N-α-acetylated form. More particularly, AcMet11-Tau is detected in brain regions having an important role in synaptic plasticity and memory. In addition, our preliminary results suggest that AcMet11-Tau is likely a seeding factor that promotes the aggregation of Tau proteins. Thus, AcMet11-Tau appears to be an important player in the pathological process, representing hence a good candidate for therapeutic targeting. To date, there are several therapeutic strategies aiming to treat Tau pathology, including immunotherapy. The second objective of my thesis aims to establish the proof of concept of a passive immunotherapy approach targeting AcMet11-Tau. We have showed that immunization of THY-Tau22 mice against the truncated AcMet11-Tau form prevents the alteration of working memory in the Y-maze test and improves animal learning during the evaluation of the spatial reference memory by the Barnes maze at the age of 8 months. This beneficial effect is associated with a decrease in abnormal Tau phosphorylation in the hippocampus and a significant reduction in insoluble Tau species. We have also showed that targeting AcMet11-Tau exerts anti-inflammatory effects in this model of Tauopathy. Together, our data demonstrate that the new truncated form AcMet11-Tau plays an instrumental role in Tau pathology development; its targeting by passive immunotherapy is likely a promising therapeutic strategy for AD treatment

Aucun traitement de la maladie d’Alzheimer (MA) n’existe, justifiant le développement de stratégies thérapeutiques. La toxicité des oligomères solubles du peptide amyloïde β (Aβ) est centrale dans les pertes synaptiques et cellulaires précoces dans la maladie. Dans le cadre de cette hypothèse, nous proposons qu’empêcher ces effets puisse prévenir le déclin cognitif dans la MA. Les facteurs neurotrophiques sont de bons candidats pour prévenir la mort cellulaire mais nécessitent une application ciblée et continue. Nous avons utilisé la technologie d’encapsulation cellulaire pour produire des bioréacteurs implantables contenant des cellules C2C12 sécrétant le facteur neurotrophique ciliaire (CNTF). Notre objectif était d’établir la preuve du concept que la production à long terme de CNTF in situ dans le cerveau puisse prévenir les déficits cognitifs liés à l’Aβ.Nos études prouvent que le CNTF produit par les bioréacteurs prévient la cytotoxicité et l’apoptose induites par le peptide Aβ in vitro. La neuroprotection dépend de l’activation de la PI3-Kinase et du facteur STAT3. In vivo, l’implantation des bioréacteurs dans le cerveau prévient les troubles cognitifs induits par l’injection icv d’Aβ ou retarde leur apparition chez la souris Tg2576. Dans nos deux modèles précliniques de la MA, la protection comportementale est associée au maintien des protéines synaptiques dans l’hippocampe. Aussi, la production in situ de CNTF est une approche thérapeutique préventive efficace contre la toxicité et les déficits cognitifs liés à l’Aβ. Ces résultats suggèrent également que l’implantation de cellules encapsulées est un bon procédé pour délivrer des molécules thérapeutiques au cerveau
No cure against Alzheimer’s Disease (AD) exists yet, justifying the development of therapeutic strategies. Toxicity of soluble amyloid β peptide is a key-player in early synaptic and cellular loss in AD. According to this hypothesis, we propose that preventing Aβ peptide effects could prevent cogninitive decline in AD. Neurotrophic factors are good candidates to prevent cell death but require a targeted and continuous delivery. We used the cell encapsulation technology to produce graftable bioreactors that contain C2C12 cells secreting the Ciliary Neurotrophic factor (CNTF). Our goal was to realize the proof-of-concept that CNTF long term in situ delivery could prevent Aβ-induced cognitive decline.Our studies prove that bioreactor-produced CNTF prevents Aβ-induced cytotoxicity and apoptosis in vitro. Neuroprotection relies on PI3K and STAT3 activation. In vivo, bioreactor implantation in brain prevents cognitive impairment induced by Aβ icv injection or delays their appearance in Tg2576 mice. In both of our preclinical model of AD, behavioral protection was associated with synapse maintenance in hippocampus.Therefore, in situ long term CNTF delivery is an efficient preventive therapeutic strategy against toxicity and Aβ-linked cognitive disturbances. These results also suggest that encapsulated cells graft is a good way to deliver therapeutic molecules to the brain

Le vieillissement et la dégénérescence du cerveau, associés à des déficits cognitifs, comportementaux et neurologiques, représentent aujourd'hui un problème majeur de santé publique. L'une des principales maladies liées à l'âge est la maladie d'Alzheimer (MA). L'une des caractéristiques de la MA est l'apparition de plaques amyloïdes, résultant de l'agrégation du peptide ßA4. Physiologiquement, le précurseur de la protéine amyloïde (APP) est clivé par une alpha-sécrétase qui génère un fragment soluble de l'APP (sAPP), important pour la formation de nouvelles cellules nerveuses (neurogenèse). Ce clivage en prévient deux autres, par les béta- et gamma-sécrétases, impliqués dans la MA, et conduisant à la formation du ßA4 toxique. Une analyse du plexus choroïde (PCh) a mis en évidence la forte expression de l’APP par cette structure cérébrale. Le PCh est une structure facilement accessible et produisant le liquide cérébro-spinal : son impact peut donc être répercuté à l’ensemble du cerveau. Il pourrait être une source cérébrale importante d’APP, et contribuer fortement à la pathologie. Mon projet de thèse s'inscrivait dans la possibilité de réguler génétiquement l'expression des formes sauvages et mutées de l'APP au niveau de cette source, et suivre les conséquences sur la neurogenèse adulte et la formation des plaques amyloïdes, marqueur histopathologique de la MA. Par l’utilisation de la thérapie génique pour moduler l’expression de l’APP dans les PCh, nous avons confirmé l’importance de l’APP soluble provenant des PCh dans la neurogenèse adulte. Les PCh semble être une source importante d’APP dans le cerveau, et pourraient avoir un rôle clé dans la maladie d’Alzheimer
Aging and degeneration of the brain with cognitive decline and neurologic symptoms are major individual and societal problems. The major age-related brain degeneration disease is Alzheimer’s disease (AD) with about 40 million people affected in 2015.Physiologically, the Amyloid Precursor Protein (APP) is cleaved by an alpha-secretase, releasing soluble APP (sAPP) an important regulator of adult neurogenesis. This cleavage prevents two others in positions beta and gamma that generate the ßA4 toxic peptide, a hallmark of Alzheimer Disease.Next generation RNA-sequencing has revealed that APP is the 16th most expressed genes in the choroid plexus (CP), suggesting that it may be a major source of sAPP and ßA4 in the cerebrospinal fluid (CSF). If so, adult neurogenesis in the SVZ and hippocampus may be regulated by the choroid plexus and impeded in mutations favoring ßA4 production. My thesis project fell under the possibility to regulate App expression in the CP, and follow consequences on adult neurogenesis and plaques formation in AD. Using viral vectors to modulate App expression in the CP, we confirmed the importance of sAPP coming from CP in adult neurogenesis. With so, CP seems to be an important source of APPin the brain, and could have a key role in AD

Des études expérimentales faites par notre laboratoire démontrent que le 17β-E₂ a des effets bénéfiques contre le MPTP. On poursuit la recherche de nouveaux composés oestrogéniques comme des agents neuroprotecteurs au cerveau pour prévenir ou combattre la maladie de Parkinson. Ce projet de recherche étudie les effets du 17β-E₂, le PPT et le DPN sur l'expression des ERs ainsi que leurs mécanismes et capacité neuroprotectrice chez la souris MPTP (modèle animal de la maladie). Les résultats démontrent que les ERs sont exprimés dans le cortex, le striatum et l'hippocampe. Les résultats examinant le striatum proposent que les traitements oestrogénique protègent contre la perte des neurones dopaminergiques. Ensuite, une augmentation de l'activité des ERK1 et ERK2 chez les souris MPTP était observé. Le traitement hormonal a normalisé cet effet dans le cas du ERK1 et le contraire est vu pour ERK2. Donc, ces mécanismes neuroprotecteurs impliquent les récepteurs oestrogéniques et la signalisation par les protéines ERK1/2

Les anévrysmes de l'aorte abdominale sont retrouvés chez 5 à 9 % de la population après l'âge de 65 ans, et la rupture de ces anévrysmes cause chaque année au moins 15000 décès. Bien que la plupart soient petits et asymptomatiques, typiquement leur diamètre s'accroît avec le temps et environ 60% finissent par nécessiter une réparation chirurgicale. A ce jour, aucune thérapeutique ne permet de ralentir ou de stopper la croissance des petits anévrysmes. La paroi anévrysmale est caractérisée par une inflammation chronique et un remodelage du tissu conjonctif associant synthèse et destruction qui conduisent à l'appauvrissement de la paroi en élastine. Tous ces éléments sont présents dans le modèle d'anévrysme à l'élastase chez la souris. Alors que de nombreuses données ont été accumulées sur l'implication des metalloprotéinases dans la dégradation de la matrice extracellulaire, le rôle des serines protéases a reçu beaucoup moins d'intérêt. En utilisant le modèle d'anévrysme à l'élastase chez les souris cathepsine S et cathepsine C knockout, nous avons montré que leur présence était indispensable au développement anévrysmal. Nous avons également montré qu'il était possible de bloquer le modèle au moyen d'un inhibiteur des cathepsines, l'E64. L'ensemble de nos travaux semblent montrer que les cathepsines jouent un rôle prépondérant dans la phase d'initiation de la réaction inflammatoire et que les cathepsines sont une voie de recherche potentielle pour le développement de traitements médicamenteux pouvant ralentir la croissance des AAAs
Abdominal aortic aneurysms occur in 5-9% of the population over the age of 65, and rupture of these aneurysms cause every year at least 15,000 deaths. Although most AAAs are small and asymptomatic, their diameter typically increases over time and about 60% eventually require surgical repair. To date, no therapy can slow or stop the growth of small aneurysms. The aneurysmal wall is characterized by chronic inflammation and tissue remodeling involving synthesis and destruction that leads to the loss of elastin. All these elements are present in the elastase model of aneurysm in mice. While many data have been accumulated on the involvement of metalloproteinases in the degradation of the extracellular matrix, the role of serine proteases has received much less interest. Using this model in mice cathepsin S and cathepsin C knockout, we have shown that their presence was essential for aneurysmal development. We also showed that it was possible to block the model using E64, an inhibitor of cathepsins. Taken together these data suggest that cathepsins play a role in the initiation of the inflammatory reaction and that cathepsins are a potential way of research for the development of medication which could slow down the AAAs growth. In order to block by pharmacological means the model, we developed the possibility to infuse doxycyline directly on the aneurysm. These studies showed that it was possible to block the model with an infusion of local doxycycline without blood levels of doxycycline. This experimental work opens the way for the development of drug-eluting stent graft, i.e. a stent graft able to infuse an active product which can stabilize the wall of the aneurysm

Les mutations du gène des protéolipoprotéines, PLP1, codant des protéines structurales majeures de la myéline du système nerveux central : PLP et DM20, sont responsables d'un sous-groupe de leucodystrophies dysmyélinisantes liées à l'X. La forme la plus sévère, la maladie de Pelizaeus-Merzbacher (PMD), induite principalement par des duplications du gène conduit à une hypomyélinisation majeure ; tandis que la forme la plus modérée, la paraplégie spastique de type 2 (SPG2), induite par des mutations non-sens ou des délétions du gène conduit à une myéline mal compactée et une dégénérescence axonale tardive. Ce travail de thèse porte sur la caractérisation phénotypique de souris transgéniques mâles présentant une invalidation du gène Plp1 (souris Plp null), ainsi que des femelles hétérozygotes pour cette mutation et surexprimant le gène Plp1 (souris PLOA), modèles des mères transmettrices de ces maladies. Une étude longitudinale du comportement de ces souris a été réalisée et a permis de mettre en évidence chez les souris mâles Plp null l'apparition de troubles moteurs, sensitifs et cognitifs, qui ont pu ensuite être reliés à des anomalies d'expression (1) de marqueurs astrocytaires ou microgliaux et de neuropeptides impliqués dans la douleur au niveau de la moelle épinière, (2) de marqueurs ayant un rôle dans les processus cognitifs dans le cerveau et notamment dans certaines régions de l'hippocampe et (3) à des altérations des vitesses de conduction nerveuse. Chez les femelles mutées Plp1, les anomalies comportementales semblent liées au génotype, avec le développement de symptômes uniquement chez les mères porteuses de mutation modérée. Depuis quelques années, un ensemble de données évoquent un rôle de la substance blanche, et notamment la myéline, dans les fonctions comportementales et cognitives. Les résultats obtenus au cours de ce travail confirment l'intérêt des souris Plp null pour mieux comprendre ce rôle. De plus, les nombreuses similarités identifiées entre les modèles animaux et la pathologie humaine permettent d'envisager l'utilisation de ces modèles pour l'évaluation de nouvelles stratégies thérapeutiques. Nous avons ainsi évalué l'efficacité d'un neuroleptique atypique sur les troubles comportementaux des souris mâles Plp null
Mutations of the proteolipoprotein gene, PLP1, coding the major structural proteins of the central nervous system, PLP and DM20, are responsible of some X-linked dysmyelinating leukodystrophies. The most severe form, the Pelizaeus-Merzbacher disease (PMD), due to gene duplications, causes a major hypomyelination ; while the moderate form, the spastic paraplegia type 2 (SPG2), due to non-sense mutations or gene deletions, leads leading to unpacked myelin and late axonal degeneration. This thesis work focuses on phenotypic characterization of transgenic male mice with Plp1 invalidation (Plp null mice), together with heterozygous females for this mutation and overexpressing Plp1 (PLOA mice), models of carrier mothers of these diseases. A longitudinal study on mice behavior was performed and allowed to highlight in Plp null male mice, the onset of motor, sensitive and cognitive defects, then linked to expression abnormalities of (1) astrocytic or microglial markers and neuropeptides involved in painful processes in spinal dorsal horn, (2) markers implied in cognitive processes in brain and especially some hippocampus regions, (3) alterations of nerve conduction velocities. In Plp1-mutated females, behavior abnormalities seem to be related to genotype, with development of symptoms only in females carrying moderate mutation. Since few years, data suggest a role of white matter, and particularly myelin, in cognitive and behavioral functions. Results of this study confirm the interest of Plp null mice to better understand this role. Further, similarities identied between animal models and human pathology, allow to consider these models to assess new therapeutic perspectives. We thus assessed the efficiency of a typical neuroleptic on Plp null mice behavioral alterations

La maladie d’Alzheimer (MA) est une pathologie neurodégénérative communément caractérisée par une perte progressive de la mémoire. L’étiologie de la MA demeure incertaine à ce jour ce qui complique l’élaboration de stratégies thérapeutiques permettant de l’éradiquer. L’accumulation des échecs thérapeutiques pourrait en partie s’expliquer par le fait que l’hypothèse amyloïde, qui met en avant l’implication prépondérante du peptide bêta-amyloïde (Aβ) dans la physiopathologie de la MA, serait incomplète. En utilisant un modèle murin transgénique de la MA, la souris TgCRND8, j’ai pu compléter l’hypothèse amyloïde en proposant l’implication, en plus de l’Aβ, du fragment carboxy-terminal bêta (β-CTF). Ces deux métabolites amyloïdogéniques de l’APP seraient responsables de l’altération de formes différentes de mémoire. Le dosage de ces métabolites dans l’hippocampe, suite au traitement chronique des souris avec un inhibiteur de β ou de γ-secrétase, a mis en évidence que le β-CTF serait responsable de l’atteinte de la mémoire impliquée dans la détection du remplacement d’un objet, alors que l’Aβ perturberait la mémoire permettant la détection du déplacement d’un objet. Ces travaux suggèrent qu’il serait judicieux de développer de nouvelles stratégies thérapeutiques qui diminuent à la fois les niveaux cérébraux des deux fragments amyloïdogéniques, le β-CTF et l’Aβ
Alzheimer’s disease (AD) is a neurodegenerative pathology commonly characterized by a progressive memory loss. To these days, AD’s etiology has remained unclear which complicates the development of therapeutic strategies enabling to eradicate the pathology. The accumulation of therapeutic failures could partly be explained by the fact that the amyloid hypothesis, which highlights the leading involvement of the amyloid beta peptide (Aβ) in the physiopathology of AD, could be incomplete. Using a transgenic mouse model of AD, the TgCRND8 mice strain, I expanded the amyloid hypothesis, suggesting the involvement of the beta carboxy-terminal fragment (β-CTF), in addition to Aβ. These two amyloidogenic metabolites could be responsible for the alteration of different forms of memory. The dosage of these metabolites, after mice chronic treatment with either a β- or a γ-secretase inhibitor, highlighted the fact that β-CTF could be responsible for the deterioration of the memory involved in the detection of the replacement of an object. As for Aβ, it could disrupt the memory allowing the detection of the displacement of an object. This work suggests that it would be judicious to develop therapeutic strategies reducing brain levels of both amyloid fragments, β-CTF and Aβ

L'infarctus du myocarde reste une des principales causes de mortalité dans les pays développés. Bien que la reperfusion soit indispensable au sauvetage du myocarde ischémique, la taille finale de l'infarctus est due à la fois aux lésions d'ischémie mais aussi de reperfusion. La cardioprotection consiste à activer des voies de signalisation endogène de protection pour réduire les lésions d'ischémie/reperfusion (I/R). Il a été montré que la fission mitochondriale augmentait après une ischémie. Nous avons donc étudié l’impact d’un déficit en protéine de la dynamique mitochondriale dans des modèles de souris. Les souris DRP1+/- déficientes en fission mitochondriale présentaient un infarctus d’une taille réduite par rapport aux souris WT, réduction potentiellement liée à une augmentation de la mitophagie. Une déficience simultanée en protéines de fusion et de fission mitochondriales (Drp1+/- Opa1+/-) n’a pas d’influence sur la morphologie et la fonction cardiaque à l’état basal. De plus, Les souris Drp1+/- Opa1+/- présentaient une taille d’infarctus comparable à celle des souris WT. Ensuite, nous avons montré l’importance de la voie de la kynurénine dans la cardioprotection. Une étude récente menée dans notre laboratoire a montré que la kynurénine était augmentée après un conditionnement ischémique à distance. La kynurénine est un métabolite de la voie de la kynurénine, la principale voie de dégradation du tryptophane. Nous avons montré que la kynurénine et l'acide kynurénique, un sous-produit de la kynurénine, pouvaient médier une cardioprotection dans un modèle d'I/R myocardique chez le rat. La cardioprotection était associée à la stimulation de la mitophagie et du système de défense anti-oxydant. Cependant, une meilleure compréhension des voies de signalisation associées à la cardioprotection est nécessaire pour pouvoir identifier des cibles thérapeutiques
Myocardial infarction remains a leading cause of mortality in developed countries. Although timely reperfusion is indispensable for ischemic myocardium salvage, final infarct size is due to both ischemia and reperfusion injuries. Cardioprotection consists of activating endogenous signaling protective pathways to decrease ischemia/reperfusion (I/R) injuries. Mitochondrial fission has been shown increased after ischemia, thus we studied the impact of mitochondrial dynamics proteins deficiency in mice models. Mitochondrial fission deficient DRP1+/- mice, exhibited a smaller infarct size compared to WT due to a potential increase in mitophagy. Simultaneous deficiency in mitochondrial fusion and fission proteins (Drp1+/-Opa1+/-) did not influence cardiac morphology and function at baseline and infarct size was comparable to WT. Next, We showed an importance of kynurenine pathway in cardioprotection. A recent study conducted in our laboratory showed that kynurenine, was increased after remote ischemic conditioning. Kynurenine is a metabolite of the kynurenine pathway which is the main tryptophan degradation route. We showed that kynurenine and kynurenic acid, a byproduct of kynurenine, mediated cardioprotection in a rat myocardial I/R model. Cardioprotection was associated to stimulation of mitophagy and anti-oxidant defense system. However a better understanding of associated signaling pathways is necessary to identify therapeutic targets

Ce travail visait à évaluer le potentiel d’une méthodologie innovante récemment adaptée à la Souris sur la base de tests neuropsychologiques utilisés en clinique humaine. Après optimisation de 3 tâches (PAL, VMCL, PVD) ciblant différentes fonctions cognitives chez l’animal, nos études ont établi : (1) l’existence possible d’interférences proactives lors d’apprentissages consécutifs ; (2) l’absence de déficit d’acquisition chez les souris de la lignée Tg2576 (modèle transgénique de la maladie d’Alzheimer), quelle que soit l’étendue de la charge amyloïde ; (3) l’implication spécifique du striatum dorsal lors de l’acquisition des tâches de VMCL et PAL, et celle de l’hippocampe lors du rappel de cette dernière tâche. Ces derniers résultats suggèrent qu’en dépit des efforts déployés pour s’assurer du caractère translationnel d’une tâche cognitive dans le paradigme du touchscreen, certaines adaptations inhérentes à chaque espèce influencent profondément les bases neurobiologiques associées
This thesis work aimed to specify the potential of an innovative methodology latterly adapted in mice from neuropsychological tasks used in Humans. After the optimization of 3 assays (PAL, VMCL, PVD) taxing various cognitive functions in animals, different behavioral studies have gradually revealed: (1) the putative existence of proactive interferences over consecutive learnings in touchscreen tasks; (2) no acquisition deficit in Tg2576 mice (a transgenic model of Alzheimer’s Disease) in these paradigms, whatever the amyloid load considered; (3) the specific involvement of the dorsal striatum during the acquisition of VMCL and PAL tasks and the key role of the hippocampus during the recall of the latter task. As exemplified by the PAL task, our results suggest that despite momentous efforts in order to ensure the translational feature of touchscreen cognitive tasks, certain adaptations inherent to each species deeply influence the nature of underlying neurobiological substrates

Les déficits héréditaires de la synthèse de l’hème sont à l’origine de pathologies métaboliques appelées porphyries. La plus sévère est une porphyrie hépatique, la porphyrie aiguë intermittente (PAI). Des liens métaboliques étroits existent entre la synthèse de l’hème et la mitochondrie. L’objectif de ce travail était d’étudier l’impact de la crise aiguë de PAI sur le fonctionnement énergétique mitochondrial. Nous avons montré, dans un modèle murin déficitaire en hydroxymethylbilane synthase (HMBS) mimant biologiquement la crise de PAI, un dysfonctionnement énergétique mitochondrial. L’activité des complexes de la chaîne respiratoire, la respiration mitochondriale et l’activité des enzymes du cycle de Krebs se sont en effet révélées altérées dans ce modèle, tant à l’état basal qu'après induction par le phénobarbital, et ceci dans le foie, le muscle squelettique et le cerveau. Afin d'évaluer les effets d'un excès de précurseurs métaboliques de l'hème, nous analysons, dans un modèle cellulaire, l'effet de l’administration d’acide delta-aminolévulinique (ALA). Cela provoque une altération, dose-dépendante, de la fonction énergétique mitochondriale et une surproduction des espèces réactives de l’oxygène (ROS). Nos résultats suggèrent un impact profond de la crise de PAI sur la fonction mitochondriale in vivo et in vitro, ce qui pourrait expliquer certaines anomalies métaboliques et cliniques de la maladie
Hereditary porphyrias are a group of metabolic disorders of the haem biosynthesis pathway, the most severe and important porphyria is the Acute Intermittent Porphyria (AIP). Several metabolic links exist between haem biosynthesis and mitochondria, which is an organelle specialized in energy production. The aim of this work was to examine the impact of the acute attack of AIP on the mitochondrial energetic function. We have shown in a mice model of AIP, with deficiency in the hydroxymethylbilane synthase (HMBS), a mitochondrial metabolic dyfunction, an important alteration in the mitochondrial respiratory complexes activity, and those of Krebs cycle. This deficiency concerned the mice at basal state and after induction by phenobarbital in different tissus (liver, skeletal muscle and brain). In vitro, the administration of delta-aminolevulinic acid, a precursor of haem accumulating in AIP caused a dose-dependent impairment of mitochondrial function with an overproduction of reactive oxygen species (ROS). Our results suggest that acute attack of AIP alters the mitochondrial function in vivo and in vitro. This new data allows to better understand the pathophysiology and the clinical expression of this disease