Les APP-CTFs au cœur du processus pathologique de la maladie d’Alzheimer : contribution du système lysosomal-autophagique et de la sécrétion exosomale - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2019

APP-CTFs at the center of Alzheimer’s Disease : contribution of lysosomal-autophagic degradation and exosomal secretion

Les APP-CTFs au cœur du processus pathologique de la maladie d’Alzheimer : contribution du système lysosomal-autophagique et de la sécrétion exosomale

Résumé

Alzheimer’s disease (AD) is characterized by the pathological accumulation of extracellular and intracellular aggregates (Aβ and Tau) in the brain. AD is also associated with an early alteration of the major degradation pathway of aggregated proteins, the autophagic-lysosomal pathway. Recent works have suggested that this defectcouldbothbeacauseandaconsequenceofearlyintraneuronalaccumulation of C99 (also named as APP-CTFβ), the direct precursor of Aβ. Due to its toxicity, C99 could be a possible key player of AD etiology. The accumulation of this product occurs mainly within organelles of the endolysosomal network, but our recent observations also indicate an extracellular accumulation of C99 in later stages of the disease, or in conditions where the Aβ-generating enzyme, γ-secretase, is blocked. The first aim of my PhD project was to investigate the possible beneficial effect of restoringlysosomal-autophagicfunctiononC99accumulation. Tothisend, weused a viral strategy to overexpress TFEB, a master regulator of both lysosome biogenesis and autophagy, in a mouse model of AD (3xTg-AD mouse). Two approaches were tested aiming to express TFEB either before or after the beginning of C99 accumulation, by injecting AAV-TFEBs into the ventricles of newborn mice or by stereotaxic injection into 3 month-old mice, respectively. These studies have shown a strong TFEB-mediated reduction of C99 accumulation when using both the preventive and curative approach. The aim of the second part of my PhD work was to understand the reasons of the extracellular accumulation of C99. We postulated that this C99-associated immunostaining could correspond to exosomal-associated C99. Exosomes are nanosizedvesiclesofendocyticoriginthatarereleasedfromcellsandknowntotransport neurotoxic proteins. In our study based on pharmacological, immunocytochemical and genetic approaches, we have confirmed this hypothesis and have shown the presence of C99, and of its direct derived-fragment C83 (APP-CTFα), existing as both monomers and oligomers, in exosomes purified from AD cell and mouse models. Moreover, our data have shown that the levels of these APP-CTFs are strongly increased by γ-secretase inhibition, thus explaining the higher levels of extracellular staining in γ-secretase treated animals. In conclusion, my PhD work shows 1) a new potential therapeutic strategy based on TFEB activation aiming to reduce early C99 accumulation and 2) the presence of monomeric and oligomeric C99 in exosomes in AD models and a link between γ-secretase inhibition and oligomerisation. Future studies are needed to elucidate the exact role of these C99-enriched exosomes in AD.
La maladie d’Alzheimer (MA) se caractérise par l’accumulation dans le cerveau d’agrégats extracellulaires et intraneuronaux (Aβ et Tau). Dans la cellule, la principale voie de dégradation des protéines agrégées est la voie lysosomale-autophagique, qui est altérée de façon précoce chez les patients Alzheimer. Des études récentes de mon laboratoire ont montré que ce dysfonctionnement serait à la fois la cause et la conséquence de l’accumulation du précurseur direct de l’Aβ, appelé C99 ou APP-CTFβ. De par sa toxicité, le C99 semble donc jouer un rôle crucial dans l’étiologie de la maladie. Son accumulation se produit majoritairement dans les compartiments endolysosomaux mais de façon intéressante, un marquage extracellulaire associé au C99 a également été observé à des stades plus avancés de la maladie ou en présence d’un inhibiteur de la γ-sécrétase (enzyme clivant le C99 en Aβ). Le premier axe de mon travail de thèse a donc consisté à étudier l’efficacité d’une restauration du système lysosomal-autophagique sur l’accumulation du C99. Dans ce but, nous avons utilisé une stratégie virale visant à exprimer le facteur de transcription EB (TFEB) dans un modèle murin de la MA (3xTg-AD). Ce facteur est le principal régulateur de la biogenèse lysosomale et de l’autophagie. Deux approches ont été testées cherchant à exprimer le TFEB avant ou après le début de l’accumulation du C99, grâce à une injection de virus exprimant le TFEB, soit en intracérébroventriculaire dès la naissance, soit par stéréotaxie à l’âge de 4 mois. Ces études ont montré une réduction importante de l’accumulation intraneuronale du C99 chez les souris 3xTg-AD, que ce soit via l’approche "préventive" ou "curative". Le deuxième axe de mon travail de thèse a cherché à comprendre l’origine du marquage extracellulaire observé dans le cerveau et associé au C99. Nous avons émis l’hypothèse que ce marquage correspondrait à des exosomes enrichis en C99. Les exosomes sont des vésicules extracellulaires, d’origine endosomale et sécrétées par les cellules, ayant déjà été décrites comme transportant des protéines neurotoxiques. Grâce à des approches pharmacologiques, immunocytochimiques et génétiques, nous avons confirmé cette hypothèse et mis en évidence la présence de C99 et de son dérivé le C83 (APP-CTFα) dans les exosomes purifiés à partir de modèles cellulaires ou murins de la MA, sous forme monomérique et oligomérique. Nos travaux montrent également que la charge des exosomes en oligomères est fortement amplifiée en présence d’une inhibition de la γ-sécrétase, expliquant ainsi le marquage extracellulaire. En conclusion, mes travaux de thèse (1) proposent une potentielle stratégie thérapeutique, basée sur l’activation du TFEB et visant à empêcher l’accumulation du C99, (2) montrent la présence de monomères et d’oligomères de C99 dans les exosomes ainsi qu’un lien entre la γ-sécrétase et l’oligomérisation. Les futures études devront déterminer le rôle exact de ces exosomes enrichis en C99.
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Dates et versions

tel-03078927 , version 1 (17-12-2020)

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  • HAL Id : tel-03078927 , version 1

Citer

Anaïs Bécot. Les APP-CTFs au cœur du processus pathologique de la maladie d’Alzheimer : contribution du système lysosomal-autophagique et de la sécrétion exosomale. Pharmacologie. COMUE Université Côte d'Azur (2015 - 2019), 2019. Français. ⟨NNT : 2019AZUR6039⟩. ⟨tel-03078927⟩
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