Rôle central des glucocorticoïdes et de leurs récepteurs dans l’étiologie de la Maladie d’Alzheimer - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2020

Central role of glucocorticoids and their receptors in the etiology of Alzheimer’s disease.

Rôle central des glucocorticoïdes et de leurs récepteurs dans l’étiologie de la Maladie d’Alzheimer

Résumé

Alzheimer's disease (AD) is characterized in the brain by the aggregation of β-amyloid peptides (Aβ) from the cleavage of the amyloid precursor protein (APP), and by the hyperphosphorylation of the Tau protein. In AD, cognitive deficits are associated with an early dysregulation of the endocrine stress axis (hypothalamic-pituitary-adrenal axis or HPA), the consequent overproduction of glucocorticoids (GC) and the alteration of their receptors (GR). Numerous studies demonstrate the involvement of GR in AD, particularly via the increase of Aβ production and the hyperphosphorylation of Tau. In an acute model of AD (icv injection of an oligomeric solution of oAβ25-35 peptides in rat), we observed a dysregulation of the HPA axis, associated with a set of cellular alterations reminiscent of the human pathophysiology. There is a vicious cycle in which the pathology induces an overproduction of GC, which in turn potentiates AD. The objective of my thesis was therefore to break this vicious cycle using a new class of molecules acting as selective GR modulators (sGRm). The sGRm have the particularity to abrogate the pathological effects of GR, while retaining their physiological signaling. In a first study, we showed in the oAβ25-35 model that a sGRm (CORT113176) reverses in the hippocampus all the alterations induced by amyloid toxicity (short-term memory deficits, high plasma GC levels, synaptic deficits, neuroinflammation, apoptosis and increased Aβ synthesis). In a second study, we performed analyzes in the prefrontal cortex. This structure of interest in AD is also very rich in GR, suggesting that this region is very sensitive to deregulation of the HPA axis. Here, we used sGRm as a tool to characterize the involvement of GR in a number of intracellular signaling pathways. We notably observed the GR phosphorylation state, their chaperones (HSP90 / 70), the balance between the amyloidogenic and non-amyloidogenic pathways or the main enzymes involved both in GR and Tau phosphorylation (GSK-3β , Cdk5, Calpain-1, Fyn). GR appeared to be involved in numerous processes associated with oAβ25-35 toxicity, and CORT113176 reversed this toxicity, highlighting the central role played by GR in the pathophysiology of AD. In a final study, following all of these initial results, and in order to validate the therapeutic potential of CORT113176, we tried to bring the proof of concept via two complementary approaches. Firstly, we tested the robustness of the treatment with the sGRm in the oAβ25-35 model in order to observe whether breaking the vicious circle by restoring the physiology of the HPA axis, the GC and the GR could help at long-term to fight against the pathology. The first results showed that CORT113176 reversed at long-term the amyloid toxicity on the parameters measured previously, but also seems to reverse Tau hyperphosphorylation. Finally, we wanted to confirm the therapeutic interest of breaking the vicious circle in a transgenic mouse model of AD, the J20 mouse (mutated human APP transgene). In 9-month-old animals, CORT113176 again appeared to reverse a large number of markers associated with AD. All of these results place the HPA axis and GR at the heart of the pathophysiology of AD, which could make the link between amyloid toxicity and Tau hyperphosphorylation. This work also highlights the promising approach represented by sGRm which break the vicious circle between the deregulation of the HPA axis and amyloid toxicity, by restoring the primary role of GC and GR in the maintenance of homeostasis.
La maladie d’Alzheimer (MA) se caractérise au niveau cérébral par l’agrégation des peptides β-amyloïdes (Aβ) à partir du clivage de la protéine précurseur de l’amyloïde (APP), et par l’hyperphosphorylation de la protéine Tau. Dans la MA, les déficits cognitifs sont associés une dérégulation précoce de l’axe endocrinien du stress (axe hypothalamo-hypophyso-surrénalien ou HPA), à la surproduction conséquente de glucocorticoïdes (GC) et au dysfonctionnement de leurs récepteurs (GR). De nombreuses études montrent l’implication des GR dans la MA, notamment en favorisant la production d’Aβ et l’hyperphosphorylation de Tau. Dans un modèle aigu de la MA (injection icv d’une solution oligomérique de peptides oAβ25-35 chez le rat), nous avons observé un dysfonctionnement de l’axe HPA, associé à un ensemble d’altérations cellulaires rappelant la physiopathologie humaine. Il existe un cercle vicieux dans lequel la pathologie induit une surproduction de GC qui en retour potentialise la MA. L’objectif de ma thèse était donc de casser ce cercle vicieux à l’aide d’une nouvelle classe de molécules agissant comme des modulateurs sélectifs des GR (sGRm), afin de ralentir ou de renverser le décours de la pathologie. Les sGRm ont la particularité d'abroger les effets pathologiques des GR, tout en conservant leur signalisation physiologique. Dans une première étude, nous avons montré dans le modèle oAβ25-35 qu’un sGRm, le CORT113176, renversait dans l'hippocampe la totalité des modifications induites par la toxicité amyloïde (déficits de mémoire à court terme, taux de GC plasmatiques élevés, déficits synaptiques, neuroinflammation, apoptose et augmentation de la synthèse d'Aβ). Dans une deuxième étude, nous avons réalisé des analyses dans le cortex préfrontal. Cette structure d’intérêt dans la MA est également très riche en GR, suggérant que cette région est très sensible à la dérégulation de l’axe HPA. Ici, nous avons utilisé le sGRm comme outil pour caractériser l’implication des GR dans un certain nombre de voies de signalisations intracellulaires. Nous avons notamment observé l’état de phosphorylation des GR, leurs chaperonnes (HSP90/70), l’équilibre entre les voies de clivage amyloïdogénique et non-amyloïdogénique ou encore des enzymes impliquées dans la phosphorylation de GR et de Tau (GSK-3β, Cdk5, Calpain-1, Fyn). Les GR semblent être impliqués dans un grand nombre de processus associés à la toxicité induite par l’oAβ25-35, et le CORT113176 permet de renverser cette toxicité, mettant en avant le rôle central des GR dans la physiopathologie de la MA. Dans une dernière étude, suite à l'ensemble de ces premiers résultats, et afin de valider l'intérêt thérapeutique du CORT113176, nous avons tenté d’amener la preuve de concept via deux approches complémentaires. Tout d’abord, nous avons testé la robustesse du traitement avec le sGRm dans le modèle oAβ25-35 afin d’observer si le fait de casser le cercle vicieux en restaurant la physiologie de l’axe HPA, des GC et des GR permettait de lutter à long terme contre la pathologie. Les premiers résultats montrent que le CORT113176 renverse à long terme la toxicité amyloïde sur les paramètres mesurés précédemment, mais semble également renverser l’hyperphosphorylation de Tau. Enfin, nous avons voulu confirmer l’intérêt thérapeutique de casser le cercle vicieux dans un modèle de souris transgénique, la souris J20 (transgène de l’APP humain muté). Chez des animaux de 9 mois, le CORT113176 semble à nouveau renverser un grand nombre de marqueurs associés à la MA. L’ensemble de ces résultats place l’axe HPA et les GR au cœur de la physiopathologie de la MA, pouvant faire le lien entre la toxicité amyloïde et l’hyperphosphorylation de Tau. Ces travaux mettent également en évidence l’approche prometteuse représentée par les sGRm qui casse le cercle vicieux entre la dérégulation de l’axe HPA et la toxicité amyloïde, en rétablissant le rôle primaire des GC et des GR dans le maintien de l’homéostasie.
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Origine : Version validée par le jury (STAR)

Dates et versions

tel-03144098 , version 1 (17-02-2021)
tel-03144098 , version 2 (18-02-2021)

Identifiants

  • HAL Id : tel-03144098 , version 2

Citer

Geoffrey Canet. Rôle central des glucocorticoïdes et de leurs récepteurs dans l’étiologie de la Maladie d’Alzheimer. Médecine humaine et pathologie. Université Montpellier, 2020. Français. ⟨NNT : 2020MONTT019⟩. ⟨tel-03144098v2⟩
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