Les similitudes entre les mécanismes neurotoxiques responsables des encéphalopathies spongiformes Transmissibles (EST) et des synucléinoapthies, ainsi que la présence concomitante des formes pathologiques de la protéine prion et de l'α-synucléine au sein d'une même maladie neurodégénérative sont deux observations qui nous ont conduits à étudier les relations existant potentiellement entre les altérations moléculaires de l'α-synucléine et les maladies à prion. Après avoir développé des anticorps monoclonaux en immunisant avec de l'α-synucléine recombinante humaine des souris n'exprimant pas de façon endogène cet immunogène, nous avons caractérisé les altérations moléculaires de l'α-synucléine apparaissant conjointement à une symptomatologie motrice sévère lors du vieillissement de souris transgéniques (TgM83) surexprimant l'α-synucléine humaine mutée en A53T. Les essais d'inoculation intracérébrale de souris TgM83 par différentes souches de prion ont mis en évidence que la transmission de l'encéphalopathie spongiforme bovine de type H permet de déclencher chez ces animaux une maladie à prion de façon concomitante au développement d'altérations moléculaires de l'α-synucléine. Enfin, l'importante accélération de la pathologie liée a l'α-synucléine observée chez des souris TgM83 ayant été inoculées par des tissus contenant des formes altérées de l'α-synucléine, constitue un résultat soutenant le fait que la pathologie liée a l'α-synucléine serait capable de se propager expérimentalement de proche en proche, comme la protéine prion pathologique au cours des EST

La formation et le dépôt de fibres d'α-Synucléine dans le cerveau humain sont à l‟origine de la maladie de Parkinson. Cette thèse documente le rôle de deux chaperons moléculaires dans l‟assemblage en fibres de l'α-Syn : Hsc70 (protéine de choc thermique constitutivement exprimée chez l‟Homme) et Ssa1p (son équivalent chez la levure). Le but était d'élargir le catalogue d'effets connus des chaperons moléculaires sur α-Syn, pour éventuellement ouvrir la voie à des applications thérapeutiques. Nous avons montré que Hsc70 inhibe l'assemblage de l'α-Syn en fibres, en se liant avec une forte affinité à la forme soluble de l'α-Syn. Hsc70 se lie préférentiellement aux fibres de l'α-Syn, et cette liaison a un effet cytoprotecteur puisqu'elle rend les fibres moins toxiques pour les cellules de mammifères en culture. Pareillement à Hsc70, Ssa1p inhibe l'assemblage de l'α-Syn en fibres, et a une plus forte affinité pour les fibres que pour la forme soluble de l'α-Syn. En revanche, la liaison de Ssa1p aux fibres de l'α-Syn n'a pas d'effet cytoprotecteur, sûrement due aux différences entre les séquences du site de liaison aux peptides des deux chaperons moléculaires, qui fait que Ssa1p a une affinité plus faible que Hsc70 pour les fibres d'α-Syn. Nous avons fixé le complexe entre Ssa1p et α-Syn avec des agents pontants, pour ensuite établir une carte du site d'interaction entre les deux protéines en utilisant la spectrométrie de masse. Ceci est indispensable si un « mini » Ssa1p, constitué des éléments nécessaires et suffisants sera utilisé comme agent thérapeutique pour réduire la toxicité des fibres d'α-Syn. / The formation and deposition of α-Synuclein fibrils in the human brain is at the origin of Parkinson’s disease. The objective of my thesis was to document the role of two molecular chaperones on the assembly of α-Syn into fibrils: Hsc70, a constitutively expressed human heat shock protein, and Ssa1p, its yeast equivalent. The aim was to expand the catalogue of known effects of molecular chaperones on the PD implicated protein, which could have therapeutic significance. We showed that Hsc70 inhibits the assembly of α-Syn into fibrils, by binding with high affinity to the soluble form of α-Syn. We documented that Hsc70 binds preferentially to α-Syn fibrils and that this binding has a cytoprotective effect, as it renders the fibrils less toxic to cultured mammalian cells. Similarly to Hsc70, Ssa1p inhibits the assembly of α-Syn into fibrils, and has a higher affinity for fibrils than for the soluble form of α-Syn. On the other hand, binding of Ssa1p to α-Syn fibrils does not have a cytoprotective effect, almost certainly due to differences in the amino acid sequences of the peptide binding sites of the two molecular chaperones, which mean that Ssa1p has a lower affinity than Hsc70 for α-Syn fibrils. We stabilized the complex between Ssa1p and α-Syn using chemical cross-linkers, to then map the interaction site between the two proteins. This is indispensable if a “mini” Ssa1p, comprised of only what is necessary and sufficient of Ssa1p, is to be used as a therapeutic agent to decrease the toxicity of α-Syn fibrils. A therapeutic agent based on exogenous protein Ssa1p is less likely to trigger an autoimmune response than for example the endogenous protein Hsc70.

Les similitudes entre les mécanismes neurotoxiques responsables des encéphalopathies spongiformes Transmissibles (EST) et des synucléinoapthies, ainsi que la présence concomitante des formes pathologiques de la protéine prion et de l’α-synucléine au sein d’une même maladie neurodégénérative sont deux observations qui nous ont conduits à étudier les relations existant potentiellement entre les altérations moléculaires de l’α-synucléine et les maladies à prion. Après avoir développé des anticorps monoclonaux en immunisant avec de l’α-synucléine recombinante humaine des souris n’exprimant pas de façon endogène cet immunogène, nous avons caractérisé les altérations moléculaires de l’α-synucléine apparaissant conjointement à une symptomatologie motrice sévère lors du vieillissement de souris transgéniques (TgM83) surexprimant l’α-synucléine humaine mutée en A53T. Les essais d’inoculation intracérébrale de souris TgM83 par différentes souches de prion ont mis en évidence que la transmission de l’encéphalopathie spongiforme bovine de type H permet de déclencher chez ces animaux une maladie à prion de façon concomitante au développement d’altérations moléculaires de l’α-synucléine. Enfin, l’importante accélération de la pathologie liée a l’α-synucléine observée chez des souris TgM83 ayant été inoculées par des tissus contenant des formes altérées de l’α-synucléine, constitue un résultat soutenant le fait que la pathologie liée a l’α-synucléine serait capable de se propager expérimentalement de proche en proche, comme la protéine prion pathologique au cours des EST / The overlap of neurotoxic mecanisms involved in prion diseases and synucleinopathies, and the concomitant detection of pathological forms of prion and α-synuclein in a same neurodegenerative disease, raise questions about the existence of potential relationship between α‐synuclein molecular alteration and prion diseases. First, we developed monoclonal antibodies by immunizing mice presenting a spontaneous deletion of the α-synuclein gene with human recombinant α‐synuclein. Then, we characterized the molecular alterations appearing jointly to clinical signs during the aging of a transgenic mouse model of synucleinopathies (TgM83), overexpressing human A53T α‐synuclein. Then, an approach routinely done in the field of prion was used to trigger a synucleinopathy alongside a prion disease. For this purpose, TgM83 mice were inoculated intracerebrally by three different prion strains : transmission of H-type bovine spongiform encephalopathy allows the onset of a prion disease concomitantly to the α‐synuclein pathology developed by the TgM83 mouse model. Finally, intracerebral inoculation of TgM83 mice with brain homogenates from symptomatic mice affected by a synucleinopathy triggers an important acceleration of the α‐synuclein pathology, resulting in the early onset of motor clinical signs associated with molecular alterations of α-synuclein. These data suggest that α-synuclein alterations can be experimentally transmitted from one mouse to another, supporting the idea that, far from being confined to the transmissible spongiform encephalopathies, the « prion-like » propagation of misfolded neuronal proteins might occur in synucleinopathies