Sintomas psicológicos e comportamentais da demência (SPCD) são comuns e associados com pior prognóstico, altos custos no cuidado, aumento de estresse do cuidador e institucionalização precoce. O objetivo do presente estudo é avaliar a prevalência de SPCD em uma amostra populacional com 60 anos ou mais da cidade de São Paulo, com diagnóstico de Demência de Alzheimer (DA) e comprometimento cognitivo sem demência (CIND), bem como correlacioná-la com a gravidade dos déficits cognitivos e com estresse do cuidador. De 1560 indivíduos entrevistados, 42 receberam o diagnóstico de DA e 16 de CIND. Um total de 70,5% de indivíduos com DA apresentou um ou mais SPCD. Apatia (56,09% dos indivíduos), depressão (48,78%), alteração do sono (34,14%), e ansiedade (29,26%) foram os sintomas mais prevalentes em DA. Estas alterações foram significativamente mais prevalentes no grupo com DA do que no grupo de controles sadios e com CIND. Embora o grupo com CIND tenha apresentado mais sintomas do que o grupo de controles normais, não houve diferença significativa entre ambos. Alucinação, agitação/agressão, depressão, apatia, comportamento motor aberrante e alterações do sono foram significativamente mais prevalentes nos estágios mais avançados da doença. Os sintomas que mais se correlacionaram com estresse do cuidador foram delírios, agitação/agressão, comportamento motor aberrante e desinibição / Behavioral and psychological symptoms of dementia (BPSD) are common and associated with worse prognosis, higher costs of care, increased caregiver burden and earlier nursing home entry. The purpose of this study is to determine BPSD prevalence in Alzheimer Disease (AD) and cognitively impaired not dement (CIND) diagnosis in a community sample with 60 years or over of São Paulo city, and correlate these with intensity of cognitive deficit and caregiver burden. Of the 1560 individual interviewed, 42 had AD and 16 had CIND. An overall of 70,5% of individuals with AD reported one or more BPSD. Apathy (56,09% of individuals), depression (48,78%), sleep alterations (34,14%), and anxiety (29,26%) were the most prevalent disturbances in AD. These disturbances were significantly more prevalent in participants with AD than in those normal and with CIND. Although the CIND group had more symptoms than normal control group, this difference was not significant. Hallucination, agitation/aggression, depression, apathy, aberrant motor behavior and sleep alterations were significantly more common in participants with advanced dementia. The symptoms that highly correlate with caregiver burden were delusion, agitation/aggression, aberrant motor behavior and disinhibition

EGb761 consists of two major groups of substances, flavonoids and terpenoids. Using human neuroblastoma SH-SY5Y cells, the present study demonstrated that, EGb761 could block Abeta-42 (a 42-amino acid cytoxic form of beta amyloid protein)-induced cell apoptosis, reactive oxygen species (ROS) accumulation, mitochondrial dysfunction and activation of c-jun N-terminal kinase (JNK), extracellular signal-regulated kinase 1/2 (ERK1/2) and Akt signaling pathways, possibly via its antioxidant and platelet activating factor (PAF) antagonizing activities. Two active constituents of EGb761, quercetin (a flavonoid) and ginkgolide B (a terpenoid) might contribute to the protective effects of EGb761. Quercetin but not ginkgolide B might be responsible for the antioxidant action of EGb761. Both compounds might be involved in the PAF antagonist activity of EGb761. / EGb761, a Ginkgo biloba extract, is a medicinal product for the treatment and prevention of cardiovascular and neuronal diseases, including Alzheimer's disease (AD). While considerable researches have documented its neuroprotective effects, its clinical effect is inconclusive and the precise neuroprotective mechanisms are not clearly known. / In conclusion, EGb761 may have beneficial effects in treatment and prevention of neurodegenerative diseases like AD. Its neuroprotective effects may be associated with constituent multiplicity, the dosage and BBB permeability. / The ability of EGb761 to cross the blood brain barrier (BBB) is unclear. In this study, the ability of EGb761 to cross the BBB was speculated through comparison of the effects of EGb761 on mitochondrial function between platelets and central nervous system in two animal models, the senescence accelerated prone 8 (SAMP8) mouse strain and ovariectomized rats. Mitochondrial function was evaluated as cytochrome c oxidase (COX) activity, mitochondrial ATP content and mitochondrial glutathione (GSH) content. SAMP8 mice have been widely used as a model of age-related cognitive decline with relevance to biochemical and genetic alterations in AD. Using two age groups (3-week-old and 40-week-old) of SAMP8 mice, this study found that, EGb761 protected against mitochondrial dysfunction in both platelets and hippocampi of old mice, but only showed protective effects on platelet mitochondria of young mice. Estrogen withdrawal was suggested to play a primary role in the onset of post-menopausal AD. Using ovariectomized middle-aged rats to mimic the post-menopausal pathophysiological changes, this study also demonstrated that, EGb761 protected against mitochondrial dysfunction in both platelets and hippocampi of ovariectomized rats. In contrast, in sham-operated rats, EGb761 increased mitochondrial GSH content in platelets but failed to show similar effect on hippocampi. These results suggested that the effects of EGb761 on the brain might be interfered by the BBB permeability. / The effective dosage of EGb761 in the brain remains undetermined. Using SH-SY5Y cells, this study demonstrated that low doses of EGb761 (50--100 mug/ml) inhibited hydrogen peroxide (H2O2)-induced cell apoptosis via inactivation of Alet, JNK and caspase 3 while high doses of EGb761 (250--500 flg/ml) enhanced H2O2 toxicities via inactivation of Akt and enhancement of activation of JNK and caspase 3. Additional experiments suggested that the dosage effect of EGb761 on apoptotic signaling proteins might be correlated with regulation of the cell redox state. / Shi, Chun. / Adviser: Lee Ka Ho Kenneth. / Source: Dissertation Abstracts International, Volume: 73-03, Section: B, page: . / Thesis (Ph.D.)--Chinese University of Hong Kong, 2010. / Includes bibliographical references (leaves 81-99). / Electronic reproduction. Hong Kong : Chinese University of Hong Kong, [2012] System requirements: Adobe Acrobat Reader. Available via World Wide Web. / Electronic reproduction. [Ann Arbor, MI] : ProQuest Information and Learning, [201-] System requirements: Adobe Acrobat Reader. Available via World Wide Web. / Abstract also in Chinese.

Sintomas psicológicos e comportamentais da demência (SPCD) são comuns e associados com pior prognóstico, altos custos no cuidado, aumento de estresse do cuidador e institucionalização precoce. O objetivo do presente estudo é avaliar a prevalência de SPCD em uma amostra populacional com 60 anos ou mais da cidade de São Paulo, com diagnóstico de Demência de Alzheimer (DA) e comprometimento cognitivo sem demência (CIND), bem como correlacioná-la com a gravidade dos déficits cognitivos e com estresse do cuidador. De 1560 indivíduos entrevistados, 42 receberam o diagnóstico de DA e 16 de CIND. Um total de 70,5% de indivíduos com DA apresentou um ou mais SPCD. Apatia (56,09% dos indivíduos), depressão (48,78%), alteração do sono (34,14%), e ansiedade (29,26%) foram os sintomas mais prevalentes em DA. Estas alterações foram significativamente mais prevalentes no grupo com DA do que no grupo de controles sadios e com CIND. Embora o grupo com CIND tenha apresentado mais sintomas do que o grupo de controles normais, não houve diferença significativa entre ambos. Alucinação, agitação/agressão, depressão, apatia, comportamento motor aberrante e alterações do sono foram significativamente mais prevalentes nos estágios mais avançados da doença. Os sintomas que mais se correlacionaram com estresse do cuidador foram delírios, agitação/agressão, comportamento motor aberrante e desinibição / Behavioral and psychological symptoms of dementia (BPSD) are common and associated with worse prognosis, higher costs of care, increased caregiver burden and earlier nursing home entry. The purpose of this study is to determine BPSD prevalence in Alzheimer Disease (AD) and cognitively impaired not dement (CIND) diagnosis in a community sample with 60 years or over of São Paulo city, and correlate these with intensity of cognitive deficit and caregiver burden. Of the 1560 individual interviewed, 42 had AD and 16 had CIND. An overall of 70,5% of individuals with AD reported one or more BPSD. Apathy (56,09% of individuals), depression (48,78%), sleep alterations (34,14%), and anxiety (29,26%) were the most prevalent disturbances in AD. These disturbances were significantly more prevalent in participants with AD than in those normal and with CIND. Although the CIND group had more symptoms than normal control group, this difference was not significant. Hallucination, agitation/aggression, depression, apathy, aberrant motor behavior and sleep alterations were significantly more common in participants with advanced dementia. The symptoms that highly correlate with caregiver burden were delusion, agitation/aggression, aberrant motor behavior and disinhibition

Diss. (sammanfattning) Stockholm : Karol. inst., 2003. / Härtill 5 uppsatser.

Diss. (sammanfattning) Stockholm : Karol. inst., 2004. / Härtill 5 uppsatser.

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This thesis is about new and improved computational methods to analyze complex biological data produced by advanced biotechnologies. Such data is not only very large but it also is characterized by very high numbers of features. Addressing these needs, we developed a set of methods and tools that are suitable to analyze large sets of data, including next generation sequencing data, and built transparent models that may be interpreted by researchers not necessarily expert in computing. We focused on brain related diseases. The first aim of the thesis was to employ the meta-server approach to finding peaks in ChIP-seq data. Taking existing peak finders we created an algorithm that produces consensus results better than any single peak finder. The second aim was to use supervised machine learning to identify features that are significant in predictive diagnosis of Alzheimer disease in patients with mild cognitive impairment. This experience led to a development of a better feature selection method for rough sets, a machine learning method.  The third aim was to deepen the understanding of the role that STAT3 transcription factor plays in gliomas. Interestingly, we found that STAT3 in addition to being an activator is also a repressor in certain glioma rat and human models. This was achieved by analyzing STAT3 binding sites in combination with epigenetic marks. STAT3 regulation was determined using expression data of untreated cells and cells after JAK2/STAT3 inhibition. The four papers constituting the thesis are preceded by an exposition of the biological, biotechnological and computational background that provides foundations for the papers. The overall results of this thesis are witness of the mutually beneficial relationship played by Bioinformatics in modern Life Sciences and Computer Science.

Die biologischen Grundlagen und sozioökonomischen Auswirkungen der Alzheimerschen Erkrankung (Alzheimer‘s Disease; AD) sind ein aktuelles Thema unserer immer älter werdenden Gesellschaft. Doch bis heute sind nicht alle pathophysiologischen Vorgänge erforscht, um diese Erkrankung in ihrer Ursache zu verstehen und damit Ansätze für eine adäquate Therapie zu ermöglichen. Eine weit verbreitete Theorie zur Krankheitsentstehung ist die Amyloid-Kaskaden-Hypothese, die ß-Amyloid (Aß)-Peptiden eine zentrale Rolle bei der Alzheimer-Pathogenese zuspricht. Diese Aß-Peptide entstehen durch proteolytische Prozessierung des Amyloidvorläuferproteins (amyloid precursor protein; APP) und sind auch im Gehirn von nicht-dementen älteren Menschen nachweisbar. Neue Forschungsergebnisse legen nahe, dass bestimmte posttranslationale Modifikationen des Aß-Peptids zu verringertem Abbau, erhöhter Aggregation und gesteigerter Neurotoxizität beitragen. Eine solche besonders pathogene Aß-Variante ist Pyroglutamat-Aß (pE-Aß). Es entsteht durch N-terminale Verkürzung von Aß um zwei Aminosäuren und folgende Zyklisierung des N-terminalen Glutamats zu Pyroglutamat (pE). Eine Möglichkeit die Bildung, den Transport und die Ablagerung von pE-Aß im Gehirn verstorbener Alzheimer-Patienten und im Gehirn von Versuchstieren mit Amyloid-Pathologie zu untersuchen, ist die Verwendung spezifischer Antikörper. Ziel dieser Arbeit war es, vier neue monoklonale Antikörper hinsichtlich ihrer Eignung zur immunhistochemischen Darstellung von pE-Aβ im Gehirn transgener Mäuse mit Aß-Pathologie zu untersuchen. Für diese Untersuchungen wurden transgene Mäuse des Stammes Tg2576 verwendet. Diese exprimieren humanes APP der neuronalen Isoform mit 695 Aminosäuren mit der sogenannten schwedischen Doppelmutation KM670/671NL. Diese Mutation sorgt dafür, dass APP ein besseres Substrat für die amyloidogene Prozessierung ist und verstärkt Aß gebildet wird. Tg2576-Mäuse entwickeln ab einem Alter von 11 bis 13 Monaten Alzheimer-typische Amyloidablagerungen im Neokortex und im Hippocampus. In der vorgelegten Arbeit wurden Mäuse im Alter von 16, 18 und 21 Monaten untersucht, um zu prüfen ob mit den neuen pE-Aß-Antikörpern die in anderen Arbeiten beschriebene Zunahme der Aß-Pathologie im Alterungsprozess dargestellt werden kann. Als Kontrollen wurden gleichaltrige Wurfgeschwister, die das Transgen nicht exprimieren, verwendet. Pro Altersstufe wurden zwei transgene Mäuse und ein Wildtyp-Tier untersucht. Die vier neuen zu charakterisierenden monoklonalen pE-Aß-Antikörper wurden von der Firma Probiodrug AG, Halle/Saale zur Verfügung gestellt. Sie wurden durch Immunisierung von C57Bl6-Mäusen mit einem Hexapeptid aus dem N-Terminus von pE-Aß (Sequenz pEFRHDS) generiert. Diese vier monoklonalen Antikörper besaßen verschiedene IgG-Subtypen: Klon K6 (IgG1), Klon K17 (IgG2b), Klon K24 (IgG1), Klon F8 (IgG3). Vergleichend wurde ein pE-Aß-Antikörper der Firma Synaptic Systems (Klon 2-48) vom Subtyp IgG1 verwendet. Auswahl der untersuchten Gehirne – „Gefäßhintergrund“. Durch ungleichmäßige Perfusion und Fixierung der Gehirne kann es zu einer unerwünschten Färbung von Blutgefäßen kommen, wodurch die Quantifizierung von Plaques erschwert wird. Um dies zu vermeiden wurden die Gehirne von 13 Mäusen hinsichtlich dieses Kriteriums mittels Immunhistochemie mit dem pE-Aß-Antikörper von Synaptic Systems untersucht und anschließend ausschließlich Tiere ohne oder mit sehr geringem Gefäßhintergrund verwendet. Eignung der neuen monoklonalen primären pE-Aß-Antikörper. Es wurde eine Versuchsreihe angefertigt, um die immunhistochemischen Färbungen der vier neuen monoklonalen pE-Aß-Antikörper an Mäusegewebe zu testen und diese mit dem etablierten Synaptic Systems Antikörper zu vergleichen. Die Testreihe zeigte erwartungsgemäß, dass der Synaptic Systems pE-Aß-Antikörper, aber auch die neuen Antikörper K6, K17 und F8 eine gute, jedoch auch unterschiedlich intensive Plaquefärbung erbrachten. Der Antikörper K24 wurde aus den weiteren Versuchsreihen ausgeschlossen, da keine Plaquefärbung nachweisbar war. Verdünnungsreihen der primären pE-Aß-Antikörper. Die verwendete Konzentration eines Antikörpers kann die Intensität der spezifischen Färbung, aber auch die Hintergrundfärbung stark beeinflussen. Deshalb galt es festzulegen, in welchen Verdünnungen die neuen primären pE-Aß-Antikörper zur Quantifizierung der Plaquefläche im Gehirn transgener Tg2576-Mäuse eingesetzt werden sollten. Für jeden einzelnen Antikörper wurde eine Verdünnungsreihe (1:100; 1:250; 1:500) angefertigt und die Verdünnung bestimmt, welche die beste immunhistochemische Visualisierung der Aß-Ablagerungen ermöglicht. Dies war für den Klon K6 1:100, für Klon K17 1:250 und für Klon F8 1:250. Verwendung geeigneter Sekundär-Antikörper. Kommerziell verfügbare Sekundär-Antikörper gegen Maus-IgGs erkennen entweder alle IgG-Subytpen, oder sind gegen einzelne IgG-Subtypen gerichtet. Um geeignete Sekundär-Antikörper zum Nachweis der pE-Aß-Antikörper für die Plaque-Darstellung zu identifizieren, wurden verschiedene Verdünnungen (1:200 und 1:400) von nicht-Subtyp-spezifischen und von Subtyp-spezifischen biotinylierten Esel-anti-Maus IgGs getestet. Dabei zeigte sich, dass in jedem Fall die biotinylierten subtypspezifischen sekundären Esel anti-Maus Antikörper in einer Verdünnung von 1:200 die geringste Hintergrundfärbung und das deutlichste Signal erbrachten. Deshalb wurden nur diese für die folgenden Versuchsreihen eingesetzt. Quantifizierung der Plaque-Beladung im Gehirn transgener Tg2576-Mäuse. Um die Plaque-Beladung in definierten Hirnstrukturen APP-transgener Tg2576-Mäuse zu quantifizieren, wurden für jeden der vier untersuchten pE-Aß-Antikörper (Synaptic Systems, K6, K17 und F8) in drei Altersstufen (16, 18 und 21 Monate) in neun verschiedenen koronalen Schnittebenen immunhistologische Färbungen durchgeführt. Die Schnittebenen befanden sich auf Ebenen, die folgende Strukturen enthalten: 1 Präfrontaler Kortex, 2 Basales Vorderhirn, 3 anteriore Kommissur, 4 Nucleus basalis, 5 Hippocampus anterior, 6 Hippocampus posterior, 7 Locus coeruleus anterior, 8 Locus coeruleus posterior, 9 kaudaler Hirnstamm. Dies ermöglichte es, in verschiedenen Hirnregionen die Ablagerung von pE-Aβ während des Alterungsprozesses zu untersuchen. Es wurden für jede Hirnregion die aufeinanderfolgenden Schnitte für die vier primären Antikörper ausgewählt, sodass ein Maximalabstand von 120 µm zwischen den Färbungen der pE-Aß-Antikörper besteht, da jeder Schnitt eine Dicke von 30 µm aufwies. Da je Altersstufe zwei Tiere analysiert wurden, ergeben sich pro Antikörper und Altersstufe 18 gefärbte und quantifizierte Schnitte, demzufolge resultiert pro untersuchtem Antikörper eine Gesamtzahl von 54 Schnitten. Die Gesamtzahl der ausgewerteten Schnitte dieser Arbeit beträgt 224. Die Quantifizierung erfolgte mit Hilfe des Computerprogramms BZ-II-Analyzer, einer Analysesoftware des Digitalmikroskops Keyence. Durch eine Aufnahme des kompletten Hirnschnitts und Markierung der Plaquefläche konnte deren prozentualer Anteil an der Hirnschnittfläche bestimmt werden. Betrachtet man die vier Antikörper untereinander, wird erkennbar, dass der pE-Aß-Antikörper von Synaptic Systems in jeder Altersstufe die größte Plaquefläche darstellt. Die pE-Aß-Antikörper K17 und F8 zeigen eine geringere und untereinander ähnliche Plaquefläche. Der K6 Antikörper weist die geringste Plaquefläche nach. Im Altersgang ist für alle untersuchten pE-Aß-Antikörper eine Zunahme der markierten Plaquefläche nachweisbar. Die untersuchten Gehirnschnittebenen sind unterschiedlich stark von pE-Aß-Ablagerungen betroffen. Die am weitesten rostral gelegene Schnittebene mit präfrontalem Kortex weist besonders viele pE-Aß-Ablagerungen auf, während die darauf folgende Schnittebene deutlich weniger pE-Aß-Ablagerungen zeigt. Danach gibt es Richtung kaudal wieder eine Zunahme der pE-Aß-Ablagerungen. In den Schnittebenen 7, 8 und 9 wurden keine pE-Aß-Ablagerungen nachgewiesen. Doppelmarkierungen von pE-Aß-Antikörpern verschiedener IgG-Subtypen und mit dem pan-Aß-Antikörper 4G8. Um nachzuweisen, ob alle untersuchten pE-Aß-Antikörper dieselben Strukturen darstellen, wurde eine Versuchsreihe mit Immunfluoreszenz-Doppelmarkierungen angefertigt. Obwohl die primären monoklonalen pE-Aß-Antikörper alle in der Maus generiert wurden, erlaubten die verschiedenen IgG-Subtypen eine Doppelmarkierung mit Subtypen-spezifischen Sekundärantikörpern. Dabei zeigte sich, dass alle pE-Aß-Antikörper dieselben Anteile von Aβ-Ablagerungen erkennen. Um nachfolgend zu zeigen, welche Anteile der Aβ-Ablagerungen von den pE-Aβ-Antikörpern erkannt werden, wurden Doppelmarkierungen der verschiedenen pE-Aß-Antikörper mit dem pan-Aß-Antikörper 4G8 angefertigt. Dabei konnte gezeigt werden, dass sich die pE-Aβ-Peptide im Zentrum der Aβ-Ablagerungen befinden. In dieser Arbeit konnten vier neue monoklonale Antikörper bezüglich ihrer Eignung zur immunhistochemischen Darstellung von pE-Aβ im Hirn transgener Mäuse mit Aß-Pathologie charakterisiert werden. Während der Klon K24 für die Plaquedarstellung ungeeignet ist, wurden für die Klone K17 und F8 vergleichbare, wenn auch geringere Plaqueflächen nachgewiesen als für den kommerziell verfügbaren Antikörper von Synaptic Systems. Der pE-Aß-Antikörper K6 markierte die geringste Plaquefläche. Dies könnte auf eine höhere Spezifität oder auf eine geringere Sensitivität von K17, F8 und K6 gegenüber dem Synaptic Systems Antikörper zurückzuführen sein. Mit Hilfe monoklonaler Antikörper gegen pE-Aß könnte es möglich sein, einen Impfstoff zu entwickeln, der gegen eine besonders toxische Aβ-Peptid-Variante gerichtet ist. Eine Immunisierung im Frühstadium der AD würde zwar nicht die Erkrankung in ihrem Ursprung heilen, könnte aber deren Verlauf verlangsamen. Zudem ist es denkbar, spezifische Antikörper gegen besonders neurotoxische pE-Aß-Varianten für die klinische Diagnosestellung zu etablieren.

La protéine Tau est une protéine associée aux microtubules, localisée principalement dans les axones. Elle joue un rôle important dans la polymérisation et la stabilisation des microtubules, in vitro. Sa fixation aux microtubules est régulée par de nombreuses kinases et phosphatases. En effet, lorsque Tau est phosphorylée, elle se détache des MTs. Inversement, elle se fixe aux MTs lorsqu’elle est déphosphorylée. Le dysfonctionnement de la protéine Tau est à l’origine de différentes maladies neurodégénératives appelées Tauopathies comme la maladie d’Alzheimer. Dans ce contexte pathologique, Tau est anormalement phosphorylée et s’accumule sous forme de structures neurofibrillaires appelées PFH (paires de filaments hélicoïdaux). Ces structures sont retrouvées dans les neurones en dégénérescence et constituent une des caractéristiques majeures de lésion histopathologique de la MA. Dans le cadre de cette maladie, deux principaux mécanismes de toxicité neuronale induite par la protéine Tau ont été suggérés. La première hypothèse considère que l’hyperphosphorylation de Tau provoque son détachement des microtubules induisant ainsi une déstabilisation du cytosquelette microtubulaire, une altération du transport axonal et une mort neuronale. Selon la seconde hypothèse, la fixation excessive de Tau aux microtubules altèrerait le transport axonal des vésicules et autres organites nécessaires au bon fonctionnement de la synapse. Dans ce cas, l’hyperphosphorylation de Tau et la formation des structures PFH auraient en premier lieu un effet protecteur pour la cellule. Lors de ce travail de thèse, nous avons confronté ces deux théories en utilisant le modèle invertébré : Drosophila melanogaster. Tout d’abord, nous avons étudié l’effet de la perte de fonction de la protéine Tau de drosophile (dTau) sur l’architecture du cytosquelette microtubulaire et sur le transport axonal des neuropeptides. Ce travail nous a permis d’une part, de tester l’hypothèse de l’effet du détachement de la protéine Tau des MTs sur le transport axonal, et d’autre part d’étudier la fonction endogène de la protéine dTau. En effet, le rôle in vivo de la protéine Tau endogène sur la morphologie et la physiologie axonale reste inconnu à ce jour, et ceci probablement dû à une redondance fonctionnelle avec les autres protéines associées aux microtubules (MAPs). Dans cette présente étude nous utilisons le modèle Drosophila melanogaster qui présente l’avantage de n’avoir qu’un seul homologue de la famille Tau/MAP2/MAP4 des mammifères. Nos données montrent pour la première fois, in vivo, que la protéine Tau contrôle la densité des microtubules axonaux, et que la perte de la protéine Tau altère le transport axonal microtubule-dépendant. Cependant, les défauts observés ne semblent pas être suffisant pour induire une neurodégénérescence, mais pourraient néanmoins constituer un défaut apparaissant précocement chez les individus atteints. Dans la seconde partie de cette thèse, nous avons étudié l’hypothèse centrée sur l’effet de la fixation excessive de la protéine Tau humaine aux microtubules. Pour cela, nous avons utilisé des drosophiles transgéniques exprimant différentes isoformes mutées de Tau humain (hTau) mimant différents états de phosphorylation de la protéine Tau et s’attachant différemment aux microtubules. Nos résultats montrent clairement que la fixation de Tau en excès sur les microtubules induit des défauts majeurs du transport axonal et de la libération des neuropeptides. Nous démontrons ainsi que l’un des mécanismes possible de la maladie d’Alzheimer est la fixation précoce excessive de Tau sur les microtubules. Par ailleurs, nos résultats mettent en évidence une limite sérieuse des thérapies visant à inhiber la phophorylation de Tau dans la MA. / Tau is a microtubule associated protein that belongs to the MAP structural family. it polymerizes and stabilizes microtubules, in vitro. Tau is found in high amount in axons. The microtubule binding capacity of Tau is regulated by kinases and phophatases. Indeed, when Tau is phosphorylated it desengages from microtubules and when it is dephosphorylated it binds to microtubules and stabilizes them. Tau is involved in several neurodegenerative disorders called tauopathies like the elderly neuropathy, Alzheimer disease (AD). In this neurodegenerative disorder, Tau is abnormally phosphorylated and aggregates to forme neurofibrillary tangles called paired helicoidal filament (PHF), witch is one of the hallmark of AD. Hence, two major hypothesis explaining neurodegeneration in this condition have been suggested. The first hypothesis considers that because of Tau hyperphosphorylation, it detaches from microtubules and starts to form aggregates. Tau detachment from microtubules leads to their destabilization and subsequent defects in axonal transport. These defects in axonal transport lead to synaptic dysfonction and neuronal degeneration. The second hypothesis suggests that an excess of Tau binds onto microtubules, induces axonal transport defects and subsequently neuronal loss. The hyperphosphorylation of Tau and PHF formation would represent a protective response of the cell to prevent axonal defects and neurodegeneresence. The aim of our work is to evaluate these two mechanisms using Drosophila melanogaster model. First, we studied the effect of drosophila Tau (dTau) loss of function on microtubule organisation and axonal transport of neuropeptide in vivo. This work allows us to study the first hypothesis of detachment of Tau from microtubules an its consequences, as well as understanding the endogenous function of dTau. Infact, we took the advantage of drosophila lower genetic redundancy in witch dTau is the only homologue of the mamalian Tau/MAP2/MAP family. Our results demontrated that dTau control axonal microtubule number and that the loss of Tau function affects vesicular axonal transport. However, these defects do not seem to be toxic for the neuron but represent an early event that may progressively become toxic. In the second part of this work we evaluated the second hypothesis. It consists of studying the consequences of an excess of hypophosphorylated Tau bound to microtubules on axonal transport. Our results demontrate for the first time a stronger toxicity of hypophosphorylated Tau for neuronal function compared to pseudophosphoryated Tau. These data demonstrate an important mechanism that could probably be implicated in AD. In addition, our work point out a potentiel limit of a current therapeutic strategy aimed at inhibiting Tau phosphorylation.

Ce manuscrit est consacré au développement de méthodes de dérivation intra-capillaire ultrasensible et de méthodes de séparation électrocinétique hautement résolutives en vue d’une intégration dans un outil microfluidique de diagnostic de la maladie d’Alzheimer. La partie bibliographique situe d'abord le contexte épidémiologique et neurophysiopathologique de la maladie d’Alzheimer ainsi que les outils de diagnostic actuellement utilisés. Ensuite, l'état de l'art sur l'utilisation de méthodes de séparation électrocinétique, ainsi que les outils analytiques disponibles pour améliorer l’analyse d’échantillon biologique sont présentés. La partie expérimentale a porté tout d'abord sur le développement de méthodes de dérivation intra-capillaire permettant une détection ultrasensible de biomarqueurs de la maladie d’Alzheimer, en particulier l’ubiquitine, dans le liquide céphalo-rachidien. Le travail expérimental s’est ensuite prolongé par le développement d’une méthode de séparations hautement résolutives en puce en verre de différentes formes de peptides beta-amyloïdes, biomarqueurs pertinents en vue d’un diagnostic de la maladie d’Alzheimer. Pour terminer, l’apport de deux nouveaux substrats polymériques, le COC et le thiolène, pour la microfabrication de puce d’électrophorèse capillaire a été démontré. / This work is dedicated to the development of highly sensitive intra-capillary derivatization methods and highly resolutive electrokinetic separation methods, with the aim to integrate them in a microfluidic diagnostic tool of Alzheimer’s disease. The bibliographic chapter explains the epidemiologic and neurophysiopathologic background of Alzheimer’s disease and describes the diagnostic tools currently used. Then, a state of the art related to the use of electrokinetic separation methods, as well as the analytical techniques available to improve the analyses of biological samples, is presented. The first experimental part focused on the development of intra-capillary derivatization methods allowing highly sensitive detection of Alzheimer’s disease biomarkers, especially ubiquitine, in the cerebrospinal liquid. The second part was dedicated to the development of a capillary electrophoresis method, in a glass chip, capable of separating with a high resolution different forms of beta-amyloid peptides, which are relevant biomarkers of Alzheimer’s disease. Finally, the usefulness of new polymeric materials, such as COC and thiolene, for the manufacturing of microchip device was demonstrated. A careful study of their physico-chemical properties led to the development of relevant strategies for surface treatment, so as to minimize the adsorption of proteins. For the first time, a thiolene chip covered with a new copolymer allowed an electrokinetic separation of proteins.