La maladie d'Alzheimer (MA) et l'angiopathie amyloïde cérébrale (AAC) sont les deux formes les plus courantes de démence liée à l'âge qui partagent de nombreuses caractéristiques moléculaires, notamment l'accumulation de bêta-amyloïde (Aβ) dans les parois des vaisseaux sanguins cérébraux. Les cellules du système immunitaire inné, telles que les monocytes patrouilleurs, sont capables de surveiller les vaisseaux sanguins cérébraux et de phagocyter la bêta-amyloïde vasculaire ainsi que d'autres substances. Les monocytes patrouilleurs sont devenus une cible thérapeutique dans la MA, et leur phagocytose de l'Aβ permettrait une redistribution à l'équilibre entre le parenchyme et les espaces périvasculaires et vasculaires, ce qui réduirait ensuite la charge dans le parenchyme. Des recherches antérieures ont démontré que les monocytes peuvent être convertis du phénotype inflammatoire au phénotype de patrouille en utilisant la liaison du MDP à NOD2 (Lessard et al., 2017). Nous émettons l'hypothèse que le développement d'analogues de la MDP ayant des effets immunomodulateurs similaires à ceux de la MDP pourrait conduire à un médicament préventif dans la MA. Nous avons utilisé les lignées cellulaires HEK-Blue NOD2 et HEK-Blue TLR2 pour détecter les analogues qui se lient à NOD2. Nous avons également utilisé le test MTS sur des PBMC et des cellules HepG2 pour évaluer la viabilité cellulaire et la cytométrie perlée pour caractériser les cytokines et les interférons libérés par les cellules exposées aux analogues du MDP. Nous avons effectué des tests de phagocytose pour évaluer si les analogues du MDP modifiaient le taux de phagocytose par les monocytes. De plus, nous avons effectué des tests in vivo sur des souris WT pour évaluer si les analogues de la MDP pouvaient provoquer des changements phénotypiques dans les monocytes et si ces changements phénotypiques se produisaient chez les souris NOD2 KO. Les analogues de la MDP ont le potentiel de devenir un médicament préventif de la MA en augmentant la phagocytose de l'Aβ et en diminuant l'Aβ vasculaire. D'autres recherches sont nécessaires pour mieux comprendre le rôle exact des monocytes patrouillant dans la MA.

Thèse ou mémoire avec insertion d'articles. / La maladie de Parkinson (MP) se caractérise par une vulnérabilité sélective des cellules nerveuses, associée à la présence dans le cerveau d'agrégats de protéines mal repliées. Ces inclusions appelées corps de Lewy (CL) ont comme composant majoritaire une protéine appelée alpha-synucléine (α-syn). Pendant la dernière décennie, plusieurs études ont démontré que l'α-syn joue un rôle central dans l'initiation de la MP. Cependant, l'impact de ces agrégats sur l'homéostasie neuronale menant à la neurodégénérescence reste encore méconnu, en partie causé par l'absence d'outils appropriés. Dans ce but, notre équipe a créé une technologie novatrice qui nous permettra d'obtenir une meilleure compréhension des mécanismes conduisant à la formation de ces souches pathologiques. Cet outil basé sur l'optobiologie permet de contrôler l'agrégation de l'α-syn sous le contrôle de la lumière (le système LIPA : Light-Inducible Protein Aggregation). Notre système a permis d'induire la formation d'inclusions stables d'α-syn avec un contrôle spatial et temporel dans des cellules vivantes. Conduisant pour la première fois, à la formation in vivo d'inclusions mimant plusieurs des caractéristiques biochimiques et neuropathologiques des corps de Lewy. In vivo, les agrégats LIPA-α-syn ont compromis la transmission nigrostriatale, induit une perte neuronale dopaminergique et une altération du comportement de type parkinsonien. Ce système constitue un outil novateur permettant de générer, visualiser et disséquer le rôle de ces agrégats protéiques dans la MP et éventuellement d'autres troubles neurodégénératifs. Ce projet de thèse consiste en la création de nouveaux modèles cellulaires et animaux de la formation des CL afin obtenir de précieuses informations sur le processus d'agrégation et de propagation de l'α-syn et leur rôle dans la pathogenèse de la MP : cette compréhension permettra de développer de nouveaux traitements curatifs efficaces dans cette maladie. / Parkinson's disease (PD) is characterized by a selective vulnerability of nerve cells associated with the presence of aggregates of misfolded proteins in the brain. These inclusions called Lewy bodies (LBs) have as a major component a protein called alpha-synuclein (α-syn). During the last decade, several studies have demonstrated that α-syn plays a central role in the pathogenesis of PD. However, the impact of these aggregates on neuronal homeostasis leading to neurodegeneration remains poorly understood, partly caused by the lack of appropriate tools. To this end, our team has created a novel technology that will allow us to gain a better understanding of the mechanisms leading to the formation of these pathological strains. This tool based on optobiology allows to control the aggregation of α-syn under the control of light (the LIPA system: Light-Inducible Protein Aggregation). Our system allowed to induce the formation of stable α-syn inclusions with spatial and temporal control in living cells. Leading for the first time, to the in vivo formation of inclusions mimicking many of the biochemical and neuropathological features of Lewy bodies. In vivo, LIPA-α-syn aggregates compromised nigrostriatal transmission, induced dopaminergic neuronal loss and altered PD-like behavior. This system provides a novel tool to generate, visualize and dissect the role of these protein aggregates in PD and possibly other neurodegenerative disorders. This thesis project consists in the creation of new cellular and animal models of LBs formation in order to obtain valuable information on the aggregation and propagation process of α-syn and their role in the pathogenesis of PD: This understanding will allow the development of new effective curative treatments in this disease.

Tableau d’honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2010-2011 / Les enjeux suscités par l'augmentation de la prévalence de la maladie d'Alzheimer et de ses répercussions ne sont plus à négliger. Aucune guérison n'est actuellement envisageable pour cette maladie. La recherche de moyens préventifs génère de nouvelles pistes de solution. Plusieurs études observationnelles suggèrent que la consommation régulière d'anti-inflammatoires non stéroïdiens (AINS) offre une protection contre le développement de la maladie. Le présent travail a été réalisé à partir des données des trois phases de l'Étude sur la santé et le vieillissement au Canada. L'objectif principal a permis d'évaluer le lien entre l'exposition aux AINS pour la cohorte de sujets cognitivement normaux à l'évaluation initiale et l'incidence de troubles cognitifs sans démence, de maladie d'Alzheimer ou de démence au suivi. Les résultats révèlent une relation inverse entre les variables à l'étude, et viennent appuyer l'hypothèse de l'efficacité des AINS en prévention primaire de la maladie d'Alzheimer et des atteintes cognitives.

La maladie d'Alzheimer (MA) est la maladie neurodégénérative complexe et multifactorielle la plus fréquente des démences des personnes âgées. Elle engendre des dérégulations du système immunitaire inné, provoquant une dégénérescence de l'environnement cérébral et des troubles cognitifs majeurs, tels que des changements de personnalité, de l'apathie et des problèmes de langage. Cette maladie est due, entre autres, à l'accumulation d'un peptide neurotoxique l'amyloïde bêta (Aβ) dans le parenchyme, et particulièrement dans les vaisseaux sanguins du cerveau. La protéine Aβ s'accumule au cours du temps en forme neurotoxique dû à des facteurs génétiques et environnementaux, formant ainsi des dépôts amyloïdes. Depuis quelques années, des études portant sur de nouvelles voies thérapeutiques ont été investiguées, en vue de retarder les symptômes voire potentiellement de guérir la maladie d'Alzheimer. Parmi elles, la modulation des cellules immunitaires innées est d'un grand intérêt, car elle offre un nouvel voie thérapeutique sécuritaire et efficace aux patients. Cette modulation est principalement périphérique, grâce à la conversion populationnelle monocytaire en un phénotype thérapeutique d'intérêt. Les expériences et résultats présentés dans ce mémoire de maîtrise ont pour but de caractériser les différences sexuelles de la voie thérapeutique du muramyl-dipeptide (MDP) dans la conversion monocytaire ciblant la MA. Différentes études ont indiqué le fort pouvoir immunomodulateur du MDP passé par le récepteur NOD2. Pour la caractérisation sur les souris APP[indice swe]/PS1, nous avons administré le MDP sur des souris de 3 à 6 mois pour évaluer le pouvoir thérapeutique préventif contre la formation des plaques d'Aβ. Ainsi nous avons caractérisé davantage les modifications engendrer par le MDP sur les populations monocytaire sur des souris de type sauvage, et NOD2[exposant -/-]. Dans un second temps, sur les souris Alzheimer, l'administration de MDP a permis de retarder l'apparition des symptômes de la MA chez les deux sexes, avec une diminution de la charge d'amyloïde bêta, une conservation des facultés cognitives, de l'intégrité de la barrière hématoencéphalique (BHE), de la membrane basale (BM), avec un système de clairance stimulé pour une élimination périphérique adéquate. Cependant, les souris femelles démontrent des résultats différents. L'ensemble de ces données démontre que le MDP peut être utilisé comme moyen d'immunomodulation préventif capable de retarder les symptômes de la MA avant que celles-ci ne se développent. / Alzheimer's disease (AD) is the most common complex and multifactorial neurodegenerative disease in our society. It causes dysregulation of the innate immune system, resulting in degeneration of the brain environment and major cognitive problems, such as personality changes, apathy and language problems. This pathology is due, among other things, to the accumulation of a neurotoxic peptide, amyloid beta (Aβ), in the parenchyma and particularly in the blood vessels of the brain. In recent years, new therapeutic avenues have been investigated to delay symptoms and potentially cure Alzheimer's. Among them, the modulation of innate immune cells is of great interest because it offers a new hope to patients. This modulation is mainly peripheral through monocyte population conversion to a therapeutic phenotype of interest. The experiments and results presented in this master thesis aim to characterize the sex differences of the muramyl dipeptide (MDP) therapeutic pathway in AD-targeted monocyte conversion. Different studies have indicated the strong immunomodulatory power of MDP passed through the NOD2 receptor. We used the APP[subscript swe]/PS1 transgenic model mimicking the genetic form of Alzheimer's disease. For the characterization on APP[subscript swe]/PS1 mice, we administered MDP on these mice from 3 to 6 months to evaluate the preventive therapeutic effect against Aβ plaque formation. Thus, we have further characterized the changes caused by MDP on monocyte populations in healthy and NOD2[superscript -/-] mice. First, we were able to determine that the dose necessary to allow maximal monocyte conversion was 10mg/kg and that the administration named induction/priming (1 injection per day for 3 days) was necessary to start the monocyte stimulation and it is maintained at more than 5 days post-induction. In a second step, in Alzheimer mice, the administration of MDP delayed the onset of AD symptoms in both sexes, with a decrease in beta amyloid load, preservation of cognitive faculties, integrity of the blood-brain barrier (BBB), basal membrane (BM), an increase in phagocytosis and brain anti-inflammatory markers with a stimulated clearance system for an adequate peripheral elimination. However, female mice only showed a delay in AD symptoms, improved cognition, and BBB.

La maladie osseuse de Paget (MOP) a changé de visage au cours des dernières années, augmentant le nombre d’individus atteints qui demeurent asymptomatiques. Étant donné le risque élevé de développer un ostéosarcome associé avec la MOP, cette maladie est une contre-indication à la prescription d’agents ostéoformateurs. Avec l’apparition prochaine de nouveaux agents ostéoformateurs pour le traitement de l’ostéoporose, il devient crucial de pouvoir dépister de façon fiable la présence de la MOP. Les objectifs de ce projet étaient (1) de mettre au point un test plus sensible permettant de détecter et d’évaluer la fréquence des mutations post-zygotiques SQSTM1/P392L chez les patients pagétiques, (2) de développer un test génétique de dépistage de la MOP incluant les mutations germinales et post-zygotiques dans SQSTM1, (3) et d’évaluer les performances diagnostiques de ce test intégré avec des marqueurs biochimiques dans une signature moléculaire spécifique à la maladie. Une technique de PCR sensible utilisant un acide nucléique bloqué (LNA) spécifique à la mutation SQSTM1/P392L a été développée, puis la présence de cette mutation a été recherchée dans les cohortes disponibles au laboratoire et dans différents tissus. Ensuite, le développement de la signature moléculaire a utilisé les données génotypiques et biochimiques disponibles dans les cohortes du laboratoire, puis des régressions logistiques ont été effectuées afin de déterminer la combinaison de marqueurs ayant la meilleure capacité à identifier correctement les patients avec la MOP. Des mutations post-zygotiques SQSTM1/P392L étaient présentes chez 4,8% des patients pagétiques, et 1,4% des individus sains dans les populations étudiées, cette mutation post-zygotique étant restreinte à la lignée monocytaire. Deux tests moléculaires sous forme d’algorithme en deux étapes ont ensuite été proposés. D’une part, un algorithme génétique pur pourrait être utilisé : des mutations germinales dans le gène SQSTM1 devraient d’abord être recherchées, et si elles sont absentes, le score génétique basé sur la combinaison de cinq marqueurs génétiques développée dans ce projet devrait être calculé. Cet algorithme génétique avait une sensibilité égale à 83,61% et une spécificité égale à 51,03% dans les cohortes étudiées. D’autre part, un algorithme génétique et biochimique pourrait être proposé: des mutations germinales dans le gène SQSTM1 devraient d’abord être recherchées, et si elles sont absentes, le score combiné basé sur la combinaison des marqueurs génétiques et biochimiques développée dans ce projet devrait être calculé. Dans les populations étudiées, cet algorithme avait une sensibilité égale à 93,88% et une spécificité égale à 54,00%. La découverte des mutations post-zygotiques confirme l’existence d’un spectre mutationnel de SQSTM1 dans la MOP et pourrait expliquer en partie son caractère focal. Ces résultats ont par la suite permis de développer deux tests moléculaires capables de dépister la MOP de façon plus fiable que les biomarqueurs actuellement disponibles en pratique clinique. / Paget’s disease of bone (PDB) has changed in recent years, increasing the number of affected individuals who remain asymptomatic. Given the high risk of developing an osteosarcoma associated with PDB, this disease is a contraindication to the prescription of bone anabolic agents. With the incoming introduction of new bone anabolic agents indicated for osteoporosis treatment, it will be crucial to screen accurately for the presence of PDB. The objectives of this project were (1) to develop a more sensitive test to detect and assess the frequency of SQSTM1/P392L post-zygotic mutations in pagetic patients, (2) to develop a genetic test of PDB, including germinal and post-zygotic SQSTM1 mutations, (3) and to assess the diagnostic performance of this test integrated with bone biomarkers in a molecular signature of PDB. A sensitive PCR method using a locked nucleic acid (LNA) specific to the SQSTM1/P392L mutation was developed, and the presence of this mutation was investigated in the cohorts available in the laboratory, and in different tissues. Then, the development of the molecular signature used genotypic and biochemical data available in the laboratory, and logistic regressions were performed to determine the combination of markers with the best ability to correctly identify PDB patients. SQSTM1/P392L post-zygotic mutations were present in 4.8% of pagetic patients, and in 1.4% of healthy individuals in the population studied, this mutation being restricted to the monocytic lineage. Two molecular tests relying on a two steps algorithm were then developed. Firstly, a pure genetic algorithm could be proposed: a screen in the SQSTM1 gene should first be performed to search for disease-causing germinal mutations, and if negative, the genetic score based on a combination of the five SNPs developed in this study should be calculated. In the populations studied, this genetic algorithm had a sensitivity of 83.61% and a specificity of 51.03%. On the other hand, a genetic and biochemical algorithm could be used: a screen in the SQSTM1 gene should first be performed to search for disease-causing germinal mutations, and if negative, the combined score based on a combination integrating both genetic and biochemical markers developed in this study should be calculated. This genetic algorithm had a sensitivity of 83.61% and a specificity of 51.03% in the populations studied. The presence of post-zygotic mutations confirms the existence of a mutational spectrum of SQSTM1 in PDB, and may explain its focal character. These results conducted to the development of two molecular tests which predicted the PDB phenotype better than bone biomarkers already available in clinical practice.

La préséniline-1 (PS1) mutée est associée à un développement très précoce de la maladie (chez les individus de 24-55 ans) d'Alzheimer. Dans la cellule, la PS1 existe principalement sous forme de fragments (N-terminaux et C-terminaux, respectivement NTFs et CTFs) qui semblent nécessaires à sa fonction et à l'activité [gamma]-secrétase étroitement liée à la formation des peptides [bêta]-amyloïdes neurotoxiques. Nous avons étudié l'organisation structurale et fonctionnelle de la PS1, ses fragments, et leurs relations avec les protéines impliquées dans la production des peptides [bêta]-amyloïdes. Dans un premier temps, des expériences en levure, confirmées avec des techniques d'immunobuvardage et d'immunoprécipitation en cellules de mammifères, nous ont permis de mettre en évidence un rôle de l'holoprotéine de la PS1 dans la génération des fragments NTFs et CTFs. De plus, il a été possible de démontrer une interaction directe entre PS1 et BACE (enzyme de type aspartyl protéase aussi appelée [bêta]-secrétase), les deux joueurs clés dans la production des peptides [bêta]-amyloïdes. Finalement, l'étude du rôle fonctionnel de cette interaction nous a fournis des résultats permettant de suggérer une régulation de la PS1 par BACE.

Titre de l'écran-titre (visionné le 31 juillet 2023) / Ce mémoire s'intéresse aux pratiques et aux connaissances scientifiques qui rendent possible la mise en place de modèles de savoir du risque pour la maladie d'Alzheimer. Plus précisément, en combinant la littérature scientifique sur le trouble d'Alzheimer et des entretiens avec des chercheurs de différents domaines de recherche au Québec, je cherche à expliquer comment différentes connaissances et différentes pratiques scientifiques contribuent à former des savoirs du risque pour la maladie d'Alzheimer. Dans un deuxième temps, je m'intéresse à l'influence de ces savoirs du risque sur les savoirs préventifs liés à la maladie. En somme, cette étude vise à expliquer la construction des savoirs du risque pour la maladie d'Alzheimer afin de l'enraciner dans un savoir préventif de la maladie. / This research looks into the scientific productions on Alzheimer's Disease. To do so, I combined scientific literature and interviews with researchers in varying fields of expertise in the province of Quebec. I aim to understand how practices and scientific knowledge contribute to create a specific understanding of disease's risks. Moreover, I paid particular attention to the influence knowledge of risk has on the preventive measures for the Alzheimer's Disease. In conclusion, this thesis aimed to provide insight into how the scientific context of Alzheimer's Disease produced specific knowledge of risk.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

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Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal.