Les tauopathies, dont la maladie d’Alzheimer (MA) est l’exemple le plus connu, sont des maladies neurodégénératives caractérisées par une agrégation intra-neuronale progressive de protéine Tau hyperphosphorylée conduisant inéluctablement à la mort du neurone. De nombreuses études convergent vers une implication du stress oxydant comme l’un des mécanismes précoces à l’origine de la MA. En effet, une accumulation de dommages oxydatifs aux acides nucléiques est observée aux stades précoces de la MA. Cependant, les mécanismes impliqués dans cette altération de l’intégrité des acides nucléiques au cours de la MA restent obscurs. Outre son rôle connu dans la stabilisation des microtubules, Tau est un acteur essentiel de la protection de l’intégrité des acides nucléiques neuronaux. En effet, au sein du laboratoire, il a été récemment montré in vivo que Tau protège l’ADN et l’ARN en condition physiologique ainsi qu’au cours d’un stress hyperthermique. L’hyperthermie est un outil inducteur de stress oxydant. Aucune étude n’a été menée pour examiner l’effet de la pathologie Tau sur la fonction protectrice de Tau vis-à-vis des acides nucléiques (AN).Cette problématique constitue le premier objectif de ma thèse. Pour cela, nous avons utilisé un modèle murin qui développe une agrégation et une hyperphosphorylation progressive de la protéine Tau : les souris THY-Tau22. Nous avons démontré, dans ce modèle, que l’hyperthermie induit des dommages aux AN uniquement dans les neurones présentant une pathologie précoce, à des stades qui précèdent la formation d’agrégats insolubles de Tau. Au sein de ces neurones, ces dommages aux AN induits par l’hyperthermie sont strictement corrélés à la formation d’oligomères de protéines Tau, formes précoces de l’agrégation de Tau. Une association similaire entre la présence d’oligomères de Tau et des dommages oxydatifs a également été mis en évidence dans des cerveaux de patients atteints de la MA. Le pré-traitement de ces souris avec du bleu de méthylène, un inhibiteur de l’agrégation de Tau, prévient la formation de ces oligomères ainsi que les dommages aux acides nucléiques. Ces résultats suggèrent que l’oligomérisation de Tau prévient la fonction protectrice de Tau vis-à-vis des acides nucléiques. Ce travail met également en lumière l’existence d’une fenêtre critique de vulnérabilité de l’ADN et l’ARN au cours de la progression de la pathologie.Dans le deuxième volet de ce manuscrit, nous nous sommes concentrés sur la relation entre la protéine Tau et l’ARN. Bien que l’interaction de Tau avec l’ARN soit connue depuis une vingtaine d’années, la fonction de cette interaction reste obscure. Notre hypothèse est que Tau pourrait être impliquée dans le métabolisme des ARN. Par stratégie TAP-tag, des partenaires protéiques de Tau ont été purifiés. Parmi eux, la protéine DEAD box protein 6 (DDX6), un acteur du métabolisme des ARN, a été identifiée comme un nouveau partenaire de Tau. DDX6 est une hélicase à ARN impliquée notamment dans la voie de régulation de l’expression génique par les microARN. Ce second projet vise à caractériser, comprendre la fonction de ce complexe ainsi que son impact dans la pathogénèse des tauopathies. Nous avons confirmé l’interaction entre Tau et DDX6 puis identifié les séquences de Tau impliquées dans ce complexe. Nos résultats suggèrent que l’interaction de Tau avec DDX6 stimule l’activité du microARN Let-7a. De manière particulièrement intéressante, des mutations de Tau responsables de formes familiales de tauopathies altèrent l’interaction Tau/DDX6 et abolissent l’effet de Tau sur l’activité du microARN Let-7a. L’ensemble de ces résultats met en évidence un rôle atypique de Tau, non décrit à ce jour, dans la voie de régulation du microARN Let-7a. Cette nouvelle fonction ouvre des perspectives sur le rôle de Tau dans le métabolisme des ARN et suggère un impact de la pathologie Tau sur la régulation de la voie des microARN. / Tauopathies are neurodegenerative disorders characterized by a progressive intraneuronal accumulation of hyperphosphorylated Tau leading to neuronal death. The most well-known tauopathy is Alzheimer Disease (AD). Numerous studies suggest that oxidative stress is one of the early mechanisms involved in AD. An increase in oxidative DNA and RNA damage occurs at early stages of AD. The mechanisms underlying the alteration of nucleic acid integrity during the course of AD are unclear. In addition to its well-described role in microtubule stabilization, Tau is an essential player in the protection of neuronal nucleic acid integrity. Indeed, we recently reported that Tau protect DNA and RNA integrity in vivo under physiological and hyperthermic conditions, which is known to be a strong inducer of oxidative stress. However, no study has been conducted to test the effects of Tau pathology on the protective function of Tau. This is the first objective of my thesis.To do that, we used a transgenic Tau pathology mouse model. With age, these mice develop a progressive Tau hyperphosphorylation and aggregation. We demonstrate, in this model, that hyperthermia selectively induces nucleic acid damage in neurons that display early Tau pathology without Tau fibrils. In these neurons, nucleic acid damage is strictly correlated with prefibrillar Tau oligomers. A similar association between prefibrillar Tau oligomers and nucleic acid oxidative damage was observed in AD brains. Pretreatment with Methylene Blue (MB), a Tau aggregation inhibitor reduced hyperthermia-induced Tau oligomerization as well as nucleic acid damage. These results suggest that Tau oligomerization triggers the loss of the nucleic acid protective function of Tau. This study highlights the existence of a critical window of DNA and RNA vulnerability during the progression of Tau pathology.In the second part of this manuscript, we have focused on the relationship between Tau and RNA. It has been reported that Tau bind to RNA. Although this interaction has been known for 20 years, the function of this interaction is still unclear. Based on this observation, we hypothesize that Tau is involved in RNA metabolism. Proteins interacting with Tau have been purified using the tandem affinity purification methodology. Thus, the DEAD box protein 6 (DDX6), known to be an actor of RNA metabolism, has been identified as a new Tau partner. DDX6 is a RNA helicase implicated in miRNA gene silencing mechanism. This project aims to understand Tau-DDX6 complex function in physiological conditions and its impact on tauopathies. We validate the interaction between Tau and DDX6, and identify Tau sequences involved in the interaction. Our results suggest that Tau-DDX6 complex enhance Let-7a activity. Interestingly, Tau mutations involved in inherited tauopathies impair Tau-DDX6 interaction and abolish the effect of Tau on Let-7a activity. All these results highlight a new and atypical function of Tau in microRNA pathway. This undescribed function offers promising prospects for the role of Tau in RNA metabolism and suggest a potential impact of Tau pathology on regulation of microRNA pathway.

Les démences regroupent un ensemble de pathologies cérébrales affectant progressivement les fonctions cognitives et survenant plus fréquemment chez les personnes âgées. L’augmentation du nombre de cas liée au vieillissement de la population et la lourdeur de la prise en charge font des démences un problème de santé publique important.La maladie d’Alzheimer (MA) est la plus fréquente des démences. Elle apparaît généralement après 65 ans et possède une forte composante génétique. En dehors de certaines formes familiales précoces liées à des mutations dans les gènes du précurseur de la protéineamyloïde, et des présénilines 1 et 2, la grande majorité des cas résulte de l’interaction de facteurs environnementaux avec divers gènes de susceptibilité.L’approche gène candidat a permis l’identification de nombreux gènes associés au risquede MA. Cependant, en raison de problèmes techniques et méthodologiques, seul le gène de l’apoprotéine E (APOE) a pu être identifié de manière robuste par cette approche. Les études d’association pangénomiques permettent d’identifier sans a priori des variations génétiques fréquentes associées à une maladie sur l’ensemble du génome. À partir de 2009, plusieurs consortia ayant pour objectif de réaliser ce type d’étude dans le champs de la MA ont identifiéquatre nouveaux gènes d’intérêt pour la MA, CLU, PICALM, CR1 et BIN1. Cependant,ces gènes n’expliquent qu’une petite partie de la variabilité génétique de la maladie et denombreux autres variants restent à découvrir.Durant cette thèse, nous avons d’abord chercher à répliquer les résultats des principauxgènes identifiés par approche gène candidat en utilisant les données du consortium EuropeanAlzheimer’s Disease Initiative (EADI). Nous avons pu montrer qu’une grande partie deces gènes présentait un faible niveau d’association avec la MA. En utilisant l’approche pangénomique,nous avons ensuite pu identifier 19 gènes associés au risque de MA en dehorsd’APOE, dont 11 n’ayant pas été identifiés par les précédentes études, via la mise en placed’une collaboration informelle entre consortia puis au sein du International Genomics ofAlzheimer’s Disease Project (IGAP).Nous nous sommes également interessés à plusieurs phénotypes intermédiaires associésà la MA, et en particulier aux taux plasmatiques des peptides amyloïde b (Ab), en partantde l’hypothèse qu’ils pourraient permettre la recherche de variants impliqués dans des mécanismesphysiopathologiques pré-symptomatiques. Ce travail a permis l’identification d’uneassociation potentielle entre le gène CTXN3 et les taux plasmatiques d’Ab1−42.En conclusion, l’utilisation des études d’association pangénomiques a permis d’identifierde nombreux nouveaux gènes associés au risque de MA. Ces gènes ouvrent des voies derecherche intéressantes pour mieux comprendre la physiopathologie de la MA et permettrele développement de traitements efficaces qui font actuellement défaut. / Dementia is a syndrom caused by several brain diseases progressively deteriorating cognitivefunctions and occurs more frequently in the elderly. The increased number of patients withdementia due to the ageing of the general population and the high cost of care add up tomake dementia a concerning public health issue.Alzheimer’s disease (AD) is the most common form of dementia. It is often diagnosedafter 65 years old and has a strong genetic component. Familial forms exist and are mainlycaused by mutations in the amyloid-b protein precursor, presenilin 1 and presenilin 2 genes.However, the vast majority of cases result from the complex interaction of environmental factors with susceptibility genes.Using a candidate gene approach, numerous genes associated with AD risk were identified,but due to technical and methodological problems, only the apoliprotein E (APOE) genewas replicated. Genome-wide association studies (GWAS) aim to identify frequent geneticvariants associated with disease risk in a hypothesis-free manner. Starting 2009, severalconsortia aiming to perform this type of analyses in the field of AD robustly identified fournew genes associated with AD risk, CLU, PICALM, CR1 and BIN1. However, these genes puttogether only explain a small proportion of the total genetic variance of AD and the searchfor new susceptibility genes remains an important goal for AD research.In this work, we first tried to replicate the results of the top genes reported using thecandidate gene approach, using GWAS data from the European Alzheimer’s Disease Initiative(EADI). Most of these genes showed weak levels of association. Using GWAS, we were ableto identify 19 new genes associated with AD risk besides APOE, including 11 that had notbeen reported by previous studies, first through an informal collaboration between consortia,then under the name of International Genomics of Alzheimer’s Disease Project (IGAP).Assuming that use of endophenotypes related to AD would be relevant for the discoveryof genetic variants involved in the early pathophysiology of AD, we then performed aGWAS of plasma amyloid-b (Ab) concentrations. This study showed suggestive asssociationsbetween the CTXN3 gene on chromosome 5 and Ab1−42 plasma levels.To sum up, using GWAS enabled us to identify new genes associated with AD risk. Thesegenes point to interesting new research hypotheses and hopefully, to a better understandingof AD pathophysiology and development of effective drugs.

Si la littérature fait état des réticences des aidants familiaux, à demander de l'aide, leurs ressortspsychiques restent mal connus. Pourtant le sentiment de culpabilité a déjà été repéré, comme un obstacle à lademande d'aide de l'aidant, mais ce facteur a été peu exploré dans un axe de recherche. Cette rechercherepose sur l'hypothèse que le sentiment de culpabilité de l'aidant familial, représenterait le principal frein,susceptible d'empêcher sa demande d'aide et de soutien, face à la maladie d'Alzheimer ou à la maladieapparentée de son proche, lorsque le patient vit à domicile. Une sous-hypothèse vise à situer différemment lesentiment de culpabilité de l'aidant familial, selon sa position de conjoint, ou plus largement de descendant(enfant, belle-fille, gendre...), dans la relation d'aide. Pour tester cette hypothèse trente huit entretiens semidirectifsont été réalisés, et complétés par la passation des échelles d'attachement (RSQ), du caregiver(CRA), et de dépression (Beck).Cette recherche vise à expliciter les fondements, et les mécanismes du sentiment de culpabilité des aidantsfamiliaux, en l'articulant à la problématique de perte, qui est coeur de la maladie d'Alzheimer ou desmaladies apparentées. Elle apporte donc un éclairage nouveau sur le travail psychique de l'aidant familial,qui s'écarte de son seul abord sous l'angle du fardeau et de l'épuisement, pour l'envisager à la lumière dutravail du pré-deuil, qui apparaît comme la clé de voûte de la relation d'aide. Par conséquent, la recherchesuivra le cycle de la dépendance du patient, pour dégager à chacun de ses stades, les incidences de la pertedans l'espace psychique et intersubjectif chez l'aidant familial, selon la nature des liens d'attachementdéveloppés avec le patient, mais aussi avec le groupe familial. A partir de là, nous tenterons de relier leregistre principal d'élaboration de la perte, à un profil d'aidant singulier dans la relation d'aide, afin d'éclairerles liens entre ses manifestations de culpabilité, et sa demande d'aide. / If the litterature states reservations of the family caregivers, to ask for help, their psychic springsremain badly known. Nevertheless the sense of guilt was already located, as an obstacle at the request ofhelp, of the caregiver, but this factor was little explored in a research theme. This research bases on thehypothesis that the sense of guilt of the family caregiver, would represent the main brake, susceptible toprevent his request of help and support, in front of the Alzheimer's disease or the related disease, when thepatient lives at home. A sub-hypothesis aims at placing differently the sense of guilt of the familiy caregiver,according to its spouse's position, or more widely of descendant (child, son-in-law, daughter-in-law) in therelation of help. To test this hypothesis, thirty eight semi-directive conversations were realized andcompleted by the signing of the scales of attachment (RSQ), the caregiver (CRA), and depression (Beck).This research aims at clarifying foudations, and mechanisms of the sense of guilt of the family caregivers, byarticulating it in the problem of loss, which is heart of Alzheimer's disease or the related diseases. It thusgives a new perspective on the psychic work of the family caregiver, which deviates from its only accessunder the angle of the burden and the exhaustion, to envisage it in the light of the work of the pre-mourning,which appears at the keystone of the relation of help. Consequently, the research will follow the cycle of thedependence of the patient, to release in each of its stages, the incidences of the loss in the psychic andintersubjective space at the family caregiver, according to the nature of the links of attachment developpedwith the patient, but also with the family group. From there, we shall try to connect the main register ofelaboration of the loss, in a profile of singular caregiver in the relation of help, to light the links between hisdemonstrations of guilt and his demand of help.

La MA est caractérisée par une altération progressive des fonctions cognitives, et définie par les "dégénérescences neurofibrillaires", les "plaques séniles" et une neuroinflammation impliquant les cellules microgliales. L’immunothérapie constitue une approche thérapeutique prometteuse dans la MA. Un premier essai clinique de vaccination anti-Aβ a été arrêté après la survenue de 6% de cas de méningoencéphalites imputés à l’activation de réponses T anti-Aβ pro-inflammatoires. Cependant, des études récentes suggèrent un effet bénéfique de certaines populations de cellules T CD4+ anti-Aβ. L'ensemble de ces données suggère des rôles complexes de différentes réponses lymphocytaires T au cours de la MA, et soulignent la nécessité de mieux comprendre leur implication dans la maladie et les mécanismes de leur régulation. L’objectif de ce travail a été d’étudier l’impact des Tregs sur la progression de la maladie dans un modèle murin APPPS1. Les résultats montrent que la déplétion transitoire des Tregs accélère l’apparition des troubles cognitifs, sans altérer la pathologie amyloïde. Ces observations sont corrélées avec une réduction du recrutement des cellules microgliales autour des plaques Aβ et une altération du profil d’expression, dans le cerveau des souris, de certains gènes impliqués dans la maladie. A l’inverse, l’amplification sélective des réponses Tregs entraine une augmentation du recrutement des cellules microgliales autour des plaques et une amélioration des fonctions cognitives. L’ensemble de ces résultats suggère un rôle bénéfique des Tregs au cours de la maladie d’Alzheimer et encourage le développement d’approches d’immunothérapie basées sur leur modulation. / Alzheimer’s Disease (AD) is a neurodegenerative disorder characterized by progressive loss of memory and cognitive functions. Accumulation of Aβ peptide is considered the initiating cause of pathogenic lesions, and immunotherapy strategies targeting Aβ represent promising therapeutic approaches. Vaccination against Aβ provided encouraging results in experimental mouse models and, to a lesser extent, in a subsequent clinical trial (AN1792). Although the AN1792 trial had to be interrupted due to meningoencephalitis attributed to pro-inflammatory T cell responses in 6% of the patients, preclinical murine models did not show evidence of T cell-related side effects. In addition, several reports suggest that Aβ-specific CD4+ T cells may be implicated in the natural course of AD and could have a strong therapeutic potential as well, pointing out the need for better understanding the role and regulation of T cell responses to Aβ. We previously showed that regulatory T cells (Tregs) control Aβ-specific CD4+ T cell responses in physiological and pathological settings upon vaccination. The aim of this work was to analyze the impact of Tregs on the natural course of the disease progression in a mouse model of AD. Early transient depletion of Tregs accelerated the onset of cognitive deficits in APPPS1 mice. This result was correlated with less recruitment of microglia towards amyloid deposits and altered disease-related gene expression profile. Conversely, Tregs selectively amplifying resulted in higher numbers of plaque-associated microglia and improved cognitive functions in APPPS1 mice. These data suggest a beneficial role of Tregs in the pathophysiology of AD by modulating microglial response. Our study highlithts the therapeutic potential of Treg-based immunotherapies in AD.

Chez les personnes âgées, la maladie d'Alzheimer et les pathologies apparentées représentent actuellement un véritable problème de santé publique. Si les lésions anatomo-pathologiques de ces maladies sont bien définies, leur étiologie reste incertaine et vraisemblablement plurifactorielle. En tant que psychologue clinicienne, ce sont les théories impliquant le psychisme dans l'étiologie des maladies démentielles de l'âgé qui ont d'abord retenu mon attention. Une revue de question a permis d'en dresser une liste qui se veut exhaustive et qui se découpe en trois grandes catégories : les théories psycho-dynamiques, les théories psychosociales et enfin les modèles intégratifs plurifactoriels. Parmi ces derniers, celui faisant intervenir les évènements de vie en tant que facteurs de risque a suscité cette double recherche.Ainsi, dans une démarche qualitative, deux études ont débuté en parallèle. La première rétrospective, qui porte sur les histoires de vie d'une population de 30 malades Alzheimer ou apparentés, hébergés dans une unité de vie protégée ; la seconde prospective, qui explore l'évolution cognitive sur plusieurs années de 30 personnes âgées indemnes de troubles au début de l'étude, selon que leurs histoires de vie soient riches ou pas en événements de vie.Si un certain nombre d'évènements perturbants sont relatés par l'entourage pour la plupart des patients de la recherche rétrospective, l'étude prospective montre qu'un nombre important d'évènements de vie n'est ni une condition suffisante, ni une condition nécessaire pour constituer un facteur de risque de troubles cognitifs. Par contre, l'élaboration ou non de ce(s) même(s) évènement(s), leur caractère traumatique ou non, en lien avec le soutien et les aides reçus ou non semblent déterminants dans l'évolution cognitive des sujets.Enfin, chez la plupart des sujets pour qui les évènements anciens se révèlent traumatiques, un épisode contemporain de type « perte » viendrait réactiver les souvenirs et serait un facteur précipitant de troubles cognitifs, voire de décompensation vers une pathologie de la mémoire. / Among the elderly, Alzheimer disease and related pathologies currently constitute a real public health issue. The anatomo-pathological lesions of these diseases may be clearly defined but their etiology remains uncertain and is likely multifactorial. As a clinician psychologist, theories involving psychism in the etiology of demential diseases among elderly, first held my attention. A review of the question enabled me to make a list supposed to be exhaustive and divided into 3 categories : psycho-dynamic, psycho-social theories and multifactorial integrative patterns. Among the latter, the one involving life events as risk factors motivated this double research. Thus is a qualitive procedure, 2 studies started in parallel. The first retrospective dealing with life stories of a population of 30 people affected by Alzheimer or related diseases, hosted in a protected life-unit ; the second prospective scanning through cognitive evolution based on several years for 30 elderly people unharmed by troubles at the start of the study (depending on their life stories having many or few life events). If a certain amount of disturbing events are recounted by relatives for most of the patients of the retrospective research, the prospective research shows that an important number of live events is neither a sufficient nor a necessary condition to represent a risk factor of cognitive troubles. On the other hand, the elaboration or non elaboration of there events, their traumatic or non traumatic aspect (linked with the received or not received support and help) seems to be determining in the cognitive evolution of the subjects. Finally, among most of the subjects for whom past events prove to be traumatic, a contemporary "loss"-like episode would revive memories and would be an accelerating factor of cognitive troubles and even a collapse to a memory pathology.

Background: Subjective Memory Concerns (SMC) in seniors can be one of the earliest indicators of future dementia. There is a lack of research into the nature of these concerns and functional impairments. Methods: This retrospective secondary analysis gathered data from 67 healthy seniors aged 65+ using neuropsychological tests, memory concern questionnaires and daily functioning scales. Informants corroborated memory concerns and daily functioning. Participants comprised two groups: SMC if worried about their memory and Not Concerned about Memory if not. Results: People with SMC report more difficulty with word finding, remembering appointments, learning to use new equipment, and remembering details of social and personal events. Informants perceive word finding difficulties and minor problems with vocational abilities and bowel/bladder control in SMC participants. Conclusions: The SMC group primarily reports social difficulties. Further research is required to create a comprehensive list of cognitive concerns, which will ultimately improve care of the SMC population. Contexte: Les préoccupations subjectives de mémoire (PSM) chez les aînés peuvent être indicatives d’une démence future, bien qu’il existe un manque d’information sur les préoccupations et l’effet fonctionnel. Méthodes: Une analyse rétrospective secondaire de questionnaires de mémoire, de tests neuropsychologiques, et d’échelles fonctionnelles a été entreprise auprès de 67 personnes, en bonne santé, âgées de 65 ans et plus. Les aidants naturels ont pu appuyer les préoccupations cognitives et le niveau de fonctionnement chez deux groupes de participants: ceux avec préoccupations ou non. Résultats: Les participants PSM relèvent des difficultés de manque du mot, de rappel (rendez-vous, événements sociaux), et d’utilisation de nouveaux équipements. Les aidants naturels ont aussi trouvé de légères difficultés au travail et au niveau du contrôle intestinal et urinaire. Conclusions: Les PSM identifient principalement des lacunes au niveau social. Les recherches devront viser l’identification d’une liste exhaustive des préoccupations afin de pouvoir octroyer de meilleurs soins.

La maladie d’Alzheimer (MA) est un trouble neurodégénératif qui se manifeste, entre autres, par une détérioration progressive de la mémoire. Le peptide amyloïde (Aβ), composant principal des plaques séniles retrouvées dans le cerveau des patients, a longtemps été considéré comme le principal responsable de ce dysfonctionnement mnésique. Néanmoins, les mécanismes moléculaires à l’origine du déclin de la mémoire restent à ce jour inconnus. Le peptide Aβ est produit par la protéolyse d’une protéine transmembranaire appelée Protéine Précurseur Amyloïde (APP). Il a été proposé qu’en plus de l’effet néfaste de l'accumulation d’Aβ, une perte de fonction d’APP puisse jouer un rôle dans le dysfonctionnement cognitif associé à la MA, en particulier au début de la maladie. La drosophile possède un orthologue d’APP, APP-like (APPL), soumis à deux voies de maturation similaires à celles d’APP. Le laboratoire a mis en évidence l’implication d’APPL chez la mouche adulte dans la mémoire olfactive associative (Goguel et al., 2011). Au cours de ma thèse, nous avons poursuivi deux objectifs : 1) identifier le ou les métabolites d’APPL impliqués dans la mise en place de la mémoire, et 2) analyser l’incidence de la surexpression de la voie amyloïdogénique chez le jeune adulte. Nous avons mis à jour deux types d’interaction fonctionnelle entre APPL et ses métabolites : une interaction positive entre les formes sécrétées et membranaires, qui pourrait sous-tendre la mise en place de la mémoire dans des conditions physiologiques, et une interaction négative entre APPL et dAβ, qui pourrait au contraire participer à l’aggravation des déficits mnésiques observés au cours de l’évolution de la MA. / Alzheimer's disease (AD) is a neurodegenerative disorder characterized by a progressive deterioration of memory. The amyloid peptide (Aβ), the principal component of senile plaques found in patients’ brains, has been considered as the main cause of memory dysfunction. However, the exact molecular mechanisms that underlie memory decline remain unknown. Aβ is produced by the proteolysis of a transmembrane protein named Amyloid Precursor Protein (APP). It has been suggested that in addition to the accumulation of Aβ, APP loss of function may play a crucial role in the cognitive dysfunction associated with AD, especially at the onset of the disease. Drosophila contains a single APP ortholog APP-like (APPL), that undergoes processing pathways similar to that of APP. We have previously highlighted in young flies the involvement of APPL in associative olfactory memory (Goguel et al., 2011). During my thesis, we sought firstly to identify which form of APPL, among its numerous metabolites, is critical for memory, and secondly, to analyze the effect of promoting the amyloidogenic pathway in the young adult brain. Our results suggest several types of functional interactions between APPL and its metabolites: a positive interaction between the full length membrane and the secreted form - which would underlie implementation of memory under physiological conditions - and a negative interaction between APPL and dAβ - which would rather participate to the progression of the memory decline observed during AD.

En plus d'être clivée par les β- et les γ-sécrétases lors du processus amyloïdogénique de la maladie d'Alzheimer, l'APP (Amyloid Precursor Protein) peut également subir un clivage grâce à l'α-sécrétase qui conduit à la libération des fragments d'APP soluble α (sAPPα)(voie non-amyloïdogénique) prévenant ainsi l'accumulation des peptides β-amyloïdes pathogènes. Les études sur le clivage de l'APP par l'α-sécrétase ont montré que l'activité de cette enzyme était constitutive mais aussi régulée. Lors de mon travail de thèse, nous avons montré que l'expression du récepteur de la sérotonine de type 4 (R 5-HT4) favorise la coupure constitutive de l'APP par l'α sécrétase ADAM10 et la libération des fragments non-amyloïdogéniques, sAPPα, aussi bien dans les cellules HEK-293 que dans les neurones corticaux en culture primaire. Ce mécanisme est totalement indépendant de la production d'AMPc, mais reste dépendant d'une interaction entre le R 5-HT4, l'APP et la forme mature de l'ADAM10. Le R 5-HT4, contrairement à d'autres récepteurs couplés aux protéines G (RCPG) décrits pour promouvoir la libération de sAPPα, est en effet capable d'interagir physiquement avec l'α-sécrétase ADAM10 et son substrat, l'APP. Cette interaction, directe ou indirecte, favorise l'adressage de l'ADAM10 et de l'APP à la membrane plasmique, là où la coupure en α est majoritaire. Toute rétention du R 5-HT4 à l'intérieur de la cellule retient également l'APP et l'ADAM10 sous sa forme inactive et annule la production de sAPPα. La régulation de l'α-sécrétase est toujours dépendante de l'activation du R 5-HT4 par un agoniste. Cet effet étant cette fois dépendant de la voie de signalisation de l'AMPc et de la protéine Epac comme cela avait déjà été démontré. Ces résultats décrivent pour la première fois un mécanisme par lequel un RCPG stimule le clivage constitutif de l'APP par l'α sécrétase et fournit de nouvelles perspectives pour la régulation de l'APP et le contrôle de l'adressage de l'α-sécrétase ADAM10. / In addition to the amyloidogenic pathway of Alzheimer's disease whereby Amyloid Precursor Protein (APP) is cleaved by β- et γ-secretases, the substrate can also be cleaved by α secretases, producing soluble APP alpha (sAPPα)(non-amyloidogenic pathway) and thus preventing the generation of pathogenic Amyloid-beta peptides. Despite, intensive research, the mechanisms regulating APP cleavage by α-secretases remain poorly understood. In this study, we tried to elucidate how 5-HT4Rs stimulate the release of sAPPα. We show that expression of serotonin type 4 receptors (5-HT4Rs) constitutively induces APP cleavage by the α-secretase ADAM10 and release of non-amyloidogenic fragments, sAPPα, in HEK-293 cells and cortical neurons. This effect is fully independent of cAMP production and relies on the transport of the 5-HT4R/APP/mature ADAM10 complex to the plasma membrane. Indeed, 5-HT4Rs but not other G protein-coupled receptors (GPCRs) known to activate sAPPα release, physically interact, directly or indirectly, with ADAM10 and APP to promote their targeting to the plasma membrane. Stimulation of 5 HT4Rs by an agonist further increases sAPPα fragments release and this effect is mediated through cAMP/Epac signalling. These findings describe a new mechanism whereby a GPCR stimulates the cleavage of APP by α-secretases and provide novel insights into the regulation of APP and α-secretase sorting.

Les astrocytes deviennent réactifs dans les maladies neurodégénératives (MND) comme la maladie d’Alzheimer (MA) et de Huntington (MH) mais les conséquences fonctionnelles de cette réactivité sont peu connues. Dans cette étude, nous avons évalué 1) les voies de signalisation impliquées dans la réactivité astrocytaire, 2) la contribution des astrocyte réactifs (AR) à la dysfonction neuronale dans des modèles de MND et 3) les caractéristiques fonctionnelles des AR.Nous avons montré que la voie JAK2/STAT3 est responsable de la réactivité astrocytaire dans des modèles murins de la MA et la MH. Nous avons développé de nouveaux vecteurs viraux ciblant cette voie dans les astrocytes, in vivo. Grâce à ces outils, nous avons étudié la contribution des AR à la dysfonction neuronale dans deux modèles murins de la MH. Nos résultats suggèrent que les AR ne jouent pas un rôle central dans ces modèles de pathologie. En ciblant la voie JAK2/STAT3, nous avons induit la réactivité astrocytaire chez la souris sauvage et avons montré que cette voie régule la transcription de gènes impliqués dans des fonctions cellulaires importantes. De plus, nous avons observé que l’activation des astrocytes conduit à une diminution de la plasticité synaptique dans le cerveau de souris.En conclusion, nous avons montré que la voie JAK2/STAT3 est une voie centrale dans les AR. Nous avons développé des vecteurs viraux innovants pour évaluer 1) la contribution des AR à la dysfonction neuronale dans des modèles de MND et 2) les propriétés fonctionnelles des AR in vivo. L’étude des AR permettra d’identifier de nouvelles cibles moléculaires pour manipuler ces cellules pléiotropes à des fins thérapeutiques. / Astrocyte reactivity is a hallmark of pathological conditions in the CNS including neurodegenerative diseases (ND) such as Alzheimer’s (AD) and Huntington’s (HD) diseases. Reactive astrocytes (RA) are identified by morphological changes but their functional features and influence on neurons are poorly understood, especially in ND. Therefore, we aimed at 1) identifying the signaling cascades involved in astrocyte reactivity in ND, 2) evaluating RA contribution to disease phenotype in ND models and 3) deciphering RA functional features. The JAK2/STAT3 pathway is a known trigger of astrocyte reactivity in CNS injuries. Here, we show that this pathway is a common inducer of astrocyte reactivity in AD and HD models. We developed new viral vectors to target this cascade in astrocytes and manipulate astrocyte reactivity in vivo. We used these vectors to determine the contribution of RA to neuronal dysfunction in HD mouse models. We found that RA do not primarily influence disease phenotype in HD. Last, we targeted the JAK2/STAT3 pathway in WT mice to characterize RA functional features in vivo. We show RA undergo transcriptional changes of numerous genes involved in metabolism, protein degradation pathways and immune response. Moreover, we show that astrocyte reactivity alters synaptic plasticity in the mouse hippocampus. Our results identify the JAK2/STAT3 pathway as a central cascade for astrocyte reactivity. The viral vectors developed in this project represent powerful tools to decipher the roles of RA in various ND models and to characterize RA functional features in vivo. Better understanding RA functions may lead to the identification of new therapeutic targets for ND.

La maladie d'Alzheimer est la pathologie neurodégénérative la plus courante affectant les personnes âgées. Cette neuropathologie se caractérise par une étiologie complexe dont le déficit en acétylcholine, les plaques amyloïdes, les dégénérescences neurofibrillaires ou le stress oxydant en sont les principaux acteurs.Au cours de cette thèse, nous nous sommes intéressés à l'application des réactions multicomposants de Ugi et de Passerini, pour la synthèse de nouveaux adduits multi-cibles basées sur différents motifs antioxydants et anticholinestérasiques. Ces réactions permettent d'accéder à une vaste diversité chimique en une étape, ce qui les rend adaptées pour la synthèse rapide de molécules ayant plusieurs pharmacophores d'intérêt et ciblant ainsi différentes cause étiologiques de la maladie d'Alzheimer.Au total, 56 composés finaux, répartis dans cinq séries, ont été synthétisés :les alpha-acylaminocarboxamides prototypes (série A)les hybrides tacrine-acide férulique (série B)les hétérotrimères tacrine-mélatonine-acides antioxydant (série C)> les hybrides donépézil-acide férulique (série D)^ les dérivés chromone (série E)Toutes les séries ont été évaluées pour leur capacité à inhiber les enzymes cholinestérases et leur pouvoir antioxydant. L'hépatotoxicité des séries B et C. portant un motif tacrine, a été évaluée sur les cellules HepG2. Par ailleurs, l'étude de la série B a été complétée par d'autres tests pharmacologiques, physico-chimiques et toxicologiques.Ces différents travaux démontrent et valident l'utilisation des réactions de Ugi et de Passerini dans le développement de molécules multi-cibles pour le traitement potentiel de la maladie d'Alzheimer. / Alzheimer's disease (AD) is thé most common type of dementia affecting elderly people. This neuropathology is characterized by a highiy complex and intricated etiology including cholinergic déficit, amyloid deposits, neurofibrillary tangles and oxidative stress.During this thesis, we sought to apply Ugi and Passerini multicomponent reactions for thé synthesis of new multi-target adducts based on différent antioxidant and anticholinergic scaffolds.Thèse réactions provides access to a broad range of chemical diversity in a one-pot fashion, which makes them suitable for thé expeditious synthesis of molécules having several pharmacophores of interest and hitting différent targets related to thé multifaceted etiology of Alzheimer's disease.A total of 56 final compounds, spread over 5 séries, hâve been synthesized:alpha-acylaminocarboxamides prototypes (A séries)tacrine-ferulic acid hybrids (B séries)tacrine-melatonin-antioxydant acids heterotrimers (C séries)donepezil-ferulic acid hybrids (D séries)Chromone derivatives (E séries)Ail thé séries were tested for their ability to inhibit thé cholinesterases enzymes and for their antioxidant power. Hepatotoxicity of thé B and C séries, bearing a tacrine fragment, was evaluated on HepG2 cells. Moreover, thé study of thé B séries was supplemented by further pharmacological, physicochemical and toxicological tests (NMR conformational study, neuroprotection on SH-SY5Y cells. self-induced Abetai.42 peptide aggregation inhibition, docking ADMET).Such work demonstrated and validated thé use of Ugi and Passerini reactions for thé development of new multi-target directed molécules for thé potential treatment of AD.