Les analyses génomiques ont permis d'identifier des gènes et des protéinesimpliqués dans la maladie d'Alzheimer (MA). Au laboratoire, des approchesdifférentes ont mis en évidence deux gènes différentiellement exprimés dans lamaladie : le gène IL-33, retrouvé comme étant sous-exprimé chez les patientsatteints de MA, et le gène BIN1, identifié par des approches de GWAS et retrouvécomme étant sur-exprimés dans le cerveau des patients.Nous avons observé que la protéine IL-33 avait un impact sur le métabolismedu précurseur du peptide amyloïde (APP) de par sa fonction de facteur de régulationtranscriptionnelle. Nous avons alors cherché à identifier les gènes modulés par IL-33ainsi que des sites potentiels de fixation de la protéine sur l'ADN par des analyses àhaut débit. Il a été observé qu'IL-33 avait une forte implication dans la transcriptiondes gènes et pouvait agir directement sur l'ADN de par son impact sur les histones.De plus, IL-33 augmenterait l'expression de la préséniline 2, ce qui expliquerait alorsson impact sur le métabolisme de l'APP.Nous avons identifié un polymorphisme fonctionnel dans la région régulatricedu gène BIN1 associé à la maladie et pouvant expliquer la variation de sonexpression retrouvée dans le cerveau des patients. Nous avons également retrouvéune interaction de la protéine BIN1 avec Tau. BIN1 est alors le premier déterminantgénétique de la MA retrouvé comme étant associé à Tau et pourrait expliquer le lienentre la pathologie amyloïde et la pathologie Tau.Nos analyses nous ont donc permis, à partir des résultats d'analysesgénomiques, de mieux comprendre les mécanismes impliqués dans laphysiopathologie de la MA.

Les démences regroupent un ensemble de pathologies cérébrales affectant progressivementles fonctions cognitives et survenant plus fréquemment chez les personnes âgées. L'augmentationdu nombre de cas liée au vieillissement de la population et la lourdeur de la prise encharge font des démences un problème de santé publique important.La maladie d'Alzheimer (MA) est la plus fréquente des démences. Elle apparaît généralementaprès 65 ans et possède une forte composante génétique. En dehors de certainesformes 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 defacteurs 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 del'apoprotéine E (APOE) a pu être identifié de manière robuste par cette approche. Les étudesd'association pangénomiques permettent d'identifier sans a priori des variations génétiquesfréquentes associées à une maladie sur l'ensemble du génome. À partir de 2009, plusieursconsortia 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.

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Les modifications de la morphologie du cortex cérébral induites par la maladie d'Alzheimer à ses stades précoces contribuent à l'intérêt croissant à l'égard des biomarqueurs de la morphologie corticale. Ceux-ci permettraient notamment une meilleure compréhension de l'impact de cette pathologie sur l'anatomie cérébrale et une détection plus précoce de la maladie. L'originalité de notre travail par rapport au reste de la littérature est de s'intéresser à la morphologie des surfaces interne (interface substance blanche / substance grise) et externe (interface substance grise / liquide cérébro-spinal) du cortex cérébral. Dans cette perspective, nous avons développé des méthodes d'estimation de la courbure et de la dimension fractale des surfaces corticales. A partir de ces biomarqueurs morphologiques et de l'épaisseur corticale dont la méthode d'estimation a été précédemment développée dans le laboratoire, nous avons exploré l'impact de la maladie d'Alzheimer sur la morphologie du manteau cortical et nous avons évalué leur apport individuel et celui de leur association au diagnostic précoce de la maladie. Nos résultats montrent une influence significative de la pathologie sur la morphologie des sillons et sur celle des circonvolutions des surfaces corticales interne et externe. En termes d'application diagnostique, nous montrons que prises isolément, l'épaisseur corticale présente une meilleure capacité prédictive que la courbure corticale, nous ne constatons en revanche aucune capacité prédictive de la dimension fractale. Par contre, nous montrons que l'utilisation conjointe de l'épaisseur corticale et de la courbure permet une amélioration significative du diagnostic précoce. / Morphological alterations of the cortical mantle in early stage of Alzheimer's disease have led to an increasing interest towards morphological biomarkers of the cerebral cortex. By providing a quantitative measure of the cortical shape, morphological biomarkers could provide better understanding of the impact of the disease on the cortical anatomy and play a role in early diagnosis. Therefore, as a primary goal in this study, we developed cortical surface curvature and fractal dimension estimation methods. We then applied those methods, together with the estimation of cortical thickness, to investigate the impact of Alzheimer's disease on the cortical shape as well as the contribution of cortical thickness and cortical curvature to the early diagnosis of Alzheimer's disease. The originality of this work lies in the estimation of sulcal and gyral curvature of the internal (gray matter/white matter boundary) and external (gray matter/cerebrospinal fluid boundary) cortical surfaces in addition to the fractal dimensions of these boundaries. Our results showed significant impact of Alzheimer's disease on sulcal and gyral shapes of the internal and external cortical surfaces. In addition, cortical thickness was found to have better ability than cortical curvature for the early diagnosis of Alzheimer's disease; no significant ability for the early diagnosis was found using fractal dimension. However, we found significant improvement in early diagnosis by combining cortical thickness and cortical curvature.

La maladie d'Alzheimer (MA) est une pathologie neurodégénérative s'exprimant par des troubles de la mémoire et un déclin cognitif évoluant progressivement vers un stade de démence incurable. Elle représente la cause principale de syndrome démentiel puisque l'on estime qu'elle est à l'origine de plus de 70% des cas de démences. Du fait de sa prévalence élevée après 60 ans, la MA représente un problème majeur de santé publique. La MA se caractérise par la présence de deux types de lésions cérébrales : les dégénérescences neurofibrillaires (DNF) et les plaques amyloïdes. Cependant, aucun consensus clair ne se dégage concernant les relations qui lient les deux types de lésions. Leur présence ne peut être mise en évidence que par un examen post-mortem. La MA est par définition une pathologie évolutive, cet examen ne permet donc pas de caractériser de manière adéquate les processus dynamiques qui sous-tendent cette pathologie. La mise au point de techniques d'imagerie non invasives permettant de réaliser un suivi longitudinal in vivo de ces lésions s'avère déterminante dans la compréhension de la physiopathologie de la MA. Les travaux effectués au cours de cette thèse ont pour objectif la mise au point de nouveaux radiotraceurs des lésions amyloïdes et neurofibrillaires pour l'imagerie nucléaire. Cette approche se distingue en trois parties. Dans un premier temps, nous avons validé un modèle animal de la MA: les souris transgéniques 3xTgAD. Dans un second temps, nous avons réalisé l'évaluation biologique de différents radiotraceurs connus sur ce modèle animal : le 99mTc-HMPAO, le 18F-FDG et le 125I-IMPY. Enfin, nous avons initié le développement de plusieurs nouveaux traceurs pour permettre le suivi de la MA in vivo : les para-sulfonato-calixarènes qui présentent une affinité intéressante pour les plaques amyloïdes, les composés COB qui inhibent la formation des agrégats de peptides amyloïdes in vitro ainsi qu'un peptide, A93, associé à un vecteur qui pourrait interagir avec les dégénérescences neurofibrillaires. / Alzheimer's disease (AD) is a neurodegenerative pathology showing cognitive and memory disorders which progress toward an incurable demential state. AD represents the principle cause of the dementia syndrome and it is estimated that AD is involved in 70% of dementia cases. AD prevalence is high in the over 60 years old population. This elevated prevalence is associated with an increasing number of elderly people. AD is therefore a major public health concern. AD is characterized by two types of specific cerebral lesions: neurofibrillary tangles (NFT) and amyloid plaques. However, there is no consensus on the links between these two types of lesions. To date, their presence can only be evaluated by a post-mortem examination. AD being a progressive pathology, this examination cannot be used to fully characterize the dynamic processes involved in AD. In this context, the development of non invasive imaging techniques to monitor the lesions progression in vivo could be determinant in AD pathophysiology understanding. Our objective is to develop new tracers of amyloid and neurofibrillary lesions for nuclear imaging. The first part of this study was dedicated to the validatation of an AD animal model: Transgenic 3xTgAD mice. The second part of this thesis focuses on the appreciatiation of the biological comportement of several known radiotracers of AD on this animal model. In the third part of this work, we initiate the development of several new tracers of AD-specific lesions. The para-sulfonato- calixarenes and the COB compounds for amyloid plaques detection and a peptide named A93, associated to a vector for the study of neurofibrillary tangles.

L’augmentation du nombre de personnes atteintes de la maladie d’Alzheimer ou d’autres troubles neurocognitifs majeurs (MA-TNCM) amène à parfaire l’offre de services actuelle en première ligne. La mise en place du Plan Alzheimer Québec (PAQ) par le gouvernement du Québec annonce un premier vent de changement. Les infirmières œuvrant en groupe de médecine de famille (GMF) ont été identifiées très tôt comme des actrices essentielles à la réussite du PAQ. Pourtant, les différents acteurs impliqués dans ce projet ministériel observent que la pratique infirmière est inconstante, car elle varie d’un GMF à l’autre et se distance parfois des recommandations émises. But : La présente étude propose de décrire la pratique infirmière auprès de la clientèle MA-TNCM dans des GMF ayant participé aux projets pilotes de la première phase du PAQ. Cadre de référence : Le cadre de référence de cette étude s'appuie essentiellement sur l’approche ergonomique française (AEF). Cette approche stipule qu’il existe toujours un écart entre le travail qui est attendu et le travail qui est réellement effectué. L’analyse de cet écart inévitable permet de mieux comprendre la pratique de l’infirmière. Objectifs : Les objectifs de cette étude sont construits en cohérence avec l’AEF. Ainsi, le portrait de la pratique infirmière en GMF auprès de la clientèle MA-TNCM a été dressé en : 1) décrivant le travail attendu de l’infirmière en GMF auprès des personnes atteintes de MA-TNCM et de leurs proches; 2) décrivant le travail réel des infirmières dans des GMF qui ont participé aux projets pilotes du PAQ 2.1) décrivant les interventions exécutées; 2.2) explorant le raisonnement clinique; 3) identifiant les écarts entre le travail réel et le travail attendu; 4) identifiant les conditions pouvant expliquer ces écarts. Méthodes : Une étude descriptive qualitative a été effectuée. Les GMF de la région de Sherbrooke ayant participé à la première phase du PAQ ont été choisis comme milieu de collecte de données. Huit infirmières ont participé à l’étude. Diverses méthodes de collecte ont été employées. Une analyse documentaire a d’abord été effectuée pour décrire le travail attendu. Puis, des entretiens semi-dirigés et des périodes d’observation ont permis de décrire le travail réel et les conditions associées. Une analyse de contenu faisant suite à la transcription des verbatims a été réalisée. Résultats : Les résultats obtenus montrent l’étendue de la pratique infirmière auprès de la clientèle MA-TNCM et les éléments qui l’influencent. On y constate entre autres que la pratique infirmière est particulièrement bien développée au niveau de l’évaluation initiale alors que plusieurs aspects de la pratique restent à consolider, notamment en ce qui concerne le suivi de la clientèle. Conclusion : Cette recherche a permis d’identifier les éléments de la situation qui doivent être travaillés pour que les attentes du PAQ soient atteintes. Parmi ces éléments on retrouve la validité du travail attendu, le niveau de collaboration entre le médecin et l’infirmière, les différents écueils liés au diagnostic de MA-TNCM et la mise en place de formation adéquate.

Avec près d'un million de cas de démence en France en 2010, la maladie d'Alzheimer (MA) et les syndromes apparentés constituent un enjeu majeur de santé publique. A l'heure actuelle, il n'existe aucun traitement médicamenteux permettant de guérir de la MA. Ces médicaments visent à ralentir la progression de la maladie en améliorant certains symptômes. De ce fait, il semblait utile et nécessaire de disposer d'indicateurs permettant d'évaluer les prises en charge mises en place pour ces patients. La qualité de vie liée à la santé (QDV) est donc devenue un critère d'évaluation indispensable tant pour les chercheurs que pour les cliniciens.Les outils de QDV génériques sont en général moins sensibles pour une maladie donnée. C'est pourquoi d'autres outils spécifiques à la MA se sont développés. Aucun parmi eux n'était validé en langue française. L'objectif de cette thèse était donc, après une revue de la littérature, de réaliser la validation transculturelle puis psychométrique du « Quality of Life in Alzheimer's Disease » (QoL-AD) et du « Dementia Quality of Life » (DQoL). Ces deux questionnaires étaient d'après la littérature les plus utilisés en langue anglaise dans cette maladie.Ce travail de thèse a été réalisé sur les données du PHRC National 2004 « Evaluation de la qualité de vie chez le sujet âgé dément : validation d'un instrument spécifique ». Cette étude a permis de recueillir des données d'un total de 155 couples patient-aidant recrutés au sein de sept centres hospitaliers français et d'un centre suisse francophone participant à l'étude. Les patients présentaient une MA au stade léger ou stade modéré (Mini Mental State Examination > ou = 10). Le QoL-AD et le DQoL ont été administrés par un enquêteur. Le QoL-AD aidants a été auto-administré. L'adaptation transculturelle puis la validation psychométrique ont donc été réalisées pour ces deux questionnaires.Nous disposons donc désormais d'une version française du QoL-AD et d'une version française du DQoL, ayant bénéficié d'une adaptation transculturelle effectuée selon les recommandations internationales, et qui présentent toutes deux de bonnes propriétés psychométriques. / With nearly one million cases of dementia in France in 2010, Alzheimer's disease (AD) and related syndromes are a major public health issue. Up to now, there is no drug for treatment or preventing for AD. The only available drugs aim to slow down the progression of the disease by improving some symptoms. Therefore, it seemed necessary to have indicators enabling assessment of treatment strategies for these patients. So, health related quality of life (HRQoL) became an essential criterion for evaluation for both researchers and clinicians.Generic HRQoL tools are generally less sensitive for a given disease. That is why other specific tools for AD have been developed. None of them was validated in French. The aim of this thesis was therefore, after a review of the literature, to achieve a cross-cultural adaptation and psychometric validation of the "Quality of Life in Alzheimer's Disease" (QoL-AD) and "Dementia Quality of Life" (DQoL). These two questionnaires were selected because they were the most popular in English-language literature for this disease.This thesis was conducted on data collected during the PHRC National 2004 "Evaluation of the quality of life in elderly demented people: validation of a specific instrument". This study concerned a total of 155 patient-caregiver pairs recruited from seven French hospitals and a Francophone Swiss center. Patients had a confirmed diagnosis of AD (mild to moderate stage: Mini Mental State Examination > ou = 10). QoL-AD and DQoL were administered by an interviewer. The caregiver sheet of QoL-AD was self-administered. Cross-cultural adaptation and psychometric validation have been carried out for these two questionnaires.We now have at disposal two HRQoL questionnaires specifics for AD in French language. They are issued from a cross-cultural adaptation performed according to international quidelines and both have good psychometric properties. So they can be used to evaluate quality of life in Alzheimer's disease on French speaking population.

Les tauopathies sont des maladies neurodégénératives caractérisées par l’agrégation intracérébrale de protéines tau anormales. Cependant ces maladies sont très hétérogènes sur le plan clinique, anatomopathologique mais aussi biochimique avec l'agrégation de différentes isoformes de protéines tau. De nombreux axes de recherche existent à ce jour afin de mieux comprendre ces maladies incurables. Au cours de cette thèse d'université, nous avons étudié les modifications de l’épigénome qui constituent une piste nouvelle et très prometteuse dans la recherche sur les maladies neurodégénératives. L'épigénétique est un processus dynamique et réversible qui peut être modifié par de nombreux facteurs génétiques ou environnementaux et qui joue un rôle très important dans la régulation des gènes. De nombreuses études rapportent une association entre certaines marques épigénétiques et les maladies neurodégénératives. Par exemple, dans la maladie d’Alzheimer, il a été observé une hyperméthylation de l'ADN, au niveau du promoteur du gène MAPT qui code les protéines tau.Dans ce contexte, nos objectifs étaient de déterminer si des variations de l'épigénome impliquant le gène MAPT contribuent à l'expression différentielle des protéines tau qui est observée dans les différentes classes de tauopathies. Nous avons donc constitué et caractérisé une banque de prélèvements cérébraux de témoins et de patients atteints de différentes tauopathies. Puis nous avons analysé la méthylation de l'ADN dans 3 tauopathies : la maladie d'Alzheimer, la paralysie supranucléaire progressive et la DCB. Notre étude a permis de mettre en évidence chez les patients atteints de PSP une hypométhylation dans l’inton 0 du gène MAPT. Cette hypométhylation ne concernait que le cortex frontal, affecté par la pathologie tau, mais pas le cortex occipital qui est épargné par la pathologie tau. De plus, nous avons également mis en évidence dans le tissu cérébral des patients atteints de PSP une hyperexpression des ARNm de MAPT par rapport aux témoins. Nous démontrons avec ce travail que l’hypométhylation de l'ADN de l’intron 0 de MAPT constitue une signature épigénétique spécifique de la PSP. Cette première étude nous a conduits à suspecter l'existence d'un promoteur alternatif du gène MAPT situé dans cette région de l'intron 0. Nous avons donc testé in vitro l'activité de ce promoteur et cloné des transcrits issu de ce promoteur alternatif. Nous avons ensuite confirmé ces analyses par la mesure de l'expression des ARNm par qPCR. Au total, ces expériences prouvent l'existence et la fonctionnalité de ce promoteur alternatif dans le cerveau humain. De plus, l'activation de ce promoteur alternatif aboutit à la transcription d'ARNm plus courts codant pour de nouvelles protéines tau qui pourraient être impliquées dans la survenue des tauopathies. / Tauopathies are neurodegenerative diseases characterized by intracerebral aggregation of abnormal tau proteins. However, these diseases are heterogeneous clinically, pathologically but also biochemically with the aggregation of different isoforms of tau protein. Many lines of research exist to date to better understand these incurable diseases. During this university thesis, we studied the changes in the epigenome that constitute a new and very promising approach in research on neurodegenerative diseases. Epigenetics is a dynamic and reversible process which can be modified by numerous genetic or environmental factors and plays a very important role in gene regulation. Many studies report an association between some epigenetic marks and neurodegenerative diseases. For example, in Alzheimer\'s disease, it has been observed hypermethylation of DNA in the promoter of the MAPT gene which encodes the tau protein.In this context, our objective was to determine if changes in epigenomic involving MAPT gene contribute to the differential expression of tau protein which is observed in the different classes of tauopathies. So we have established and characterized a human brainbank of controls and patients with different tauopathies. Then we analyzed the DNA methylation in 3 tauopathies: Alzheimer\'s disease, progressive supranuclear palsy, and CBD. Our study highlighted in PSP patients hypomethylation in intron 0 of MAPT gene. This hypomethylation concerned only the frontal cortex, affected by the tau-pathology but not the occipital cortex which is spared by tau-pathology. In addition, we also shown in the brain tissue of patients with PSP an overexpression of mRNA of MAPT compared to controls. We demonstrate in this work that hypomethylation of DNA in intron 0 of MAPT is a specific epigenetic signature of PSP. This first study has led us to suspect the existence of an alternative promoter of the MAPT gene located in this region of intron 0. We tested the in vitro activity of this promoter and cloned transcripts derived from this alternative promoter. We then confirmed this analysis by measuring mRNA expression by qPCR. In total, these experiments prove the existence and the functionality of this alternative promoter in the human brain. Furthermore, activation of the alternative promoter results in shorter mRNA transcripts encoding novel tau proteins that might be involved in the onset of the tauopathies.

Les expériences qui jalonnent la vie favorisent la survenue de modifications cérébrales durables et pouvant impacter les fonctions cognitives, ainsi que le développement de troubles cérébraux. L'hippocampe est une structure cérébrale qui joue un rôle essentiel dans l'apprentissage et la mémoire. Dans la première étude, nous avons montré comment l'activité neuronale sous-tendant les processus de la mémoire influence fortement l'intégration des nouveaux neurones hippocampiques dans le cerveau adulte, suggérant une modulation durable de la fonction hippocampique. Dans la deuxième étude, nous avons montré que le séjour en milieu enrichi qui prévient les déficits mnésiques liés à l'âge et induit également des modifications épigénétiques dans le cerveau sain et modèle de la maladie d'Alzheimer. Ceci suggére que des règulations épigénétiques durables pourraient soutenir les effets promnésiques de l'enrichissement environnemental. Ainsi, cette thèse a mis en évidence dans l'hippocampe, l'existence de plasticité dépendante de l'activité dans le cerveau sain et modèle de la maladie d'Alzheimer. Cette plasticité pourrait être une cible pertinente dans le traitement de certaines conditions pathologiques. / Throughout life, environmental challenges promote long-lasting changes within the brain that can affect cognitive function, as well as the development of brain disorders. Within the brain, the hippocampus plays a key role in learning and memory processes. In the first study, we demonstrate how neuronal activity triggered by the learning and memory enhances the synaptic integration of adult-born hippocampal neurons that could support hippocampal function. In the second study, we show that enriched environment prevents age-related memory deficits and induces epigenetic modifications in both healthy and Alzheimer's disease conditions. This suggests that long-lasting epigenetic regulations may participate in sustaining the promnesic effects of environmental enrichment. Altogether, this thesis provides evidence of activity-dependent plasticity in the hippocampus in healthy and diseased brain, and suggests that stimulating such plasticity may contribute to improve pathological conditions.