La maladie d'Alzheimer (MA) est une maladie neurodégénérative caractérisée par la présence d'enchevêtrements neurofibrillaires et de plaques séniles. Le composant majoritaire des plaques séniles est le peptide amyloïde Aβ.Dans une première partie de cette thèse, l'objectif a été de caractériser la toxicité du peptide Aβ25-35 après son injection au niveau des ventricules latéraux chez le rat au cours du temps. Nous avons ainsi pu démontrer, entre autre, qu'une seule injection, engendre des déficits mnésiques à court et à long terme qui persistent six semaines après l'injection. Nous avons également montré, entre autre, une astrogliose, une microgliose, une élévation du stress oxydant, ainsi que des phénomènes apoptotiques dans les différentes structures cérébrales étudiées. Le deuxième objectif de cette thèse a été de caractériser le rôle du peptide Aβ25-35 dans la régulation de l'axe hypothalamo-hypophyso-surrénalien (HPA) au cours du temps. Dans un premier temps nous avons démontré une hyperactivité de l'axe, qui se caractérise par une modification de l'expression des hormones et une modification d'expression et de localisation des récepteurs aux glucocorticoïdes (GC). Nous avons montré que l'injection d'Aβ25-35 induisait un comportement anxieux. Néanmoins la fonctionnalité du rétrocontrôle négatif des GC reste intacte. Alors que l'injection de l'Aβ25-35 modifie la réponse de l'axe HPA à un stress. Nos résultats, dans un modèle pathomimétique, de la MA, montrent que la toxicité amyloïde modifie la fonctionnalité et la réactivité de l'axe HPA, ce qui pourrait participer à la pathophysiologie de la MA. / Alzheimer's disease (AD) is characterized by neurofibrillary tangles and seniles plaques. The major component of senile plaques is the amyloid-β peptide (Aβ). In a first part of this thesis, we characterized the time course toxicity effect of the Aβ25-35 intracerebroventricular (icv) injection in the rat brain. We particulary demonstrated, that only one injection induced memories impairments at short and long term which persisted six weeks after the icv injection. We also shown, a sustain astrogliosis and microgliosis, oxidative stress, apoptotics processes in the differents brain structure of interest.In a second part of this thesis, we characterized the time course impact of Aβ25-35 on hypothalamo-pituitary-adrenal axis during the time. First, we demonstrated an the hyperactivity of the axis, which is characterized by modifications of hormonal concentration associated with modification of the expression and localization of glucocorticoids (GC) receptors. We also demonstrated Aβ25-35 an anxious behavioural in animals. Nevertheless, the functionality of negative feedback is not modified. However, Aβ25-35 injection modify the HPA axis reactivity after acute stress. In conclusions, we shown, in a pathomimetic model of AD that the Aβ25-35 toxicity modifes the reactivity and the functionality of HPA axis, that could be partly involved in the pathophysiology of AD.

La Barrière Hémato-Encéphalique (BHE) est une interface localisée au niveau des cellules endothéliales des capillaires cérébraux (CECs). Elle présente des caractéristiques structurales et métaboliques spécifiques restreignant considérablement les échanges entre le sang et le cerveau dans le but de maintenir l’homéostasie du système nerveux central (SNC). La présence de transporteurs et récepteurs au niveau de CECs permet l’apport de nutriments essentiels au fonctionnement cérébral. L’expression de ces propriétés est induite par l’environnement cérébral et notamment par la population astrocytaire. Dans notre laboratoire, la BHE est reconstituée in vitro en co-cultivant des CECs bovines et des cellules gliales primaires de rat reproduisant les principales caractéristiques de la BHE in vivo. Son utilisation a permis de mettre en évidence une voie originale de transcytose (récepteur-dépendante) assurant le transport des lipoprotéines de basse densité (LDL) vers le parenchyme cérébral. Nous avons caractérisé les premières étapes de ce processus et démontré que celles-ci impliquent des structures cellulaires spécialisées comme les cavéoles et les cavéosomes, permettant aux lipoprotéines d’être relarguées intactes vers le compartiment cérébral. Récemment, de nombreux travaux ont placé la BHE au centre des échanges des peptides β-amyloïde (Aβ) entre le sang et le cerveau. Un défaut des mécanismes de transport est suspecté d’être à l’origine de l’accumulation cérébrale de ces peptides responsables de la maladie d’Alzheimer (MA). En utilisant notre modèle in vitro de BHE, nous avons étudié l’implication des CECs dans les échanges de ces peptides. Nous avons démontré l’implication du récepteur « receptor for advanced glycation end-products » (RAGE) dans l’entrée vers le compartiment cérébral des peptides Aβ. Ce transport est spécifique et implique la voie des cavéoles. L’implication de pompes d’efflux telles que la P-glycoprotéine (P-gp) et la « breast cancer resistance protein » (BCRP) dans la restriction de l’influx des peptides Aβ a également été mise en évidence. D’autre part, des résultats préliminaires suggèrent que le récepteur « low density lipoprotein receptor-related 1 » (LRP1) n’est pas impliqué dans l’efflux des peptides Aβ. Ces résultats contribuent à apporter une meilleure compréhension du rôle de la BHE dans la MA et permettent d’envisager de nouvelles approches thérapeutiques. / The blood-brain barrier (BBB) is a dynamic interface located at the brain capillary endothelial cells (BCECs) level. This barrier possesses some morphological and enzymatic properties whose aim is to maintain homeostasis of central nervous system (CNS) by firmly reducing the passages between blood and brain. BCECs express carrier-mediated transporters and receptors allowing the income of nutrients that are essential to brain function. These BBB properties come from brain environment and especially from the astrocytic population. In our laboratory, we have developed an in vitro BBB model consisting of a co-culture of bovine BCECs and new-born rat glial cells that closely mimics the in vivo situation. In this in vitro model, an original transcytosis pathway (receptor-dependent) that ensures low density lipoproteins (LDL) transport into the brain parenchyma has been discovered. We have characterized the first steps of this transport and we have shown that involve specialized cellular structures such as caveolae and caveosomes, allowing intact lipoproteins to be released into the brain compartment. Recently, many studies have considered the BBB like a very suitable site for the exchanges of amyloid β (Aβ) peptides between blood and brain. An alteration in the mechanisms of transport is suspected to result in cerebral accumulation of these peptides which are responsible for Alzheimer's Disease (AD). Using our in vitro model, we investigated the involvement of the BCECs in the exchanges of these peptides. Our works show an asymmetrical transport across the BBB suggesting the involvement of specific receptors and transporters. We have demonstrated the involvement of « receptor for advanced glycation end products » (RAGE) in the entry into the brain compartment. This transport is specific and involves the caveolae’s pathway. The involvement of P-glycoprotein (P-gp) and « breast cancer resistance protein » (BCRP) efflux pumps in restricting the influx of Aβ peptides was also highlighted. Moreover, preliminary results suggest that « low density lipoprotein receptor related-1 » (LRP1) is not involved in the efflux of Aβ peptides. These studies help to provide a better understanding of the role of the BBB in AD and allow to consider new therapeutic approaches.

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.

La maladie d'Alzheimer (MA) est une maladie neurodégénérative irréversible et progressive entraînant des troubles cognitifs et comportementaux. L'inflammation est caractéristique de la MA. L'interleukine-10 (IL-10), une cytokine anti-inflammatoire a été associée à un risque plus faible de développer la MA. Cependant le lien entre l'IL-10 et la progression de la MA n'a jamais été étudié. Le but de cette thèse a été d'étudier le rôle de l'IL-10 dans le développement ainsi que dans la progression de la MA. Pour mener à bien cette étude, 31 sujets atteints par la MA et 20 sujets contrôles cognitivement intacts ont été recrutés. En fonction de la vitesse de diminution du test de Mini-Mental State Examination et de l’évolution des troubles cognitifs sur deux ans, les patients souffrant de la MA ont été divisés en deux sous-groupes: les patients avec une progression lente (MA lent) et ceux avec une progression rapide (MA rapide). Les analyses se sont portées sur la concentration d’IL-10 en périphérie (plasma, production par les cellules mononuclées du sang périphérique (PBMCs) après stimulation par les peptides Aβ) ainsi que le polymorphisme de son promoteur en position -592, -819 et -1082. En complément, d’autres cytokines impliquées dans l’inflammation ont été étudiées : l’IL-6 (sa concentration plasmatique, sa production par les PBMCs à la suite d’une stimulation par les peptides Aβ et son polymorphisme en position -174) et les polymorphismes du TGF-β1 (-10 et - 25), de l’IFN-γ (-874) et du TNF-α (-308) ainsi que le gène de l'apolipoprotéine E (ApoE). Une étude de la longueur des télomères, liée à l’inflammation, a été aussi réalisée. Les résultats ont montré une association entre le génotype AA et l’allèle A du polymorphisme de l’IFN-γ en position -874 avec la progression rapide de la MA. Une augmentation statistiquement significative de la production d'IL-10 après stimulation par les peptides Aβ a été montrée chez les patients atteints avec une progression lente (MA lent). Une longueur significativement plus courte des télomères a été aussi associée aux patients MA lent. L’ensemble de ces travaux suggère qu’un profil de forte production de l’IL-10 ainsi qu’un profil génétique d’IFN-γ (TT -874) pourrait ralentir la progression de la MA. Il est aussi apparu que la longueur des télomères pourrait être un marqueur du déficit cognitif. Il est clair que ces résultats préliminaires ont besoin d’être confirmés par une étude de plus grande envergure, avec un nombre de patients plus élevé. / Alzheimer’s disease (AD) is an irreversible and progressive neurodegenerative disorder leading to cognitive and behavioral impairment. Inflammation is hallmark of AD although the exact mechanisms involved and the roles of the different inflammatory components are far less clear. Interleukin-10 (IL-10) is a key anti-inflammatory cytokine and IL-10 -1082 A > G polymorphism has been associated with a lower risk of developing AD although the link between IL-10 and the AD progression have never been studied. The aim of this study is to study the role of IL-10 in the risk of developing AD and its role in AD progression. In order to complete successfully this study, 31 AD patients and 20 cognitively intact controls were recruited. Depending of the rate of decrease of mini-mental state test examination (MMSE) and evolution of cognitive disorders, AD patients were divided in two subgroups: patients with slow progression (AD slow) and those with fast progression (AD fast). Analysis were focused on periphery concentration of IL-10 (plasma and and its production by peripheral blood mononuclear cells (PBMCs) after Aβ peptides stimulation) as well as its promoter polymorphism in position -592, -819 and -1082. In addition, other cytokines involved in inflammation were studied: IL-6 (its plasma concentration, its production by PBMCs following stimulation with Aβ peptides and its polymorphism at position -174) and polymorphisms of TGF-β1 (-10 to - 25), IFN-γ (-874) and TNF-α (-308) as well as the gene polymorphisms of Apolipoprotein E (ApoE). A study of telomere length, link to inflammation, was also performed. Results showed IFNγ -874AA genotype and -874A allele was associated with AD fast progression. A statistically significant increase of IL-10 production by PBMCs stimulated with Aβ peptides was shown in AD slow patients. A significantly shorter telomere length was also associated with AD slow patients. All of this work suggests that a profile with high IL-10 production and high IFN-γ (-874 TT) genotype could confer a slower AD progression. It was also found that telomere length may be a marker of cognitive impairment. It is clear that these preliminary results need to be confirmed in a larger study with a larger number of patients.

La maladie d'Alzheimer est la maladie neurodégénérative la plus fréquente dont la prévalence augmente avec l'âge. Elle résulte d'un excès de peptide β-amyloïde (Aβ) capable de s'agréger, de s'insérer dans la membrane plasmique des cellules et de s'organiser en pores perméables au calcium. Cette insertion est modulée par la composition lipidique de la membrane dont le cholestérol. Alors que plusieurs études indiquent que le cholestérol interagit avec le peptide Aβ et module sa toxicité, les mécanismes moléculaires sous-jacents demeurent mal compris.A l'aide d'approches expérimentales multiples nous avons évalué le rôle du cholestérol dans l'insertion du peptide Aβ à la membrane ainsi que dans le processus d'oligomérisation responsable de la formation de pore. Notre étude identifie le domaine 22-35 du peptide Aβ comme domaine d'interaction avec le cholestérol au sein duquel deux acides aminés sont essentiels : la Val24 et la Lys28. Ce petit fragment s'organise en pore dans la membrane plasmique et déclenche une entrée massive de calcium dans les cellules. Cet effet n'est plus observé lorsque les cellules ont moins de cholestérol dans leur membrane ou en présence de zinc, un inhibiteur des pores amyloïdes. Le cholestérol maintient le peptide de façon oblique et en hélice α. Cette orientation favorise l'établissement d'une liaison hydrogène entre l'Asp27 d'un peptide et la Lys28 d'un peptide voisin, qui stabilise le pore. Enfin, notre étude montre que le bexarotène, un composé anti-Alzheimer dont le mécanisme d'action est controversé, prévient l'insertion du peptide dans des membranes et empêche la formation de pores dans la membrane plasmique des cellules nerveuses. / Alzheimer's disease is the most common neurodegenerative disease whose prevalence increases with age. It is the result of excess β-amyloid peptide (Aß), which self-organizes. This peptide is able to insert into the plasma membrane of cells where their organization in calcium permeable pores triggers the early stages of toxicity. This insertion is directly modulated by the lipid composition of the membrane especially cholesterol. Whereas several studies indicate that cholesterol interacts with and modulates Aß toxicity, the underlying molecular mechanisms remain poorly understood.Using computational, physico-chemical and cellular approaches, we evaluated the role of cholesterol in the insertion of the Aß peptide in the membrane and in the oligomerization process responsible for pore formation. Our study identifies the 22-35 fragment of Aβ as a functional cholesterol-binding domain in which two amino acids are essential: Val24 and Lys28. When incubated with SH-SY5Y cells, the minimal Aβ22-35 peptide caused an increase of Ca2+ entry. This effect was no longer observed in cholesterol-depleted cells and was inhibited by zinc, a classical blocker of amyloid channels. Cholesterol specifically induced a tilted alpha-helical topology of Aβ22-35 which appeared to facilitate the oligomerization process through the establishment of a hydrogen bond network involving Asn27 and Lys28. Finally, our study showed that bexarotene, an anti-Alzheimer compound whose mechanism of action is still under debate, competitively inhibited Aβ insertion into cholesterol-containing membranes and prevented calcium-permeable amyloid pore formation in the plasma membrane of neural cells.

Le diagnostic différentiel de Démence Fronto-Temporale (DFT) vs Maladie d’Alzheimer (MA) n’est pas toujours facile à établir, et peuvent être confondus avec ceux de l’Aphasie Primaire Progressive (APP) » (Snowden et al. 2011) puisque l’anomie est présente dans les deux pathologies (Assal et al. 2009, Barkat-Defadas et al. 2008, Léger et al. 2007). La MA peut se décrire comme une démence dégénérative, avec une perte de tissu neuronal plutôt dans les lobes pariétal et temporal, résultant dans des difficultés dans les domaines de l’attention, les fonctions exécutives, la mémoire, les compétences pour apprendre, le langage, le calcul, et les fonctions viso-spatiales (Robin et al. 2003). De l’autre coté, la DFT est une démence qui atteint plutôt les lobes frontal et temporal elle peut se classifier d’après trois variantes: variante comportementale (DFTbf), Aphasie primaire progressive (APP) et démence sémantique (DS) (Kertesz et al 2003). Dans les deux cas nous pouvons trouver des troubles communs du à la perte du tissu dans les régions temporales, dans les étapes initiales de la maladie. L’analyse du langage chez des patients avec DFT et MA, et la corrélation de celui-ci avec le profil psycholinguistique permettra l’isolement des caractéristiques cliniques propres du profil des patients, a fin de proposer des critères plus spécifiques pour disjoindre le profil clinique de langage entre la DFT et la MA.La présente thèse sera réalisée en co-tutelle entre l’hôpital San Ignacio / Pontificia Universidad Javeriana et l’Université Lumière-Lyon2. Ce projet poursuit trois objectifs : (i) recueillir des données psycholinguistiques et de langage (tenant compte des années de scolarité et la sévérité du cours de la maladie), (ii) étudier et isoler les variantes linguistiques, qui peuvent influencer erronément la différence des critères de diagnostique entre la DFT et MA; (iii) raffiner les critères de diagnostique de la DFT et MA. 75 sujets ont été évalués (FTD n = 63, AD = 12, 22 sujets contrôles). Le test d'afastie (BAT) (Paradis 1989) a été utilisé pour identifier la discrimination auditive, la compréhension des structures syntaxiques (auditive et lecture), la production de phrases, la compréhension des narrations, la lecture de phrases, ainsi qu'une analyse des erreurs selon la structure syntaxique. En outre, nous évaluons les fonctions exécutives et les tests cognitifs de base. Les échantillons de parole spontanée ont été transcrits en utilisant le format CHAT et analysés à l'aide des programmes CLAN. En adition aux analyses descriptives, une analyse de proximité des distances euclidiennes au carré a été effectuée ainsi que des corrélations et régréssions.Les résultats montrent que patients atteints de PPA ont eu la pire performance dans la plupart des tâches langagières. Les DFTvf montrent une bonne peormance pour les tâches standardisées, mais montrent des difficultées isolées pour la compréhension de structures syntaxiques de type négatif qui peut s’associer à l'incapacité de représenter une séquence temporelle de la phrase. Les résultats démontrent que le discours spontané nous permet de différencier tous les groupes de patients. Le discours de ces patients peut être distinctif et reflète non seulement les capacités linguistiques du sujet, mais aussi les autres fonctions cognitives. Même si la théorie différencie les groupes PPA selon leur fluence, les résultats montrent qu’avec les variables qui portent sur la fluence de la parole qu'il n'est pas possible de différencier la variante non fluente et la logopénique. D'autres variables telles que les erreurs et la grammaire doivent être incluses dans les analyses pour obtenir le diagnostic différentiel des variantes de la APP. La parole spontanée démontre être un outil inestimable dans la pratique quotidienne du clinicien pour les diagnostics précoces et les critères pour un diagnostic différentiel entre la MA et la DFT – et ces trois variantes-. / Even though the large majority of cortical dementia is of the Alzheimer’s disease type, there are differential diagnosis limitations of current diagnostic criteria for early-onset Alzheimer disease (AD) and frontotemporal lobar degeneration (FTLD, all three variants: behavioural variant frontotemporal –FTDbv-, Primary progressive aphasia –PPA- and semantic dementia –SD-). Initially, either AD and FTD share cognitive declines and first complain includes memory and no language in FTLD or language and no memory in AD. For instance, word retrieval deficits are common in AD and are thought to reflect a degradation of semantic memory. Yet, the nature of semantic deterioration in AD and the underlying neural correlates of these semantic memory changes remain largely unknown (Wierenga, 2011). On the other hand, PPA, FTDbv and SD have, as well, common behavioural features: PPA, prior to word loss, may show apathy and semantic dementia patients have, long before, the pure meaning loss, a great decline on emotional and conduct process. Since new guidelines for the differential diagnosis of behavioural FTD (Raskovsky, 2011) and selective language features –nonfluent/agrammatic, semantic, syntax, narrative - of the language variants are being revised (Gorno-Tempini, 2011) the present project present a novel way to define criteria regarding cognition profile through language analysis in all: AD and FTDL all variants. In sum, isolation of pure clinical characteristics in order to enriched the clinic profile and subtract the pure linguistic features will facilitate better common clinical compromise besides language differences (Zanini et al. 2011, Hernández et al. 2011, Ardila& Ramos, 2008). The present study aims to study through the Javeriana University Memory Clinic (PUJMC) at the San Ignacio Hospital in Colombia, based on the experience in the last 14 years where almost 3000 patients have been studied, language semiology between AD, FDT – all three variants. This project has three objectives: (i) to collect psycholinguistic and language data (taking into account the years of schooling and the severity of the course of the disease), (ii) study and isolate linguistic variants that may erroneously influence the difference in diagnostic criteria between DFT and MA; (iii) refining the diagnostic criteria for FTD and MA. 75 subjects were assessed (FTD n= 63, AD= 12, 22 control sample subjects). Bilingual Aphasia Test (BAT) (Paradis 1989) was used in order to identify auditory discrimination, syntactic structures comprehension (auditory and by reading), sentences production, auditory and by reading, comprehension of narrative structures, sentences reading, as well as an analysis of errors according to the syntactic structure. Additionally, we assess executive functions and basic cognition battery. Spontaneous speech samples were transcribed using the CHAT format, and analysed using the CLAN programs Besides a descriptive analysis, a hierarchical clustering through a squared Euclidean distances was done, where patients groups were formed by similar clinical neighbors regardless the FTD variant. Results show that deep language analysis is useful when heterogeneity w/groups is present and depends (in all groups) on the disease stage. PPA patients had the worse performance. bvFTD executive passive structure difficulty is associated with executive functions: The inability to represent a temporal sequence of the phrase –not understanding if.. Then). Results demonstrate that spontaneous speech allow us to differentiate between all groups of patients. Discourse of these patients can be distinctive and it reflects not only the subject's linguistic abilities but other cognitive functions as well....

Les maladies à prions sont des pathologies neurodégénératives d’évolution fatale, transmissibles, pour lesquelles aucun traitement efficace n’existe. Elles associent sur le plan neuropathologique une spongiose, une gliose astrocytaire, une perte neuronale, et une accumulation de la forme anormalement repliée (PrPsc) de la protéine prion cellulaire codée par l’hôte. Certaines formes de cette maladie sont associées à une tauopathie et présentent des lésions neuropathologiques similaires à celles retrouvées dans la maladie d’Alzheimer (MA).Nous avons utilisé un modèle de cultures primaires de neurones afin d’explorer d’une part la relation entre la protéine prion et la physiopathologie de la protéine tau, et d’étudier d’autre part la propagation de souches humaines et l’effet de composés anti-prions sur cette propagation. Nos résultats indiquent que l’hyperphosphorylation de tau en réponse à l’exposition de PrP recombinantes est mutation dépendante, conformation dépendante, partiellement dépendante de la PrPc et est médiée par la kinase PDK1. Nous avons aussi démontré pour la première fois que la propagation d’isolats humains de maladie de Creutzfeldt-Jakob est possible dans un modèle in vitro et permet une évaluation rapide de l’efficacité de composés anti-prions, confirmée in vivo. Ces travaux ont permis de mieux caractériser la relation protéine amyloïde-physiopathologie de tau, d’ouvrir des perspectives de recherche dans la compréhension des mécanismes impliqués dans la MA, et d’apporter un modèle unique permettant d’évaluer rapidement les effets de molécules anti-prions vis-à-vis des souches les plus pertinentes, dans une stratégie de repositionnement thérapeutique. / Prion diseases are fatal transmissible neurodegenerative disorders, with no effective treatment. Brain lesions include neuronal vacuolization, astrogliosis, neuronal loss and the accumulation of PrPSc, an abnormal isoform of the host-encoded cellular prion protein (PrPc). Some forms of prion diseases are associated with tau fibrillar pathology similar to that observed in Alzheimer’s disease except that Abeta peptides are replaced by PrPsc. Here we used a primary neuronal cultures to first explore the interplay between the formation of prion protein assemblies and the occurrence of tau pathology, and secondly to evaluate in vitro human strain propagation and the efficiency of some antiprion compounds towards human prions. We showed that tau hyperphosphorylation in response to recombinant PrPs exposition was mutation-dependent, conformation-dependent and varied with the PrPc expression level of exposed neurons. This effect was mediated by PDK1 kinase. We also demonstrated for the first time that human prion isolates could propagate in an in vitro model. This model was also useful to evaluate the efficacy of antiprion compounds that was further validated in vivo. Our results help us to better understand the amyloid protein-tau physiopathology interplay and provide a useful and unique tool for fast evaluation of therapeutic compounds active against human prion strains in a repositioning strategy in such rare but devastating diseases.

Le présent travail de thèse par articles visait à apporter sa contribution, d’une part à la compréhension des relations entre mouvements oculaires et vieillissement cognitif normal et pathologique, d’autre part à la caractérisation des modifications oculomotrices spécifiques à la maladie d’Alzheimer et à la dépression, deux pathologies parfois cliniquement difficiles à discriminer chez la personne âgée. À travers une série de quatre articles et une expérience non publiée, nous avons examiné les relations entre le déclin des capacités de contrôle cognitif associé au vieillissement normal et les modifications des paramètres des saccades oculaires liées à l’âge. Par ailleurs, nous avons également étudié précisément les caractéristiques de différents paramètres des saccades et leurs liens avec l’altération du contrôle cognitif dans la maladie d’Alzheimer. La comparaison directe des performances oculomotrices de patients atteints de la maladie d’Alzheimer et de patients âgés atteints de dépression a permis de différencier des caractéristiques oculomotrices spécifiques à la maladie d’Alzheimer de celles spécifiques à la dépression du sujet âgé. Enfin, nous avons pu mettre en évidence la spécificité de l’analyse visuelle des informations émotionnelles des visages chez des patients âgés souffrant de dépression.Dans l’ensemble, ces travaux ont montré une influence du déclin cognitif lié à l’âge, mais aussi de la dépression et de la maladie d’Alzheimer sur les performances oculomotrices. Le ralentissement du traitement de l’information semble avoir un impact sur les paramètres des saccades sur toutes les tâches proposées. La latence et le nombre de saccades erronées ont pu être associés aux capacités d’inhibition. Le nombre et le temps de correction des saccades corrigées étaient plutôt liés aux capacités de surveillance (monitoring) et de flexibilité cognitive. Les capacités de correction des saccades erronées dans la dépression étaient similaires à celles du vieillissement normal, mais altérées dans la maladie d’Alzheimer. La latence des saccades était par contre plus influencée par la dépression que par la maladie d’Alzheimer. De plus, le traitement des stimuli émotionnels a révélé des stratégies particulières chez les patients âgés atteints de dépression – un évitement des caractéristiques émotionnelles des visages, excepté pour la joie – qui pourraient être différentes de l’altération de la recherche visuelle retrouvée dans la maladie d’Alzheimer par des études antérieures. Que ce soit au travers des tâches de saccades ou d’exploration visuelle, les mouvements oculaires peuvent refléter les processus de contrôle cognitif et permettre de différencier la dépression de maladie d’Alzheimer. / This doctoral dissertation aimed at better characterizing the relations between eye movements and normal and pathological cognitive ageing on the one hand, and the oculomotor modifications related to Alzheimer's disease and depression – two pathologies sometimes clinically difficult to discriminate in the elderly person — on the other hand. Through a series of five experiments, we examined the relations between the decline of the cognitive control capacities associated with normal ageing and the age-related modifications of the ocular saccade parameters. In addition, we also precisely studied the characteristics of various saccade parameters and their relations with the deterioration of cognitive control, present in the Alzheimer's disease. The direct comparison of the oculomotor performances of patients suffering from the Alzheimer's disease and elderly patients suffering from depression allowed us to differentiate the oculomotor characteristics specific to the Alzheimer's disease from those specific to the depression. Lastly, we highlighted the specificity of the visual process of emotional faces among elderly patients suffering from depression.Globally, this work showed an influence of the cognitive decline related to the age, but also of the depression and Alzheimer's disease on the oculomotor performances. The information processing slowing seems to have an impact on the parameters of all the saccadic tasks. The latency and the number of erroneous saccades were associated with the inhibition capacities. The number and the time of correction of corrected saccades were rather related to the monitoring and flexibility abilities. The capacities of correction of erroneous saccades in depression were similar to those of normal ageing, but impaired in Alzheimer's disease. On the other hand, the saccade latency appears to be more impacted by depression than by Alzheimer's disease. Moreover, the emotional face processing revealed the presence of particular strategies among elderly patients suffering from depression – avoidance of the emotional facial features, except for happy faces – and which could be different from the alteration of the visual search previously found in Alzheimer's disease. Whether it be in saccade tasks or in visual exploration tasks, eye movements can reflect cognitive control and enable us to differentiate depression from Alzheimer’s disease.

Grâce à ses propriétés, la barrière hémato-encéphalique (BHE) est un élément clé dans la régulation de l’homéostasie cérébrale. Des altérations de la BHE peuvent promouvoir le développement de maladie neurodégénérative telle que la maladie d’Alzheimer (MA). La MA est la forme de démence la plus répandue chez les personnes âgées et est associée à des facteurs de risque tels que le gène ABCA7. Certains variants de ce gène ainsi qu’une perte de fonction de la protéine sont associés à une accumulation cérébrale excessive de peptides β-amyloïdes (Aβ) ainsi qu’à des perturbations de l’homéostasie du cholesterol. Ce transporteur est exprimé au niveau de la BHE mais ses fonctions y sont peu connues. Nous nous sommes donc intéressés au rôle du transporteur ABCA7 au niveau de la BHE. Pour cela, nous avons mis au point un modèle in vitro murin de BHE dans lequel le gène Abca7 est sous-exprimé, en utilisant la technique d’interférence par l’ARN. Nos résultats montrent que la sous expression du gène Abca7 est associée à une régulation négative de plusieurs effecteurs impliqués dans la formation des lipoprotéines. L’efflux du cholestérol et le transport de peptides Aβ sont modifiés dans les cellules sous exprimant Abca7. Le knockdown du gène Abca7 entraine également des modifications d’expression transcriptionnelle de certaines enzymes impliquées dans les métabolismes du cholestérol et des peptides Aβ. Ainsi, ces travaux mettent en évidence un rôle du transporteur ABCA7 dans la MA via son implication dans l’homéostasie cellulaire du cholestérol et le métabolisme des peptides Aβ au niveau de la BHE et suggèrent que ce transporteur pourrait être une cible thérapeutique pour la MA. / Due to these properties, Blood Brain Barrier (BBB) regulates exchanges of molecules between blood and brain and thus plays a key role in the regulation of cerebral homeostasis. Vascular dysfunctions as altered BBB can promote the development of neurodegenerative disease as Alzheimer's disease (AD). This disease is the most common form of dementia in the elderly, characterized by two mains pathological hallmarks in brain, the senile plaques and the neurofibrillary tangles. AD is associated with different environmental and genetic risk factors, as ABCA7 gene. It has been reported that variants in this gene are closely linked to excessive accumulation of amyloid- (Aβ) and disturbed cholesterol homeostasis. This transporter is expressed at brain level in endothelial cells constituting the BBB but its function at this barrier has not previously been studied. We thus investigated the role of ABCA7 at the BBB level. For this purpose, we have developed a murine in vitro BBB model in which AbcA7 gene is down regulated, using small RNA interference technique. Our results show that the decrease of AbcA7 gene expression is associated with a down regulation of several apolipoproteins and transporters involved in lipoprotein formation. Cellular cholesterol efflux and transport of Aβ peptides are modified in BBB silenced cells. The knockdown of AbcA7 also modified the transcriptional expression of enzyme involved in cholesterol and Aβ metabolisms. So, these works defined a role for ABCA7 in AD through its involvement in cellular cholesterol homeostasis and Aβ metabolism at the BBB level, suggesting that this transporter could be a potential therapeutic target.

Tau est une protéine stabilisatrice des microtubules majoritairement exprimée au niveau neuronal qui existe en six isoformes différentes appelées isoformes 3R ou 4R en fonction de l’inclusion de 3 ou 4 séquences répétées dans leur domaine de liaison aux microtubules. Dans une vingtaine de pathologies neurodégénératives appelées tauopathies, des protéines Tau anormalement modifiées s’agrègent formant des lésions intracellulaires appelées dégénérescence neurofibrillaire (DNF). Selon les tauopathies, la morphologie des lésions, leur composition en isoformes ainsi que l’évolution spatio-temporelle de la pathologie diffèrent. Dans la plupart des cas, les tauopathies sont sporadiques mais quelques mutations du gène codant Tau (MAPT) causent des formes familiales de démences fronto-temporales. Dans certaines tauopathies sporadiques comme la maladie d’Alzheimer, la DNF est initiée dans des régions spécifiques et évolue ensuite de manière stéréotypée. Ces stades neuropathologiques sont bien définis, mais les mécanismes expliquant cette évolution restent méconnus. Récemment, certaines études ont proposé que des espèces pathologiques de la protéine Tau sont capables de se déplacer activement de région en région suivant des connections neuro-anatomiques propageant ainsi la pathologie Tau dans le cerveau.Dans ce contexte, nous avons démontré à la fois in vitro, en utilisant un système de chambre microfluidique mais également in vivo dans un nouveau modèle de rat, que la protéine Tau est activement et physiologiquement transférée de cellule en cellule. De manière intéressante, la pathologie Tau qui se développe dans l’hippocampe des rats se propage également de région en région. Ce modèle étant basé sur une technologie de vectorisation virale, nous avons pu tester différentes constructions pour montrer qu’étonnamment, la pathologie Tau induite par des espèces mutées ou des isoformes 3R est restreinte autour du site d’initiation et ne propage pas aussi loin que pour les espèces sauvages 4R. La protéine Tau ainsi que la DNF se propagent donc de cellules en cellules mais les mécanismes expliquant cette propagation restent inconnus. Pour aborder cette question, et connaissant l’importance des vésicules extracellulaires (EVs) dans les mécanismes de communication intercellulaire, nous avons analysé leur implication dans le transfert de la protéine Tau. Nous avons purifié des EVs in vitro depuis des surnageants de culture mais également in vivo depuis des échantillons de liquide céphalorachidien de primates ainsi que des échantillons de fluide interstitiel cérébral de rat. Nous avons ainsi démontré que la protéine Tau est sécrétée de manière physiologique sous forme libre mais également au sein de EVs issues du bourgeonnement de la membrane plasmique nommées ectosomes. Il apparaît aussi qu’en cas de surexpression ou de présence de DNF, la protéine Tau est retrouvée dans des exosomes, des EVs issues de la voie endosomes/lysosomes.Ces résultats nous montrent que la protéine Tau se propage de neurone en neurone physiologiquement mais aussi durant des processus pathologiques. Il semble aussi exister des espèces particulières de protéine Tau plus promptes à se propager que d’autres. Ces différences pourraient en partie expliquer les différents phénotypes observés au sein des tauopathies. Nous avons aussi démontré que la protéine Tau est sécrétée via plusieurs voies de sécrétions qui pourraient refléter différents stades physiopathologiques. Des études complémentaires sont nécessaires notamment pour 1-clairement identifier les mécanismes de sortie et d’entrée de Tau dans les neurones. 2-comprendre si certaines espèces vont spécifiquement induire la pathologie dans les neurones secondaires et s’il est possible de les bloquer grâce à des thérapies ciblées. Et 3-identifier les raisons qui expliquent les vulnérabilités de certaines populations cellulaires. / Tau is a microtubule-associated protein mainly expressed in neurons. There are six different isoforms of this protein bearing either 3 or 4 microtubule-binding domains and called 3R-Tau or 4R-Tau. During the course of tauopathies, Tau proteins are abnormally modified and aggregate in specific intracellular lesions called neurofibrillary degeneration (NFD). According to tauopathies, the morphology of lesions, their isoforms’ composition and the spatiotemporal evolution of the pathology are different. Moreover, tauopathies are mostly sporadic but some mutations on Tau gene (MAPT) induce rare forms of familial fronto-temporal dementia. In some sporadic tauopathies like Alzheimer’s disease, the NFD is initiated in specific brain areas and evolves stereotypically in well-defined neuropathological stages. The mechanisms underlying such evolutions are mainly unknown but recently, different studies had proposed that some pathological species of Tau protein are able to actively move from region-to-region following neuro-anatomical connections and to spread the Tau pathology intra-cerebrally by this way.Within this context, we have demonstrated either in vitro using a microfluidic chamber system or in vivo using a new rat model, that Tau proteins are actively and physiologically transferred from cell-to-cell. Interestingly, in this model we could also follow the development of the Tau pathology inside the rats’ hippocampus but also its propagation from region-to-region. This model is based on a viral vector technology; therefore, we were able to test different construct and to show that surprisingly, Tau pathology induced by mutated or 3R-Tau species is restricted to the vicinity of the initiation site and do not propagate as far as the wild-type 4R-Tau species.Tau proteins as well as NFD are cell-to-cell propagating but the mechanisms underlying this phenomenon are still unknown. In order to address this point and knowing the significance of extracellular vesicles (EVs) in the intercellular communication mechanisms, we analysed their implication in the transfer of Tau proteins. We purified EVs in vitro from culture supernatants but also in vivo from primates’ cerebrospinal fluid samples and rats’ cerebral interstitial fluid samples. We demonstrated that Tau proteins are secreted physiologically in a free form but also within specific EVs named ectosomes and coming from a budding of the plasma membrane. Also, it seems that when Tau is overexpressed and when NFD is present, Tau proteins are retrieved within EVs named exosomes and derived from the endosomes/lysosomes pathway.These results clearly show that Tau proteins are propagating from neuron to neuron physiologically but also during pathological processes. It seems also that some specific Tau species are more prone to propagate than others. These differences could partly contribute to the different phenotypes observed among tauopathies. We have also demonstrated that Tau proteins are secreted via several pathways of secretion that could reflect different pathophysiological stages. Some complementary studies are needed particularly to 1- clearly identify the cellular mechanisms of Tau exit and entry. 2- to understand if some Tau species will specifically induce Tau pathology in secondary neurons and if it is possible to block this phenomenon thanks to targeted therapy. And 3- to identify the reasons that explain the vulnerability of some specific cell populations to Tau pathology propagation.