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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.

La maladie d'Alzheimer (AD) est un désordre neurodégénératif progressif et la forme la plus commune de démence. A l’heure actuelle, il n'y a aucun remède et la maladie est toujours fatale. Une des caractéristiques histopathologiques de l'AD est la présence de dépôts protéiques, les plaques amyloïdes, dans le cerveau. Ces plaques sont formées par les peptides amyloïdes β (Aβ) de 40 et 42 résidus, qui sont les produits de clivage par des protéases de la protéine précurseur de l’amyloïde (l'APP). L'élucidation de certains des processus clés dans la cause et le développement de l'AD est une étape cruciale pour le développement de traitements nouveaux et efficaces.<p><p>Les propriétés conformationnelles du segment transmembranaire (TM) de l’APP peuvent affecter sa protéolyse par la γ-sécrétase. Ces propriétés ne sont pas encore clairement établies. Afin de comprendre le rôle des variations structurelles du TM dans le traitement de l'APP, des détails structurels des peptides APP_TM4K, chimiquement synthétisés, ont été étudiés dans la bicouche lipidique en utilisant la réflexion totale atténuée par spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier (ATR-FTIR) et la résonance magnétique nucléaire à l’état solide (ssNMR). Tandis que la structure secondaire globale du peptide APP_TM4K est hélicoidale, une hétérogénéité conformationnelle et orientée a été observée pour le site de clivage γ et, dans une plus faible mesure, pour le site de clivage ζ. Ces variabilités conformationnelles autour des sites de clivage γ et ζ peuvent avoir des implications importantes dans le mécanisme de clivage et donc dans la production d’Aβ. Il a été aussi démontré que la dernière glycine dans le motif de dimérisation GxxxG est transmembranaire. Ceci peut impliquer que la dimérisation via ce motif pourrait servir d’ancrage et conférer une orientation transmembranaire stable au segment transmembranaire de l’APP.<p><p>Le peptide amyloïde β est directement lié à la maladie d’Alzheimer. Partant de sa forme monomérique, l’Aβ s'agrège pour produire en final des fibrilles et aussi de manière transitoire toute une gamme d'oligomères, ces derniers étant la plupart neurotoxiques. Une dérégulation de l’homéostasie du Ca2+ dans le cerveau vieillissant et dans des troubles neurodégénératifs joue un rôle crucial dans de nombreux processus et contribue au dysfonctionnement et à la mort cellulaire. Nous avons postulé que le calcium peut permettre ou accélérer l'accumulation d'Aβ. Le modèle d'accumulation d'Aβ (1-40) et celui d'Aβ (1-40) E22G, un peptide amyloïde portant la mutation arctique qui cause une apparition prématurée de la maladie, ont été comparé. Nous avons constaté qu'en présence de Ca2+, l’Aβ (1-40) forme de préférence des oligomères semblables à ceux formés par l’Aβ (1-40) E22G avec ou sans Ca2+, tandis qu'en absence de Ca2+ l'Aβ (1-40) s’agrège sous forme de fibrilles. Les ressemblances morphologiques entre oligomères ont été confirmées par microscopie de force atomique. La distribution des oligomères et des fibrilles dans des échantillons différents a été détectée par électrophorèse sur gel suivie d’une analyse par Western blot, dont les résultats ont été confirmés par des expériences de fluorescence à la thioflavine T. Dans les échantillons sans Ca2+, l’ATR-FTIR révèle la conversion des oligomères en feuillets β antiparallèles en la conformation caractéristique des fibrilles en feuillets β parallèles. En général, ces résultats nous ont ameré à conclure que les ions calcium stimulent la formation d'oligomères d'Aβ (1-40), qui sont impliqués dans la pathogénèse d'AD.<p><p>Malgré les progrès énormes obtenus dans la compréhension de la maladie (AD), il reste un défi majeur, celui du développement de médicaments nouveaux et efficaces. Afin d’obtenir des éclaircissements sur le mécanisme d'action de deux nouveaux puissants modulateurs de la γ-sécrétase - le benzyl-carprofen et le sulfonyl-carprofen dans la bicouche lipidique, la technique de RMN à l’état solide a été employée. Précédemment, les dérivés du carprofen ont été localisés dans des membranes de lipides par des expériences de diffusion (scattering) des neutrons. Les contraintes déterminées à partir des expériences de ssNMR ont permis d’affiner leurs positions et d’obtenir une orientation précise dans la double couche lipidique. Ces résultats combinés indiquent que le mécanisme probable de modulation du clivage par la γ-sécrétase est une interaction directe des carprofènes avec le domaine TM de l’APP. Une telle interaction, empêcherait à la formation de dimères d'APP, dimérisation nécessaire au clivage séquentiel par la γ-sécrétase, diminuant ou réduisant ainsi énormément la production d’Aβ, tout particulièrement d’Aβ42.<p><p>Les résultats de ce travail apporte de nouvelles informations sur les processus clés impliqués dans l'AD; Production de l'Aβ à partir de l'APP, formation des oligomères d'Aβ et mécanisme d'action potentiel de molécules thérapeutiques. Nous pensons que ces résultats pourront permettre une meilleure compréhension de la maladie et pourront aider dans la conception de nouveaux médicaments contre cette maladie.<p><p>Alzheimer’s disease (AD) is a progressive neurodegenerative disorder and the most common form of dementia. There is no cure and the disease is fatal. One of the characteristic histopathological markers of AD is the presence of proteinaceous deposits, amyloid plaques, in the brain. These plaques are formed by the amyloid β-peptides (Aβ) 40- and 42-residue-long, which are protease cleavage products of the amyloid precursor protein (APP). Elucidation of some of the key processes in the cause and the development of AD is crucial for the development of new and efficient treatments.<p><p>Conformational properties of the transmembrane (TM) segment of APP may affect its proteolytic processing by γ-secretase. These properties have not been definitely established. In addressing the role of structural variations of the TM sequence in APP processing, structural details of the chemically synthesized APP_TM4K peptides within the membrane bilayers were studied using Attenuated total reflection Fourier transform spectroscopy (ATR-FTIR) and solid-state nuclear magnetic resonance (ssNMR) techniques. While the overall secondary structure of the APP_TM4K peptide is an α-helix, conformational and orientational heterogeneity was observed for the γ-cleavage site and, to a smaller extent, for the ζ-cleavage site. Evidence for the conformational variability around γ- and ζ-cleavage sites may have important implications for the cleavage mechanism and hence for the Aβ production. It was also found that the last glycine within the sequence of GxxxG motifs is in the transmembrane orientation, implying that dimerization via these motifs may act as an anchor, confining the TM dimer to the stable transmembrane orientation. <p><p>Amyloid β-peptide is directly linked to AD. Starting from its monomeric form, Aβ aggregates into fibrils and / or oligomers, the latter being the most neurotoxic. Dysregulation of Ca2+ homeostasis in aging brains and in neurodegenerative disorders plays a crucial role in numerous processes and contributes to cell dysfunction and death. Here we postulated that calcium may enable or accelerate the aggregation of Aβ. The aggregation pattern of Aβ(1-40) and of Aβ(1-40)E22G, an amyloid peptide carrying the Arctic mutation that causes early onset of the disease, were compared. We found that in the presence of Ca2+, Aβ(1-40) preferentially formed oligomers similar to those formed by Aβ(1-40)E22G with or without added Ca2+, whereas in the absence of added Ca2+ the Aβ(1-40) aggregated to form fibrils. Morphological similarities of the oligomers were confirmed by contact mode atomic force microscopy (AFM) imaging. The distribution of oligomeric and fibrillar species in different samples was detected by gel electrophoresis and Western blot analysis, the results which were further supported by thioflavin T fluorescence experiments. In the samples without Ca2+, Fourier transform infrared spectroscopy revealed conversion of oligomers from an anti-parallel β-sheet to the parallel β-sheet conformation characteristic of fibrils. Overall, these results led us to conclude that calcium ions stimulate the formation of oligomers of Aβ(1-40), that have been implicated in the pathogenesis of AD. <p><p>Despite the tremendous progress in understanding AD, there remains the challenge of the development of new and efficient drugs. In order to shed light onto the mechanism of action of two new potent γ-secretase modulators -- benzyl-carprofen and sulfonyl-carprofen within lipid bilayers, ssNMR technique was employed. Using neutron scattering experiments it was previously found that sulfonyl-carprofen and benzyl-carprofen partition into the headgroup region of the lipid bilayer. The orientational constraints derived from the ssNMR experiments refined their position into precise orientation. Combined, these results indicate that carprofen-derivatives can directly interact with the region of APP that mediates dimerization. Such interaction, would interfere with proper APP-dimer formation, which is necessary for the sequential cleavage by γ-secretase, diminishing or greatly reducing Aβ42 production.<p><p>Results obtained during this work shed new light onto some of the key processes in AD: Aβ production from APP, formation of Aβ oligomers and insights into the mechanism of action of potential therapeutics. We believe that these results will promote a better understanding of the disease and will help in future drug design.<p> / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished

L'imagerie TEP des récepteurs 5-HT1A a montré des modifications de la fixation hippocampique du radioligand antagoniste [18F]MPPF chez des patients souffrant de maladie d'Alzheimer (MA). Si les antagonistes se fixent indistinctement sur les récepteurs fonctionnels et non fonctionnels, les agonistes 5-HT1A, comme le ligand TEP [18F]F15599, ciblent les récepteurs fonctionnels (couplés aux protéines G). Notre objectif est de montrer que le ratio entre les récepteurs 5-HT1A couplés et non couplés varie avec l'évolution de la MA. Ainsi, l'analyse post-mortem d'hippocampes de patients à différents stades de la MA a montré une diminution significative du marquage au [18F]F15599 dès les stades précoces de la MA. Puis nous avons précisé le profil pharmacologique de trois agonistes 5-HT1A : le 8-OH-DPAT, le F13714 et le F15599. L'imagerie IRM fonctionnelle lors de stimuli pharmacologiques (IRMph) permet l'exploration de réseaux neuronaux activés par une molécule. Nous avons comparé chez le rat les cartes d'activation des trois agonistes 5-HT1A et d'un antagoniste, le MPPF. Chaque molécule présente un schéma d'activation spécifique, ouvrant le champ à un ciblage distinct, tant pour la thérapeutique que pour l'imagerie. Enfin, nous avons travaillé à la mise au point d'un radioligand TEP des récepteurs 5-HT6, également impliqués dans la MA. En collaboration avec une équipe de chimistes, nous avons évalué in vitro et in vivo trois radioligands 5-HT6 potentiels. Nous montrons que le radioligand [18F]2FNQ1P est le premier à montrer un ciblage spécifique des récepteurs 5-HT6 in vivo / PET imaging using 5-HT1A radiotracers shows a modified expression of this serotonin receptor in the hippocampus of Alzheimer’s disease (AD) patients. However, these antagonists PET radioligands bind indiscriminately to the functional and the non-functional states of 5-HT1A receptors. The comparison of a PET agonist, binding selectively to the functional receptors, with a PET antagonist would therefore provide original information on 5-HT1A receptor impairment during AD. We found that [18F]F15599 in vitro binding decreased in dentate gyrus of AD patients. In contrast, binding of [18F]MPPF was unchanged. These results support the concept of functional PET imaging using agonist radiotracers in clinical studies. Then, we compared with functional MRI (PhMRI) the pharmacological profile of three 5-HT1A agonists (8-OH-DPAT, F13714 and F15599) and one antagonist (MPPF). PhMRI revealed that each molecule has its specific activation pattern, opening new ways in pharmacology or imaging. Finally, we developed in collaboration with chemists several 5-HT6 radioligand-candidates and evaluated their characteristics for PET imaging. Three radiotracers were evaluated in vitro and in vivo in rodent and feline models. We concluded that [18F]2FNQ1P is the first radioligand with suitable characteristics for PET imaging of 5-HT6 receptors, justifying further evaluations

Les études d'association pangénomiques ont permis d'identifier de nouveaux loci, dont le gène CR1 comme associé au risque de maladie d'Alzheimer (MA). Le récepteur du complément de type 1 (CR1) est une glycoprotéine transmembranaire, présente notamment à la surface des érythrocytes (CR1E), mais également dans le plasma sous forme soluble (CR1s). Le CR1 peut prendre des formes fonctionnelles différentes, qui pourraient conférer des niveaux de risque différents, voire suggérer des mécanismes physiopathologiques de la MA. Si la relation entre CR1 et MA est aujourd'hui connue, son mécanisme reste énigmatique.L'objectif principal de cette thèse était de corréler aux données génétiques (single nucleotide polymorphisms, polymorphismes de longueur, polymorphismes de densité), des éléments phénotypiques acquis comme la densité du CR1E ou le CR1S. D'une part, notre étude a montré grâce à deux méthodes différentes, que la MA était associée à une densité basse de l'isoforme long de CR1 (CR1*2) et suggérait l'existence d'allèle silencieux de CR1. D'autre part, nous avons montré que même si les critères génétiques étaient respectés, certains phénotypes pourraient être acquis au cours de la maladie. Nos résultats suggèrent que la MA résulterait plus d'une insuffisance d'épuration des dépôts amyloïdes, que d'une réponse excessive dont la réaction inflammatoire serait délétère. Bien que cette recherche génotypique et phénotypique, à potentiel physiopathologique, nécessite des investigations à plus grande échelle, elle pourra ouvrir la voie à des nouvelles pistes thérapeutiques qui ne peuvent être envisagées aujourd'hui faute de vue claire du ou des mécanismes en cause. / Genome-wide association studies have identified new loci, including the CR1 gene, as being associated with Alzheimer's disease (AD) risk. The complement receptor type 1 (CR1) is a transmembrane glycoprotein found on the surface of erythrocytes (CR1E), and also in the plasma in soluble form (CR1s). CR1 can have different functional forms that may confer different risk levels, or even suggest pathophysiological mechanisms of AD. Indeed, the relation between CR1 and AD is now well established, the mechanism of this association remains to be elucidated.The main objective of this thesis was to correlate acquired phenotype elements, such as density of CR1E (number of CR1 antigenic sites per erythrocyte) or CR1s with genetic data (single nucleotide polymorphisms, length and density polymorphisms). Firstly, our study showed using two different methods that AD is associated with low density of the long CR1 isoform (CR1*2) and suggested the possible existence of silent CR1 alleles. Secondly, we showed that although genetic criteria were met, some phenotypes could be acquired during the course of the disease. Our findings suggest that AD stems more from insufficient clearance of amyloid deposits than from excessive response whose inflammatory reaction might be deleterious. Although this genetic and phenotypic study with pathophysiological potential still require further investigation on a larger scale, she could pave the way towards new therapeutic avenues that currently remain elusive in the absence of a clear overview of the mechanisms involved.