L’échec des différents essais cliniques souligne la nécessité de développer des nouvelles thérapies pour la maladie d'Alzheimer (MA), la cause la plus commune de démence. Les microARNs (miARNs) sont les ARNs non-codants les plus étudiés et ils jouent un rôle important dans la modulation de l'expression des gènes et de multiples voies de signalisation. Des études antérieures, dont celles de mon laboratoire d’accueil, ont permis de développer l’hypothèse que certains membres de la famille miR-15/107 (c.-à-d. miR-15ab, miR-16, miR-195, miR-424, and miR-497) pourraient être utilisés comme agents thérapeutiques dans MA. En effet, cette famille avait le potentiel de réguler de multiples gènes associés à MA, tels que la protéine précurseur de l'amyloïde (APP), la β-secrétase (BACE1), et la protéine Tau. Tel que démontré dans ce projet de thèse, j’ai choisi miR-16 comme cible thérapeutique potentielle pour MA parmi tous les membres de la famille. L’essai luciférase dans ce projet confirme que miR-16 peut réguler simultanément APP et BACE1, directement par une interaction avec la région non-codante en 3’ de l’ARNm). Notamment, nous observons aussi une réduction de la production des peptides amyloïdes et de la phosphorylation de Tau après une augmentation de miR-16 en cellule. J’ai ensuite validé mes résultats in vivo dans la souris en utilisant une méthode de livraison de miR-16 via une pompe osmotique implanté dans le cerveau. Dans ce cas, l'expression des protéines d’intérêts (APP, BACE1, Tau) a été mesurée par immunobuvardage et PCR à temps réel. Après validation, ces résultats ont été complémentés par une étude protéomique (iTRAQ) du tronc cérébral et de l'hippocampe, deux régions associées à la maladie. Ces données m’ont permis d’identifier d'autres protéines régulées par miR-16 in vivo, incluant α-Synucléine, Transferrine receptor1, et SRm300. Une autre observation intéressante : les voies régulées par miR-16 in vivo sont directement en lien avec le stress oxydatif et la neurodégénération. En résumé, ce travail démontre l’efficacité et la faisabilité d’utiliser un miARN comme outil thérapeutique pour la maladie d’Alzheimer. Ces résultats rentrent dans un cadre plus vaste de découvrir de nouvelles cibles pour MA, et en particulier la forme sporadique de la maladie qui représente plus de 95% de tous les cas. Évidemment, la découverte d’une molécule pouvant cibler simultanément les deux pathologies de la maladie (plaques amyloïdes et hyper phosphorylation de tau) est nouvelle et intéressante, et ce domaine de recherche ouvre la porte aux autres petits ARNs non-codants dans MA et les maladies neurodégénératives connexes. / Failure at different clinical trials emphasizes the need for developing new therapeutics for Alzheimer disease (AD) as the most common cause of dementia. MicroRNAs (miRNA) are the most studied groups of non-coding RNAs and have a critical role in modulating multiple signaling pathways and fine-tuning gene expression. Supporting evidence from other studies, including host lab, suggest that multiple members of the miR-15/107 family (miR-15ab, miR-16, miR-195, miR-424, and miR-497) could be used as therapeutic agents in AD. The potential ability of this miRNA family to modify disease pathway by multiple targeting of AD-associated genes such as Amyloid precursor protein (APP), β-site amyloid-β precursor protein cleaving enzyme (BACE1) and microtubule-associated protein Tau is of attention. Based on documented results in this study I chose miR-16 as candidate therapeutic miRNA in AD. This choice is based on data obtain from cells and in vitro luciferase assay indicating the role of this miRNA in the simultaneous regulation of APP, BACE1 (directly by targeting 3’UTR of these genes). Decrease in Tau phosphorylation and amyloid beta peptides were further observed following increased miR-16 levels. Furthermore, I validated these results in vivo by delivering miR-16 oligos using Osmotic pumps implanted subcutaneously to deliver oligos to lateral ventricles of mouse brain also providing a wide distribution of these oligos. Expression of desired protein targets was measured by western blot and qPCR in different brain regions. Results demonstrated a context-dependent action of delivered miR-16 increase on the potential AD involved targets in mouse brain. These results were complemented by proteomics study of Brainstem and Hippocampus regions. Data indicated the potential regulation of other proteins by miR-16 in vivo such as α-Synuclein in Brainstem and Transferrin receptor1 and SRm300 in Hippocampus. The increase in miR-16 levels in vivo and in vitro was sufficient to downregulate the protein product of these genes confirmed by western blot. Enrichment study predicted oxidative stress and neurodegeneration as top terms in close connection with miR-16. This work provided a proof-of-principle for possibility and efficiency of miRNA replacement based therapeutics delivered to CNS using miR-16 a member of the miR-15/107 family. Understanding the molecular mechanisms involved in the regulation of AD-related genes could have important implications for sporadic AD, which accounts for more than 95% of all cases with no effective therapy available. Multi-target therapy by non-coding RNA in AD is an emerging concept that would have the potential to change the way that therapeutics is developed for AD and other neurodegenerative diseases with complex nature and no effective therapy available.

La maladie d'Alzheimer (MA) est la forme la plus commune des maladies neurodegeneratives qui se caractérise par un déclin progressif et continu des fonctions cognitives et par des lésions histopathologiques caractéristiques : les plaques seniles et les dégénérescences neurofibrillaires. Avec une incidence qui augmente de façon vertigineuse, la MA représente un défi thérapeutique mais aussi un enjeu économique majeur. À ce jour, malgré les progrès réalisés dans la compréhension de la maladie au cours de 20 dernières années, aucun traitement efficace n'est disponible pour ralentir ou arrêter l'évolution de la maladie. Le peptide amyloïde (Aβ) principal constituant des plaques seniles, est issu du clivage amyloïdogénique de la protéine précurseur amyloïde (APP) suite à l'action des sécrétases bêta et gamma. L'accumulation extracellulaire de l'Aβ initie une cascade d'événements neuropathologiques, encore incomplètement comprise, connue sous le nom de la cascade amyloïde qui entraine un dysfonctionnent synaptique accompagné d'une mort neuronale intensive. Plusieurs évidences indiquent que l'APP joue un rôle déterminant dans l'étiologie de la MA. Les études génétiques menées à partir de formes familiales ont montré que toutes les mutations géniques pathogènes répertoriées à ce jour, avaient une incidence directe soit sur l'expression, soit sur le métabolisme de l'APP et, par conséquent, sur l'accumulation du peptide Aβ. La surexpression de l'ARNm cellulaire de l'APP étant étroitement et positivement corrélée à l'expression en aval de la protéine APP et le niveau de la production de l'Aβ. Ainsi, l'APP apparaît comme une cible pertinente pour le traitement de la MA. Son inhibition permettrait de bloquer l'accumulation et la toxicité liée à l'Aβ responsable de la pathogenèse observée dans la MA. Ce travail décrit le développement d'un outil d'inhibition moléculaire basé sur l'utilisation du ribozyme delta. Une nouvelle génération de ribozyme appelée SOFA-ð-Ribozyme a été spécialement construite pour cibler l'ARNm de l'APP. Nous avons démontré que ces APP-ð-Ribozymes assurent une correction efficace des niveaux de l'APP et permettent le rétablissement de la production aberrante d'Aβ dans les cellules neuronales. Cette intervention est donc considérée comme une étape importante et cruciale pour corriger les mécanismes qui animent l'augmentation des dépôts amyloïdes dans le but d'influencer les autres acteurs de cascade amyloïde. Nous nous sommes penchés ensuite sur la possibilité de trouver une approche alternative à l'inhibition des sécrétases impliquées dans la libération pleeà'A intervenant directement au niveau de leurs sites d'action sur l'APP. Pour cela un criblage d'une banque de peptides aléatoires à été réalisé grâce à l'utilisation du système double hybride chez la levure dans le but de sélectionner de nouvelles interactions in vivo peptides-APP capables interférer avec les activités sécrétases et d'empêcher la libération de l'Amyloïde. Cette approche est particulièrement pertinente, puisque ces enzymes possèdent différents substrats et leur inhibition directe peut avoir des effets secondaires indésirables voir fatals. Dans la mesure où la bêta-sécrétase (BACE) est l'enzyme limitant dans la génération de l'Aβ, la découverte d'une nouvelle génération d'inhibiteur agissant directement sur l'APP serait d'une importance majeure pour le développement d'une thérapie appropriée à la MA. n

Cette recension systématique analyse 19 essais cliniques randomisés contre placebo qui mesurent l'effet de suppléments d'oméga-3, de vitamines B (B6, B9 et B12), ou de vitamines antioxydantes (C et E), sur le fonctionnement cognitif d'aînés avec ou sans trouble cognitif. Les bases de données consultées pour la recherche des articles sont Cochrane Library, Current Contents, EBSCO, EMBASE, MEDLINE et PsycNet. Les mots clés utilisés sont «alzheimer's disease», or «mild cognitive impairment», or «cognitive decline»; and «dietary supplements» or «vitamin C», or «vitamin E», or «alpha-tocopherol», or «vitamin B», or «cobalamin», or «folic acid», or «omega 3», or «fatty acids»; and «prevention», or «treatment». La recherche inclut les articles publiés en anglais et en français, de 1999 à juin 2014. Les différents suppléments à l'étude sont bien tolérés et sécuritaires. Des résultats significatifs sont enregistrés sur des mesures cognitives suite à la supplémentation en oméga-3, et en vitamines B, chez des participants sans trouble cognitif ou avec un diagnostic de trouble cognitif léger. Chez les participants atteints de la maladie d'Alzheimer, des résultats significatifs sont surtout enregistrés sur des mesures fonctionnelles, de symptômes psychologiques et comportementaux, ou de qualité de vie, suite à l'administration d'un supplément nutritionnel. La présence d'une hétérogénéité importante dans la méthodologie des essais cliniques limite toutefois les conclusions quant à la pertinence clinique de ces traitements. L'établissement de lignes directrices suite à un consensus d'experts s'avère nécessaire afin d'uniformiser la recherche sur cette nouvelle piste d'intervention dans la prévention et le traitement de la maladie d'Alzheimer.