La maladie d'Alzheimer (MA) est caractérisée par la présence de plaques amyloïdes. Le peptide amyloïde provient d'un clivage séquentiel du peptide précurseur amyloïde par l'activité de la β-sécrétase (BACE) et l'activité y-sécrétase des présénilines (PSI et PS2). L'activité présénilinase consiste à couper PSI pour former un complexe y-sécrétase fonctionnelle. Il a été démontré que BACE interagit directement avec PSI mais le rôle de cette interaction demeure inconnu. Pour explorer les voies de signalisation de ces deux protéines, nous avons utilisé le système double-hybride en levure en utilisant BACE comme appât. Le résultat de ce criblage a permis d'identifier un interacteur protéique potentiel de BACE: l'ubiquiline 1 (UBQLN1). L'UBQLN1 est impliquée dans la dégradation protéique et son variant (UBQLN1delta8) a été associé à la MA. Nous avons observé une interaction entre BACE et UBQLN1. Cette interaction est perdue quand BACE est exprimée avec le variant UBQLN1delta8. La surexpression de l'UBQLNl entraîne la réduction de l'activité de BACE ainsi qu'une réduction de sa demi-vie contrairement à l'expression d'UBQLN1delta8. L'UBQLN1delta8 s'avère à augmenter la production du peptide amyloïde. Par ailleurs, l'expression de dominant négatif de BACE affecte la maturation de PSI en augmentant le niveau de PSI FL. Un inhibiteur de BACE, le Z-VLL s'avère à ne pas inhiber l'activité de BACE. Par contre, il accumule PSI FL et inhibe l'activité de PSI. Nous suggérons que UBQLN1delta8 entraîne le développement de la MA via une dérégulation au niveau du mécanisme de dégradation de BACE augmentant ainsi son activité et la production du peptide amyloïde. Avec le Z-VLL, nous avons inhibé l'activité présénilinase entraînant une inhibition de l'activité γ-sécrétase. Les mutations dans PSI affectent également la signalisation de la β-caténine, une protéine similaire à une plakophiline neuronale (NPRAP). NPRAP est spécifique au cerveau et interagit avec PSI. Le rôle de cette interaction est inconnu. Le criblage en levure en utilisant NPRAP comme appât, nous a permis d'identifier certaines protéines comme la karyophérine-α2 (KPN2A). Pour découvrir les fonctions de NPRAP, nous avons effectué un ± microarray ¿. II en résulte que NPRAP fait varier l'expression de plusieurs gènes dont le gène codant pour la butyrylcholinestérase. La capacité de NPRAP de migrer au noyau et d'activer certains gènes est bien établi mais il est impossible pour le moment de la rallier à la MA.

La maladie d’Alzheimer (MA) se caractérise par une perte mnésique progressive. La quantité de cholestérol est plus élevée dans les cerveaux de patients atteints de la MA. De plus, l’existence d’un site de liaison entre le cholestérol (SLC) et l’Amyloid Precursor Protein (APP) a été démontrée par résonance magnétique nucléaire. Les mutations effectuées dans le SLC de l’APP abolissent totalement l’interaction entre les peptides et des liposomes chargés en cholestérol. Tous les mutants du SLC produisent beaucoup moins d’Aβ40 et Aβ42 sans modifier les produits de clivage de l’APP. Nous avons mis en évidence deux catégories de mutations : les mutations juxtamembranaires qui augmentent la sécrétion de fragments courts d’Aβ et les mutations transmembranaires, incluant la mutation familiale italienne, qui diminuent la sécrétion de peptides courts d’Aβ. Ces résultats suggèrent un décalage du clivage des mutants par la γ-sécrétase et/ou une modification de sa processivité conduisant à la formation de peptides de courtes tailles. Parallèlement, nous avons montré que des cultures primaires de neurones exprimant l’ApoE4 sécrètent en plus grande quantité les peptides amyloïdes Aβ38, 40 et 42 comparé à des neurones exprimant l’ApoE3. Les neurones ApoE4 expriment plus fortement les protéines tau et phospho-tau, mais plus faiblement l’ApoE « full lenght » par rapport aux neurones ApoE3. Le SLC et le génotype ApoE4 contribuent donc à l’augmentation de la sécrétion de peptides amyloïdes. Il serait intéressant de connaître les mécanismes cellulaires impliquant le SLC de l’APP, le cholestérol et son transporteur l’ApoE. / Alzheimer’s disease (AD) is characterized by progressive loss of memory. The amount of cholesterol is higher in the brains of patients with AD. In addition, the existence of a cholesterol binding site (CBS) on APP sequence was demonstrated by nuclear magnetic resonance. Mutations in the CBS of APP completely abolish the interaction between peptides and liposomes loaded with cholesterol. All CBS mutants produce much less Aβ40 and Aβ42 when expressed in HEK293T cells without altering the other APP cleavage products. We identified two mutations: juxtamembrane mutations that increase the secretion of short fragments of Aβ and transmembrane mutations, including the Italian family mutation, which decrease the secretion of short Aβ peptides. These results suggest a shift in the cleavage of mutants by γ-secretase and / or a modification of its processivity leading to the formation of short peptides. Thus, the CBS is a key actor in the secretion of amyloid peptides. At the same time, we have shown that primary cultures of ApoE4-expressing neurons secrete amyloid peptides Aβ38, 40 and 42 in greater quantities compared to neurons expressing ApoE3. ApoE4 neurons express more strongly the tau and phospho-tau proteins, but more weakly the ApoE "full lenght" protein compared to the ApoE3 neurons. The CBS and the ApoE4 genotype therefore contribute to the increase of the amyloid peptides secretion. It would be interesting to know the cellular mechanisms involving the CBS of APP, cholesterol and its carrier ApoE.

Au cours de la voie de maturation amyloïdogène, la βAPP subit l'action séquentielle de deux activités enzymatiques appelées sécrétases : la β-sécrétase puis la γ-sécrétase qui conditionne la longueur des peptides Aβ en C-terminal. L'activité γ-sécrétase dépendante des présénilines est portée par un complexe multi protéique composé d'au moins quatre partenaires : Aph-1, Pen-2, la nicastrine et les présénilines (PS1 ou PS2). Ces présénilines subissent une coupure protéolytique par une « présénilinase » qui génère deux fragments qui s'apparient en hétérodimère, forme biologiquement active au sein du complexe. La γ-sécrétase au sens générique du terme est impliquée dans la protéolyse de nombreux substrats et sa nature reste très discutée.<br />Dans une première partie de ma thèse, je me suis intéressé à la production du peptide amyloïde. Dans ce but, j'ai mis au point 3 dosages enzymatiques qui permettent de mesurer des activités de type γ- et ε-sécrétase hydrolysant la βAPP et ε-sécrétase clivant Notch. Ces dosages sont un outil permettant de répondre à plusieurs questions : l'activité g sécrétase est-elle portée par plusieurs enzymes, dépendantes ou indépendantes des présénilines ? Les activités g- et ε-sécrétase sont elles portées par une seule et même enzyme ? L'activité ε-sécrétase qui clive Notch est-elle identique à celle coupant la βAPP ?<br />Les premiers résultats obtenus avec le substrat dérivé du site γ-sécrétase sur la βAPP (JMV2660) ont permis la mise en évidence d'une activité γ-sécrétase dans un système cellulaire dépourvu de présénilines, activité qui, paradoxalement, conserve une sensibilité à un inhibiteur classique de γ-sécrétase qui interagit physiquement avec les présénilines. La mise au point des deux autres dosages a conduit à la mise en évidence de l'implication de plusieurs activités enzymatiques regroupées sous le terme générique γ-sécrétase. Au final, ces dosages, fiables et reproductibles, permettront de tester en routine et à haut débit des inhibiteurs capables de discriminer les différentes activités de type γ-sécrétase et ε-sécrétase.<br />Un autre aspect de mon travail de thèse a concerné la dégradation du peptide amyloïde et plus particulièrement les modifications qui se produisent au niveau de son extrémité N-terminale. Dans le cadre de cette étude, j'ai pu démontrer l'implication de l'aminopeptidase A dans la dégradation de l'extrémité N-terminale du peptide amyloïde grâce à une approche utilisant des inhibiteurs spécifiques et à la mise au point un essai enzymatique de l'activité gamma-sécrétase basé sur l'hydrolyse d'un substrat recombinant in vitro.<br />Nous disposons au laboratoire d'un inhibiteur d'aminopeptidase A sous forme de pro-drogue active in vivo, ainsi, nous pourrons confirmer ces résultats sur des modèles de souris transgéniques « alzheimerisées » mais également déterminer l'impact d'un traitement ciblant l'aminopeptidase A sur le développement de la pathologie.

La maladie d'Alzheimer est une maladie dégénérative du système nerveux central. Une des caractéristiques pathologiques de la maladie est la présence de plaques amyloïdes causées par l'agrégation du peptide P-amyloïde (A|342) dans le cerveau. Ce peptide est produit à la suite de deux clivages protéolytiques de la protéine précurseur de l'amyloïde (APP), par BACE (P-APP cleaving enzyme) et par le complexe y-sécrétase. Le complexe y-sécrétase est composé de 4 sous-unités connues : Préséniline-1 (PSI) ou 2 (PS2), Anterior pharynx defective 1 (APH-1), Presenilin enhancer 2 homolog (PEN-2) et Nicastrine (NCT). L'utilisation du complexe comme cible thérapeutique de la maladie d'Alzheimer est problématique car il est important dans de nombreux processus physiologiques. De plus, les mécanismes de régulation de l'activité du complexe y-sécrétase ainsi que son affinité pour ses différents substrats sont peu connus. Le haut poids moléculaire du complexe suggère aussi la présence de protéines encore non identifiées. L'objectif de ce projet est d'identifier de nouveaux partenaires du complexe, transitoires ou permanents, ayant un rôle dans la régulation de ce dernier ou modulant son affinité pour ses substrats. Le système double hybride en levure a été utilisé pour identifier des partenaires protéiques des protéines appâts NCT, PEN-2 et APP, lors de criblages de banques d'ADNc de cerveau humain. Les protéines Ferritin L (polypeptide codant la chaîne légère de la Ferritin) et ISLR (immunoglobulin superfamily leucine rich repeat) ainsi que 4 protéines inconnues, ont été péchés avec la protéine-appât PEN-2, une sous-unité du complexe y-sécrétase. SNW1 (SNW domain containing 1) et WBP5 (WW domain binding protein 5) ont quant à eux été péchés à l'aide d'APP. Des analyses en double hybride et en co-immunoprécipitation ont montré que l'interaction entre Ferritin et PEN-2 est négative, alors que ISLR interagit avec trois des sous-unités du complexe y-sécrétase ce qui suggère sa présence probable dans le complexe. L'interaction entre APP et SNW1 suggère que APP par l'intermédiaire de sa partie C-terminale (AICD) pourrait être un facteur de transcription dont l'activité serait régulée par le corégulateur transcriptionnel SNW/SKIP. WBP5 pourrait quant à elle servir de lien entre APP et les partenaires du complexe. D'autres analyses sont nécessaires pour confirmer ces résultats préliminaires et définir le rôle des partenaires identifiés.