Le calcium (Ca2+) joue un rôle prépondérant dans la fonction de nos neurones et du système nerveux central. Différents travaux ont rapporté que la dérégulation de l’homéostasie calcique, est associée au développement de la Maladie d’Alzheimer (MA). Durant ma thèse, j’ai étudié l’implication de deux acteurs importants de l’homéostasie calcique du Réticulum Endoplasmique (RE) : 1) le Récepteur de la Ryanodine (RyR) faisant sortir le Ca2+ vers le cytosol et 2) l’isoforme tronquée de la Sarco-Endoplasmic Reticulum Ca2+ ATPase 1 (S1T), ayant perdu la fonction de pompe calcique et jouant un rôle dans la fuite passive du Ca2+ du RE. Au cours de ma thèse j’ai démontré le mécanisme moléculaire impliqué dans la dérégulation de l’activité de l’isoforme RyR2 dans des modèles d’étude in vitro et in vivo de la MA. Nous avons montré que le RyR2 subit des modifications post-traductionnelles (MPTs) (phosphorylation, oxydation, nitrosylation) dans le cerveau de patients atteints de la MA et dans des modèles murins de la maladie. Nous avons identifié une cascade dans laquelle l’Amyloïde β (Aβ) active les récepteurs β2-Adrénergiques, conduisant aux MPTs du RyR2 aboutissant à la dissociation de la protéine régulatrice Calstabine2 du macrocomplexe du RyR2 et à l’augmentation de la fuite de Ca2+ du RE. Nous avons aussi mis en évidence la possibilité de réduire les MPTs du RyR2 et de stabiliser la Calstabine2 sur le macrocomplexe RyR2 en inhibant pharmacologiquement la cascade β2-Adrénergique. Par ailleurs, nous avons également stabilisé la Calstabine2 par des moyens pharmacologiques (in vitro et in vivo) ou génétiques (in vivo). Nos résultats montrent que cela permet non seulement de limiter la fuite de Ca2+ mais également de réduire le métabolisme du Précurseur du Peptide Amyloïde (APP) et les dépôts d’Aβ in vitro et in vivo et le déficit cognitif et les défauts de plasticité synaptique dans deux modèles murins d’étude de la MA. Nos résultats ont également montré l’existence d’une boucle d’amplification de la pathologie dans laquelle la dérégulation calcique liée au RyR accroit la production de l’Aβ qui va en retour induire les modifications du RyR. Par ailleurs, je me suis également intéressé à l’implication potentielle de S1T dans la MA. Nos résultats révèlent : 1) l’expression de S1T dans les cerveaux de patients Alzheimer et dans un modèle in vitro de la MA ; 2) l’induction de S1T par l’Aβ, 3) l’impact de l’expression de S1T sur le métabolisme de l’APP et 4) l’impact de l’expression de S1T sur la neuroinflammation dans des modèles in vitro et in vivo. L’article issu de cette seconde étude est en cours de soumission. Ainsi l’augmentation de la fuite du Ca2+ du RE vers le cytosol semble être particulièrement impliquée dans la physiopathologie de la MA. Le canal RyR2 se révèlerait être un candidat intéressant à cibler pour des approches thérapeutiques visant à réguler son activité dans le but de prévenir ou guérir la MA. / Calcium (Ca2+) plays a major role in the function of our neurones and central nervous system. Various studies reported that the deregulation of Ca2+ homeostasis is associated with the development of Alzheimer’s Disease (AD). During my PhD, I studied the implication in two important actors of the Endoplasmic (ER) Ca2+ homeostasis. 1) The Ryanodine Receptor (RyR) which leads Ca2+ from the ER towards the cytosol and 2) the truncated isoform of the Sarco-Endoplasmic Reticulum Ca2+ ATPase 1 (S1T), which loses its Ca2+ pump function and plays a role in the ER passive Ca2+ leak. During my thesis I demonstrated the molecular mechanism involved in the deregulation of RyR2 isoform activity in in vitro and in vivo AD models. We have shown that RyR2 undergoes post-translational modifications (PTMs) (phosphorylation, oxidation, nitrosylation) in the brains of patients with AD and in murine models of the disease. We have identified a cascade in which Amyloid β (Aβ) activates β2-adrenergic receptors, leading to RyR2 PTMs resulting in dissociation of Calstabine2 regulatory protein from RyR2 macrocomplex and increased ER Ca2+ leakage. We have also demonstrated the possibility of reducing RyR2 PTMs and stabilizing Calstabine2 on the RyR2 macrocomplex by pharmacologically inhibiting the β2-adrenergic cascade. In addition, we have also stabilized Calstabine2 by pharmacological (in vitro and in vivo) or genetic (in vivo) means. Our results show that this is not only limiting Ca2+ leakage but also reducing the Amyloid Peptide Precursor (APP) metabolism and Aβ deposits in vitro and in vivo, and cognitive deficit and synaptic plasticity defects. two murine models of AD. Our results also showed the existence of a loop amplificating the pathology in which RyR-related calcium deregulation increases the production of Aβ, which in turn induces RyR modifications. In addition, I was also interested in the potential involvement of S1T in AD. Our results reveal: 1) the expression of S1T in the brains of Alzheimer patients and in an in vitro model of AD; 2) the induction of S1T by Aβ, 3) the impact of S1T expression on the metabolism of APP and 4) the impact of S1T expression on neuroinflammation in in vitro and in vivo models. The article from this second study is being submitted. Thus, the increase of the ER Ca2+ leakage towards the cytosol appears to be particularly involved in the pathophysiology of AD. The RyR2 channel would prove to be an interesting candidate to target for therapeutic approaches aimed at regulating its activity in order to prevent or cure AD.

Orientador: Alessandro Ferrari Jacinto / Resumo: Introdução: O envelhecimento é um fenômeno mundial com grande impacto na saúde pública. Inerente a esse processo está a prevalência crescente de demências, as quais cursam com comprometimento cognitivo, comportamental e com interferência na capacidade funcional dos idosos. A Doença de Alzheimer (DA) é a causa mais prevalente de demências e estas têm mostrado prejuízo da função autonômica com implicações clínicas que podem ir além do risco cardiovascular. A medida da variabilidade de frequência cardíaca (VFC) afere a função autonômica, mas há divergências nos achados na DA e pouco se sabe sobre a relação dessa função e o risco de quedas entre pacientes dementados. Objetivos: Avaliar a atividade autonômica em indivíduos idosos com demência na doença de Alzheimer e comparar com idosos sem demência, além de verificar possível relação da variabilidade da frequência cardíaca com ocorrência de quedas. Métodos: Análise da VFC avaliada em idosos sem demência (Grupo Controle - GC) e com demência na Doença de Alzheimer (Grupo DA), com uso de cardiofrequencímetro, com medida em único dia em posição supina e ortostática, por dez minutos em cada posição. Foram verificados os componentes da VFC nos domínios tempo e frequência, além do histórico de quedas nos últimos três anos. Resultados: Os grupos foram homogêneos, com predominância do sexo feminino e médias de idade de 81 e 79 anos no grupo demência e controle, respectivamente. Sobre a VFC, no domínio tempo, na comparação intragrupos, ent... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Introduction: Aging is a worldwide phenomenon with great impact on public health. Inherent in this process is the increasing prevalence of dementias, which occur with cognitive, behavioral impairment and interfere with the functional capacity of the elderly. Alzheimer's disease (AD) is the most prevalent cause of dementia and these have shown impairment of autonomic function with clinical implications that may go beyond cardiovascular risk. Measurement of heart rate variability (HRV) has been performed to verify autonomic function, but there are divergences of the findings in AD, and little is known about the relationship of this function and the risk of falls among dementia patients. Objectives: To evaluate the autonomic activity in elderly individuals with dementia in Alzheimer's disease compared to the elderly without dementia. In addition to verifying possible relationship of heart rate variability with occurrence of falls. Methodology: HRV analysis evaluated in elderly without dementia (Control Group - CG) and with dementia in Alzheimer's Disease (Group AD), using a cardiofrequency meter, measured on a single day in a supine and orthostatic position, for ten minutes in each position. The HRV components in the Time and Frequency domains were verified, as well as the history of falls in the last three years. Results: The groups were homogeneous, with a predominance of females and mean age of 81 years and 79 years for dementia and control groups, respectively. The Mental St... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

L’infection à Helicobacter pylori est responsable d’une inflammation gastrique chronique qui pourrait contribuer à l’apparition ou l’aggravation de pathologies extradigestives comme la maladie d’Alzheimer (MA). A partir des données de la cohorte PAQUID explorant les facteurs de risque de démence dans une population de patients de plus de 65 ans, nous avons montré que la prévalence de la démence augmentait chez les sujets infectés. Après 20 ans de suivi, l’infection à H. pylori était associée à une augmentation de l’incidence de démence après ajustement aux facteurs de risque connus de MA. Dans une deuxième étude incluant 53 patients atteints de MA, l’infection à H. pylori était associée à des performances cognitives plus sévères et le taux d’homocystéine était positivement corrélé aux lésions cérébrovasculaires et au taux d’anticorps anti-­‐H. pylori. Pour s’affranchir de possibles biais confondant comme le niveau socio-­‐économique, nous avons ensuite évalué l’impact de l’infection à H pylori sur le cerveau de souris sauvages (C57BL/6J) non prédisposées à la MA. Après 18 mois d’infection, alors que l’infection était associée à une inflammation gastrique importante, il n’a pas été retrouvé de plaque amyloïde ou de majoration de la neuroinflammation. Pour aller plus loin, nous avons étudié l’impact de l’infection à H. pylori sur le comportement et les lésions cérébrales de souris transgéniques prédisposées à la MA (APPswe/PS1dE9). Après 6 mois d’infection, les souris transgéniques présentaient plus de plaques amyloïdes sans majoration de la neuroinflammation ni des troubles du comportement.Bien que les études épidémiologiques apportent de nouveaux éléments en faveur d’une association entre la MA et l’infection à H. pylori, les études sur modèle animal ne mettent pas en évidence de majoration des troubles cognitifs ni de la neuroinflammation des souris infectées malgré une majoration du nombre de plaques amyloïdes. D’autres études sont nécessaires pour conclure à une association. / Helicobacter pylori infection seems to play a critical role in extra-­‐gastric diseases including Alzheimer’s dementia (AD). Chronic H. pylori infection could worsen AD lesions via atherosclerosis and inflammation.In a cohort study with 603 non-­‐institutionalized individuals aged 65 and older followed from 1989 to 2008, dementia was more prevalent in the H. pylori-­‐positive group at baseline compared to non-­‐infected group. After 20 years of follow-­‐up, H. pylori infection was determined to be a risk factor for developing dementia after controlling for AD risk factors. In a second study, including 53 AD patients, H. pylori infection was associated with a more pronounced cognitive impairment. Homocysteine levels were positively correlated to cerebrovascular lesions and to H. pylori immunoglobulin levels. To bypass possible confounding biases concerning socio-­‐economic conditions for instance, we evaluated the impact of H. pylori infection on the brain of non-­‐AD predisposed C57BL/6J mice. After an 18-­‐month infection, H. pylori SS1 and H. felis induced a significant gastric inflammation but no brain Aβ deposit was observed in their brain and the infection did not lead to neuroinflammation. To go further, we studied the impact of Helicobacter species infection on cerebral lesions and behaviour of AD transgenic (APPswe/PS1dE9) mice and their wild type littermates. H. pylori infection was associated with an increased number of brain amyloid plaques, but not with an increased neuroinflammation nor a worsening behaviour at 6 and 10 months of age.Although epidemiological studies provided new elements for an association between AD and H. pylori infection, animal model studies did not display a worsening behaviour or an increased neuroinflammation despite an increased number of amyloid plaques. More studies are needed to firmly conclude that there is an association between H. pylori infection and AD.

La progression de l’espérance de vie observée au cours du XXième siècle a été accompagnée par une augmentation massive de l’incidence des maladies liées à l’âge et en particulier des maladies neurodégénératives. Malheureusement, les thérapeutiques actuelles ciblant principalement les anomalies d’agrégation protéique caractérisant ces maladies, tel que la maladie d’Alzheimer, ont échoué au niveau des essais cliniques. De récentes études épidémiologiques ont suggéré un lien entre la dysfonction métabolique et les maladies neurodégénératives. Par conséquent, une approche alternative pour développer des nouveaux médicaments serait se cibler les voies de signalisation métaboliques perturbées dans les modèles de maladie d’Alzheimer. L’AMPK (AMP activated protein kinase) est une enzyme activée par les bas niveaux d’énergie cellulaire via la détection du taux AMP : ATP. Une fois activée, l’AMPK allonge la durée de vie d’organismes modèles et protège contre le développement de pathologies liées à l’âge telle que les maladies neurodégénératives. De plus, l’AMPK régule l’homéostasie mitochondriale et les réseaux mitochondriaux chez les mammifères. Cependant, il reste à savoir si l’AMPK protège contre le développement de pathologies neurodégénératives via la régulation de la structure mitochondriale. Lors de ces travaux, nous avons utilisé un protocole d’apprentissage et de mémoire chez C. elegans pour mesurer la fonction neuronale. Nous avons montré que les nématodes exprimant le peptide amyloïde Aβ1-42 dans les neurones avait une capacité d’apprentissage détériorée. Ce déficit a pu être restauré par l’activation constitutionnelle de l’AMPK. Nous montrons également que l’activation de l’AMPK améliore les capacités d’apprentissage des nématodes sauvages en induisant la fusion des mitochondries. En effet, les vers mutés pour le gène responsable de la fusion mitochondriale ont une capacité d’apprentissage diminuée, laquelle peut être restaurée par le rétablissement de la fusion mitochondriale, spécifiquement dans les neurones. Des résultats supplémentaires suggèrent que l’AMPK induirait ses effets bénéfiques sur la fonction neuronale en inhibant le facteur de transcription CRTC-1 (CREB-regulated transcriptional co-activator 1). Nos résultats tendent à montrer que cibler le métabolisme cellulaire neuronal représenterait une option thérapeutique viable afin de maintenir les fonctions neuronales dans le cadre de pathologies neurodégénératives. / The dramatic increase in life expectancy during the 20th century was accompanied by a resultant epidemic of age-related pathologies including neurodegenerative diseases. Unfortunately, current therapeutics primarily focusing on protein misfolding aspects of diseases such as Alzheimer’s Disease (AD) have been unsuccessful in the clinical trials. Recent epidemiological studies have suggested a strong association between metabolic dysfunction and neurodegeneration. Therefore, an alternative approach is to target metabolic pathways disrupted in AD models for therapeutics. AMP activated protein kinase (AMPK) is activated in a low energy state via sensing the AMP: ATP ratio. Once active, AMPK promotes longevity in model organism and protects against a wide range of age related diseases including neurodegenerative diseases. In addition, AMPK regulates mitochondrial homeostasis and mitochondrial networks in mammals. However, whether mitochondrial regulation causally links AMPK to protection against neurodegenerative disease is unknown. Here we use a learning and memory protocol in C. elegans as readout of neuronal function. We show that nematodes expressing the toxic amyloid peptide Aβ1-42 in the neurons display impaired learning ability, which can be rescued by constitutive activation of AMPK (CA-AMPK). We further show that CA-AMPK enhances learning ability in wild type nematodes by promoting mitochondrial fusion. Indeed, fusion deficient worms show impaired learning, which can be rescued by restoring mitochondrial fusion specifically in the neurons. Additional results suggest that AMPK might promote its beneficial effects on neuronal function via inhibition of CREBregulated transcriptional co-activator 1 (CRTC-1). Our results show that targeting neuronal metabolism may be a viable therapeutic option to restore neuronal function in the context of neurodegenerative diseases.

Context: Beta-site alpha-amyloid protein cleaving enzyme1 (BACE1) plays a key role in the pathogenesis of Alzheimer’s disease. Additional to its moderate expression in the brain, high levels of BACE1 mRNA were found in the pancreas. Murine Bace1 has been immunohistochemicaly detected at the apical pole of acinar cells within the exocrine pancreas of mice and Bace1 activity was observed in pancreatic juice. In vitro experiments revealed enteropeptidase as a putative substrate for Bace1 suggesting a role in acute pancreatitis.

Immunotherapy for Alzheimer\''s disease has emerged as a promising approach for clearing pathological tau protein conformers. To explore this kind of treatment we tested an active immunization with pseudo-phosphorylated tau fragments in P301L tangle model mice that develop neuronal tau aggregates as observed in frontotemporal dementia and Alzheimer’s disease. We found that an immunization reduces neurodegeneration in α-motor neurons in the spinal cord and slows progression of the tangle-related behavioral phenotype. Performance on behavioral assays correlated with tau pathology at the corresponding spinal cord level. Interestingly, a slowed progression of these tauopathy related characteristics were only seen in mice that received a specific immunization with pseudo-phosphorylated tau fragments, not in animals that received a non-specific activation of the immune system. An immunization witch pseudo-phosphorylated tau fragments may be a valuable therapeutic option in targeting one of the major hallmarks of Alzheimer’s disease and frontotemporal dementia.

The global population with dementia is rapidly increasing around the world.The major risk factor for dementia is aging. There is currently no treatmentavailable and the cost of symptomatic treatment is high. There is a growinginterest in possible clinical applications of non-invasive methods that are safeand easy-to-perform in diagnosis of dementia. The purpose of this paper is toinvestigate the usage of transcranial magnetic stimulation (TMS) withelectroencephalography (EEG) to diagnose dementia in early stages of thedisease. Early diagnosis is needed to reduce the costs of symptomatic care.When investigating the usage of TMS-EEG technology, we will look at how wecan distinguish dementia in different neurodegenerative diseases between eachother. More research is needed to suggest an accurate parameters fordiagnosis of dementia with this type of technology.

This review is a brief summary of the effects of nicotine on neural plasticity and behavior, with a focus on the preclinical literature and the effects of nicotine on neurotrophic factors. Focus areas include underlying mechanisms of nicotine addiction and the therapeutic potential for nicotine and nicotinic receptor agonists in Parkinson’s disease, Alzheimer’s disease, traumatic brain injury, as well as cutting across these different areas of research with a brief review of the antiinflammatory effects of nicotine. It is clear that agonists at nicotinic receptors have therapeutic potential, but this should be weighed in the context of the effects of nicotine across the brain and its enhancement of neurotrophic factors. Although nicotine may have neuroprotective properties, it is important to keep in mind that these same effects underlie its addictive characteristics.

Introduction : Ces dernières années, les auteurs se sont attachés à créer une théorie générale de la problématique de la relation d’aide afin de mettre en évidence l’importance de la place occupée par les familles auprès du sujet âgé souffrant de la maladie d’Alzheimer. Il peut toutefois être intéressant de replacer l’aidant dans sa singularité de sujet affecté par d’autres questionnements que ceux relatifs à l’aide, afin de déterminer les facteurs influençant son vécu. Problématique : Dans quelle mesure la personnalité, les représentations du vieillissement, le lien de parenté et la qualité des relations passées vont influencer le vécu du rôle d’aidant principal d’un parent ou conjoint âgé en perte d’autonomie psychique, que ce dernier réside à domicile ou en institution ? Objectifs : Dans un premier temps, ce travail a pour objectif, d’établir les relations entre les différentes dimensions du vécu de l’aidant familial (difficultés, satisfactions et stratégies). Il se propose ensuite d’étudier l’influence sur ce vécu du lien de parenté et de l’entrée en institution d’une part, et de la personnalité (modèle en Cinq dimensions) et des représentations de la vieillesse d’autre part. Méthodologie : Pour ce faire, nous avons mené une étude auprès de 113 participants, dont 80 enfants et 33 conjoints. La première moitié accompagnait un proche à son domicile, la seconde en institution. Dans une première partie de l’étude, les participants ont rempli un questionnaire sociodémographique accompagné d’échelles évaluant la qualité des relations passées (QRASA), le fardeau (ZBI), les difficultés (CADI), satisfactions ressenties (CASI) et stratégies utilisées (CAMI) dans la relation d’aide, la personnalité (NEO PI-R) et la dépression (BDI). Dans un second temps, dix-sept participants ont été vus en entretien semi-directif afin d’appréhender qualitativement leur expérience d’aidant, les relations qu’ils entretiennent avec la personne accompagnée ainsi que leurs représentations de la vieillesse. Résultats : Les résultats de cette étude montrent que les difficultés, satisfactions ressenties et stratégies utilisées dans la relation d’aide sont liées entre elles, créant un équilibre nécessaire pour que l’aidant familial puisse investir son rôle. Cet équilibre est influencé aussi bien par des facteurs situationnels (lieu de résidence de la personne malade), relationnels (qualité des relations avec la personne accompagnée) que personnels (personnalité et représentations liées au vieillissement). Conclusion : Les implications en termes d’accompagnement et de prévention auprès de cette population sont discutées. / Introduction: Over the past years, authors have proposed a general theory of the caregiving relationship in order to highlight the importance of the place occupied by the families, who have an elderly relative suffering from Alzheimer's disease. However, it may be interesting to consider the caregiver with all his specificities, and as an individual affected by other problems than only the caregiving. We wonder to what extent the personality of a caregiver, the representations of the ageing process, the family relationship and the quality of the past relationships can influence the experience of caregiving. The studied caregivers were children or spouses of a patient losing his psychic autonomy, living at home or in an institution. Methods: We realized a study with 113 subjects (80 children and 33 spouses of an Alzheimer’s patient). Half of the patients were living at home and the other half in an institution. First, all caregivers filled a socio-demographic questionnaire and different clinical scales, assessing: the quality of the passed relationships (QRASA) ; the burden (ZBI) ; the difficulties (CADI ), satisfactions (CASI ) and strategies they used (CAMI) in the caregiving situations ; the personality (NEO PI-R) and the depression (BDI ). Second, 17 subjects have been seen in a semi-structured interview in order to qualitatively assess their experience of the caregiving, the past and present relationship they have with their parent or spouse. Results: The results of this study showed that the difficulties, the satisfactions which are experienced, and the strategies which are used in the caregiving relation are linked together. A balance between these variables is required for the family caregiver to invest his role. This balance is influenced by situational factors (the place where the patient lives), relational factors (the quality of the present and past relationship with the patient) as well as personal factors (personality and representations linked to the ageing process). Conclusion: The implications in terms of support and prevention for this population of caregivers are discussed.

Alzheimer’s disease (AD) is associated with amyloid-beta peptide deposition and loss of mitochondrial function. Using a transgenic C. elegans AD worm model expressing amyloid-beta in body wall muscle, we determined that supplementation with either of the forms of vitamin B2, flavin mononucleotide (FMN) or flavin adenine dinucleotide (FAD) protected against amyloid-beta mediated paralysis. FMN and FAD were then assayed to determine effects on ATP, oxygen consumption, and reactive oxygen species (ROS) with these compounds not significantly improving any of these mitochondrial bioenergetic functions. Knockdown of the daf-16/FOXO transcriptional regulator or the FAD synthase enzyme completely abrogated the protective effects of FMN and FAD, while knockdown of the mitochondrial unfolded protein response factors ubl-5 or atfs-1 also blocked the protective effects. Therefore, vitamin B2 supplementation could lead to the activation of conserved signaling pathways in humans to delay the onset and progression of neurodegenerative diseases such as AD.