La maladie d’Alzheimer (MA) est caractérisée par une perte synaptique et neuronale. La présence de mutations dans le gène codant pour la Préséniline 1 (PS1) conduit à une forme très agressive de la MA et les mutants PS1 pourraient amplifier la perte synaptique et neuronale. La MA est aussi marquée par une augmentation de la protéine Butyrylcholinestérase (BuChE) qui joue un rôle dans la dégradation de l’Acétylcholine (ACh). De plus, l’ACh est diminuée dans la MA. La Synaptophysine (Syn), marqueur de la synaptogenèse est aussi diminuée dans la MA. Des études antérieures au laboratoire ont démontré une interaction de PS1 avec la Neural-Plakophilin-Related Armadillo Protein(NPRAP), une protéine neuronale dont la délétion du gène entraîne des déficits cognitifs importants. De précédents travaux au sein du laboratoire ont mis en évidence que NPRAP module l’expression du gène de BuChE et semble également intervenir dans l’expression de Syn. De plus, nous avons identifié une mutation dans le gène NPRAP qui serait associée au développement de la MA. L’hypothèse de mon projet de maitrise est que PS1 et NPRAP sont importants pour le maintien de l’intégrité neuronale, via Syn et BuChE. Mon objectif est d’étudier l’effet de PS1 et NPRAP sauvageset mutantes (PS1 L392V / PS1 M146L / NPRAP G810R) sur la modulation des niveaux protéiques et de l’ARNm de Syn et BuChE. Le niveau protéique et d’ARNm de Syn et BuChE ont été analysé dans les cellules HEK-293 et SH-SY5Y. Nous avons également vérifié l’expression de Syn et BuChE au niveau cellulaire par l’immunofluorescence. Les résultats obtenus mettent en évidence une augmentation du niveau de BuChE dans les cellules SH-SY5Y transfectées par PS1-M146L et NPRAP sauvage. Aucune modulation du niveau protéique ou de l’ARNm de synaptophysine n’a été détecté et les analyses d’immunofluorescence ne sont pas concluantes. Des analyses supplémentaires permettront de valider l’impact de PS1 M146L et NPRAP sauvage sur l’expression de BuChE. / Alzheimer’s disease (AD) is characterized by synaptic and neuronal loss. The presence of mutations on the Presenilin 1 (PS1) gene are associated with a very aggressive form of AD and these mutations could amplify the synaptic and neuronal loss. AD is also characterized by the increase in Butyrylcholinestérase protein (BuChE) which plays a role in acetylcholine (ACh) degradation. Moreover, ACh is decreased in AD. Synaptophysin protein (Syn), a marker of synaptogenesis has also been shown to be decreased in AD. Prior studies in the laboratory demonstrated an interaction between PS1 andNeural-Plakophilin-Related Armadillo Protein (NPRAP), a neuronal protein whose gene deletion causes important cognitive dysfunctions. Previous work has shown that NPRAP modulates expression of BuChE gene and seems to be involved in Syn expression. Furthermore, we identified a mutation in NPRAP’s gene that could be associated with the development of AD.My hypothesis is that PS1 and NPRAP are important for the maintenance of neuronal integrity, via Syn and BuChE. My objective was to study the effect of the wild-type and mutated form of PS1 and NPRAP (PS1 L392V / PS1 M146L / NPRAP G810R) on the modulation of Syn and BuChE’s levels. Syn and BuChE’s expression were analysed at the protein level and ARNm level in HEK-293 and SH-SY5Y cells. We also verified Syn and BuChE expression at the cellular level by Immunofluorescence. The results obtained seems to indicate an increase of the level of BuChE in SH-SY5Y transfected cells by PS1-M146L and NPRAP sauvage. There is no significant variation of Syn level and immunofluorescence analysis were not conclusive. Other experiments will be necessary to verify the impact of PS1 M146L and NPRAP sauvage on the expression of BuChE’s.

Les neurotoxiques organophosphorés (NOPs) sont des inhibiteurs irréversibles de l’acétylcholinestérase, une enzyme jouant un rôle clé dans la transmission de l’influx nerveux. Une intoxication par ces substances provoque de graves symptômes pouvant aboutir au décès des sujets empoisonnés. Bien qu’interdits par une convention internationale ratifiée par 190 pays, le contexte géopolitique actuel ravive la hantise d’une menace chimique contre des populations civiles, renouvelant l’intérêt de développer de nouveaux remèdes contre une intoxication aux NOP. A l’heure actuelle, les antidotes utilisés contre ces intoxications sont les mono- et bis- pyridinium aldoximes portant une ou deux charge(s) positive(s) permanente(s), qui présentent de nombreuses limitations, dont leur très faible capacité à traverser la barrière hémato-encéphalique et à réactiver efficacement les AChEs inhibées par les NOP dans le système nerveux central (SNC). Par ailleurs, leur efficacité est très dépendante de la nature du NOP utilisé, et il n’existe pas, aujourd’hui, de réactivateur universel. Dans ce contexte, le développement de nouveaux réactivateurs efficaces est un réel défi. Au cours de cette thèse, l’optimisation de la synthèse de cinq réactivateurs non chargés incorporant une amine cyclique en tant que ligand du site périphérique et la 3-hydroxypyridine aldoxime en tant que fonction réactivatrice a été développée pour évaluation in vivo. Dans cette continuité, vingt-et-un réactivateurs non chargés inédits comportant un ligand aminé du site périphérique de l’enzyme associée à la même fonction réactivatrice 3-hydroxypyridine aldoxime ont été conçus, synthétisés et testés sur l’AChE humaine inhibée par différents NOPs mais aussi sur les récepteurs nicotiniques. Certains d’entre eux ont été testés in vivo sur la souris. Parmi les réactivateurs synthétisés, certains possèdent des efficacités de réactivation identiques, voire meilleures que les oximes de référence utilisées de nos jours tout en ayant un effet antagoniste des récepteurs nicotiniques ouvrant ainsi la voie aux réactivateurs dits « Multi-cibles ». Avec comme objectif de traverser la barrière hémato-encéphalique en utilisant les transporteurs GLUTs présents sur les cellules endothéliales constituant cette barrière, quatre réactivateurs incorporant un motif carbohydrate ont été resynthétisés et évalués in vivo et in vitro. Enfin, de nouvelles fonctions réactivatrices constituées d’un motif thiadiazole-aldoxime et naphtaldoxime ont été étudiées ouvrant la voie à de nouvelles familles de réactivateurs et, pour la dernière fonction, remettant en cause le cahier des charges utilisé jusqu’alors pour la conception de nouveaux réactivateurs. / Organophosphorus nerve agents (OPNA) are irreversibly acetylcholinesterase (AChE) inhibitors, a key enzyme in the central nervos system playing a pivotal role in neurotransmission. OPNA poisoning induces to serious symptoms that can lead to death by respiratory failure. Despite an international convention prohibiting the use of chemical weapons, the current geopolitical context is reviving the fear of a chemical threat against civilian populations, and has renewed the interest of developing new remedies for OPNA poisoning. Nowadays, medical countermeasure used against OPNA intoxications are based on mono- and bis-pyridinium aldoximes carrying one or two permanent positive charge(s), which present many limitations, including their very low capacity to cross the blood-brain barrier and to reactivate effectively ChEs nhibited by NOPs in the central nervous system (CNS). Moreover, their effectiveness is highly dependent on the nature of the NOP used, therefore, there is no universal reactivator. In this context, the development of new effective reactivators is a real challenge. In this PhD, an optimized synthetic access to five uncharged reactivators incorporating a cyclic amine as peripheral site ligand and 3-hydroxypyridine aldoxime as reactivating function was developed for in vivo evaluation. Following up on this, twenty-one new uncharged reactivators bearing unprecedented cyclic amines as peripheral site ligand associated with our reactivating function were designed, synthetized and evaluated for reactivation on human AChE inhibited by several NOPs but also in vivo on mice and as antagonists on nicotinic receptors in vitro. Among these reactivators, some have identical or better reactivation efficiencies than the reference oximes used today while having a nicotinic receptor antagonist effect ; thus, paving the way for « Multi-target » reactivators. Aiming at an active BBB crossing using the GLUTs receptors, four reactivators including a carbohydrate moiety have been resynthetized and biologically evaluated. Last but not least, new reactivator functions consisting of a thiadazole-aldoxime and naphtaldoxime moieties have been studied, paving the way to new families of uncharged reactivators and, especially for the last function, calling into question design specifications of new reactivators.

Introduction: La démence peut être causée par la maladie d’Alzheimer (MA), la maladie cérébrovasculaire (MCEREV), ou une combinaison des deux. Lorsque la maladie cérébrovasculaire est associée à la démence, les chances de survie sont considérées réduites. Il reste à démontrer si le traitement avec des inhibiteurs de la cholinestérase (ChEIs), qui améliore les symptômes cognitifs et la fonction globale chez les patients atteints de la MA, agit aussi sur les formes vasculaires de démence. Objectifs: La présente étude a été conçue pour déterminer si la coexistence d’une MCEREV était associée avec les chances de survie ou la durée de la période jusqu’au placement en hebergement chez les patients atteints de la MA et traités avec des ChEIs. Des études montrant de moins bons résultats chez les patients souffrant de MCEREV que chez ceux n’en souffrant pas pourrait militer contre l’utilisation des ChEIs chez les patients atteints à la fois de la MA et la MCEREV. L'objectif d'une seconde analyse était d'évaluer pour la première fois chez les patients atteints de la MA l'impact potentiel du biais de « temps-immortel » (et de suivi) sur ces résultats (mort ou placement en hebergement). Méthodes: Une étude de cohorte rétrospective a été conduite en utilisant les bases de données de la Régie de l’Assurance Maladie du Québec (RAMQ) pour examiner la durée de la période jusqu’au placement en hebergement ou jusqu’au v décès des patients atteints de la MA, âgés de 66 ans et plus, avec ou sans MCEREV, et traités avec des ChEIs entre le 1er Juillet 2000 et le 30 Juin 2003. Puisque les ChEIs sont uniquement indiquées pour la MA au Canada, chaque prescription de ChEIs a été considérée comme un diagnostic de la MA. La MCEREV concomitante a été identifié sur la base d'un diagnostic à vie d’un accident vasculaire cérébral (AVC) ou d’une endartériectomie, ou d’un diagnostic d'un accident ischémique transitoire au cours des six mois précédant la date d’entrée. Des analyses séparées ont été conduites pour les patients utilisant les ChEIs de façon persistante et pour ceux ayant interrompu la thérapie. Sept modèles de régression à risque proportionnel de Cox qui ont varié par rapport à la définition de la date d’entrée (début du suivi) et à la durée du suivi ont été utilisés pour évaluer l'impact du biais de temps-immortel. Résultats: 4,428 patients ont répondu aux critères d’inclusion pour la MA avec MCEREV; le groupe de patients souffrant seulement de la MA comptait 13,512 individus. Pour le critère d’évaluation composite considérant la durée de la période jusqu’au placement en hebergement ou jusqu’au décès, les taux de survie à 1,000 jours étaient plus faibles parmi les patients atteints de la MA avec MCEREV que parmi ceux atteints seulement de la MA (p<0.01), mais les différences absolues étaient très faibles (84% vs. 86% pour l’utilisation continue de ChEIs ; 77% vs. 78% pour la thérapie avec ChEIs interrompue). Pour les critères d’évaluation secondaires, la période jusqu’au décès était plus courte chez les patients avec la MCEREV que sans la MCEREV, mais la période jusqu’au vi placement en hebergement n’était pas différente entre les deux groupes. Dans l'analyse primaire (non-biaisée), aucune association a été trouvée entre le type de ChEI et la mort ou le placement en maison d'hébergement. Cependant, après l'introduction du biais de temps-immortel, on a observé un fort effet différentiel. Limitations: Les résultats peuvent avoir été affectés par le biais de sélection (classification impropre), par les différences entre les groupes en termes de consommation de tabac et d’indice de masse corporelle (ces informations n’étaient pas disponibles dans les bases de données de la RAMQ) et de durée de la thérapie avec les ChEIs. Conclusions: Les associations entre la coexistence d’une MCEREV et la durée de la période jusqu’au placement en hebergement ou au décès apparaissent peu pertinentes cliniquement parmi les patients atteints de la MA traités avec des ChEIs. L’absence de différence entre les patients atteints de la MA souffrant ou non de la MCEREV suggère que la coexistence d’une MCEREV ne devrait pas être une raison de refuser aux patients atteints de la MA l’accès au traitement avec des ChEIs. Le calcul des « personne-temps » non exposés dans l'analyse élimine les estimations biaisées de l'efficacité des médicaments. / Introduction: Dementia may be caused by Alzheimer’s disease (AD), cerebrovascular disease (CVD), or a combination of both. When CVD is associated with dementia, survival is thought to be reduced. It is unclear whether treatment with cholinesterase inhibitors (ChEIs), which has been found to improve cognitive symptoms and global function in AD patients, has similar benefits in vascular forms of dementia. Objectives: The present study was designed to determine whether co-existing CVD is associated with survival or time to nursing home placement (NHP) among AD patients treated with ChEIs. Findings of poorer outcomes in patients with versus without CVD might argue against the use of ChEIs for AD patients in whom CVD co-exists. The objective of a second analysis was to assess for the first time in patients with AD the potential impact of immortal time (and followup) bias on risk for these outcomes. Methods: A retrospective cohort study was undertaken using the Régie de l’Assurance Maladie du Québec (RAMQ) databases to examine the time to NHP or death for AD patients aged 66+, with or without CVD, treated with ChEIs between July 1, 2000, and June 30, 2003. Because ChEIs are approved only for AD in Canada, a ChEI prescription was used as a surrogate for an AD diagnosis. Concomitant CVD was identified on the basis of a lifetime diagnosis of stroke or ii endarterectomy, or a diagnosis of transient ischemic attack within the six months prior to the index date. Separate analyses were performed for patients with persistent ChEI use and those who discontinued ChEI therapy. Seven Cox proportional hazard regression models which varied in the definition of the index date (start of follow-up) and the duration of follow-up were used to evaluate the impact of immortal time bias. Results: 4,428 patients met inclusion criteria for AD with CVD; 13,512 were classified as having AD alone. For the composite endpoint of NHP or death, 1,000-day survival rates were lower among AD patients with versus without CVD (p<0.01), but absolute differences were very small (84% vs. 86% with continuous ChEI use; 77% vs. 78% with discontinuous ChEI therapy). Of the secondary endpoints, time to death was shorter for patients with versus without CVD, but time to NHP did not differ between groups. In the primary, unbiased analysis, no association was found between ChEI treatment type and death or NHP. However, after introduction of immortal time bias, a strong differential effect was observed. Limitations: Results may have been affected by selection (misclassification) bias, between-group differences in smoking and body mass index (information on which was not available in the RAMQ databases), and duration of ChEI therapy. Conclusions: Associations between co-existing CVD and time to NHP or death appeared to be of little clinical relevance among AD patients treated with ChEIs. iii The lack of difference between AD patients with and without CVD suggests that CVD should not be used as a reason to deny AD patients access to ChEI treatment. Properly accounting for unexposed person-time in the analysis eliminates biased estimates of drug efficacy.

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Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal. / La démence de type Alzheimer (maladie d'Alzheimer, MA) est importante en termes du nombre de gens atteints, du degré de souffrance éprouvée et du fardeau financier considérable placé sur les familles et la société. Au cours des vingt dernières années, de grands pas ont été faits dans le développement de nos connaissances sur cette maladie. Les aspects moléculaires du procédé pathologique ont été explorés et quelques facteurs de risque ont été mis en cause. Plusieurs thérapies expérimentales ont fait l'objet de recherches. Les inhibiteurs de la cholinestérase (IChE) ont été le traitement médicamenteux le plus fréquemment utilisé. D'autres thérapies cholinergiques et non-cholinergiques sont sous investigation. Des interventions sur différents procédés infectieux, inflammatoires et dégénératifs sont à l'essai. L'objectif principal de ce travail était de faire une synthèse du rôle des IChE dans le traitement de la MA sur des tests cognitifs et neuropsychologiques et des échelles globales d'impression clinique. Une méta-analyse sur les IChE a été effectuée. Les essais cliniques ont été recherchés dans Medline, Embase et Current Contents (01/01/76 au 01/08/98) en utilisant les termes suivants : maladie d'Alzheimer, IChE, donépézil, eptastigmine, galanthamine, métrifonate, physostigmine, rivastigmine, tacrine, essais cliniques et essais randomises. Des articles supplémentaires ont été repérés dans les bibliographies des comptes rendus d'essais cliniques ou d'autres types d'articles et dans les actes et recueils de résumés de congrès. Les essais cliniques devaient être conformes aux lignes directrices de la Food and Drug Administration (FDA) des États-Unis quant à la recherche clinique sur la MA, soit : randomisés, en double insu, contrôlés avec placebo, en groupes parallèles avec une durée de suivi supérieure à 12 semaines; les sujets devaient répondre à des critères diagnostiques établis (soit les critères du Manuel Statistique et Diagnostique de Désordres Mentaux, 3e édition révisée [DSM-111-R] ou du National Institute of Neurological and Communicative Disorders and Stroke - Alzheimer's Disease and Related Disorders Association Work Group [NINCDS-ADRDA]); des mesures d'efficacité appropriées devaient avoir été utilisées. L'application des différentes stratégies d'identification d'études pertinentes a mené à 62 références. De ce nombre, seulement 12 essais cliniques étaient conformes aux lignes directrices de la FDA. Les résultats de la méta-analyse indiquent que les IChE s'avèrent efficaces dans le traitement de la MA légère à modérée; ils produisent une amélioration de la fonction cognitive et de l’évaluation globale de changement clinique chez 33% et 38% des sujets traités, respectivement. Ceci représente un ralentissement de révolution de la maladie d'environ six mois. Ces résultats confirment les données cliniques publiées à ce jour. Le rôle des IChE sur le coût économique de la MA reste encore à être évalué pleinement. La méthodologie de l’évaluation pharmacoéconomique dans la MA en est au début de son développement. Un élément important de cette évaluation devra inclure l'effet du traitement symptomatique sur le malade et l'aidant naturel. Cela nécessite des données épidémiologiques, individuelles et longitudinales de bonne qualité mais encore une certaine modélisation dans la manière de structurer les données. Les principaux motifs d'utilisation des IChE devraient inclure non seulement la réduction des coûts mais aussi le maintien ou l'amélioration de la qualité de vie des malades et des aidants naturels.