Les dépôts intracellulaires de la protéine Tau agrégée sont la caractéristique commune des tauopathies, une famille de maladies neurodégénératives dont fait partie la maladie d’Alzheimer. Alors que les isoformes de Tau contenant trois (3R) ou quatre (4R) domaines de liaison aux microtubules sont retrouvées à des niveaux similaires dans le cerveau des individus sains, elles diffèrent au sein des inclusions intracellulaires en fonction des tauopathies. Notre étude repose sur l’identification de déterminants structuraux communs et distincts de fibres de Tau 3R et 4R. Pour cela deux approches de protéomique structurale complémentaires ont été mises au point à partir de fibres de Tau 1N3R et 1N4R produites in vitro. La première stratégie, reposant sur l’utilisation de protéolyses ménagées, nous a permis d’identifier les fragments protéolytiques qui composent un « code-barre » moléculaire propre à chaque assemblage. La seconde stratégie a utilisé un marquage chimique covalent des lysines accessibles suivi de l’analyse qualitative et quantitative des acides aminés marqués par spectrométrie de masse. Nous avons ainsi pu montrer que la partie N-terminale de la protéine était accessible au sein des fibres 1N3R et 1N4R tandis que la région C-terminale de la protéine est protégée pour Tau 1N3R et accessible au solvant pour Tau 1N4R. Nos résultats ouvrent la voie à de nouveaux outils moléculaires pour discriminer les tauopathies. / Intracellular deposits of Tau protein aggregates are the common hallmark of tauopathies, a range of neurodegenerative diseases including Alzheimer's disease. Levels of tau with three (3R) or four (4R) microtubule binding repeats are found similar in the normal adult brain, whereas they differ in neuropathological intracellular Tau inclusions, according to the type of tauopathy. Our study consists of the identification of common and different structural molecular determinants of 3R and 4R Tau fibrils. To this end, two proteomic approaches were optimized using 1N3R and 1N4R recombinant fibrils. The first strategy, using limited proteolysis, allowed us to identify the proteolytic fragments composing the molecular “bar-code” for each type of fibril. The second strategy we optimized used chemical covalent surface labelling of accessible lysines, and qualitative and quantitative analysis of the biotinylated residues using mass spectrometry. We show that, while the N-terminal part of the protein remains accessible within 1N3R and 1N4R fibrils, the C-terminal region is protected within 1N3R yet solvent accessible for 1N4R assemblies. Our results pave the way to new molecular tools to discriminate tauopathies.

Disertační práce se zabývá asymptotickou stabilitou zpožděných diferenciálních rovnic a jejich diskretizací. V práci jsou uvažovány lineární zpožděné diferenciální rovnice s~konstantním i neohraničeným zpožděním. Jsou odvozeny nutné a postačující podmínky popisující oblast asymptotické stability jak pro exaktní, tak i diskretizovanou lineární neutrální diferenciální rovnici s konstantním zpožděním. Pomocí těchto podmínek jsou porovnány oblasti asymptotické stability odpovídajících exaktních a diskretizovaných rovnic a vyvozeny některé vlastnosti diskrétních oblastí stability vzhledem k měnícímu se kroku použité diskretizace. Dále se zabýváme lineární zpožděnou diferenciální rovnicí s neohraničeným zpožděním. Je uveden popis jejích exaktních a diskrétních oblastí asymptotické stability spolu s asymptotickým odhadem jejich řešení. V závěru uvažujeme lineární diferenciální rovnici s více neohraničenými zpožděními.

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The classification of neurodegenerative disorders is based on the major component of the protein aggregates in the brain. The most common altered proteins associated with neurodegeneration are Hyperphosphorylated tau (HPt), beta amyloid (Aβ), alpha-synclein (αS) and transactive response DNA binding protein 43 (TDP43). In this study we assessed the incidence and the neuroanatomical distribution of proteins associated with neurodegeneration in the brain tissue of cognitively unimpaired subjects. We demonstrated the early involvement of the Locus Coeruleus (LC) with HPt pathology in cognitively unimpaired mid aged subjects, a finding which supports the notion that LC is an initiation site of HPt pathology. This may suggest that development of clinical assessment techniques and radiological investigations reflecting early LC alterations may help in identifying subjects with early stages of neurodegeneration. Furthermore, we studied a large cohort of cognitively unimpaired subjects with age at death ≥50 years and we applied the National Institute on Aging –Alzheimer’s disease (AD) Association (NIA-AA) guidelines for the assessment of AD related neuropathological changes. Interestingly, a considerable percentage of the subjects were classified as having an intermediate level of AD pathology. We also showed that the altered proteins;  HPt , Aβ, αS, and TDP43 are frequently seen in the brain of cognitively unimpaired subjects with age at death ≥50 years, the incidence of these proteins increased significantly with age. This finding suggests that neurodegeneration has to be extensive to cause functional disturbance and clinical symptoms. Moreover, we investigated the correlation between AD related pathology in cortical biopsies, the AD / cerebrospinal fluid (CSF) biomarkers and the Mini Mental State examination (MMSE) scores in a cohort of idiopathic Normal Pressure Hydrocephalus (iNPH) patients. We demonstrated that AD/ CSF biomarkers and MMSE scores reflect AD pathology in the cortical biopsies obtained from iNPH patients.  In conclusion, this study shows that the altered proteins associated with neurodegeneration are frequently seen in the brain tissue of cognitively unimpaired aged subjects. This fact should be considered while developing diagnostic biomarkers for identification of subjects at early stages of the disease, in order to introduce therapeutic intervention prior to the occurrence of significant cognitive impairment.

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The microtubule-associated protein tau forms pathological neuronal filaments in Alzheimer's disease (AD) and other neurodegenerative disorders, known collectively as tauopathies. Previous studies in transgenic mouse models of AD suggest that reducing tau expression may be safe and beneficial for the prevention or treatment of AD and possibly other tauopathies. As a first step toward identifying novel therapeutic strategies to reduce tau levels, the studies presented in this dissertation aim to investigate the role of the human tau 3'-untranslated region (3'-UTR) in regulating tau expression. Tau expresses two 3'-UTR isoforms, long and short, as a result of alternative polyadenylation. The exact sequence of these two 3'-UTR isoforms was determined by rapid amplification of cDNA 3'-ends (3'-RACE), and the two 3'-UTR isoforms were cloned into a luciferase reporter vector. Using these reporter constructs, the expression of these isoforms was found to be differentially controlled in human neuroblastoma cell lines M17D and SH-SY5Y by luciferase assays and quantitative PCR (qPCR). Through an unbiased screen of tau 3'-UTR deletions and fragments using luciferase reporter constructs, several regions in the long tau 3'-UTR isoform that contain regulatory cis-elements were identified. Additionally, several microRNAs were computationally identified as candidates that might bind the long tau 3'-UTR and thereby differentially control the expression of long versus short tau 3'-UTR isoforms. Screening these candidate microRNAs via luciferase reporter assay identified miR-34a, which was subsequently shown to repress the expression of endogenous tau protein and mRNA in M17D cells using Western blot and qPCR, respectively. Conversely, inhibition of endogenously expressed miR-34 family members leads to increased endogenous tau expression. Taken together, these studies suggest that the expression of the two tau 3'-UTR isoforms is differentially regulated and that this differential regulation is due to the presence of regulatory cis-elements found only in the long tau 3'-UTR isoform, including a binding site for miR-34 family members. Improved understanding of the regulation of tau expression by its 3'-UTR may ultimately lead to the development of novel therapeutic strategies for the treatment of Alzheimer's disease and other tauopathies.

Dans cette thèse, je présente mon travail effectué au sein de l'expérience CMS, et consacré à la recherche du boson de Higgs du modèle standard dans sa voie de désintégration en une paire de leptons tau. L'objectif original et la finalité de cette recherche est une contribution à la découverte du boson de Higgs au LHC. Après un résumé du cadre théorique et expérimental de ma thése, j'expose la technique particle-fow développée pour la reconstruction des événements hors ligne enregistrés par CMS. La reconstruction et l'identification des leptons tau dans CMS sont décrites en détail dans la thèse. Une attention particulière est consacrée à la discrimination entre les électrons et les leptons taus qui se désintégrant en voie semi-leptoniques (donnant des neutrinos et des hadrons). Un élément crucial dans l'étude H -> tautau est la reconstruction de la masse invariante. Sur ce sujet, j'ai apporté des contributions originales au développement d'un Dynamical Likelihood Model, appelé SVfit, pour estimer la masse totale de la paire des taus, et qui sera utilisé pour l'analyse. Enfin, une recherche du boson de Higgs SM dans la voie H -> tautau , base sur 4.9 1/fb de collisions pp à sqrt(s) = 7 TeV, est présentée. Des événements avec une paire de taus sont sélectionnés où l'un se désintégre de façon semi-leptonique (i.e. en hadrons et neutrinos) et l'autre en façon leptonique (i.e. en muons ou électrons et en neutrinos). Aucun excès par dessus aux bruits de fond prédicts par le SM n'a été observé. L'interprétation statistique des résultats à été faite dans le cadre du SM et elle est finalement traduite en limites au 95% CL sur la section efficace du signal.

L'objectif de ce projet est d'élaborer des composés capables d'interagir avec des processus biologiques impliquant des associations protéines-protéines, soit pour les inhiber, soit pour les marquer. Deux cibles protéiques impliquées dans la maladie d'Alzheimer et formant des fibres amylogènes sont envisagées : la protéine tau et le peptide Aβ40. Notre conception des inhibiteurs consiste à présenter de façon multimérique des composés biologiquement actifs (peptides et molécules organiques) sur un châssis moléculaire, la dicétopiperazine. L'activité biologique de nos composés est évaluée par des tests in vitro et in vivo. Un autre aspect du projet est la conception, la synthèse et la caractérisation d'un peptidomimétique des fibres de la protéine tau.

La complexité arithmétique est l'étude des ressources nécessaires pour calcu- ler des polynômes en n'utilisant que des opérations arithmétiques. À la fin des années 70, Valiant a défini (de manière semblable à la complexité booléenne) des classes de polynômes. Les polynômes, ayant des circuits de taille polyno- miale, considérés faciles forment la classe VP. Les sommes exponentielles de ces derniers correpondent alors à la classe VNP. L'hypothèse de Valiant est la conjecture que VP ̸= VNP.Bien que cette conjecture soit encore grandement ouverture, cette dernière semble toutefois plus accessible que son homologue booléen. La structure algé- brique sous-jacente limite les possibilités de calculs. En particulier, un résultat important du domaine assure que les polynômes faciles peuvent aussi être cal- culés efficacement en paralèlle. De plus, quitte à autoriser une augmentation raisonnable de la taille, il est possible de les calculer avec une profondeur de calcul bornée par une constante. Comme ce dernier modèle est très restreint, de nombreuses bornes inférieures sont connues. Nous nous intéresserons en premier temps à ces résultats sur les circuits de profondeur constante.Bürgisser a montré qu'une conjecture (la τ-conjecture) qui borne supérieu- rement le nombre de racines de certains polynômes univariés, impliquait des bornes inférieures en complexité arithmétique. Mais, que se passe-t-il alors, si on essaye de réduire, comme précédemment, la profondeur du polynôme consi- déré? Borner le nombre de racines réelles de certaines familles de polynômes permetterait de séparer VP et VNP. Nous étudierons finalement ces bornes su- périeures sur le nombre de racines réelles.