La maladie d'Alzheimer est la maladie neurodégénérative la plus fréquente dont la prévalence augmente avec l'âge. Elle résulte d'un excès de peptide β-amyloïde (Aβ) capable de s'agréger, de s'insérer dans la membrane plasmique des cellules et de s'organiser en pores perméables au calcium. Cette insertion est modulée par la composition lipidique de la membrane dont le cholestérol. Alors que plusieurs études indiquent que le cholestérol interagit avec le peptide Aβ et module sa toxicité, les mécanismes moléculaires sous-jacents demeurent mal compris.A l'aide d'approches expérimentales multiples nous avons évalué le rôle du cholestérol dans l'insertion du peptide Aβ à la membrane ainsi que dans le processus d'oligomérisation responsable de la formation de pore. Notre étude identifie le domaine 22-35 du peptide Aβ comme domaine d'interaction avec le cholestérol au sein duquel deux acides aminés sont essentiels : la Val24 et la Lys28. Ce petit fragment s'organise en pore dans la membrane plasmique et déclenche une entrée massive de calcium dans les cellules. Cet effet n'est plus observé lorsque les cellules ont moins de cholestérol dans leur membrane ou en présence de zinc, un inhibiteur des pores amyloïdes. Le cholestérol maintient le peptide de façon oblique et en hélice α. Cette orientation favorise l'établissement d'une liaison hydrogène entre l'Asp27 d'un peptide et la Lys28 d'un peptide voisin, qui stabilise le pore. Enfin, notre étude montre que le bexarotène, un composé anti-Alzheimer dont le mécanisme d'action est controversé, prévient l'insertion du peptide dans des membranes et empêche la formation de pores dans la membrane plasmique des cellules nerveuses. / Alzheimer's disease is the most common neurodegenerative disease whose prevalence increases with age. It is the result of excess β-amyloid peptide (Aß), which self-organizes. This peptide is able to insert into the plasma membrane of cells where their organization in calcium permeable pores triggers the early stages of toxicity. This insertion is directly modulated by the lipid composition of the membrane especially cholesterol. Whereas several studies indicate that cholesterol interacts with and modulates Aß toxicity, the underlying molecular mechanisms remain poorly understood.Using computational, physico-chemical and cellular approaches, we evaluated the role of cholesterol in the insertion of the Aß peptide in the membrane and in the oligomerization process responsible for pore formation. Our study identifies the 22-35 fragment of Aβ as a functional cholesterol-binding domain in which two amino acids are essential: Val24 and Lys28. When incubated with SH-SY5Y cells, the minimal Aβ22-35 peptide caused an increase of Ca2+ entry. This effect was no longer observed in cholesterol-depleted cells and was inhibited by zinc, a classical blocker of amyloid channels. Cholesterol specifically induced a tilted alpha-helical topology of Aβ22-35 which appeared to facilitate the oligomerization process through the establishment of a hydrogen bond network involving Asn27 and Lys28. Finally, our study showed that bexarotene, an anti-Alzheimer compound whose mechanism of action is still under debate, competitively inhibited Aβ insertion into cholesterol-containing membranes and prevented calcium-permeable amyloid pore formation in the plasma membrane of neural cells.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:theses.fr/2014AIXM4361 |
| Date | 09 December 2014 |
| Creators | Di Scala, Coralie |
| Contributors | Aix-Marseille, Fantini, Jacques, Chahinian, Henri |
| Source Sets | Dépôt national des thèses électroniques françaises |
| Language | French |
| Detected Language | French |
| Type | Electronic Thesis or Dissertation, Text |
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