Le « Brain-Derived Neurotrophic Factor » (BDNF) est la neurotrophine la plus abondante et la plus répandue dans le cerveau humain. De nombreuses études se sont intéressées à son rôle dans la survie neuronale, la croissance et la plasticité synaptique. La signalisation BDNF est dépendante de deux récepteurs, le récepteur tyrosine kinase (TrkB) et le récepteur neurotrophine p75 (p75NTR). Il est bien établi que le rôle trophique du BDNF est assuré via son récepteur de haute-affinité TrkB, alors que la forme précurseur proBDNF active p75NTR vers la voie d'apoptose. Cette double signalisation est physiologiquement contrôlée par un équilibre entre les différentes voies. Les résultats obtenus à partir des études cliniques et des modèles animaux suggèrent un rôle de la signalisation BDNF dans les tauopathies, caractérisées par l'existence de dépôts intracérébraux de protéine tau, une caractéristique commune à certaines maladies neurodégénératives, notamment la maladie d'Alzheimer (MA). Cependant, aucune investigation n'a été menée jusqu'à présent sur les modifications que pouvaient induire les tauopathies dans la signalisation BDNF et si une dérégulation de l'expression du BDNF pouvait affecter ses propres récepteurs TrkB et p75NTR.Dans ce travail de thèse, nous avons utilisé une lignée de poisson-zèbre transgénique portant la mutation humaine TAUP301L retrouvée notamment dans le démence fronto-temporale. Nous avons mesuré l'expression de BDNF et de ses deux récepteurs au niveau transcriptionnel et protéique. Nous n'avons observé aucune modification des taux d'expression de BDNF et de TrkB, en revanche, nous avons noté une augmentation significative de p75NTR. A l'aide de la même lignée transgénique, nous avons induit une baisse d'expression de BDNF via la micro-injection de morpholinos. De manière remarquable, la baisse d'expression de BDNF affecte de façon différentielle TrkB et p75NTR. En effet, nous avons observé une diminution de l'expression de TrkB et parallèlement une augmentation de p75NTR. De plus, la baisse d'expression de BDNF aggrave la neurotoxicité associée au développement de la tauopathie ce qui se traduit par une augmentation de la mort neuronale et de l'hyperphosphorylation de tau, cette dernière étant concommittante à une activation de la Glycogen Synthétase Kinase 3 beta (GSK3beta).Une diminution de l'effet neuroprotecteur de BDNF à travers un déséquilibre de ces récepteurs de signalisation a été également montré en étudiant le rôle de BDNF au cours du développement de la ligne latérale postérieure (PLL). Ce système est considéré comme un modèle d'étude particulièrement pertinent pour évaluer différents processus biologiques comme la migration cellulaire collective ou la régénération cellulaire. Nous avons détecté l'expression de BDNF dans plusieurs structures de la PLL. La diminution d'expression de BDNF conduit à un défaut de migration du primordium de la PLL, associé à une augmentation de la mort cellulaire. De plus, nous avons observé une réduction de la prolifération cellulaire et un défaut de repousse axonale du nerf, ce qui conduit à des anomalies de régénération à la fois du nerf de la PLL et des cellules ciliées. Nos résultats suggèrent que le BDNF joue un rôle essentiel au cours du développement de la PLL et démontrent la pertinence du système de la ligne latérale en tant que modèle d'étude des fonctions de BDNF.En conclusion, notre étude représente la première analyse du rôle in vivo de BDNF et de ses 2 récepteurs de signalisation. Nous avons ainsi montré les répercussions d'une dérégulation des voies de signalisation du BDNF. Un équilibre entre ces deux voies est essentiel pour le développement et la survie cellulaire, ce qui fait de BDNF non seulement une cible thérapeutique potentielle, mais également une neurotrophine clé pouvant activer plusieurs circuits de signalisation, potentialisant ainsi son rôle protecteur. / Brain-derived neurotrophic factor (BDNF) is the most abundant secreted and widely distributed neurotrophin in human brain. It has been extensively studied for its role in neuronal survival, growth and synaptic plasticity. BDNF signaling mediated through tryosine receptor kinase B (TrkB) and p75NTR neurotrophin receptor (p75NTR). It is well established that BDNF beneficial actions are mediated by it is high-affinity TrkB, whereas pro-BDNF activates p75NTR towards apoptosis. This diverse dual signaling is normally under a tight balance regulation. Based on clinical and animal studies, it has been suggested that BDNF signaling is involved in tauopathy, which is a pathological hallmark in several neurodegenerative diseases, including Alzheimer's disease (AD). However, what changes tauopathy may induce on BDNF signaling, and whether BDNF deregulation could affect its two signaling receptors (TrkB, p75NTR), and eventually tauopathy pathogenesis, have not been investigated. In this study we used a transgenic zebrafish line for human Tau-P301L tauopathy, and measured transcriptional and protein levels of BDNF and of its two signaling receptors. We found no modification of BDNF and TrkB expression levels, but a significant up-regulation of p75NTR. We then used the same transgenic line to generate BDNF knockdown using morpholino microinjection technique. Interestingly, BDNF knockdown differentially affects TrkB and p75NTR; we observed a reduction of TrkB expression and an increase in p75NTR expression. In addition, BDNF knockdown aggravates tauopathy-associated toxicity; we found an increase in neuronal cell death and tau hyperphosphorylation, the latter was accompanied by an activation of tau glycogen synthase kinase 3beta (GSK3beta). Attenuation of BDNF neuroprotective effects through imbalance of its signaling receptors was further highlighted through studying BDNF role in the development of zebrafish posterior lateral line system (PLL). This system has recently emerged as a powerful tool to study several dynamic biological processes, including collective cell migration and nerve/hair cells regeneration. We detected BDNF expression in different PLL components. BDNF knockdown led to an impairment of the PLL primordium migration due to concomitant increase in cell death rate. In addition, reduced cell proliferation and defect in axonal re-growth were observed , which led to major defects of PLL nerve/hair cells regeneration, respectively. These findings suggest that BDNF has an essential role in PLL development, but more important they introduce PLL as research model to study BDNF functions. This is the first study to provide a detailed in vivo analysis of BDNF and its two signaling receptors. Our findings highlight several implications of BDNF signaling deregulation. Balanced signaling clearly has essential roles in survival and development, in addition to being a therapeutic target, BDNF can itself activate diverse molecular pathways, thus setting up a potential circuitry that could enhance its protective role.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:theses.fr/2015MONTS058 |
| Date | 28 September 2015 |
| Creators | Yehya, Alaa |
| Contributors | Montpellier, Verdier, Jean-Michel, Rossel, Mireille |
| Source Sets | Dépôt national des thèses électroniques françaises |
| Language | English |
| Detected Language | French |
| Type | Electronic Thesis or Dissertation, Text |
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