La maladie d'Alzheimer (MA) est la principale cause de démence chez les personnes âgées et affecte environ vingt-quatre millions de personnes à travers le monde. Au Canada, il est estimé que d'ici 2030 plus d'un million de personnes pourrait vivre avec une démence. Outre les symptômes cliniques, comme la perte mémoire et les changements de personnalité, la maladie d'Alzheimer est caractérisée par l'accumulation cérébrale de plaques séniles composées d'agrégats extracellulaires de peptides Aβ ainsi que d'enchevêtrement s neurofibrillaires constitués de la protéine tau hyperphosphorylée sous sa forme insoluble. D'autres dysfonctions peuvent être observées, notamment les déficits vasculaires qui seraient les premiers à apparaitre avant tout premier symptôme clinique. De manière intéressante, les personnes atteintes de démence incluant la maladie d'Alzheimer ont été touchées de manière disproportionnée par la pandémie COVID-19. De plus, ces deux maladies partagent des facteurs de risque communs comme l'âge, les maladies cardiovasculaires ou encore l'obésité. Ainsi, des associations entre le risque d'infection par le SRAS-CoV-2, virus responsable de la pandémie COVID-19, et le déclin cognitif sont actuellement explorés afin d'en comprendre les mécanismes. L'enzyme de conversion de l'angiotensine 2 (ACE2) est une carboxypeptidase transmembranaire considérée comme étant le principal site d'entrée du virus SARS-CoV-2 à l'intérieur des cellules mais elle appartient également au système rénine-angiotensine, régulateur clé de la pression artérielle. Cependant, bien que la protéine ACE2 soit exprimée dans le cerveau, sa localisation cellulaire et ses rôles restent obscures. De même, les connaissances sur ACE2 dans un cas pathologique comme celui de la maladie d'Alzheimer restent limitées. Ainsi, l'objectif générale de cette thèse était de mieux comprendre ACE2 en lien avec la MA et le déclin cognitif. Dans un premier temps, des échantillons cérébraux provenant de 60 volontaires d'une grande étude longitudinale clinique et neuropathologique, la Religious Order Study, ont été utilisés. Pour chaque sujet, nous avons étudié trois fractions distinctes; une fraction TBS-soluble qui comporte les protéines extracellulaires et cytoplasmiques, une fraction détergent-soluble qui comporte les protéines membranaires et enfin une fraction enrichie en microvaisseaux. Les résultats d'immunobuvardage ont montré une augmentation des niveaux d'ACE2 chez les sujets atteints de la MA dans la fraction TBS-soluble et ces niveaux étaient corrélés de manière négative avec le score cognitif global. D'autres associations ont été mises en évidence, notamment avec des marqueurs neurovasculaires. Des mesures d'ARNm et protéiques dans une seconde cohorte (n=82) ont également confirmé l'augmentation des niveaux cérébraux d'ACE2. Ces résultats, différents de ceux disponibles dans la littérature, montrent que les niveaux de notre protéine d'intérêt sont altérés dans la MA. Concernant la localisation cellulaire cérébrale, de prime abord, encouragés du fait des résultats de séquençage d'ARN sur cellule unique (scRNAseq) chez la souris, nous nous attendions à observer une expression vasculaire majoritaire dans les échantillons humains. Nos résultats ont pourtant montré que, contrairement à la souris, chez l'humain, ACE2 est autant exprimé au niveau parenchymal que vasculaire. Par ailleurs, une forte expression au niveau des neurones, incluant leurs noyaux, a été observée grâce aux techniques d'immunofluorescence et d'immunohistochimie. En utilisant comme outil expérimental la souris 3xTg-AD, nous avons mis en évidence que les niveaux d'ACE2 n'étaient pas impactés par la neuropathologie Alzheimer Aβ et tau, ni par l'âge ou la prise d'une diète enrichie en gras. Ces derniers résultats sont toutefois à interpréter avec précaution, étant donné la différence d'expression cellulaire entre l'human et la souris. En somme, ces résultats montrent que les niveaux de la protéine ACE2 sont impactés dans la MA et que son expression n'est pas seulement vasculaire chez l'humain. Bien que son rôle dans le système rénine angiotensine ne soit plus à démontrer, il est possible que ses mécanismes d'action au niveau neuronal soi ent sous-estimés en raison du manque d'études à son sujet. Ces nouveaux résultats mettent en avant de nouvelles potentielles cibles pour mieux comprendre la MA et appréhender ses mécanismes sous-jacents, ce qui in fine pourra conduire à développer de meilleurs traitements pour la pathologie. / Alzheimer's disease (AD) is the leading cause of dementia in older adults and affects approximately twenty-four million people worldwide. In Canada, it is estimated that by 2030 more than a million people could be living with dementia. In addition to clinical symptoms, such as memory loss and personality changes, Alzheimer's disease is characterized by the brain accumulation of senile plaques composed of extracellular aggregates of Aβ peptides as well as neurofibrillary tangles composed of hyperphosphorylated tau protein in its insoluble form. Other dysfunctions can be observed and in particular vascular deficits which would be the first to appear before any first clinical symptom. Interestingly, people with dementia including Alzheimer's disease have been disproportionately affected by the COVID-19 pandemic. In addition, these two diseases share common risk factors such as age, cardiovascular diseases and obesity. Thus, associations between the risk of infection by SARS-CoV-2, the virus responsible for the COVID-19 pandemic, and cognitive decline are currently being explored in order to understand their mechanisms. Angiotensin-converting enzyme 2 (ACE2) is a transmembrane carboxypeptidase considered to be the main entry site of the SARS-CoV-2 virus inside cells but it also belongs to the renin-angiotensin system, a key regulator of blood pressure. However, although the ACE2 protein is expressed in the brain, its cellular localization and roles remain unclear. Likewise, knowledge of ACE2 in a pathological case such as Alzheimer's disease remains limited. Thus, the general objective of this thesis was to better understand ACE2 in relation to AD and cognitive decline. First, brain samples from 60 volunteers from a large longitudinal clinical and neuropathological study, the Religious Order Study, were used. For each subject, we studied three distinct fractions; a TBS-soluble fraction which includes extracellular and cytoplasmic proteins, a detergent-soluble fraction which includes membrane proteins and finally a fraction enriched in microvessels. Immunoblot results showed increased ACE2 levels in AD subjects in the TBS-soluble fraction and these levels were negatively correlated with the global cognitive score. Other associations have been highlighted, notably with neurovascular markers. mRNA and protein measurements in a second cohort (n=82) also confirmed increased brain levels of ACE2. These results, rather different to those available in the literature, show that the levels of our protein of interest are altered in AD. Concerning cerebral cellular localization, at first glance, encouraged by the results of single cell RNA sequencing (scRNAseq) in mice, we expected to observe a mostly vascular expression in human samples. However, our results showed that in humans, ACE2 is expressed as much at the parenchymal as at the vascular level. Furthermore, strong expression in neurons, including their nuclei, was observed using immunofluorescence and immunohistochemistry techniques. Using the 3xTg-AD mouse as an experimental tool, we demonstrated that ACE2 levels were not impacted by Alzheimer's neuropathology -i.e. Aβ and tau-, nor by age or intake of a fat-enriched diet. These latest results should however be interpreted with caution, given the difference in cellular expression between humans and mice. In summary, these results show that ACE2 protein levels are impacted in AD and that its expression is not only vascular in humans. Besides its role in the renin-angiotensin system, it is possible that its mechanisms of action at the neuronal level are underestimated due to a lack of studies. These novel results highlight new potential targets to better understand AD and understand its underlying mechanisms, which ultimately could lead to the development of better treatments for the pathology.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:LAVAL/oai:corpus.ulaval.ca:20.500.11794/156643 |
| Date | 10 January 2025 |
| Creators | Reveret, Louise |
| Contributors | Calon, Frédéric |
| Source Sets | Université Laval |
| Language | French |
| Detected Language | French |
| Type | COAR1_1::Texte::Thèse::Thèse de doctorat |
| Format | 1 ressource en ligne (xxi, 198 pages), application/pdf |
| Rights | http://purl.org/coar/access_right/c_abf2 |
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