Des maladies à prions à la maladie d'Alzheimer : vers l'identification de mécanismes communs de neurodégénérescence
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par Alleaume-Butaux Aurélie sous la direction de Schneider Benoît
Thèse de doctorat en Biologie cellulaire
École doctorale Bio Sorbonne Paris Cité

Soutenue le Thursday 09 July 2015 à Sorbonne Paris Cité

Sujets
  • Alzheimer, Maladie d'
  • Infections à prions
  • Système nerveux central -- Maladies
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Mots clés
Maladie à prions, Maladie d'Alzheimer, Maladies neurodégénératives, Différenciation neuronale, Signalisation
Resumé
Les maladies à prions et d'Alzheimer appartiennent à un groupe de maladies neurodégénératives caractérisées par l'accumulation dans le système nerveux central (SNC) de protéines amyloïdes, respectivement la PrPSc et les peptides Aβ. Même si ces maladies ont des étiologies et des manifestations physiopathologiques distinctes, il est suspecté que des mécanismes communs de neurodégénérescence puissent être mobilisés dans ces différentes affections du SNC. Les maladies à prions s'imposent comme un paradigme qui permet l'étude des maladies neurodégénératives amyloïdes. Disposer d'un agent infectieux, la protéine prion scrapie, PrPSc, présente l'avantage de pouvoir initier un processus neurodégénératif et de cerner la nature et la séquence des événements menant à la perte d'homéostasie neuronale. Les mécanismes mis en évidence grâce à l'infection à prions peuvent être objectivés dans d'autres maladies neurodégénératives. Dans les maladies à prions, il est clairement établi que la PrPSc exerce sa toxicité dans les neurones en déviant la/les fonction(s) de la forme non pathologique des prions, la protéine prion cellulaire, PrPC. Les travaux du laboratoire ont permis d'assigner une fonction de signalisation à la PrPC et d'identifier plusieurs intermédiaires de signalisation contrôlés par la PrPC, ce qui a conduit à proposer plusieurs rôles pour la PrPC dans les neurones : régulation de l'équilibre d'oxydoréduction, adhérence, neuritogenèse, survie, contrôle des fonctions associées au neuromédiateur. Une partie de mes travaux de thèse a permis d'illustrer une nouvelle facette de la PrPC dans le contrôle des fonctions neuronales. Au travers d'un couplage à la kinase Lyn et d'une interaction avec la protéine LRP1 et le cuivre, la PrPC du corps cellulaire gouverne l'état d'activation de la kinase GSK3β, qui à son tour, contrôle le trafic et l'activité d'un autorécepteur sérotoninergique, le récepteur 5HT1B. En modulant l'activité de ce récepteur, la PrPC favorise la neurotransmission. A partir de l'infection à prions, mes travaux dévoilent des mécanismes de neurodégénérescence communs aux maladies à prions et à la maladie d'Alzheimer (AD). Dans les neurones infectés par les prions, comme les neurones dérivés de souris modèles pour AD, la suractivation de la kinase PDK1 provoque la phosphorylation et l'internalisation de l'αsécrétase TACE, ce qui annule l'activité neuroprotectrice de TACE à la membrane plasmique. TACE internalisée est découplée de trois de ses substrats, (i) la PrPC, ce qui favorise sa conversion en PrPSc, (ii) la protéine précurseur des peptides amyloïdes APP, ce qui augmente la production des peptides neurotoxiques Aβ et (iii) les récepteurs au TNFα, ce qui rend les neurones malades vulnérables au stress inflammatoire. In vitro comme in vivo, l'inhibition de PDK1 permet de rétablir l'activité neuroprotectrice de TACE et de contrecarrer les effets neurotoxiques de la PrPSc ou de Aβ. Mes travaux établissent également que les Rho kinases (ROCK) sont des régulateurs positifs de l'activité de PDK1. Dans un contexte physiologique, les ROCK interagissent avec PDK1 et phosphorylent PDK1, contribuant à son activité basale. Dans un contexte infectieux, le gain d'activité des ROCK augmente le « pool » de molécules de PDK1 qui interagissent avec et sont phosphorylées par les ROCK, à l'origine de la suractivation de PDK1. Inhiber les ROCK exerce un double effet protecteur dans les neurones infectés par les prions en abaissant le niveau de PrPSc via le module de signalisation PDK1TACE et en préservant la polarité et la connectivité des neurones par action sur le cytosquelette d'actine. Le module ROCKPDK1 émerge comme une cible thérapeutique potentielle pour les maladies à prions et autres maladies neurodégénératives amyloïdes.