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In recent decades, foldamers have emerged as a promising tool for developing bioactive molecules that mimic the secondary structures of proteins. These foldamers are mainly used to modulate protein-protein interactions involved in many diseases, including amyloidoses such as Alzheimer's disease, Parkinson's disease and type II diabetes (T2D). Amyloidosis is a disease characterized by the presence of insoluble protein deposits in tissues. Islet amyloid polypeptide (hIAPP) aggregation is linked to beta-cell degeneration and to the pathogenesis of type 2 diabetes. hIAPP is a 37-residue polypeptide secreted by pancreatic beta cells. Amyloid deposits of hIAPP are found in the pancreas of many patients with T2D. hIAPP is one of the most amyloidogenic polypeptides known, and aggregates of hIAPP are toxic for pancreatic beta cells. Worldwide, approximately 483 million people currently have type 2 diabetes (T2D), a prevalence that is predicted to reach 579 million by 2030. The increasing prevalence of type 2 diabetes, and the associated adverse cardiovascular risks, is now considered a major public health challenge. Currently, the treatments available for diabetes are symptomatic and have many side effects. Targeting hIAPP has become a promising strategy to find an etiological treatment for T2D. In this context, we have designed foldamers based on fluorinated 1,2,3-triazoles that can modulate the aggregation process of hIAPP. The 1,2,3-triazoles were used for their properties as peptide bond isosteres with improved metabolic stability. The fluorine atom, by its properties, allows to induce conformations and constitutes a ¹⁹F NMR probe, useful for studying ligand-protein interactions, metabolic stability, membrane crossing or even the in vivo distribution of compounds. Firstly, we carried out the synthesis of homo- and heterotriazolamers based on N-difluoromethylated 1,2,3-triazoles. Secondly, we have carried out preliminary works on 5-fluoro-1,2,3-triazoles as a new architecture to design fluorinated foldamers. Conformational studies were carried out by NMR, and molecular dynamics for the triazolamers of N-difluoromethylated 1,2,3-triazoles. The conformational study of 5-fluoro-1,2,3-triazoles was performed by X-ray diffraction. In addition, preliminary studies were performed by thioflavin-T fluorescence spectrometry to assess the modulation of hIAPP aggregation by these foldamers. The thesis work aims to develop the knowledge around fluorinated foldamers to design bioactive molecules. To our knowledge, none of the fluorinated foldamers described in the literature has been used for medicinal applications., Ces dernières décennies, les foldamères ont émergé comme un outil prometteur pour développer des molécules bioactives mimant les structures secondaires des protéines. Ces foldamères sont principalement utilisés pour moduler les interactions protéine-protéine impliquées dans de nombreuses maladies, notamment les amyloïdoses telles que la maladie d’Alzheimer, la maladie de Parkinson et le diabète de type II (DT2). Les amyloïdoses sont des maladies qui se caractérisent par la présence de dépôts de protéines insolubles dans les tissus. L'agrégation du polypeptide amyloïde des îlots (hIAPP) est liée à la dégénérescence des cellules bêta et à la pathogenèse du diabète de type 2. hIAPP est un polypeptide de 37 résidus sécrété par les cellules bêta du pancréas. On trouve des dépôts amyloïdes de hIAPP dans le pancréas de nombreux patients atteints de DT2. hIAPP est l'un des polypeptides les plus amyloïdogènes connus, et les agrégats de hIAPP sont toxiques pour les cellules bêta du pancréas. Dans le monde, environ 483 millions de personnes sont actuellement atteintes de diabète de type II (DT2), une prévalence qui, selon les prévisions, devrait atteindre 579 millions d'ici 2030. La prévalence croissante du diabète de type II, et les risques cardiovasculaires indésirables qui lui sont associés, sont désormais considérés comme un défi majeur de santé publique. Actuellement, les traitements disponibles pour le traitement du diabète sont symptomatiques et induisent de nombreux effets secondaires. Le ciblage de hIAPP est devenu une stratégie prometteuse pour trouver un traitement étiologique contre le DT2. Dans ce contexte, nous avons conçu des foldamères basés sur les 1,2,3-triazoles fluorés pouvant moduler le processus d’agrégation de hIAPP. Les 1,2,3-triazoles ont été utilisés pour leurs propriétés d’isostères de liaison peptidique avec une meilleure stabilité métabolique. L’atome de fluor, par ses propriétés particulières, permet d’induire des conformations et constitue une sonde en RMN du ¹⁹F, utile pour étudier les interactions ligand-protéine, la stabilité métabolique, le passage de membranes ou même la distribution d’un composé in vivo. D’une part, nous avons réalisé la synthèse d’homo- et d’hétérotriazolamères se basant sur les 1,2,3-triazoles N-difluorométhylés. D’autre part, nous avons effectué des travaux préliminaires sur les 5-fluoro-1,2,3-triazoles comme nouvelle architecture pour concevoir des foldamères fluorés. Les études conformationnelles ont été réalisées par RMN et dynamique moléculaire pour les triazolamères des 1,2,3-triazoles N-difluorométhylés. L’étude conformationnelle des 5-fluoro-1,2,3-triazoles a été réalisée par diffraction aux rayons X. De plus, des études préliminaires ont été réalisées par spectrométrie de fluorescence à la thioflavine-T pour évaluer la modulation de l’agrégation de hIAPP par ces foldamères. L’ensemble de ces travaux de thèse a pour objectif de développer le savoir autour des foldamères fluorés pour concevoir des molécules bioactives. À notre connaissance, aucun des foldamères fluorés décrit dans la littérature n’a d’application médicinale.

The self- or informant-reported subjective cognitive decline (SCD) is a topic of interest in Alzheimer’s disease (AD). The main aim of this thesis was to (1) contribute to a better understanding of the cognitive and brain correlates of both SCD measures across the AD clinical continuum, and (2) determine the impact of recruitment setting in Subjective Cognitive Decline (SCD) patients. Our results indicate an association between higher self-reported SCD and higher neurodegeneration in SCD patients, and an association between higher informant-reported SCD and lower cognitive performances or increased amyloid deposition over 2-year follow-up in this group. Moreover, our results indicate that SCD patients from memory clinics seem at higher risk of developing AD. In Mild Cognitive Impairment (MCI) and demented patients, and especially in patients with MMSE, Le déclin cognitif subjectif (DCS) rapporté par une personne (auto-rapporté) ou son proche (hétéro-rapporté) fait l’objet d’un intérêt croissant dans le cadre de la maladie d’Alzheimer (MA). Le double objectif de cette thèse était de contribuer à une meilleure compréhension des corrélats cognitifs et cérébraux des deux mesures de DCS dans l’ensemble du continuum clinique de la MA, et de déterminer l’impact du type de recrutement chez les patients SCD (pour Subjective Cognitive Decline). Nos résultats indiquent que l’augmentation du DCS auto-rapporté chez les patients SCD est associée à une plus forte neurodégénérescence. De plus, un plus haut niveau de DCS hétéro-rapporté chez ces patients est associé à une diminution des performances cognitives et prédit l’augmentation des dépôts amyloïdes corticaux dans les deux ans. Les patients SCD recrutés en consultation mémoire semblent plus vulnérables à la pathologie. Chez les patients MCI (pour Mild Cognitive Impairment) et déments (ou les patients avec un MMSE

In the brains of Alzheimer’s disease (AD) patients, two types of lesions coexist: parenchymal deposits formed by amyloid peptide (Aβ) aggregates and intraneuronal aggregation of abnormally hyperphosphorylated Tau proteins. Aβ peptides are derived from the sequential cleavage of the APP protein by two enzymes, β-secretase and γ-secretase. The vast majority of molecules in clinical trials currently targets one or the other of the two pathologies, and AD is defined by the co-existence of these two lesions. Thus, several studies suggest a synergistic link between the two lesional processes, and a treatment acting on both amyloid pathology and Tau pathology would then appear as a highly interesting therapeutic strategy. At the crossroads of these two pathologies is the regulation of protein homeostasis, thanks to the endosome/lysosome system in particular. Several families of chloroquine-derived molecules developed in our laboratory act on this endosome/lysosome system, which is essential for the metabolism of the Aβ precursor protein (APP) and the metabolism of Tau protein. A structure-activity relationship-based study of these families of molecules has been carried out, and two molecules, named MAGS and PEL, that share a β-secretase modulating effect associated or not to a lysosomotropic activity in vitro have been identified. In terms of chemical structure, MAGS and PEL only differ by a single nitrogen atom. These molecules showed an in vitro ability to inhibit Aβ peptides production. Identifying which one among several in vitro pharmacological activities is necessary for the desired in vivo efficiency is essential for further drug development against AD pathophysiological processes. First, this work demonstrated that the lysosomotropic activity was not essential for the effectiveness of our molecules in vivo, and that a curative treatment with the molecule PEL restored the cognitive functions, decreased Tau hyperphosphorylation and neurofibrillary degeneration in a mouse model of hippocampal Tau pathology. Secondly, the molecule PEL also led to the complete restoration of short- and long-term memory as well as decreased Aβ peptide pathological aggregation into amyloid plaques in a murine model of amyloidosis. Finally, we were able to identify several pathways on which the molecule PEL could act, including neuroinflammation and particularly astrogliosis, which was significantly decreased in the two AD mice models we used, along with the protein PP2AC, the main phosphatase of Tau, whose expression was increased following treatment with PEL. An increase in the protein regulating the endosomal trafficking of the β-secretase, GGA1, was also found. This work brings new elements to the understanding of the activity of our molecules and suggests that beyond the modulation of the β-secretase activity, PEL has an impact on astrogliosis and the inflammatory response., Dans le cerveau des malades atteints de la maladie d’Alzheimer (MA), deux types de lésions coexistent : les dépôts parenchymateux formés d’agrégats de peptides amyloïdes (A) et l’agrégation intra-neuronale de protéines Tau anormalement et hyperphosphorylées. Les peptides Aβ sont issus du clivage séquentiel de la protéine précurseur du peptide amyloïde (APP) par deux enzymes, la β-secrétase et la γ-secrétase. En grande majorité, les molécules actuellement en essais cliniques ciblent l’une ou l’autre des deux pathologies, or la MA se définit par la co-existence de ces deux lésions. Ainsi, plusieurs études suggèrent un lien synergique entre les deux processus lésionnels, et un traitement qui agirait à la fois sur la pathologie amyloïde et sur la pathologie Tau apparaîtrait alors comme une stratégie thérapeutique de grand intérêt. Au carrefour de ces deux pathologies se trouve la régulation de l’homéostasie protéique faisant appel notamment au système endosome/lysosome. Plusieurs familles de molécules dérivées de la chloroquine issues du laboratoire agissent sur ce système endosome / lysosome essentiel au métabolisme de l’APP et au métabolisme de la protéine Tau. Une étude de la relation structure-activité de ces familles de molécules a été réalisée, et deux molécules, nommées MAGS et PEL, qui partagent un effet modulateur de la β-secrétase associé ou non à une activité lysosomotropique in vitro ont été identifiées. En termes de structure chimique, MAGS et PEL diffèrent uniquement par un atome d'azote. Ces molécules ont montré une capacité in vitro à bloquer la production de peptides Aβ. Identifier laquelle parmi plusieurs activités pharmacologiques in vitro est nécessaire pour obtenir l’efficacité désirée in vivo est essentiel pour la poursuite du développement de médicaments contre les processus physiopathologiques de la MA. Premièrement, ce travail a permis de démontrer que l’activité lysosomotropique n’était pas essentielle à l’efficacité de nos molécules in vivo, et qu’un traitement curatif avec la molécule PEL permettait de restaurer les fonctions cognitives, de diminuer l’hyperphosphorylation de Tau et la dégénérescence neurofibrillaire dans un modèle murin de pathologie Tau hippocampique. Deuxièmement, la molécule PEL a également permis une restauration complète de la mémoire à court et long-terme ainsi que la diminution de l’agrégation pathologique du peptide Aβ en plaques amyloïdes dans un modèle murin d’amyloïdogenèse. Enfin, nous avons pu mettre en évidence plusieurs voies sur lesquelles la molécule PEL pourrait agir, notamment la composante inflammatoire et en particulier l’astrogliose dont la diminution significative a été constatée dans les deux modèles murins étudiés, ainsi que la protéine PP2AC, principale phosphatase de Tau, dont la synthèse a été augmentée consécutivement au traitement avec PEL. Une augmentation de la protéine régulatrice du trafic endosomal de la β-secrétase, GGA1, a également été observée. Ce travail apporte des éléments nouveaux pour la compréhension de l’activité de nos molécules et suggère qu’au-delà de la modulation de l’activité -secrétase, PEL possède une action sur l’astrogliose et la réponse inflammatoire.

Different types of amyloid deposits involve the heart. Transthyretin and light chain amyloidosis are the most frequent. Diagnostic performance, typing and treatments have improved in the last decade, and prognosis of cardiac amyloidosis is now significantly better thanks to targeted therapies. In this article, we will describe the clinical manifestations of cardiac amyloidosis, the diagnostic approach and detail the characteristics and specific treatments of the most frequent types of cardiac amyloidosis. We will focus on the histopathological aspects, especially on the importance of amyloid typing.

Alzheimer's disease (AD) is characterized in the brain by the aggregation of β-amyloid peptides (Aβ) from the cleavage of the amyloid precursor protein (APP), and by the hyperphosphorylation of the Tau protein. In AD, cognitive deficits are associated with an early dysregulation of the endocrine stress axis (hypothalamic-pituitary-adrenal axis or HPA), the consequent overproduction of glucocorticoids (GC) and the alteration of their receptors (GR). Numerous studies demonstrate the involvement of GR in AD, particularly via the increase of Aβ production and the hyperphosphorylation of Tau. In an acute model of AD (icv injection of an oligomeric solution of oAβ25-35 peptides in rat), we observed a dysregulation of the HPA axis, associated with a set of cellular alterations reminiscent of the human pathophysiology. There is a vicious cycle in which the pathology induces an overproduction of GC, which in turn potentiates AD. The objective of my thesis was therefore to break this vicious cycle using a new class of molecules acting as selective GR modulators (sGRm). The sGRm have the particularity to abrogate the pathological effects of GR, while retaining their physiological signaling. In a first study, we showed in the oAβ25-35 model that a sGRm (CORT113176) reverses in the hippocampus all the alterations induced by amyloid toxicity (short-term memory deficits, high plasma GC levels, synaptic deficits, neuroinflammation, apoptosis and increased Aβ synthesis). In a second study, we performed analyzes in the prefrontal cortex. This structure of interest in AD is also very rich in GR, suggesting that this region is very sensitive to deregulation of the HPA axis. Here, we used sGRm as a tool to characterize the involvement of GR in a number of intracellular signaling pathways. We notably observed the GR phosphorylation state, their chaperones (HSP90 / 70), the balance between the amyloidogenic and non-amyloidogenic pathways or the main enzymes involved both in GR and Tau phosphorylation (GSK-3β , Cdk5, Calpain-1, Fyn). GR appeared to be involved in numerous processes associated with oAβ25-35 toxicity, and CORT113176 reversed this toxicity, highlighting the central role played by GR in the pathophysiology of AD. In a final study, following all of these initial results, and in order to validate the therapeutic potential of CORT113176, we tried to bring the proof of concept via two complementary approaches. Firstly, we tested the robustness of the treatment with the sGRm in the oAβ25-35 model in order to observe whether breaking the vicious circle by restoring the physiology of the HPA axis, the GC and the GR could help at long-term to fight against the pathology. The first results showed that CORT113176 reversed at long-term the amyloid toxicity on the parameters measured previously, but also seems to reverse Tau hyperphosphorylation. Finally, we wanted to confirm the therapeutic interest of breaking the vicious circle in a transgenic mouse model of AD, the J20 mouse (mutated human APP transgene). In 9-month-old animals, CORT113176 again appeared to reverse a large number of markers associated with AD. All of these results place the HPA axis and GR at the heart of the pathophysiology of AD, which could make the link between amyloid toxicity and Tau hyperphosphorylation. This work also highlights the promising approach represented by sGRm which break the vicious circle between the deregulation of the HPA axis and amyloid toxicity, by restoring the primary role of GC and GR in the maintenance of homeostasis.; La maladie d’Alzheimer (MA) se caractérise au niveau cérébral par l’agrégation des peptides β-amyloïdes (Aβ) à partir du clivage de la protéine précurseur de l’amyloïde (APP), et par l’hyperphosphorylation de la protéine Tau. Dans la MA, les déficits cognitifs sont associés une dérégulation précoce de l’axe endocrinien du stress (axe hypothalamo-hypophyso-surrénalien ou HPA), à la surproduction conséquente de glucocorticoïdes (GC) et au dysfonctionnement de leurs récepteurs (GR). De nombreuses études montrent l’implication des GR dans la MA, notamment en favorisant la production d’Aβ et l’hyperphosphorylation de Tau. Dans un modèle aigu de la MA (injection icv d’une solution oligomérique de peptides oAβ25-35 chez le rat), nous avons observé un dysfonctionnement de l’axe HPA, associé à un ensemble d’altérations cellulaires rappelant la physiopathologie humaine. Il existe un cercle vicieux dans lequel la pathologie induit une surproduction de GC qui en retour potentialise la MA. L’objectif de ma thèse était donc de casser ce cercle vicieux à l’aide d’une nouvelle classe de molécules agissant comme des modulateurs sélectifs des GR (sGRm), afin de ralentir ou de renverser le décours de la pathologie. Les sGRm ont la particularité d'abroger les effets pathologiques des GR, tout en conservant leur signalisation physiologique. Dans une première étude, nous avons montré dans le modèle oAβ25-35 qu’un sGRm, le CORT113176, renversait dans l'hippocampe la totalité des modifications induites par la toxicité amyloïde (déficits de mémoire à court terme, taux de GC plasmatiques élevés, déficits synaptiques, neuroinflammation, apoptose et augmentation de la synthèse d'Aβ). Dans une deuxième étude, nous avons réalisé des analyses dans le cortex préfrontal. Cette structure d’intérêt dans la MA est également très riche en GR, suggérant que cette région est très sensible à la dérégulation de l’axe HPA. Ici, nous avons utilisé le sGRm comme outil pour caractériser l’implication des GR dans un certain nombre de voies de signalisations intracellulaires. Nous avons notamment observé l’état de phosphorylation des GR, leurs chaperonnes (HSP90/70), l’équilibre entre les voies de clivage amyloïdogénique et non-amyloïdogénique ou encore des enzymes impliquées dans la phosphorylation de GR et de Tau (GSK-3β, Cdk5, Calpain-1, Fyn). Les GR semblent être impliqués dans un grand nombre de processus associés à la toxicité induite par l’oAβ25-35, et le CORT113176 permet de renverser cette toxicité, mettant en avant le rôle central des GR dans la physiopathologie de la MA. Dans une dernière étude, suite à l'ensemble de ces premiers résultats, et afin de valider l'intérêt thérapeutique du CORT113176, nous avons tenté d’amener la preuve de concept via deux approches complémentaires. Tout d’abord, nous avons testé la robustesse du traitement avec le sGRm dans le modèle oAβ25-35 afin d’observer si le fait de casser le cercle vicieux en restaurant la physiologie de l’axe HPA, des GC et des GR permettait de lutter à long terme contre la pathologie. Les premiers résultats montrent que le CORT113176 renverse à long terme la toxicité amyloïde sur les paramètres mesurés précédemment, mais semble également renverser l’hyperphosphorylation de Tau. Enfin, nous avons voulu confirmer l’intérêt thérapeutique de casser le cercle vicieux dans un modèle de souris transgénique, la souris J20 (transgène de l’APP humain muté). Chez des animaux de 9 mois, le CORT113176 semble à nouveau renverser un grand nombre de marqueurs associés à la MA. L’ensemble de ces résultats place l’axe HPA et les GR au cœur de la physiopathologie de la MA, pouvant faire le lien entre la toxicité amyloïde et l’hyperphosphorylation de Tau. Ces travaux mettent également en évidence l’approche prometteuse représentée par les sGRm qui casse le cercle vicieux entre la dérégulation de l’axe HPA et la toxicité amyloïde, en rétablissant le rôle primaire des GC et des GR dans le maintien de l’homéostasie.

Alzheimer’s disease is the first cause of dementia in the world, and the role of biology in the diagnosis remains uncertain. Nowadays, 3 biomarkers are commonly dosed in cerebrospinal fluid (CSF): ß-amyloid 42 (Aß42), total TAU (t-tau) and phosphoryled tau (p-tau). Our goal was to build a flowchart for biological validation in each situation with 1 or 2 positive biomarkers, with the possible help of a 4th biomarker (ß-amyloid 40); and to integrate the ATN classification (Amyloid, phosphoryled Tau, Neurodegeneration). We collected the results of 1368 biomarker assays carried out between January 2016 and May 2020. We compared their general characteristics according to the biomarker profile, the value of the Aß42/Aß40 ratio and the value of the Aß40 peptide itself. We also had the clinical information collected before and after the lumbar puncture for the 321 patients seen at the CMRR of the Bordeaux University Hospital in order to analyze the impact of these assays on diagnosis. This work shows the importance of biology by including physiopathology in the diagnosis process. Thanks to these results we concluded for 70% with « AD » or « no AD ». Clinicians mainly follow the conclusion of the lumbar puncture for the diagnosis. These promising results confirm the importance of biomarkers to help clinicians for AD diagnosis. However, consensus is needed to clarify the place of 4th biomarkers and also for threshold values of Aß42/Aß40 ratio and Aß40 itself., La maladie d’Alzheimer (MA) est la première cause de démence dans le monde et la question de la place de la biologie reste en suspens. A ce jour, 3 biomarqueurs sont dosés en pratique courante dans le liquide céphalo-rachidien (LCR) : le peptide ß-amyloïde 1-42 (Aß42), la protéine TAU totale (TAU) et la protéine phospho-TAU (pTAU). Notre objectif était de construire un logigramme pour la validation biologique dans les situations avec 1 ou 2 biomarqueurs positifs avec l’aide éventuelle du dosage d’un 4e biomarqueur : le peptide ß-amyloïde 1-40 (Aß40) et d’y intégrer la classification ATN (Amyloïde, Tau phosphorylée, lésions Neurodégénératives) Nous avons collecté les résultats de 1368 demandes de dosages des biomarqueurs réalisés entre 2016 et mai 2020. Nous avons comparé leurs caractéristiques générales selon le profil de biomarqueurs retrouvés ainsi que la valeur du rapport Aß42/Aß40 et la valeur du peptide Aß40 en lui-même. Nous disposions également des informations cliniques recueillies avant et après la ponction lombaire pour les 321 patients vus au Centre Mémoire de Ressource et de Recherche (CMRR) du CHU de Bordeaux pour analyser l’impact du dosage sur le diagnostic Ce travail montre l’importance de la biologie dans la stratégie diagnostique en s’affranchissant du modèle purement clinique et en proposant d’intégrer la dimension physiopathologique dans la prise en charge du patient. Le dosage des biomarqueurs permet d’apporter une réponse dans plus de 7 cas sur 10. Les cliniciens tiennent compte dans la très grande majorité des cas des résultats de la ponction lombaire pour poser leur diagnostic. Ces résultats prometteurs vont dans le sens de l’utilisation des biomarqueurs. Cependant une harmonisation est nécessaire, notamment sur la place du 4e biomarqueur et sur les valeurs seuils du rapport Aß42/Aß40 et du peptide Aß40.

Sleep changes are a major feature of the ageing process, and sleep disturbances are increasingly recognized as a risk factor for cognitive decline and Alzheimer’s disease (AD). However, the brain mechanisms underlying this association are still unclear. The objective of this thesis was to deepen our understanding about brain structural, functional and molecular correlates of the main objective sleep changes in ageing, and to assess the potential links with cognitive performance. Our results demonstrate that the fragmentation of the first sleep cycles and the alteration of slow wave activity, are associated with reduced gray matter metabolism, perfusion and/or volume in fronto-cingulate and hippocampal areas. Moreover, sleep-disordered breathing and rapid eye movement sleep microstructure alterations were related to increased amyloid burden respectively in the posterior cingulate cortex and precuneus, or more widespread neocortical areas. However, associations with cognitive performance remained subtle or inexistent, suggesting early and asymptomatic associations between sleep and brain changes. Therefore, sleep may contribute to resilience processes and may help to cope with early neuropathological changes in AD. These results support the need to screen and treat sleep disturbances in older adults, before the onset of the first cognitive signs, in order to slow cognitive decline.; La qualité du sommeil se modifie avec l’âge, et les troubles du sommeil seraient associés au déclin cognitif et à un risque accru de développer une maladie d’Alzheimer (MA). Cependant, les mécanismes cérébraux sous-tendant cette association restent mal compris. L’objectif de cette thèse était de contribuer à une meilleure compréhension des corrélats cérébraux structuraux, fonctionnels et moléculaires des principales modifications objectives du sommeil dans le vieillissement, et d’explorer les liens avec les performances cognitives. Nos résultats montrent que les altérations des premiers cycles de sommeil et de l’activité à ondes lentes sont associées à un hypométabolisme, une hypoperfusion et/ou une diminution du volume de substance grise au niveau des aires fronto-cingulaires et hippocampiques. De plus, la présence d’un syndrome d’apnées obstructive du sommeil et l’altération de la microstructure du sommeil paradoxal étaient significativement associés à une augmentation de la charge amyloïde, respectivement au niveau du cortex cingulaire postérieur et du précunéus, ou de manière plus diffuse. En revanche, les liens avec la cognition restaient subtils voire absents, certaines modifications cérébrales étant asymptomatiques. Ainsi, le sommeil pourrait être un facteur de résilience face aux premières altérations neuropathologiques de la MA. Ces résultats supportent la nécessité de dépister et traiter les pathologies du sommeil dans le vieillissement, avant l’apparition des premiers déficits cognitifs, dans l’espoir de ralentir le déclin cognitif.

The rising prevalence of type II diabetes, and associated adverse cardiovascular risks, is now considered as a major public health challenge. The aggregation of human islet amyloid polypeptide (hIAPP) is linked to beta-cell degeneration and to the pathogenesis of type II diabetes. The mechanism of hIAPP toxicity and the species involved (oligomers and/or fibrils) are far to be elucidated, although recent studies have shown that early formed species could be the most toxic species. Very few techniques are currently available to monitor in real time this oligomerization and to evaluate inhibitors of this pathological process. During this PhD project, we investigated CE and IMS-MS as potential techniques to monitor in vitro and in real time the oligomerization of hIAPP. A CE-UV method has been developed, which allows the activity evaluation of new inhibitors. An IMS-MS method has also been developed to investigate the interactions formed between hIAPP and the inhibitors. Peptidomimetics inhibitors have been rationally designed and synthesized in order to destabilize beta-sheets structures formed during the oligomerization process of hIAPP. The evaluation of those compounds revealed a relation between their structures and their inhibitory activities. Cellular viability tests are on-going to get more insights on those molecules activity.; La prévalence croissante du diabète de type II et les risques cardiovasculaires associés, sont maintenant considérés comme un enjeu majeur de santé publique. L'agrégation du polypeptide amyloïde humain des îlots (hIAPP) est liée à une dégénérescence des cel-lules β pancréatiques et à la pathogénèse du diabète de type II. Le mécanisme de la toxi-cité de hIAPP et la nature des espèces concernées (oligomères et/ou fibres) sont loin d'être élucidés, bien que de récentes études ont montré que les oligomères formés lors des étapes précoces du processus pourraient être les plus toxiques. Très peu de tech-niques permettent à l’heure actuelle de suivre cette oligomérisation en temps réel et d’évaluer des inhibiteurs de ce processus pathologique. Au cours de cette thèse, nous avons exploré la CE et l’IMS-MS comme techniques permettant de suivre l’oligomérisation de hIAPP in vitro en temps réel. Une méthode de CE a été développée, permettant d’évaluer de nouveaux inhibiteurs envers cette oligomérisation. Une méthode d’IMS-MS a également été développée pour décrire les interactions formées entre hIAPP et un inhibiteur.Des inhibiteurs peptidomimétiques ont été rationnellement conçus et syn-thétisés afin de déstabiliser les structures β formées lors de l’oligomérisation de hIAPP. L’évaluation de ces composés a permis de mettre en évidence la relation entre leurs structures et leurs activités inhibitrices. Des études de viabilité cellulaire sont en cours afin d’améliorer la compréhension de l’activité de ces molécules.

Hfq is a pleiotropic bacterial protein that determines several phenotypic characteristics. Its main function is to facilitate responses to stresses that bacteria may encounter during environmental changes, mainly by using post-transcriptional genetic control. The protein, by its capacity to interact with RNA, in particular small non-coding RNA, enables a rapid regulation of gene expression. In addition, the protein also interacts with DNA and compacts it. From a structural point of view, the protein adopts an Sm-like fold, characterized by a toroidal oligomer formed by a continuous 30-stranded β-sheet. Besides its conserved N-terminal Sm domain, Hfq also possesses a C-terminal region (CTR) that can vary in size and sequence between bacteria. My PhD work focused on the analysis of this CTR region in Escherichia coli bacteria. Indeed, this region has the capacity to form an amyloid structure. This structural dynamic is related to the formation of self-assembled structures in vivo, in the proximity of the inner membrane and in the nucleoid.Using various physicochemical techniques (molecular microscopy, spectroscopy and infrared microscopy, circular dichroism and small angle X-ray scattering), my work consisted in characterizing the assembly of this region of Hfq, as well as the factors influencing its assembly (in particular, the presence of nucleic acids). A part of my work consisted in setting up an innovative correlative–imaging method to analyze the chemical and morphological signature of a single amyloid fibre. Finally, my work focused on the analysis of the effect of compounds that inhibit the aggregation of the amyloid structure, which could constitute a new way to develop a novel class of antibiotics., Hfq est une protéine bactérienne qui a un rôle pleiotropique. La principale fonction de la protéine Hfq bactérienne consiste à répondre aux stress que peut rencontrer la bactérie lors d’un changement environnemental, en utilisant essentiellement un contrôle post-transcriptionnel. La protéine, par sa capacité à interagir avec les ARN et notamment les petits ARN non codant, permet ainsi une régulation rapide de l’expression génétique. En outre la protéine interagit aussi avec l’ADN qu’elle aide à se structurer. Les mutations dans le gène qui code pour Hfq ont des effets pleïotropes (déterminant plusieurs caractères phénotypiques).D’un point de vue structural, la protéine adopte un repliement de type Sm, caractérisé par un oligomère toroïdal reposant sur la formation d’un feuillet β continu à 30 brins. Cependant, outre cette région Sm N-terminale, Hfq possède également une région C-terminale (CTR) de taille et de séquence variables selon les bactéries. Mon travail de thèse a porté sur l’analyse de cette région CTR chez la bactérie Escherichia coli. Cette région a en effet la capacité de former une structure de type amyloïde : structures auto-assemblées in vivo, à proximité de la membrane interne et dans le nucléoïde.Par l’utilisation de diverses techniques physico-chimiques (microscopie moléculaire, spectroscopie et microscopie infrarouge, dichroïsme circulaire et diffusion aux petits angles), mon travail a consisté à caractériser l’assemblage de cette région de Hfq ainsi que les facteurs l’influençant en particulier la présence d’acide nucléique. Une partie de mon travail de thèse a aussi consisté à mettre en place une méthode d’imagerie corrélative innovante permettant d’analyser la signature chimique et morphologique d’une fibre amyloïde unique. Mon travail a enfin porté sur l’analyse de l’effet de composés inhibant l’agrégation de la structure amyloïde, ce qui pourrait constituer une piste pour développer une nouvelle classe d’antibiotiques.

La maladie d'Alzheimer (MA) est une maladie neurodégénérative incurable affectant les principales fonctions cérébrales incluant la mémoire et la motricité. Bien que la forme familiale de la maladie (fMA) soit bien caractérisée, l'origine de la forme proéminente (sMA) reste à être élucidée. Le vieillissement est le facteur de risque le plus important pour le développement de la maladie. De plus, il a été montré que le niveau de la protéine BMI1 diminuait dans le cerveau avec l'âge. BMI1 est un membre du complexe répressif de polycomb 1 (PRC1) qui est responsable de l'ubiquitination de l'histone H2A ce qui conduit à la répression de certains gènes. Par ailleurs, les souris hétérozygotes pour BMI1 développent, avec l'âge, une neurodégénérescence ressemblant à la MA. Ce travail montre la perte de BMI1 dans les cerveaux de patients Alzheimer ainsi que dans les neurones Alzheimer dérivés de cellules souches pluripotentes induites (iPS). Cette diminution n’est cependant pas observée chez les patients atteints de fMA ou d'autres démences. L’inactivation de BMI1 au moyen d’un shARN ou de la technologie CRISPR/Cas9 conduit à une tauopathie et une amyloïdopathie similaire à la MA. Au niveau moléculaire, la perte de BMI1 induit une dérepression de MAPT et une stabilisation de GSK3b et p53 conduisant à la neurodégénérescence. La restauration des niveaux physiologiques de BMI1 chez les patients atteints de la MA ouvre la voie vers de nouvelles thérapies., Alzheimer’s disease (AD) is an incurable neurodegenerative disorder affecting major brain functions including memories and motility. Although the familial form of the disease (FAD) is well characterized, the origin of the prominent form (sporadic AD) remains to be elucidated. Aging is the strongest risk factor for developing the disease. Previous results from the lab and others showed that BMI1 is downregulated in the brain with age. BMI1 is a protein member of the polycomb repressive complex 1 (PRC1) which mediates ubiquitination of the histone H2A which leads to gene silencing. As of note, BMI1 heterozygous mice develop, with age, a neurodegeneration resembling to AD pathology. This work shows BMI1 loss in AD brains and AD neurons derived from induced pluripotent stem cells. This reduction is however not observed in patients with FAD or other dementia. BMI1 knockdown using a shRNA or Knockout using CRISPR/Cas9 technology gave rise to a tauopathy and amyloidopathy similar to AD. Mechanistically, BMI1 loss induces a de-repression of MAPT and a stabilization of GSK3b and p53 leading to neurodegeneration. Restoration of BMI1 physiological levels in AD patients provides new therapeutic avenues.

The rising prevalence of type II diabetes, and associated adverse cardiovascular risks, is now considered as a major public health challenge. The aggregation of human islet amyloid polypeptide (hIAPP) is linked to beta-cell degeneration and to the pathogenesis of type II diabetes. The mechanism of hIAPP toxicity and the species involved (oligomers and/or fibrils) are far to be elucidated, although recent studies have shown that early formed species could be the most toxic species. Very few techniques are currently available to monitor in real time this oligomerization and to evaluate inhibitors of this pathological process. During this PhD project, we investigated CE and IMS-MS as potential techniques to monitor in vitro and in real time the oligomerization of hIAPP. A CE-UV method has been developed, which allows the activity evaluation of new inhibitors. An IMS-MS method has also been developed to investigate the interactions formed between hIAPP and the inhibitors. Peptidomimetics inhibitors have been rationally designed and synthesized in order to destabilize beta-sheets structures formed during the oligomerization process of hIAPP. The evaluation of those compounds revealed a relation between their structures and their inhibitory activities. Cellular viability tests are on-going to get more insights on those molecules activity., La prévalence croissante du diabète de type II et les risques cardiovasculaires associés, sont maintenant considérés comme un enjeu majeur de santé publique. L'agrégation du polypeptide amyloïde humain des îlots (hIAPP) est liée à une dégénérescence des cel-lules β pancréatiques et à la pathogénèse du diabète de type II. Le mécanisme de la toxi-cité de hIAPP et la nature des espèces concernées (oligomères et/ou fibres) sont loin d'être élucidés, bien que de récentes études ont montré que les oligomères formés lors des étapes précoces du processus pourraient être les plus toxiques. Très peu de tech-niques permettent à l’heure actuelle de suivre cette oligomérisation en temps réel et d’évaluer des inhibiteurs de ce processus pathologique. Au cours de cette thèse, nous avons exploré la CE et l’IMS-MS comme techniques permettant de suivre l’oligomérisation de hIAPP in vitro en temps réel. Une méthode de CE a été développée, permettant d’évaluer de nouveaux inhibiteurs envers cette oligomérisation. Une méthode d’IMS-MS a également été développée pour décrire les interactions formées entre hIAPP et un inhibiteur.Des inhibiteurs peptidomimétiques ont été rationnellement conçus et syn-thétisés afin de déstabiliser les structures β formées lors de l’oligomérisation de hIAPP. L’évaluation de ces composés a permis de mettre en évidence la relation entre leurs structures et leurs activités inhibitrices. Des études de viabilité cellulaire sont en cours afin d’améliorer la compréhension de l’activité de ces molécules.

Alzheimer's disease is the most common type of dementia in the elderly; it is characterized by early deficits in learning and memory formation and ultimately leads to a generalised loss of higher cognitive functions. While amyloid beta (Aβ) and tau are traditionally associated with the development of Alzheimer disease, recent studies suggest that other factors, like the intracellular domain (APP-ICD) of the amyloid precursor protein (APP), could play a role. In this study, we investigated whether APP-ICD could affect synaptic transmission and synaptic plasticity in the hippocampus, which is involved in learning and memory processes. Our results indicated that overexpression of APP-ICD in hippocampal CA1 neurons leads to a decrease in evoked AMPA-receptor and NMDA-receptor dependent synaptic transmission. Our study demonstrated that this effect is specific for APP-ICD since its closest homologue APLP2-ICD did not reproduce this effect. In addition, APP-ICD blocks the induction of long term potentiation (LTP) and leads to increased of expression and facilitated induction of long term depression (LTD), while APLP2-ICD shows neither of these effects. Our study showed that this difference observed in synaptic transmission and plasticity between the two intracellular domains resides in the difference of one alanine in the APP-ICD versus a proline in the APLP2-ICD. Exchanging this critical amino-acid through point-mutation, we observed that APP(PAV)-ICD had no longer an effect on synaptic plasticity. We also demonstrated that APLP2(AAV)-ICD mimic the effect of APP-ICD in regards of facilitated LTD. Next we showed that the full length APP-APLP2-APP (APP with a substitution of the Aβ component for its homologous APLP2 part) had no effect on synaptic transmission or synaptic plasticity when compared to the APP-ICD. However, by activating caspase cleavage prior to induction of LTD or LTP, we observed an LTD facilitation and a block of LTP with APP-APLP2-APP, effects that were not seen with the full length APLP2 protein. APP is phosphorylated at threonine 668 (Thr668), which is localized directly after the aforementioned critical alanine and the caspase cleavage site in APP-APLP2-APP. Mutating this Thr668 for an alanine abolishes the effects on LTD and restores LTP induction. Finally, we showed that the facilitation of LTD with APP-APLP2-APP involves ryanodine receptor dependent calcium release from intracellular stores. Taken together, we propose the emergence of a new APP intracellular domain, which plays a critical role in the regulation of synaptic plasticity and by extension, could play a role in the development of memory loss in Alzheimer’s disease., La maladie d’Alzheimer est la forme la plus commune de démence liée au vieillissement ; elle est caractérisée par des déficits précoces d’apprentissage et de mémorisation et entraîne à terme une perte généralisée des fonctions cognitives supérieures. Alors que l’amyloïde-bêta (Aβ) et la protéine tau sont traditionnellement associées au développement de la maladie d’Alzheimer, des études récentes suggèrent que d’autres facteurs, tels que le domaine intracellulaire (APP-ICD) du précurseur de la protéine amyloïde (APP), pourraient jouer un rôle. Dans notre étude, nous avons testé si l’APP-ICD pourrait affecter les mécanismes de transmission ou de plasticité synaptique dans l’hippocampe, qui sous-tendent les processus d’apprentissage et de mémorisation. Nos résultats ont indiqué que la surexpression de l’APP-ICD dans des neurones du CA1 de l’hippocampe entraînait une diminution de la transmission synaptique dépendante des récepteurs AMPA et NMDA. Notre étude a montré que cet effet était spécifique de l’APP-ICD puisque son plus proche homologue l’APLP2-ICD n’a pas eu cet effet. De plus, l’APP-ICD entraînait un blocage de la potentialisation à long terme (LTP), une augmentation de l’expression et une facilitation de l’induction de la dépression à long terme (LTD), mais l’APLP2-ICD n’a eu aucun de ces effets. Notre étude a montré que cette différence observée en transmission et en plasticité synaptique entre les deux peptides réside dans le changement d’une seule alanine dans l’APP-ICD pour une proline dans l’APLP2-ICD, et que l’APP(PAV)-ICD n’avait pas d’effet sur la plasticité synaptique. Nous avons aussi démontré que l’APLP2(AAV)-ICD mimait l’effet de l’APP-ICD pour la facilitation de la LTD. Ensuite nous avons montré que la longue forme APP-APLP2-APP (APP avec un changement de la séquence de l’Aβ pour celle homologue de l’APLP2) ne montrait pas d’effet en comparaison avec l’APP-ICD, ni sur la transmission synaptique ni sur la plasticité synaptique. Cependant, en activant le clivage par les caspases préalablement à l’induction de la LTD ou la LTP, nous avons observé une facilitation de la LTD et un iii blocage de la LTP avec l’APP-APLP2-APP, des effets que nous n’avons pas reproduit avec la longue forme APLP2. La thréonine 668 phosphorylable se trouve immédiatement après l’alanine et le site de clivage par les caspases dans l’APP-APLP2-APP. La mutation de la Thr668 pour une alanine a aboli son effet sur la LTD et restauré la LTP. Finalement, nous avons montré que la facilitation de la LTD par l’APP-APLP2-APP dépendait de la libération de calcium intracellulaire par les récepteurs ryanodines. En conséquence, nous proposons l’émergence d’un nouveau domaine de l’APP jouant un rôle critique, en plus de l’Aβ, dans les processus à la base de l’apprentissage et qui en conséquence pourrait jouer un rôle dans le développement de la maladie d’Alzheimer.

Les protéines sont au coeur de la vie. Ce sont d'incroyables nanomachines moléculaires spécialisées et améliorées par des millions d'années d'évolution pour des fonctions bien définies dans la cellule. La structure des protéines, c'est-à-dire l'arrangement tridimensionnel de leurs atomes, est intimement liée à leurs fonctions. L'absence apparente de structure pour certaines protéines est aussi de plus en plus reconnue comme étant tout aussi cruciale. Les protéines amyloïdes en sont un exemple marquant : elles adoptent un ensemble de structures variées difficilement observables expérimentalement qui sont associées à des maladies neurodégénératives. Cette thèse, dans un premier temps, porte sur l'étude structurelle des protéines amyloïdes bêta-amyloïde (Alzheimer) et huntingtine (Huntington) lors de leur processus de repliement et d'auto-assemblage. Les résultats obtenus permettent de décrire avec une résolution atomique les interactions des ensembles structurels de ces deux protéines. Concernant la protéine bêta-amyloïde (AB), nos résultats identifient des différences structurelles significatives entre trois de ses formes physiologiques durant ses premières étapes d'auto-assemblage en environnement aqueux. Nous avons ensuite comparé ces résultats avec ceux obtenus au cours des dernières années par d'autres groupes de recherche avec des protocoles expérimentaux et de simulations variés. Des tendances claires émergent de notre comparaison quant à l'influence de la forme physiologique de AB sur son ensemble structurel durant ses premières étapes d'auto-assemblage. L'identification des propriétés structurelles différentes rationalise l'origine de leurs propriétés d'agrégation distinctes. Par ailleurs, l'identification des propriétés structurelles communes offrent des cibles potentielles pour des agents thérapeutiques empêchant la formation des oligomères responsables de la neurotoxicité. Concernant la protéine huntingtine, nous avons élucidé l'ensemble structurel de sa région fonctionnelle située à son N-terminal en environnement aqueux et membranaire. En accord avec les données expérimentales disponibles, nos résultats sur son repliement en environnement aqueux révèlent les interactions dominantes ainsi que l'influence sur celles-ci des régions adjacentes à la région fonctionnelle. Nous avons aussi caractérisé la stabilité et la croissance de structures nanotubulaires qui sont des candidats potentiels aux chemins d'auto-assemblage de la région amyloïde de huntingtine. Par ailleurs, nous avons également élaboré, avec un groupe d'expérimentateurs, un modèle détaillé illustrant les principales interactions responsables du rôle d'ancre membranaire de la région N-terminal, qui sert à contrôler la localisation de huntingtine dans la cellule. Dans un deuxième temps, cette thèse porte sur le raffinement d'un modèle gros-grain (sOPEP) et sur le développement d'un nouveau modèle tout-atome (aaOPEP) qui sont tous deux basés sur le champ de force gros-grain OPEP, couramment utilisé pour l'étude du repliement des protéines et de l'agrégation des protéines amyloïdes. L'optimisation de ces modèles a été effectuée dans le but d'améliorer les prédictions de novo de la structure de peptides par la méthode PEP-FOLD. Par ailleurs, les modèles OPEP, sOPEP et aaOPEP ont été inclus dans un nouveau code de dynamique moléculaire très flexible afin de grandement simplifier leurs développements futurs., Proteins are at the center of life. They are formidable molecular nanomachines specialized and optimized during million years of evolution for well-defined functions in the cell. The structure of proteins, meaning the tridimensional setting of their atoms, is closely related to their function. Absence of structure for a subset of proteins is also recognized to be as crucial. Amyloid proteins is a striking example : they fold into an ensemble of various structures hardly observable experimentally that are associated with neurodegenerative diseases. This thesis, firstly, is on the study of the structural ensemble of the amyloid proteins amyloid-beta (Alzheimer) and huntingtin (Huntington) during their folding and aggregation. Our results describe in details, with an atomic resolution, the characteristic interactions present in the structural ensemble of these two proteins. Concerning the amyloid-beta protein (AB), our results show the structural differences between three of its physiological forms during its first aggregation steps in an aqueous environment. We have then compared these results with those obtained during the past few years by several other research groups using various experimental and simulation protocols. Clear trends come out of this comparison regarding the influence of AB physiological form on its structural ensemble during its first aggregation steps. Their distinct aggregation pathways are rationalized by the identified differences. For their part, the identified similarities offer targets for therapeutical compounds disrupting the aggregation of the neurotoxic oligomers. Concerning the huntingtin protein, we identify the structural ensemble of its functional region at its N-terminal in an aqueous environment and in a phospholipid membrane. In agreement with the available experimental results on the global structure of this region in aqueous solution, our results reveal the dominant interactions, at an atomic precision, in its structural ensemble as well as the influence of its neighboring regions. We have also characterized the stability and the growth of nanotube-like structures that could occur during the aggregation of the amyloid region of huntingtin. Moreover, we have developed, in collaboration with a group of experimentalists, a precise model describing the main membrane interactions of huntingtin N-terminal, which serves as a membrane anchor that controls the localization of huntingtin in the cell. Secondly, this thesis is on the refinement of a coarse-grained model (sOPEP) and on the development of a new all-atom model (aaOPEP) that are both based on the coarse-grained OPEP force field, commonly used to study protein folding and amyloid protein aggregation. The goal behind the optimization of these models is to improve the de novo structure prediction of the PEP-FOLD method. These three models -- OPEP, sOPEP and aaOPEP -- are now also implemented in a new molecular dynamics software that we have developed specifically to greatly ease their future developments.

L’amyloïdose, une maladie progressive et incurable, implique une vaste panoplie de pathologies et de pathogénèses, qui est expliquée par la grande variabilité biologique et structurale des protéines responsables de la formation des dépôts d’amyloïde. L’amyline (polypeptide amyloïde des îlots pancréatiques, IAPP) est une protéine très susceptible de subir des changements de conformation impliquant les feuillets bêta et conférant aussi des propriétés physicochimiques distinctes. Cette protéine prend alors une forme fibrillaire et se dépose dans les îlots de Langerhans chez les humains atteints de diabète de type 2 ou d’insulinome. Ces dépôts d’amyloïde pancréatique (AIAPP) ont été décrits chez certaines espèces animales telles que les félins domestiques, les grands félins, le raton laveur et les primates non humains. La formation de dépôts d’amyloïde contribue à la pathogénèse du diabète de type 2, mais les mécanismes qui induisent la conversion de l’amyline (IAPP) en amyloïde (AIAPP) ne sont pas complètement compris. Les hypothèses du projet sont que certaines variations présentes dans les séquences peptidiques de l’IAPP provenant de différentes espèces animales jouent un rôle critique pour la formation de fibrilles et que plusieurs composés chimiques aromatiques/phénoliques sont capables d’abroger la formation de dépôts d’amyloïde. Le projet de recherche consiste donc à caractériser la propension des différentes isoformes animales d’IAPP à former de l’amyloïde in vitro afin d’identifier les acides aminés jouant un rôle clé dans cette transformation structurale et ultimement d’inhiber la formation d’amyloïde pancréatique. Le projet se divise en deux volets principaux. Le premier consiste à identifier les différentes séquences peptidiques de l’IAPP retrouvées chez les espèces animales. L’objectif est d’identifier les acides aminés jouant un rôle clé dans la formation d’amyloïde. Le gène de l’IAPP a été séquencé chez plus d’une quarantaine d’espèces. Le potentiel d’agrégation des séquences obtenues a été simulé à l’aide d’outils bioinformatique. Une librairie de 23 peptides a été commandée afin de procéder à des analyses physicochimiques in vitro permettant d’évaluer le potentiel amyloïdogénique (test fluorimétrique à la thioflavine T, essai de liaison au rouge Congo, dichroïsme circulaire, microscopie électronique à transmission) et cytotoxique (sur une lignée cellulaire provenant d’insulinome : INS-1). Les analyses effectuées à partir de la librairie constituée de 23 peptides ont permis d’identifier trois séquences ne formant pas d’amyloïde et qui proviennent des espèces animales suivantes : le tamarin lion doré (Leontopithecus rosalia), le grand dauphin (Tursiops truncatus) et l’alpaga (Vicugna pacos). Un site potentiellement critique est le segment 8-20 présentant le motif NFLVH qui ne forme plus d’amyloïde lorsqu’il est remplacé par le motif DFLGR ou KFLIR. Les acides aminés 29P, 14K et 18R sont également impliqués dans l’inhibition de la transformation structurale en fibrille. La dernière partie du projet consiste à inhiber la formation de l’amyloïde en utilisant des composés chimiques commercialisés (hypoglycémiants, anti-inflammatoires non stéroïdiens) ou nouvellement synthétisés dans notre laboratoire (les aryles éthyles urées). Un criblage d’une soixantaine de composés chimiques a été conduit dans cette étude. Leur efficacité a été testée sur l’IAPP humaine, qui possède un fort potentiel amyloïdogénique. Les techniques utilisées sont les mêmes que celles exploitées précédemment. L’essai de liaison croisée photo-induite ("photo-induced cross-linking of unmodified proteins", PICUP) a été réalisé afin d’étudier les formes intermédiaires (monomères, oligomères). Un total de 11 composés chimiques a démontré un potentiel à inhiber l’agrégation des fibrilles. Pour la classe des hypoglycémiants, le glyburide, le répaglinide et la troglitazone ont montré l’activité thérapeutique la plus élevée pour retarder et réduire la formation de fibrilles. Les anti-inflammatoires antiamyloïdogènes actifs incluaient le diclofenac, le méloxicam, le phénylbutazone, le sulindac et le ténoxicam. Les aryles étyles urées les plus intéressantes étaient la EU-362 et la EU-418. Tous ces composés ont conféré une protection cellulaire contre l’activité cytotoxique des fibrilles. Les molécules actives possèdent des éléments structuraux communs tels des substituants donneurs d’électrons (alcool, amine, halogène) sur un noyau benzène. En conclusion, ce projet de recherche a permis de caractériser l’IAPP chez diverses espèces animales, dont plusieurs chez lesquelles elle n’avait pas encore été décrite, de déterminer les sites jouant un rôle clé dans sa transformation en amyloïde et, ultimement, de tester le potentiel thérapeutique de nouveaux agents antiamyloïdogènes dans le diabète de type 2. Nous espérons que ce projet ouvrira ainsi la porte à de nouvelles stratégies de traitement., Amyloidosis is a progressive and, as of now, incurable disease caused by the deposition of insoluble proteins. Amyloid research over the past decades focused on the characterization of the substantive biological variability of amyloid deposits. Amyloidosis encompasses a diversity of pathological manifestations, explained by the diversity of underlying causal proteins. In the pancreas of susceptible species, islet amyloid polypeptide (IAPP) is a precursor for an amyloid protein (AIAPP), which has a characteristic fibrillar structure and resistance to physical agents. This folded protein deposits in the islets of Langerhans of patients with type 2 diabetes or islet cell tumors (insulinoma). Amyloid deposits have also been well characterized, anatomically, in feline and non-human primate species. Amyloid fibril formation contributes to the pathogenesis of diabetes mellitus but the precise pathophysiologic factors involved in the fibrillization of IAPP as well as resultant islet injury remain to be elucidated. Further understanding of the causative factors in the fibrillogenesis of IAPP will be requisite in the development of therapeutic strategies to disrupt the amyloidosis process. This project hypothesizes that the specific variations found in IAPP peptide sequences among different animal species are critical for IAPP fibrillization. Also, some aromatic/polyphenolic compounds can abrogate fibrillization. The main objective forms the basis for development of new therapeutic tactics to impede amyloid formation and associated cellular injury. Thus this project has two specific aims. The first specific aim was to identify critical variations in IAPP amino acid sequences from different animal species and to assess their amyloidogenic potential. To accomplish this, the IAPP gene was isolated and sequenced from paraffin-embedded tissues from various animals (40 species). The aggregation potency was assessed for each sequence using in silico analysis. A library of 23 peptides was prepared from sequences that were distinctly different and their amyloidogenic potential was assessed in vitro using physicochemical analysis (thioflavin-T assay, Congo red binding assay, far-UV circular dichroism, transmission electron microscopy) and cytotoxicity assays (insulinoma cell line INS-1). Among this peptide library, three were non-amyloidogenic and corresponded to the following animal species: golden lion tamarin (Leontopithecus rosalia), commun bottlenose dolphin (Tursiops truncates) and alpaca (Vicugna pacos). Segment 8-20 of the peptide was critical for amyloid formation and the substitution of the NFLVH motif found in this region by a DFLGR or KFLIR motif impeded fibrillization. The amino acids 29P, 14K and 18R were also demonstrated to abrogate fibril formation. The second objective consisted in abrogating IAPP fibrillogenesis using conceptualized aromatic/polyphenolic structures, specifically hypoglycemic, non-steroidal anti-inflammatory and aryl ethyl urea agents. This part of the project involved molecular screening of more than 60 compounds. Their efficacy at inhibiting amyloid formation was assessed in vitro on human IAPP, which exhibits the highest amyloidogenic potential. Techniques included the above-mentioned methods, with the addition of photo-induced cross-linking of unmodified proteins (PICUP). A total of 11 compounds showed potential in abrogating IAPP aggregation. Among the hypoglycemic agents evaluated, glyburide, repaglinide and troglitazone showed the highest potency in reducing fibril formation. The NSAIDs that displayed anti-amyloidogenic activity were diclofenac, meloxicam, phenylbutazone, sulindac and tenoxicam. EU-362 and EU-418 were the hit compounds resulting from the screening of the aryl ethyl urea (EU) class. Additionally, these anti-amyloidogenic molecules conferred a protection against fibril cytotoxicity. All of the active molecules bear a commun motif composed of benzene ring with electron donor moieties, such as alcohol, amine or halide. To conclude, this project characterized IAPP in several animal species in which it has not been previously described and improves our understanding of the amyloidogenesis process. Moreover, the therapeutic potential of hypoglycemic, non-steroidal anti-inflammatory and aryl ethyl ureas agents as anti-amyloidogenic compounds was evaluated. It is conceivable that the additional information hereby gained on the regulation of amyloidogenesis may point towards new therapeutic strategies for diabetic patients.

The cellular Prion Protein (PrPc) is a ubiquitary protein mainly expressed in the central nervous system. It is particularly known for its conformational conversion in PrPSc in Prion diseases, which are proteinopathies such as Alzheimer’s disease (AD). AD is associated with extracellular deposits of aggregated beta-amyloid peptides (Aβ) derived from successive β- and the γ-secretase cleavages of the amyloid precursor protein (APP) expressed by neurons. PrPc and APP share some common functions and proteolytic pathways (α- or β-secretase), involving them in proliferation, differentiation, synaptogenesis and cellular survival. PrPc is involved in the regulation of proliferation and differentiation of many stem cells: adult neural (NSC), hematopoietic (HSC) and human embryonic (hESC). Several publications also show that PrP downregulates the cleavage of APP in Aβ and positively regulates the cleavage of APP in sAPPα suggesting an anti-amyloïdogenic role of PrPc. PrP could also act as a receptor of Aβ at the neuronal surface inducing LTP inhibition and synaptic alteration. In this context, the specific objectives of my thesis were:-Study of the expression of PrP, APP and its cleavage residues during neural induction of hESC in NSC and neuronal differentiation.-Impact of the modulation of PrP expression on APP cleavages as well as on stem cells properties (survival, proliferation, differentiation). 1. Neural induction of hESC in NSCFor this project, we have used Human Embryonic Stem Cells (hESC) for which the laboratory has an authorization from the “Agence de la Biomédecine”.For the neural induction, we have tested two protocols, the first one allows the obtention of neurospheres in suspension and then figures of “rosettes” composed of NSC, and a “monolayer” protocol that mimics the beginning of corticogenesis. An optimization of these protocols has been necessary (starting cell density, cell fixation methods to improve PrP detection). We have also determined the best conditions to analyze the expression of PrP, APP and its derived peptides (Aß, sAPPα/β). 2. Differentiation of NSCNSC derived from hESC were amplified and differentiated into neurons and/or astrocytes. Cells were characterized in particular by immunofluorescence and RT-qPCR for the expression of the major astrocytic (GFAP) and neuronal markers (BIII-tubulin, doublecortin, synaptophysin) and the progressive decrease of NSC markers. Again we have determined the best conditions for cell density and kinetic time points for our analysis.3. Modulation of PrPC expression We have used lentiviral vectors allowing the expression of an anti-PrP shRNA, human PrP and respective controls. To achieve this task, lentiviral transductions of hESC and NSC were optimized: cell density, size of the seeding culture wells or MOI of lentivirus. Finaly, samples collected allowed us to evaluate the impact of PrPc modulation on the APP cleavages as well as on stem cells properties (survival, proliferation, differentiation)., La Protéine Prion cellulaire (PrPc) est une protéine ubiquitaire mais majoritairement présente dans le système nerveux central. Elle est plus particulièrement connue pour sa conversion conformationnelle en PrPSc dans les maladies à Prions qui sont des Protéinopathies comme la maladie d’Alzheimer (MA). La MA est en partie associée à des dépôts de peptides beta-amyloïdes (Aβ) agrégés de façon extracellulaire et issus des clivages successifs par la β- puis la γ-sécrétase de la protéine précurseur amyloïde (APP) exprimée dans les neurones. La PrPc et l’APP partagent des fonctions et des voies protéolytiques communes (α- ou β-sécrétase) les impliquant dans la prolifération, la différenciation, la synaptogenèse et la survie cellulaire. La PrPc est impliquée dans la régulation de la prolifération et la différenciation de différentes cellules souches : neurales adultes (NSC), hématopoïétiques (HSC), embryonnaires humaines (hESC). Si la PrP et l’APP partagent des fonctions communes, plusieurs publications montrent que la PrPc régule négativement le clivage de l'APP en Aβ et positivement le clivage de l’APP en sAPPα suggérant ainsi un rôle anti-amyloïdogénique de la PrPc. La PrP agirait également comme récepteur des Aβ à la surface neuronale induisant notamment l’inhibition des LTP et l’altération synaptique.Dans ce contexte, les objectifs spécifiques de la thèse sont :- L’étude de l’expression de la PrP, de l’APP et ses résidus de clivage au cours de l’induction neurale des hESC en NSC et de la différenciation neuronale- L’impact de la modulation de l’expression de la PrP sur le clivage de l’APP ainsi que sur les propriétés des cellules souches (survie, prolifération, différenciation).1. Induction neurale des hESC en NSC Pour ce projet nous avons utilisé des Cellules Souches Embryonnaires Humaines (hESC) pour lesquelles le laboratoire dispose d’une autorisation de l’Agence de la Biomédecine.Pour l’induction neurale, nous avons testé deux protocoles : l’un permet d’obtenir des neurosphères en suspension puis des «rosettes» constituées de NSC, l’autre protocole en monocouche mime quant à lui la corticogenèse. Une optimisation de ces protocoles a été nécessaire (densité de départ, méthodes de fixation des cellules pour améliorer la détection de la PrP) ainsi que la détermination des conditions d’analyse de l’expression de PrP, d’APP et ses résidus clivés (Aβ, sAPPα/β). 2. Différenciations à partir des NSC Les NSC obtenues ont ensuite été amplifiées puis différenciées en neurones et/ou astrocytes. Les cellules ont été caractérisées notamment par immunofluorescence et RT-qPCR pour l’expression des principaux marqueurs astrocytaires (GFAP) et neuronaux (BIII-tubuline, Doublecortine, Synaptophysine) et la disparition progressive des marqueurs de NSC. Là encore nous avons établi des conditions précises de densité cellulaire ainsi que les points des analyses cinétiques de nos différents paramètres.3. Modulation de l’expression de la PrPc Nous avons utilisés des vecteurs lentiviraux permettant l’expression ou l’inhibition de la PrPc humaine pour transduire des hESC au moment d’initier l’induction neurale et des NSC. Pour cela nous avons également dû réaliser des optimisations de différents paramètres : densité cellulaire, taille des supports d’ensemencement ou MOI de lentivirus afin d’avoir une transduction efficace tout en limitant la cytotoxicité. De même, les échantillons récoltés nous ont permis d’évaluer l’impact de la modulation de la PrPc sur le clivage de l’APP ainsi que sur la biologie des cellules souches (survie, prolifération, différenciation).

International audience; Previous works have shown the interest of naturally fluorescent proflavine derivatives to label Abeta deposits in vitro. This study aimed to further characterize the properties of the proflavine 3-acetylamino-6-[3-(propargylamino)propanoyl]aminoacridine (COB231) derivative as a probe. This compound was therefore evaluated on human post-mortem and mice brain slices and in vivo in 18-month-old triple transgenic mice APPswe, PS1M146V and tauP301L (3xTgAD) mice presenting the main characteristics of Alzheimer's disease (AD). COB231 labelled amyloid plaques on brain slices of AD patients, and 3xTgAD mice at 10 and 0.1 μM respectively. However, no labelling of the neurofibrillary tangle-rich areas was observed either at high concentration or in the brain of fronto-temporal dementia patients. The specificity of this mapping was attested in mice using Thioflavin S and IMPY as positive controls of amyloid deposits. After intravenous injection of COB231 in old 3xTgAD mice, fluorescent amyloid plaques were detected in the cortex and hippocampus, demonstrating COB231 blood–brain barrier permeability. We also controlled the cellular localization of COB231 on primary neuronal cultures and showed that COB231 accumulates into the cytoplasm and not into the nucleus. Finally, using a viability assay, we only detected a slight cytotoxic effect of COB231 (< 10%) for the highest concentration (100 μM).

Skin manifestations associated with monoclonal gammapathy are common and can present with various clinical and pathological aspects. They can be the first events leading to the diagnosis of monoclonal gammapathy. They may be present either as specific lesions, including lymphoplasmacytic or pure plasma cell neoplastic infiltrates and monoclonal immunoglobulin deposits, or as non-specific dermatitis, such as leukocytoclastic vasculitis, neutrophilic dermatoses, mucinoses or xanthomatosis, giving little clues for the diagnosis of the underlying disease.

Amyloidosis is a rare group of diseases related to extracellular deposition of proteins in an insoluble beta-pleated sheet structure presenting a characteristic apple-green birefringence under polarized light after Congo red staining. Thirty types of proteins are known to cause amyloidosis. The accurate identification of the amyloid protein is of paramount importance since it is a key step for the clinical management and personalized treatment. Amyloid typing is usually based on immunohistochemistry and immunofluorescence on tissular sections. This approach has several limits leading to a subtyping failure rate of 15 to 58% of cases. To overcome these difficulties, proteomic methods have been developed to characterize directly the amyloid protein. The most advanced technique carried out on fixed and paraffin-embedded tissue consists of laser microdissection followed by mass spectrometry. The type of amyloidosis can be determined in more than 95% of cases. However, the experience for this technique is very limited apart from the Mayo Clinic (Rochester, United States). In France, a very close proteomic assay has been implemented in the department of pathology of Foch Hospital with similar results. The introduction of proteomics in clinical practice represents a major improvement for typing amyloidosis. In this article, we discuss the benefits and limits of the different techniques used for amyloid classification and we briefly report our proteomic results.

Beyond the classically described regulation of calcium and bone metabolism, vitamin D is a neurosteroid hormone essential to neurophysiological function (regulation of neurotransmitters and neurotrophins) with anti-inflammatory and antioxidant neuroprotective action. In contrast, hypovitaminosis D, which is extremely frequent in the elderly, may result in neurological dysfunction and may explain part of the cognitive disorders in this population. Epidemiology is consistent with this notion and has repeatedly shown an association between hypovitaminosis D and cognitive decline, either in the general population or in Alzheimer's patients. Preliminary intervention trials confirm the causal relationship and quantify the cognitive effect of vitamin D supplementation in the elderly. This raises prospects for primary/secondary prevention of cognitive decline by exogenous supplies of vitamin D. In particular, although current anti-dementia drugs are only symptomatic, future treatment options could rely on drug combinations preventing several neurodegenerative mechanisms at once. As such, vitamin D enhances the efficacy of memantine in terms of neuronal protection and prevention of cognitive decline in Alzheimer's disease.

Transthyretin familial amyloid polyneuropathy (TTRFAP) is an autosomal dominant neuropathy that is fatal within about 10 years after symptom onset. TTRFAP is observed worldwide, albeit with a higher frequency of the most common variant, Val30met, in Portugal, Sweden and Japan. Various phenotypic differences are observed. TTRFAP should be considered in patients with a progressive axonal polyneuropathy of unknown origin, especially when associated with autonomic nervous system dysfunction. A positive family history is found in most cases when onset begins around 30 years of age, while late-onset FAP is often sporadic and may be confused with chronic inflammatory demyelinating polyneuropathy. Nerve biopsy is often used to confirm the presence of extracellular amyloid deposits in interstitial tissue of the endoneurial space, although amyloid can also befound in muscle, salivary gland and abdominal fat. It is important to stress that biopsy negativity does not rule out amyloidosis. Genetic testing for TTR gene mutations should be performed in case of progressive length-dependent axonal polyneuropathy predominantly involving small nerve fibers.

Familial amyloid polyneuropathies (FAP) are among the most frequent hereditary amyloidoses. These are serious, most often fatal diseases with autosomal dominant inheritance. FAP can be caused by mutations in four genes, namely those encoding transthyretin, Al-apoliprotein, gelsolin, and beta-2 microglobulin. Transthyretin is a tetramer composed of four identical subunits linked by non covalent bonds and bearing binding sites for thyroxine (T4) and retinol-binding protein (RBP). More than 120 transthyretin gene sequence variations have been characterized, of which only 80% seem to be pathogenic. Gene mutations can induce tetramer destabilization, thereby generating misfolded monomers that aggregate into insoluble amyloidfibrils. The mutation spectrum is highly variable across countries. For example, while the Val30Met mutation is found in 95% of the Portuguese and Swedish patient populations, high mutational heterogeneity is observed in France. Age of onset and clinical signs are influenced by numerous factors, especially the mutation type and the country, but the mechanisms underlying this variability are not fully clear. The three-dimensional structure of the normal transthyretin protein and a dozen mutants is now known, providing insights into the deleterious effects of mutations. A better understanding of the mechanisms involved in amyloid fibril formation has led to the development of drugs that inhibit transthyretin tetramer destabilization. It is hoped that, within afew years, such drugs will replace liver transplantation, which is currently the only curative treatment.

A broad range of human diseases are linked to the formation of insoluble, fibrous, protein aggregates called amyloid fibrils. They include, but are not limited to, type II diabetes, rheumatoid arthritis, and perhaps most importantly, debilitating neurodegenerative diseases such as Alzheimer's disease, Parkinson's disease, and Huntington's disease. There currently exists no cure, and no means of early diagnosis for any of these diseases. Numerous studies have shown that the ability to form amyloid fibrils is an inherent property of the polypeptide chain. This has lead to the development of a number of computational approaches to predict amyloidogenicity by amino acid sequences. Although these methods perform well against short peptides (about 6 residues), they generate an unsatisfactory high number of false positives when tested against longer sequences of the disease-related peptides and proteins. The main objective of this thesis was to develop an improved bioinformatics based approach to predict amyloidogenic regions from protein sequence.Recently new experimental techniques have shed light on the structure of amyloids showing that the core element of a majority of disease-related amyloid fibrils is a columnar structure (β—arcade) produced by stacking of β-strand-loop-β-strand motifs called “β-arches”. Using this structural insight, we have created a bioinformatics based approach to predict amyloidogenic regions from protein sequence information. Data from the analysis of the known and modeled β-arcade structures was incorporated into a rule based algorithm implemented in the Java programming language to create the ArchCandy program. Testing it against a set of protein and peptide sequences known to be related to diseases has shown that it correctly predicts most of these sequences and a number of mutated sequences related to the familial diseases. In addition to the prediction of regions with high amyloidogenic potential, a structural arrangement of the amyloid fibril is also suggested for each prediction. As whole genome sequencing becomes cheaper, our method provides opportunity to create individual risk profiles for the neurodegenerative, age-related and other diseases ushering in an era of personalized medicine.; La formation d'agrégats protéiques insolubles et fibreux, appelés fibrilles amyloïdes, est impliquée dans une large variété de maladies humaines. Parmi elles, figurent entre autres, le diabète de type II, l'arthrite rhumatoïde et, notamment, les atteintes neurodégénératives débilitantes, telles que les maladies d'Alzheimer, de Parkinson ou encore de Huntington. Actuellement, il n'existe ni traitement, ni diagnostic précoce pour aucune de ces maladies.De nombreuses études ont montré que la capacité à former des fibrilles amyloïdes est une propriété inhérente à la chaîne polypeptidique. Ce constat a conduit au développement d'un certain nombre d'approches computationnelles permettant de prédire les propriétés amyloïdogéniques à partir de séquences d'amino-acides. Si ces méthodes s'avèrent très performantes vis à vis de courts peptides (~ 6 résidus), leur application à des séquences plus longues correspondant aux peptides et protéines en lien avec les maladies, engendre un nombre trop élevé de faux positifs. Le principal objectif de cette thèse consiste à développer une meilleure approche bioinformatique, capable de prédire les régions amyloïdogéniques à partir d'une séquence protéique. Récemment, l'utilisation de nouvelles techniques expérimentales a permis de mieux appréhender la structure des amyloïdes. Il est ainsi apparu que l'élément caractéristique de la majorité des fibrilles amyloïdes impliquées dans les maladies, était constitué d'une structure étagée (β-arcade), résultant de l'empilement de motifs « feuillet β – coude – feuillet b » appelés « β-arches ». Nous avons mis à profit cette particularité structurale pour créer une approche bioinformatique permettant de prédire les régions amyloïdogéniques d'une protéine à partir de l'information contenue dans sa séquence. Les résultats provenant de l'analyse des structures de type β-arcade, connues et modélisées, ont été compilés et traités à l'aide d'un algorithme écrit en langage Java, afin de créer le programme ArchCandy.L'application de ce programme à une sélection de séquences protéiques et peptidiques, connues pour leur lien avec les maladies, a permis de démontrer qu'il était en mesure de prédire correctement la majorité de ces séquences, de même que les séquences mutées impliquées dans les maladies familiales. Outre la prédiction de régions à haut potentiel amyloïde, ce programme suggère la conformation structurale adoptée par les fibrilles amyloïdes. Le séquençage de génomes entiers devenant toujours plus abordable, notre méthode offre une perspective de détermination individuelle des profils à risque, vis à vis de maladies neurodégénératives, liées à l'âge ou autres. Elle s'inscrit ainsi pleinement dans l'ère de la médecine personnalisée.

The aim of our project is to synthesize compounds able to interact with biological processes involved in protein-protein interactions. Two amyloidogenic proteins involved in Alzheimer's disease have been chosen: tau protein and Aβ40 peptide. Our approach is based on the multimeric presentation of biological compounds (peptides and organic compounds) and our inhibitors are designed from a diketopiperazine scaffold. The biological activity of our compounds is evaluated in vivo and in vitro. Other part of the project is the design, synthesis and characterization of compounds able to mimic Tau fibers., 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.

Cutaneous nodular amyloidosis is rare, and association with Sjögren's syndrome has been reported. We discuss the possible link between these two diseases based on a case we saw.A 78-year-old woman with Sjögren's syndrome ongoing for 17 years presented for evaluation of a waxy infiltrated lesion on her left leg that had appeared 6 months earlier. Histopathological examination revealed a deposit of homogenous eosinophilic material throughout the dermis consistent with amyloidosis. Immunohistochemical study showed these deposits to be AL immunoglobin light chains.The association of cutaneous nodular amyloidosis and Sjögren's syndrome appears to be a distinct disease entity reflecting the polymorphic clinical spectrum of lymphoproliferative diseases related to Sjögren's syndrome.

International audience; Systemic AL amyloidosis is a rare complication of monoclonal gammopathies. Renal manifestations are frequent, mostly characterized by heavy proteinuria, with nephrotic syndrome and renal failure in more than half of the patients at diagnosis. Without treatment, median survival does not exceed 12 months. Amyloid heart disease and diffusion of amyloid deposits are associated with reduced survival. Treatment of systemic AL amyloidosis has been profoundly modified with the introduction of international criteria for the definition of organ involvement and hematologic response, and with the use of sensitive tests for the measurement of serum-free light chain levels. Melphalan plus dexamethasone is now established as the gold standard for first line treatment of systemic AL, with similar efficacy and reduced treatment-related mortality compared to high-dose therapy. Modern chemotherapy regimens, based on the use of novel agents such as bortezomib and lenalidomide, might further improve patient survival.

The treatment of familial amyloid polyneuropathies (FAP) is complex and requires a neurological and cardiological multidisciplinary coverage. It includes specific treatments to control the progression of the systemic amyloidogenesis, the symptomatic treatment of the peripheral and autonomic neuropathy (digestive, urinary, sexual, postural hypotension) and the treatment of organs severely involved by amyloidosis (heart, eyes, kidneys). First line specific treatment of met30 TTR-FAP is liver transplantation (LT) which allows to suppress the main source of mutant TTR, to stop the progression of the neuropathy in 70 % of cases at long-term (with an experience of 18 years) and to double the median survival. In case of severe renal or cardiac insufficiency, a double transplant kidney-liver or heart-liver can be discussed. The tafamidis (in temporary authorization of use in France) is a stabilizing medicine of the tetrameric TTR which showed in very early stages of met30 TTR-FAP short-term capacities to stop the progress of the peripheral neuropathy in 60 % of the cases versus 38 % with placebo. It should be proposed in case of contraindication of TH (age70 years [20 % of the cases]), of very early stages (very low NIS-LL score), or for the period of wait of LT. Other innovative medicines issued from biopharmaceutical companies have been developed to block the hepatic production of both mutant and wild TTR which are noxious in the late forms NAH (50 years old) (RNAi [RNA interference] therapeutics, AntiSens oligonucleotids), for removing the amyloid deposits (monoclonal antibody anti-SAP), or to slow down the formation of deposits of TTR and amyloidosis (combination of doxycycline-TUDCA). Clinical trials should be first addressed to the patients with a late onset of FAP or non-met30 TTR-FAP who are less responding to LT and patients with contraindications in the LT. Initial cardiac assessment and periodic cardiac investigations are important for the FAP according to the frequency of cardiac impairment which is responsible of high rate of mortality. Conduction disorders (atrio-ventricular blocks) require the implantation of a pacemaker in about one third of the cases during the evolution of the disease. A myocardial infiltration is detected in two third of the cases and is for a long time latent; it remains often limited to a diastolic dysfunction which can be responsible for hemodynamical difficulties during the LT; it evolves sometimes, late, towards a systolic dysfunction of bad prognosis. A combined liver-heart transplantation is proposed in cases of severe cardiac involvement which are contraindication to the LT only, essentially in forms "not met30". In every case of FAP, a regular cardiological follow-up is required for life, because of the progress of the cardiac involvement, which is not always stopped by the liver transplantation. The symptomatic treatments are indispensable to improve the quality of life of the patients: neurogenic pains, urinary disorders, liqueurs, sexual impotence, postural hypotension. The familial screening of the carriers of the TTR gene mutation and their regular follow-up by appropriate clinical examination and complementary investigations are major to detect early the onset of the disease to start as soon as possible specific therapy.

Lafora body disease is a common and severe form of progressive myoclonic epilepsy. It is an autosomal recessive disorder with a gene locus recently mapped to chromosome 6q23-27. The disease presents between the age of 10 and 18 years with generalised seizures followed by myoclunus. Intellectual deterioration occurs early and progresses to dementia. The diagnosis must be usually confirmed by demonstrating Lafora bodies. The practical procedure is the axillary skin biopsy that shows PAS positive inclusion in the cells of the sweet ducts. We present a case of Lafora disease discovered in a 26-year-old man. Moreover, we emphasize on the diagnosis difficulties of this disease.

A rare lesion of secondary amyloidosis of the cornea caused by trichiasis is reported. A 33-year-old Asian woman presented with progressive decrease of visual acuity of the right eye evolving over several years, combined with the growth of a lower budding, gelatinous, pink corneal mass located next to an inferior lid trichiasis. The treatment consisted of eyelid surgery for trichiasis, followed by ablation of the corneal lesion by anterior keratectomy. After 14 months of follow-up, no recurrence was observed. Visual acuity is 9/10 P3 without correction. Pathological examination of the mass revealed secondary corneal amyloidosis, AL type (light chains), rarely reported in the literature (18 cases). No other organ involvement by amyloidosis was identified. Corneal amyloidosis is a rare complication of trichiasis. To avoid recurrence, this anomaly should be recognized as the cause and should be treated prior to removal of the corneal lesion.

Alzheimer's disease is a neurodegenerative disorder characterized by neuropathological lesions: amyloid deposits and neurofibrillary degeneration. However, the links between these two brain hallmarks are still poorly understood. Until now, mainly amyloid pathology has been targeted un many clinical trials without any success. Both new therapeutic strategies and diagnosis improvement are needed.

Amyloidosis is characterized by tissue deposits of amyloid material. Secondary amyloidosis can occur as a sequel to pulmonary tuberculosis over a relatively long period. However, this was not the case with our patient. Subsequently we conducted a literature review to try to explain the unusual course of AL amyloidosis in our patient.A 36- year-old patient was admitted to our department for investigation of haemoptysis. A diagnosis of primary pulmonary tuberculosis was made and antituberculous treatment was started. On the second day of treatment, a haematoma appeared on the sole of the right foot, which spread down to the toes during the following days. Renal investigations showed a 24h proteinuria of 9 g/L and serum protein electrophoresis revealed an albumin level of 11.8 g/L. A diagnosis of nephrotic syndrome was made. A renal biopsy was indicated but this was not possible on account of a marked worsening of the patient's condition after 14 days of treatment. The patient's level of consciousness deteriorated and he was transferred to the intensive care unit for ventilation. He died 48 hours later. Post-mortem histological examination of pulmonary and cutaneous tissue revealed AL amyloid deposits.In view of the association of active pulmonary tuberculosis and a pulmonary localisation of amyloidosis, a causal relationship is not definite. Coexistence of active pulmonary tuberculosis and primary amyloidosis must also be considered, particularly as the immunohistochemical characterisation revealed AL amyloidosis.

Etiological diagnosis of mild cognitive impairment (MCI) or dementia requires combined clinical, neuropsychological, biological and neuro-imaging clues. The diagnostic value of biological and neuro-imaging biomarkers has recently increased according to neuropathological studies. Biomarkers help for making the in vivo diagnosis of underlying histological lesions, sometimes of combined lesions. Sensitivity and specificity of CSF biomarkers, i.e. tau, phospho-tau and amyloid, is now over 85% for Alzheimer's disease (AD) diagnosis at the dementia and MCI stages. Brain MRI can suggest mild AD when depicting medial temporal lobe atrophy. DAT-SCAN(R) is indicated in cases suspected to have Lewy body dementia when parkinsonism is lacking. Metabolism and blood flow impairments observed by PET and SPECT in posterior cortical areas, in particular in posterior cingulate and parieto-temporo-occipital junction, are highly suggestive of AD in atypical cases. International research is currently focalised on research of possible serum biomarkers and neuro-imaging techniques using tracers targeting the specific AD lesions.

Exosomes are microvesicles secreted by many cells upon fusion of multivesicular endosomes with plasma membrane. They allow the intercellular transfer of proteins, lipids and RNA. They are especially well described in the immune system, where they induce an anti-tumoral response by the exchange of MHC molecules between dendritic cells. We are interested in the role exosomes could play in the nervous system. We first described that primary neurons do secrete exosomes as they differenciate. Then we showed that mature neurones also secrete exosomes. Neuronal exosomes contain sub-units of glutamate receptors (GluR1 and 2), and the endogenous prion protein (PrPc). We also showed that the C-terminal part of the tetanus toxin can be released in association with neuronal exosomes. Finally, we demonstrated that neuronal exosomal release is regulated by synaptic glutamatergic activity, and by a Ca2+ influx. Using a cell line as a model, we studied the exosomal release of APP (amyloid precursor protein) and its derivates according to mutations found in familial forms of Alzheimer disease. We showed that exosomes contain the amyloidogenic fragment of APP C99. It has also been shown that exosomes from a cell line overexpressing APP contain a fraction of the secreted Aβ, involved in Alzheimer disease. Neuronal exosomes could play a crucial role in the normal physiology of synapses, by allowing the exchange of neurotransmitter receptors between neurons. They could also propagate pathogenic proteins involved in neurodegenerative disorders such as Alzheimer and Creutzfeldt-Jacob diseases.; Les exosomes sont des microvésicules sécrétées par les cellules après la fusion des endosomes multivésiculaires avec la membrane plasmique. Ils permettent le transfert intercellulaire de protéines, mais aussi de lipides et d'ARN. Ils sont particulièrement étudiés dans le système immunitaire, car ils permettent la mise en route d'une réponse anti-tumorale par l'échange de molécules du CMH entre cellules dendritiques. Nous nous sommes intéressés au rôle que les exosomes pourraient jouer dans le système nerveux. Au cours de ma thèse, nous avons d'abord fait la démonstration que les neurones en cours de différentiation sécrètent des exosomes. Nous avons ensuite montré que les neurones matures en sécrètent également. Les exosomes neuronaux contiennent certaines sous-unités des récepteurs au glutamate (GluR1 et 2), et la protéine endogène du prion (PrPc). Nous avons également découvert que la partie C-terminale de la toxine du tétanos peut être sécrétée par voie exosomale. Enfin, nous avons mis en évidence que la sécrétion des exosomes par les neurones est directement reliée à l'activité synaptique glutamatergique, et à une entrée de Ca2+. A partir d'une lignée cellulaire, nous avons étudié la sécrétion des fragments de clivage de l'APP (amyloid precursor protein) en fonction de deux mutations retrouvées dans des cas familiaux de la maladie d'Alzheimer. Nous avons montré que les exosomes contiennent le fragment amyloïdogénique C99, et une autre étude a révélé qu'ils contiennent une partie du peptide Aβ sécrété. Les exosomes neuronaux pourraient donc jouer un rôle dans la physiologie normale de la synapse, en permettant l'échange de récepteurs aux neurotransmetteurs entre neurones. Ils pourraient également être impliqués dans la propagation de protéines pathogènes dont certaines sont mises en cause dans des maladies neurodégénératives comme Alzheimer et Creutzfeldt-Jacob.

The authors report the case of a 68-year-old man complaining of haemoptysis and breathlessness. Bronchoscopy revealed a budding formation in tracheal bifurcation. Multiple biopsies were performed and concluded as to AL type amyloidosis. Tracheobronchial amyloidosis is an uncommon localised form of amyloidosis that can simulate lung cancer.

International audience; What is an innovative therapeutics for the Alzheimer's disease? An already used therapeutics which appeals to a recent and innovative concept or a therapeutic still putative based on tracks turned out experimentally but which still ask to be supported by man? Some therapeutic used at present are based on often former observations (anti-acetylcholinesterasic strategy) or more recent (antiglutamatergic strategy) but cannot be really considered as therapeutic innovative. They will be reviewed thus quickly because treated somewhere else. Potentially innovative therapeutics arise from recent headways and are there often only because of their stammerings. If the biology of Tau proteins is well-known, its therapeutic approach is little developed. On the contrary, therapeutics approaches turns essentially around the peptide amyloid, whether its training or the cellular consequences of its overproduction. This article is centred on the various therapeutic approaches which we can prospectively propose and which are very promising for some and for the others, collide with abstract or theoretical problems which will be approached here.

Squamous cell carcinoma ex-pleomorphic adenoma (CXAP) is a malignant and rare mixed tumor. We report a new case.A seventy-year-old woman consulted for a mass in the left hemi-face having evolved over the last 20years. The physical examination revealed a hard and large tumor invading all the palate. Computed tomography revealed a heterogeneous 8.5cm long maxillary mass. The diagnosis of CXAP was made on a biopsy. A histological study confirmed the diagnosis after surgical resection of the tumor, specifying its noninvasive character.CXAP is generally located in the parotid gland; it is very rarely located in the palate. The degenerated epithelial component generally corresponds to an adenocarcinoma or an undifferentiated carcinoma; squamous-cell carcinoma is more rarely reported. The prognosis is excellent for the micro and noninvasive types. Surgery remains the treatment of choice.

The amyloidoses are characterised histopathologically by the tissue deposition of fibrillar amyloid, specifically stained by Congo red and birefringent under polarised light. This characteristic is linked to a beta-folded structural configuration that is the common denominator of the amyloidoses which may have more than twenty distinct protein precursors. The most common is AL amyloidosis which is of immunoglobulin origin. It may be organ limited, or systemic (with predominant cardiac involvement). Limited bronchopulmonary amyloidosis, usually AL, may manifest itself as either tracheobronchial deposits or parenchymal nodules or masses. Diffuse interstitial pulmonary amyloidosis with clinical manifestations is rare and usually associated with systemic AL amyloidosis and deposits involving the alveolar-capillary gas exchange zone. Amyloidosis may also manifest itself as pulmonary hypertension, amyloid hilar and mediastinal adenopathy or pleural involvement. AL amyloidosis may be associated locally with pulmonary lymphoma. Occasionally, non-fibrillar, Congo red-negative, immunoglobulin deposits may occur, presenting as parenchymal pulmonary nodules or cysts. Exceptionally immunoglobulin deposits may show a cellular or extra-cellular crystalline structure.

We report a case of amyloid cardiopathy revealed by a cerebral embolism.A 55-year-old patient was admitted with a right hemiplegia and aphasia due to an infarction in the middle cerebral artery territory. Echocardiography was suggestive of an amyloid cardiopathy, and an IgG lambda multiple myeloma with renal insufficiency was discovered. The patient died suddenly 4 months later after chemotherapy was initiated.Embolic complications are rare and late in cardiac amyloidosis. The diagnosis may be suspected by echocardiography.