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Amyloid --- Amyloid beta-protein --- Amyloidosis

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Le précurseur du peptide amyloïde (APP) occupe une place centrale dans la pathogénèse de la maladie d'Alzheimer (MA) étant donné que son clivage génère le principal constituant des plaques séniles, le peptide amyloïde (Aβ ). Un aspect précoce de la MA est le dysfonctionnement des mitochondries. En effet, des anomalies de la fonction mitochondriale telles que la diminution de l'activité des enzymes de la chaîne respiratoire, des altérations du contrôle de la qualité des mitochondries suite au dysfonctionnement de la mitophagie et la production d'espèces réactives dérivées de l'oxygène (ROS) apparaissent dans le cerveau de patients atteints de la MA. Les mitochondries pourraient avoir un rôle central dans les détériorations énergétiques et les dégâts oxydatifs des neurones. Dans ce contexte, des études ont mis en évidence que l'APP et le peptide A s'accumulaient dans les membranes mitochondriales, induisant des dégâts fonctionnels et structuraux. En considérant le lien établi dans la littérature entre le dysfonctionnement mitochondrial et l'APP dans la MA, nous avons pour objectif d'étudier le rôle physiologique précis de l'APP dans la fonction mitochondriale par l'étude de différents paramètres : la production d'ATP, le potentiel de membrane mitochondriale (ΔΨm) ainsi que les différences morphologiques et quantitatives des mitochondries dans des lignées dérivées de fibroblastes embryonnaires de souris (MEFs) et dans des cultures primaires de neurones exprimant ou non l'APP. Des données préliminaires obtenues dans le laboratoire avaient mis en évidence que les MEFs déficientes en APP présentent des altérations mitochondriales. Dans ce même modèle, nos résultats suggèrent que l'aspect et la distribution des mitochondries pourraient être différents comparé à leur contrôle respectif. Ceci pourrait s'expliquer par une perturbation du phénomène de fusion/fission mitochondriale faisant intervenir différents acteurs tels qu'OPA1 et MFN2, régulateur de la fission et DRP1, régulateur de la fusion. Dans ces cellules, nous avons observé une diminution du ΔΨm sans changement de la concentration d'ATP. La réexpression de l'isoforme 751 de l'APP dans les MEFs APPKO tend a restaurer partiellement ou complètement certains paramètres tels que la respiration basale, la respiration mitochondriale, la consommation d'02 dédié à la production d'ATP, la capacité de réserve et le potentiel de membrane mitochondriale.Toutefois, dans les neurones, l'aspect et la distribution des mitochondries ne semblent pas être modifiés en absence d'APP. Cependant, l'expression de DRPl semble diminuée dans les neurones APP KO. Nous avons également observés une diminution de la concentration d'ATP sans diminution du ΔΨm dans ces cellules. D'autre part, dans les neurones, la technologie Seahorse ne met pas en évidence un déficit de respiration mitochondrial en l'absence d'APP. Au contraire, les résultats obtenus montrent une tendance à l'augmentation des différents paramètres associés à la respiration mitochondriale dans les neurones n'exprimant pas l'APP.Les premiers résultats obtenus dans le cadre de ce projet donnent certaines indications sur le rôle possible de l'APP dans la fonction mitochondriale. The amyloid precursor protein (APP) constitutes a central part of the pathogenesis of Alzheimer disease (AD) considering its cleavage generates the main constituent of the senile plaques, the amyloid beta peptide (Aβ). An early sign of AD is the mitochondrial dysfunction. Abnormalities of the mitochondrial function such as impairment of oxidative phosphorylation and elevation of reactive oxygen species production appear in the brain of AD patients. Mitochondria are considered to play a critical role in oxidative stress and impaired energy metabolism in neurons. ln this context, studies have shown that APP and A peptide accumulation into the mitochondrial membrane leads to functional and structural impairments. Considering the link that has been established in the literature between the mitochondrial disruption and the APP in the AD, we aimed at studying the physiological role of APP in mitochondrial function. We used WT and APPKO cells lines to measure different markers reflecting mitochondrial activity: ATP production, mitochondrial membrane potential (ΔΨm), mitochondrial morphology related to the expression of fusion/fission proteins, and mitochondrial parameters reflected by oxygen consumption. Similar experiments were carried out in primary culture of neurons from WT and APPKO mice.Data obtained indicated that MEFs deficient in APP display overall mitochondrial deficits. More precisely, our results suggest that the appearance and the distribution of mitochondria could be different in MEFs deficient in APP which could be explained by a defect in mitochondrial fission/fusion. ln APPKO cell lines, we observed a decrease in the ΔΨm and but not in the concentration of ATP. The re-expression of APP isoform751 in MEFs APPKO tends to partially or totally rescue some mitochondrial parameters such as basal respiration, mitochondrial respiration, spare capacity, the ΔΨm and consumption of 02 associated to ATP production. ln neurons, the Seahorse technology does not reveal any mitochondrial deficit. On the contrary, data obtained indicate a rising trend in the different parameters associated to the mitochondrial respiration in neurons deficient in APP. Moreover, mitochondrial appearance and distribution did not seem to be modified in absence of APP. However, we observed a decrease in the production of ATP without modification of the ΔΨm in APP-deficient cells. The results obtained suggest that APP is involved in mitochondrial and cell bioenergetics function by mechanisms awaiting further investigation.

Amyloid beta-Protein Precursor --- Mitochondria --- Alzheimer Disease

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This thesis by Anna-Lena Göransson investigates the distinctive properties of toxic prefibrillar species formed by variants of the amyloid beta (Aβ) peptide, which is implicated in Alzheimer's disease. The research focuses on understanding how different forms of Aβ aggregates influence neurotoxicity, utilizing a combination of fluorescent probes and transmission electron microscopy. The study reveals a correlation between early-stage prefibrillar assemblies and cellular toxicity, highlighting their potential role in Alzheimer's pathology. Intended for researchers and students in biochemistry and neurobiology, the work aims to enhance the understanding of protein misfolding and aggregation in neurodegenerative diseases.

Amyloid beta-protein. --- Alzheimer's disease. --- Amyloid beta-protein --- Alzheimer's disease

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La maladie d’Alzheimer est une démence neurodégénérative dont la fréquence augmente avec l’âge. Le cerveau des malades est caractérisé par la présence de deux types de lésions neuropathologiques : les dégénérescences neurofibrillaires et les plaques séniles. Le constituant majeur des dépôts amyloïde (βA4). Ce petit peptide dérive d’une protéine transmembranaire nommée le précurseurs du peptide amyloïde (APP). L’étude du métabolisme de l’APP fait l’objet de nombreuses recherches étant donné son implication dans la maladie d’Alzheimer. Différents modèles cellulaires ont permis de mettre en évidence deux voies dans le catabolisme de l’APP.
L’une, dite non amyloïdogène, aboutit à la formation d’APP soluble après clivage protéolytique par l’α-sécrétase au sein du βA4. L’autre, dite amyloïdogène, libère le βA4 de son précurseur après l’action de la β- et γ-sécrétase.
Afin d’étudier le métabolisme de l’APP dans les cellules directement impliquées dans la maladie d’Alzheimer ; des cultures pures de neurones et d’astrocytes ont été mises au point et caractérisées. Pour exprimer une protéine étrangère dans nos deux modèles cellulaires, nous avons choisi l’adénovirus recombinant.
La première partie du travail montre qu’un adénovirus recombinant porteur du gène lacZ d’Escherichia coli codant la β-galactosidase est capable d’infecter des neurones et des astrocytes en culture. En effet, des tests histochimiques révèlent la présence de β-galactosidase dans des cultures de neurones et d’astrocytes préalablement infectées par l’AdRSVβgal. De plus, un test enzymatique a permis d’étudier la cinétique de production de la β-galactosidase après infection des deux types cellulaires. L’adénovirus recombinant est donc un vecteur efficace pour transférer un gène étranger dans les neurones et astrocytes en culture.
La deuxième partie concerne l’étude du métabolisme de l’APP dans des cultures de cellules cérébrales infectées par un adénovirus recombinant pour le gène codant l’APP-695 humain (AdRSVAPP).
Différentes analyses ont permis de mettre en évidence de l’APP soluble dans les milieux de culture des neurones et des astrocytes infectés. Nos résultats suggèrent donc que l’APP humain utilise la voie catabolique non amyloïdogène dans les deux types cellulaires. L’examen de la voie catabolique amyloïdogène s’est révélé très intéressant. En effet, pour des quantités comparables d’APPs produites par les deux types cellulaires, nous avons montré que seuls les neurones sécrétaient du peptide βA4 dans le milieu.
l’ensemble des résultats suggèrent d’une part, que le métabolisme neuronal et astrocytaire de l’APP sont différents et d’autre part, que les neurones représentent une source importante de peptide amyloïde qui entre dans la composition des plaques séniles de la maladie d’Alzheimer

Alzheimer Disease --- Amyloid beta-Protein Precursor --- Medical Laboratory Science --- Neurons

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Accumulation of amyloid β-peptide (Aβ) in the brain is one of the characteristics of Alzheimer’s disease. This peptide is one of the cleavage products resulting from the catabolism of a precursor named Amyloid Precursor Protein (APP). Endoproteolytic cleavages of APP by alpha-, beta- and gamma-secretase activity release soluble APP, Aβ and intracellular Carboxy-terminal domain (AICD).
APP interacts via its C-terminal domain (AICD) with the adaptor protein Fe65. This adaptor protein could have effects on the processing of APP by stabilizing AICD and could play an important role in the AICD-dependent signaling. The aim of this work was to analyze the impact of Fe65 expression on the processing of APP, and more precisely on AICD production.
To that end, we used an APP Gal4 fusion protein to measure AICD release by a Gal4 transactivation assay and we developed a Western blotting techniques for visualizing AICD directly.
The transactivation assays show that AICD was produced by a γ-secretase activity which is presenilin-dependent. The results of Western blotting demonstrated that AICD was degraded by a metalloprotease sensitive to phenontrolin and not by the proteasome. Next, we tested the impact of Fe65 expression on AICD production. Our results point out that Fe65 does not increase the amount of AICD, but has a transcriptional activity independent of the AICD concentration. Moreover, we found that Fe65 reduced extra cellular Aβ production by 32% and this decrease was not a consequence of modified β- or γ-cleavage L’accumulation de peptides amyloïde (Aβ) au niveau cérébral est une caractéristique de la maladie d’Alzheimer. Ce peptide est un des produits de clivage d’un précurseur appelé précurseur du peptide amyloïde (APP). Celui-ci subit des clivages endoprotéolytiques par des activités α-, β- et γ-sécrétases qui conduisent à la production d’ APP soluble, d’Aβ et d’un fragment C-terminal intracellulaire appelé AICD (APP Intra Cellular Domain).
L’APP interagit au niveau de son domaine C-terminal (AICD) avec la protéine adaptatrice Fe65. Cette protéine adaptatrice interviendrait dans le métabolisme de l’APP en stabilisant le fragment AICD. Elle pourrait aussi jouer un rôle dans les voies de signalisation intracellulaires. Le but de ce travail est d’analyser l’effet de l’expression de la protéine Fe65 sur le métabolisme de l’APP, et plus particulièrement sur la production d’AICD.
Pour cela, nous avons, d’une part, utilisé des protéines de fusion APP Gal4 qui permettent de mesurer la libération d’AICD grâce à un test de transactivation et , d’autre part, nous avons mis au point une technique de Western blotting permettant de mettre en évidence directement l’AICD.
Les résultats des tests de transactivation ont montré que l’AICD était effectivement produit par une activité γ-sécrétase préséniline-dépendant. En mettant au point une méthode de Western blotting nous avons démontré que l’AICD était dégradé dans la cellule par une métalloprotéase sensible à la phénonthroline et non par le protéasome. Nous avons ensuite testé l’effet de la surexpression de Fe65 sur la production d’AICD. Nos résultats indiquent que Fe65 n’augmente pas la quantité d’AICD dans la cellule et suggèrent que Fe65 pourrait avoir une activité transcriptionnelle indépendant de la quantité d’AICD présente. De plus, nos données ont permis de mettre en évidence que l’expression de Fe65 diminue de 32% la quantité de peptide amyloïde extracellulaire. Cette diminution n’est pas due à une altération des clivages β ou γ de l’APP

FE65L1 protein, human --- Alzheimer Disease --- Amyloid beta-Protein Precursor