Thèse Utilisation d'Un Peptide Thérapeutique pour Contrer l'Évolution de la Maladie d'Alzheimer H/F

Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Université Paris-Saclay GS Life Sciences and Health École doctorale : Signalisations et Réseaux Intégratifs en Biologie Laboratoire de recherche : Institut des Neurosciences Paris-Saclay Direction de la thèse : Hervé LE STUNFF ORCID 0000000346187838 Début de la thèse : 2026-10-01 Date limite de candidature : 2026-05-05T23:59:59 La maladie d'Alzheimer (MA) est une pathologie neurodégénérative progressive responsable d'un déclin cognitif altérant profondément l'autonomie. Elle constitue la principale cause de démence, touchant plus de 55 millions de personnes dans le monde, avec près de 10 millions de nouveaux cas chaque année. Les symptômes incluent troubles de la mémoire et du langage, anxiété et perturbations du sommeil. Sur le plan moléculaire, la MA est associée à des mutations des gènes APP, PSEN1 et PSEN2, influençant la production du peptide bêta-amyloïde (A). L'accumulation d'A42 forme des plaques amyloïdes extracellulaires, tandis que l'hyper-phosphorylation de la protéine tau conduit à des enchevêtrements neurofibrillaires. Ces lésions provoquent stress oxydatif, neuro-inflammation, activation microgliale et perte neuronale. Le facteur génétique APOE4 et des perturbations du métabolisme lipidique, notamment l'augmentation des céramides, jouent également un rôle clé dans la progression de la maladie. Les traitements actuels ciblant A et tau montrent une efficacité limitée. Des travaux récents suggèrent qu'un peptide neuroprotecteur, le PIF, améliore la cognition et réduit l'activation microgliale dans un modèle murin atteint de trisomie 21, maladie génétique avec risque précoce de MA. Notre projet vise à évaluer son efficacité préclinique dans la MA en analysant ses effets sur la cognition, la neuro-inflammation, le métabolisme des céramides et les lésions cérébrales. La maladie d'Alzheimer (MA) est une affection neurodégénérative progressive caractérisée par un déclin cognitif qui perturbe le fonctionnement quotidien. Les symptômes typiques de la MA comprennent des pertes de mémoire, des troubles du langage, de l'anxiété, de l'irritabilité, des hallucinations et des troubles du sommeil (Jack et al., 2024). En 2024, plus de 55 millions de personnes dans le monde étaient atteintes de démence, la MA représentant 60 à 80 % de ces cas. Selon l'Organisation mondiale de la Santé, près de 10 millions de nouveaux cas de démence sont diagnostiqués chaque année dans le monde. La MA est causée par des mutations des gènes de la protéine précurseur de l'amyloïde (APP), de la préséniline 1 (PSEN1) et de la préséniline 2 (PSEN2), mutations connues pour influencer significativement la production de peptide bêta-amyloïde (A) (Quan et al., 2023). L'étiologie de la MA inclut également des prédispositions génétiques (par exemple, l'allèle 4 de l'apolipoprotéine E), le vieillissement, l'obésité, le mode de vie et l'exposition à des facteurs environnementaux (Nasb et al., 2024).
Le peptide A est le principal constituant des plaques amyloïdes et une caractéristique de la maladie d'Alzheimer. Il est généré à partir de la protéine précurseur de l'amyloïde (APP) par la voie amyloïdogénique, également appelée cascade amyloïde (Deng et al., 2013). Ce peptide A42 entraîne la formation de plaques extracellulaires qui altèrent la fonction synaptique et engendrent des conséquences délétères en aval (Rice et al., 2019 ; Yasumoto et al., 2019). À mesure que la maladie progresse, la charge amyloïde s'accompagne de la formation d'enchevêtrements neurofibrillaires (ENF) due à l'hyper-phosphorylation de la protéine tau, ce qui perturbe davantage la fonction neuronale (Gallego-Rudolf et al., 2024 ; He et al., 2018). Ces agrégats pathologiques induisent un stress oxydatif, une inflammation et un dysfonctionnement synaptique, entraînant une perte neuronale généralisée. Les microglies et les astrocytes activés libèrent des cytokines pro-inflammatoires, exacerbant le vieillissement (Ising et al., 2019 ; Udan et al., 2008). Bien que les mécanismes précis reliant la pathologie amyloïde à l'agrégation de la protéine tau et à la neurodégénérescence ne soient pas entièrement élucidés, leur interaction accélère le déclin cognitif et la mort neuronale dans la maladie d'Alzheimer (Knopman et al., 2021). Bien que les mutations des gènes APP, PSEN1 et la neuro-inflammation soient des mécanismes pathogènes bien établis de la MA et que la variation du gène APOE soit reconnue comme le facteur le plus important pour cette maladie, ces facteurs connus correspondent principalement à des anomalies au niveau des protéines. Plus récemment, de plus en plus de données suggèrent que la dysrégulation lipidique joue un rôle important dans la maladie d'Alzheimer (Yin, 2023). Dans le cerveau, une altération de l'homéostasie du cholestérol et des sphingolipides perturbe la fonction synaptique, l'intégrité membranaire et le maintien de la myéline, entraînant ainsi une neurodégénérescence (Baloni et al., 2022 ; Filippov et al., 2012 ; He et al., 2025). Il a été ainsi constaté que les céramides colocalisent avec le noyau des plaques A42 dans le cerveau de souris atteintes de la maladie d'Alzheimer (Dinkins et al., 2016). De plus, Kundu et al. ont montré que les souris exprimant l'apoE4 possèdent près de deux fois plus de céramide que les souris exprimant l'apoE3 (Kundu et al., 2022 ; Wang et al., 2024). La surexpression de l'apoE4 peut augmenter les taux de céramide, tandis que l'expression de l'apoE3 peut les diminuer (Kurano et al., 2022).
À ce jour, des traitements pharmacologiques de la maladie d'Alzheimer ont été approuvés par la FDA. Néanmoins, la plupart des stratégies thérapeutiques ciblant les protéines A et tau ont une efficacité limitée, ce qui souligne la nécessité d'approches alternatives. À ce jour, des traitements pharmacologiques de la maladie d'Alzheimer ont été approuvés par la FDA. Néanmoins, la plupart des stratégies thérapeutiques ciblant les protéines A et tau ont une efficacité limitée, ce qui souligne la nécessité d'approches alternatives. Notre collaboratrice (Pr Janel, BFA CNRS UMR 8152), a récemment évalué l'effet de l'administration du facteur de préimplantation (PIF), un peptide aux propriétés neurotrophiques et neuroprotectrices, dans un modèle murin du syndrome de Down, les souris Dp16 (Moreau et al, 2024). Les souris Dp16 traitées pendant un mois présentaient une amélioration de la mémoire spatiale associée à une diminution de l'activation microgliales (Dard et al, 2025). L'ensemble de nos résultats révèle le principal bénéfice de ce peptide sur les capacités cognitives, via la régulation de l'hyperactivation et de la ramification microgliales (Dard et al., 2025). En nous basant sur l'effet bénéfique de ce peptide sur la neuro-inflammation et les capacités cognitives dans le modèle de souris trisomique, nous avons développé un projet de recherche qui vise à déterminer l'efficacité du PIF sur l'évolution de la MA. L'objectif est de démontrer l'efficacité thérapeutique de notre peptide sur l'apparition des troubles cognitifs dans la MA au stade préclinique. Pour cela, nous utiliserons des souris traitées à différents stades pour comparer les effets du traitement avant et au début de la pathologie neurodégénérative. Différents tests comportementaux seront utilisés afin de déterminer l'efficacité du traitement. Nous réaliserons des IRM fonctionnelles qui seront corrélées afin de déterminer l'effet du traitement sur les connexions et régions cérébrales altérées par la MA. L'IRM CEST sera également développée afin d'analyser de façon non-invasive l'impact du traitement sur l'inflammation et le métabolisme lipidique. En parallèle, nous analyserons l'impact du traitement sur le métabolisme des céramides, les mécanismes neuro-inflammatoires et les lésions neuronales (analyses moléculaires de l'activation des cellules gliales, des cytokines pro-inflammatoires, métabolisme de l'ABeta et taupathie). Pour tester les traitements par sPIF dans un modèle de la maladie d'Alzheimer, nous utiliserons des souris adultes 3TG (APP/PSEN1/Tau-Tg (x). Ce modèle murin de la maladie d'Alzheimer présente des dépôts d'A et une activation microgliale dès l'âge de 4/6 mois, concomitant avec les premiers déficits de mémoire. Notre peptide sera administré par voie intranasale, compte tenu du succès de l'administration intranasale de peptides (9) et des effets bénéfiques démontrés par nos résultats sur le souris Dp16 (Dard et al, 2025). Les souris seront traitées avec un véhicule (solution saline) ou du sPIF (0,15 mg/kg) trois fois par semaine. La dose de PIF utilisée a déjà été précédemment testée et validée (Dard et al., 2025). Dans un premier temps, nous déterminerons l'effet du traitement PIF sur les niveaux d'Ab40 et d'Ab42, d'APP, des produits de clivage d'APP (APP-C83 et APP-C99), de la -sécrétase 1 (BACE1), de Tau et de PTau (S202/T205 et T212).
Afin d'identifier les effets du traitement PIF sur le déclin cognitif des souris 3TG, le labyrinthe en Y sera utilisé pour évaluer les changements cognitifs, la mémoire de travail spatiale à court terme et l'activité exploratoire chez la souris. L'alternance spontanée, une mesure de la mémoire de travail spatiale, sous-tendue par les fonctions du cortex préfrontal, sera évaluée en permettant aux souris d'explorer les trois bras du labyrinthe. Cette alternance est motivée par la curiosité innée des rongeurs à explorer des zones encore inexplorées. La mémoire spatiale de référence, sous-tendue par l'hippocampe, sera testée en plaçant les souris dans le labyrinthe en Y dont un bras sera fermé pendant la phase d'apprentissage. En complément des tests comportementaux menés sur les groupes de souris, nous réaliserons des IRM avant et après traitement au PIF. Grâce à l'IRM fonctionnelle BOLD (imagerie par résonance magnétique fonctionnelle dépendante du niveau d'oxygénation du sang) chez des souris sédatées, nous calculerons la connectivité fonctionnelle (CF) cérébrale (10) afin d'identifier les connexions et les régions cérébrales les plus affectées. Des acquisitions anatomiques ex vivo à haute résolution viendront compléter les informations sur des régions cérébrales spécifiques. L'analyse de la CF se concentrera quant à elle principalement sur l'hippocampe et le cortex entorhinal, parmi les régions cérébrales les plus impliquées dans les troubles de la mémoire (ceci afin d'accroître la puissance statistique des résultats et de les corréler aux essais comportementaux et ex vivo). Cette approche longitudinale nous permettra d'effectuer une analyse chez une seule souris, comparant l'ampleur de la modification de la CF à la gravité du phénotype comportemental et aux éventuelles modifications anatomiques.
L'un des effets attendus de la molécule sPIF est la réduction de l'inflammation. L'inflammation est un phénomène complexe impliquant de nombreuses molécules (cytokines, facteurs de transcription, etc.), mais l'un de ses effets nets est la modification du pH. L'IRM CEST (Chemical Exchange Saturation Transfer) est une technique d'imagerie moléculaire possible uniquement à des champs magnétiques ultra-élevés et fournit un contraste fortement dépendant du pH, le transfert amide-proton (APT). Nos données préliminaires démontrent que nous pouvons acquérir des cartes CEST-APT nettes à 17,2 T. Nous utiliserons l'imagerie CEST-APT avant et après traitement par sPIF pour évaluer de manière non invasive le pH de différentes régions cérébrales. Étant donné le rôle des sphingolipides dans le développement de la MA, ainsi que le lien entre la céramide et la neuro-inflammation, et afin d'étudier un lien potentiel entre le traitement PIF et le métabolisme sphingolipidique, nous utiliserons l'imagerie CEST-NOE, sensible aux lipides mobiles du cerveau, qui pourra nous informer sur des déséquilibres de ces molécules induits par la pathologie. L'analyse en CEST de la créatinine, enfin, nous donnera une évaluation cérébrale énergétique complémentaire aux autres contrastes.
Nous étudierons les effets du traitement par sPIF sur les mécanismes moléculaires de la neuro-inflammation et des lésions neuronales dans chaque groupe expérimental. Nous utiliserons la RT-qPCR et le western blot pour déterminer les niveaux de TLR4, MyD88, NF-B/p65 (20) et du marqueur d'activation des cellules gliales (Iba1). De plus, nous localiserons les marqueurs inflammatoires (IL-6, IL-1, MCP-1, TNF-) dans les microglies grâce à la technique RNAscope. Nous déterminerons également les taux de céramides par une approche lipidomique et nous utiliserons la RT-qPCR pour déterminer l'expression des ARNm codant pour des enzymes de la voie de synthèse des céramides.