Modulation d’ApoE, amélioration du phénotype ?

Les travaux de cette thèse montrent une implication de P2X4R dans la dégradation d’ApoE ainsi que dans la MA. Ainsi, l’hypothèse ressortant de ces résultats est que, dans les souris APP/PS1xKO, l’augmentation d’ApoE, via la diminution de l’activité de la cathepsine B, induit une amélioration des capacités mnésiques et une diminution de la charge amyloïde. Des études supplémentaires sont nécessaires, cependant, différentes données de la littérature soutiennent l’implication de ces deux protéines d’ApoE et de la cathepsine B dans la MA.

2.3.1 Modulation d’ApoE

Premièrement, ApoE joue un rôle dans le dépôt du peptide Aβ (cf. introduction §3.4.2), bien que des études utilisant des modèles amyloïdes ApoE-KO montrent des résultats contradictoires avec les observations présentes. En effet, dans ces études, l’absence d’ApoE induit une diminution d’Aβ et des plaques amyloïdes^466,467, tandis que les résultats présentés dans cette thèse montrent une diminution d’Aβ lors de l’augmentation d’ApoE. En outre, ApoE est impliquée dans l’agrégation du peptide Aβ, bien que les études à ces sujets présentent des conclusions contradictoires. Déterminer si ApoE facilite ou inhibe l’agrégation du peptide reste donc contreversée³²⁷. In vivo, Holtzman et al. montrent qu’ApoE facilite la formation de fibrilles⁴⁶⁸ et Ulrich et al. montrent que les souris déficientes pour ApoE présentent des plaques plus diffuses et moins compactes⁴⁶⁹. Dans ce contexte, il aurait été intéressant de se demander si les plaques amyloïdes chez les APP/PS1xKO présentent la même morphologie et le même niveau de compaction que les celles des souris APP/PS1, permettant ainsi de faire un lien entre l’augmentation d’ApoE et les dépôts amyloïdes.

Deuxièmement, l’expression d’ApoE est modulée par la libération de cytokines et certaines cytokines pro-inflammatoires, telles que le TNFα et l’Il-1β, induisent une diminution de l’expression d’ApoE⁴⁵⁶. P2X4R est impliqué dans les processus inflammatoires, en particulier

134 dans la libération de cytokines pro-inflammatoires^285,286, et les souris P2X4R-KO présentent une libération d’Il-1β moins élevée que les souris WT (cf. introduction §2.2.2b). De ce fait, une hypothèse serait que, dans le contexte de la MA, les souris WT libèrent des cytokines pro-inflammatoires provoquant une diminution de l’expression d’ApoE. Au contraire, les souris APP/PS1xKO libèrent moins de cytokines inflammatoires et présentent une atténuation de la diminution d’ApoE, résultant en une quantité d’ApoE supérieure aux souris WT.

Dernièrement, différentes études montrent qu’ApoE et ses produits de dégradation sont neurotoxiques^470,471. En effet, le fragment N-terminal de 22kDa issu de la protéolyse d’ApoE provoque une mort neuronale in vitro⁴⁷⁰, et l’inhibition de cette protéolyse entraine une diminution de la mort neuronale⁴⁷¹. Ces études suggèrent donc que l’inhibition de la dégradation d’ApoE, et donc de la génération de fragments, aurait un effet bénéfique, en prévenant la mort neuronale. Ainsi, une altération de la dégradation d’ApoE, comme observée dans les cellules P2X4R-KO, soutiendrait une amélioration de la pathologie.

Au vu des différentes implications d’ApoE dans la pathologie, il semble qu’une diminution de sa dégradation, comme il est observé dans les cellules n’exprimant pas P2X4R, puisse être bénéfique dans la MA.

2.3.2 Modulation de la cathepsine B

Plusieurs études impliquent également la cathepsine B dans la MA^)&$%)&&. Elle est impliquée dans la dégradation lysosomale du peptide Aβ³¹¹ et a été identifiée comme β-sécrétase, contribuant ainsi à la génération de peptide Aβ₄₂³⁶⁷. Une étude de Hook et al. montre que l’inhibition de la cathepsine B diminue la charge amyloïde et améliore les déficits cognitifs³⁶⁷. Ceci va dans le sens de l’hypothèse émise précédemment, puisque les souris P2X4R, ayant une altération de la cathepsine B, présentent une amélioration des capacités mnésiques et une diminution du peptide soluble. Cet effet semble cependant passer par la fonction β-sécrétase de la cathepsine B et donc par sa capacité à générer le peptide Aβ³⁶⁷, plutôt que par sa capacité à dégrader ApoE.

Enfin, la cathepsine B est impliquée dans l’inflammation. En effet, sa libération module l’activation de l’inflammasome NLRP3, et par conséquent la libération d’Il-1β, par les microglies traitées avec du peptide Aβ³⁶¹. De plus, inhiber la cathepsine B réduit la libération d’Il-1β. De ces données, une hypothèse à émettre serait que, en plus de moduler la dégradation directe d’ApoE, la cathepsine B promeut la libération de cytokines pro-inflammatoires, provoquant ainsi une diminution de l’expression d’ApoE. Dans les cellules

n’exprimant pas P2X4R, la cathepsine B étant altérée, une augmentation d’ApoE est observée par le biais de ces deux mécanismes. De manière intéressante, des expériences préliminaires de WB montrent que des BMDM issus de souris P2X4R-KO présentent un signal NLRP3 moins élevé que ceux issus de souris WT. Lorsque les macrophages sont stimulés avec du LPS et de la Nigéricine, afin d’activer l’inflammasome NLRP3, les BMDM P2X4R-KO montrent une augmentation du signal de la pro-caspase-1 comparativement aux cellules WT. Bien que préliminaires, ces résultats semblent concorder avec l’hypothèse émise précédemment : les cellules P2X4R-KO, ayant une cathepsine B altérée, présentent plus de pro-caspase 1 et moins de NLRP3, et donc supposément moins de cytokines Il-1β, entrainant ainsi une augmentation d’ApoE comparativement aux cellules WT.

La cathepsine B module donc différents aspects de la maladie d’Alzheimer et modifier son activité, par le biais de P2X4R, pourrait mener à l’amélioration de la pathologie. Dans ce contexte, des quantifications de fluorescence dans des lysats de cortex de souris APP/PS1 et APP/PS1xKO incubés avec du substrat fluorescent Z-RR-AMC ont été effectuées afin d’étudier l’activité de la cathepsine B chez ces souris. Ces quantifications ne montrent pas de différence de fluorescence entre les deux génotypes. Cependant, ces expériences ont été conduites sur des extraits de cortex entiers et il serait plus pertinent de les réaliser sur les microglies corticales isolées.

Dans l’ensemble, ces résultats montrent une implication de P2X4R dans la modulation de l’activité de la cathepsine B, et par conséquence dans la dégradation d’ApoE. De manière intéressante, les souris déficientes pour P2X4R présentent une augmentation d’ApoE microgliale, une amélioration de la mémoire spatiale ainsi qu’une diminution de la concentration du peptide Aβ soluble, soulignant une implication de P2X4R dans la MA. Les données de la littérature montrant des rôles importants d’ApoE et de la cathepsine B dans la MA, il est possible que P2X4R soit impliqué dans la MA via son rôle sur la cathepsine B et sur ApoE.

136

3 Etudes de la maladie d’Alzheimer chez les APP/PS1xKO :