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Délivré par l'Université Toulouse III - Paul SabatierDiscipline ou spécialité : Immunologie et Maladies Infectieuses
JURY
Pr. François COUDERC (Président) Pr. Sylvain LEHMANN (Rapporteur) Dr. Sophie MOUILLET-RICHARD (Rapporteur)
Dr.Vincent BERINGUE (Examinateur) Dr. Frédéric LANTIER (Examinateur) Dr. Juan Maria TORRES (Examinateur)
Dr. Olivier ANDREOLETTI (Directeur)
Ecole doctorale : Biologie, Santé, Biotechnologies (BSB)
Unité de recherche : UMR 1225 INRA/ENVT Interactions Hôtes-Agents Pathogènes Directeur(s) de Thèse : Dr. Olivier ANDREOLETTI / Dr. Caroline LACROUX
Rapporteurs : Pr. Sylvain LEHMANN / Dr. Sophie MOUILLET-RICHARD Présentée et soutenue par Hervé CASSARD
Le 26 Novembre 2012
Titre : CONTRIBUTION A L'ETUDE DE LA DIVERSITE BIOCHIMIQUE ET BIOLOGIQUE DES
RESUME
Les encéphalopathies spongiformes transmissibles (EST) sont des maladies neurodégénératives affectant de nombreuses espèces de mammifères dont l’Homme (maladie de Creutzfeldt-Jakob – MCJ), la vache (encéphalopathie spongiforme bovine – ESB) et le mouton (tremblante). Au cours de ces maladies, une protéine, la PrPSc, isoforme anormale de la protéine cellulaire PrPC, s’accumule dans le système nerveux central des individus atteints. Selon le concept du prion, la PrPSc elle-même serait l’agent infectieux responsable des EST et aurait la capacité de provoquer la transconformation de la PrPC.
Historiquement, les essais de transmission d’isolats d’EST à des rongeurs conventionnels ont permis de définir la notion de souche de prion. Parallèlement, il est apparu que certaines propriétés biochimiques de la PrPSc pouvaient également être utilisées pour distinguer certaines souches de prion. Toutefois, la capacité des typages biologique et biochimique à refléter la réelle diversité des agents responsables des EST reste incertaine. En effet, des agents différents peuvent partager une signature biochimique similaire et le phénotype d’un agent peut évoluer, notamment lors de transmission interspécifique.
Dans ce contexte, la première partie de notre travail a consisté à étudier le phénotype biochimique de la PrPSc au sein d’un large panel d’isolats de maladie de Creutzfeldt-Jakob préalablement classés sur la base de critères génétiques et clinico-lésionnels. L’association de techniques de western blot et de deux tests innovants évaluant la résistance de la PrPSc à la digestion par la protéinase K nous a permis de définir quatre groupes biochimiques distincts ne correspondant que partiellement aux catégories de la classification pré-établie et pouvant potentiellement correspondre à différentes souches de prion.
Dans le deuxième volet de nos travaux, nous avons étudié la capacité d’isolats de tremblante atypique et classique à se propager dans divers modèles de souris transgéniques exprimant une PrPc hétérologue ainsi que les conséquences de ces transmissions interspécifiques sur leurs propriétés biologiques et biochimiques. Nous avons pu démontrer que le franchissement des barrières d’espèces porcine et bovine par l’agent de la tremblante atypique entraînait l’émergence de nouveaux prions, dont celui responsable de l’ESB. Par ailleurs, nous avons réussi à transmettre plusieurs isolats de tremblante classique à deux lignées de souris transgéniques exprimant la PrP humaine. Dans l’une de ces lignées, la signature biochimique de l’agent propagé était similaire à celle d’isolats de MCJ sporadique.
SUMMARY
Transmissible spongiform encephalopathies (TSE) are neurodegenerative diseases affecting several mammalian species including human beings (Creutzfeldt-Jakob disease – CJD), cattle (Bovine spongiform encephalopathy – BSE) and sheep (scrapie). During the course of these diseases, a protein called PrPSc, which is an abnormal isoform of the cellular protein PrPC, accumulates in the central nervous system of affected individuals. According to the prion hypothesis, PrPSc itself is the infectious agent in TSE and can induce transconformation of PrPC.
Transmission assays of TSE isolates to wild type rodents have permitted to define TSE strains according to biological criteria. Concurrently, it was shown that some of the biochemical properties of PrPSc could also be used to distinguish between different prion strains. However, whether biological and biochemical strain typing can reflect the whole biodiversity of TSE agents remains doubtful. Indeed, different agents can have similar biochemical signatures and the phenotype of a single agent can evolve, especially following interspecies transmission. Within this context, the first part of our work consisted of establishing the biochemical phenotype of PrPSc in a large panel of CJD isolates that had been previously classified according to genetic and clinico-pathological criteria. We used western blot methods and two new biochemical assays that allowed us to identified four biochemical subgroups that only partially correlated with the pre-established subclassification and could therefore represent different prion strains.
In the second part of our work we looked into the ability of atypical and classical scrapie isolates to propagate into murine transgenic models expressing PrPC of various species. We demonstrated that passage across the porcine and bovine species barriers by the atypical scrapie agent led to the emergence of new prions, including the BSE agent. Furthermore, we managed to transmit several classical scrapie isolates to two different transgenic mice strains expressing human PrP. In one of these models, the biochemical signature of the propagated agent was similar to that of sporadic CJD isolates.
