Le fragment d’APP Aeta représente un neuromodulateur clé des récepteurs NMDA synaptiques – APPYSYNAPSE

Depuis trente ans, les études sur la protéine précurseur d’amyloid (APP) se sont en priorité focalisées sur la synaptotoxicité d’un de ses fragments, le peptide amyloid-ß (Aß), dans la maladie d’Alzheimer. Or, APP, clivée de façon physiologique, permet la sécrétion d’Aß mais aussi d’autres peptides, dont le peptide Amyloid-? (A?) décrit par le collaborateur externe (CE) Allemand de ce projet (Dr Willem) et le partenaire 1 (P1) (Willem et al. 2015). Ce peptide est formé grâce au clivage d’APP par l’ ?-secretase et semble altérer la communication synaptique et l’activité calcique. Ce projet propose d’élucider une question majeure non-résolue: quel est le rôle de ce peptide A? sécrété de façon physiologique dans le cerveau? Les données préliminaires du travail collaboratif entre les trois partenaires de ce projet et CE Allemand permettent de formuler l’hypothèse qu’A? représente un modulateur de l’activité des récepteurs glutamatergiques NMDA (NMDARs). Cette modulation semble modifier le traitement d’information dépendant des NMDARs ainsi que les tâches cognitives et comportementales associées.
Partant de ces données, nous proposons de disséquer la nécessité et l’impact d’A? dans le cerveau. Nous avons réuni un consortium d’experts d’A? (P1 et CE Allemand), de l’analyse des NMDARs (P1 et P2), du comportement chez la souris (P1 et P3) et de l’analyse de la fonction synaptique liée au calcium (CE Anglais). Le projet est divisé en trois tâches (T):

T1- Identification du mécanisme par lequel A? module les NMDARs.
T2- Identification de l’impact d’A? sur la gestion d’information dépendante du calcium et des NMDARs.
T3- Identification de l’impact d’A? sur les tâches cognitives et comportementales dépendantes des NMDARs.

Nous disposons de peptides synthétiques et recombinants d’A?. Nous avons créé un modèle murin sur-exprimant une version sécrétée d’A? dans le cerveau (modèle MISEPA2) et un modèle murin dans lequel le clivage d’APP par ?-secretase a été abolit engendrant une absence d’A? (modèle APPD?).

Pour T1, nous analyserons comment A? module l’activité des NMDARs après application aiguë de ces peptides sur ovocytes de xénopes, sur neurones en culture, sur tranches d’hippocampe des souris contrôles et grâce à l’analyse des 2 nouveaux modèles murins. Dans cette T1, nous utiliserons les techniques d’électrophysiologie de patch, de fluorescence lifetime imaging microscopy (FLIM), de traçage du mouvement des NMDARs par quantum dot et une analyse biochimique pour respectivement identifier l’impact d’A? sur les courants, la conformation, le ‘trafic’ des NMDARs, et une interaction directe entre A? et les NMDARs.
Pour T2, nous analyserons l’impact d’Aeta sur la dynamique du calcium à la synapse par imagerie calcique 2-photon sur cultures de neurones et aussi par couplage d’électrophysiologie de patch, d’imagerie calcique 2-photon et du décageage de glutamate sur tranches d’hippocampe. Nous utiliserons l’éléctrophysiologie de champ et de patch pour disséquer l’impact d’A? sur la plasticité synaptique et l’intégration du signal synaptique liés aux NMDARs.
Pour T3, nous soumettrons les lignées MISEPA2 et APPD? et leurs contrôles respectifs à des tâches cognitives et comportementales dépendantes des NMDARs pour identifier comment la modification des niveaux d’A? in vivo impacte les processus mnésiques, l’anxiété et la sociabilité.
S’éloignant de l’analyse classique des peptides issus d’APP en conditions pathologiques, ce travail appréhendera avec précision la fonction de ce nouveau peptide A? dans le cerveau en condition physiologique afin de le classer comme un nouveau modulateur essentiel de la signalisation neuronale. Il sera ensuite possible d’évaluer comment des modifications pathologiques de bioactivité et de quantité de ce peptide contribuent aux dysfonctionnements synaptiques et cognitifs observés dans la maladie d’Alzheimer et possiblement dans d’autres désordres psychiatriques liés aux NMDARs.