De la cellule au primate, propagation physiopathologique de la protéine Tau

Tau est une proteine stabilisatrice des microtubules majoritairement exprimee au niveau neuronal qui existe en six isoformes differentes appelees isoformes 3R ou 4R en fonction de l’inclusion de 3 ou 4 sequences repetees dans leur domaine de liaison aux microtubules. Dans une vingtaine de pathologies neurodegeneratives appelees tauopathies, des proteines Tau anormalement modifiees s’agregent formant des lesions intracellulaires appelees degenerescence neurofibrillaire (DNF). Selon les tauopathies, la morphologie des lesions, leur composition en isoformes ainsi que l’evolution spatio-temporelle de la pathologie different. Dans la plupart des cas, les tauopathies sont sporadiques mais quelques mutations du gene codant Tau (MAPT) causent des formes familiales de demences fronto-temporales. Dans certaines tauopathies sporadiques comme la maladie d’Alzheimer, la DNF est initiee dans des regions specifiques et evolue ensuite de maniere stereotypee. Ces stades neuropathologiques sont bien definis, mais les mecanismes expliquant cette evolution restent meconnus. Recemment, certaines etudes ont propose que des especes pathologiques de la proteine Tau sont capables de se deplacer activement de region en region suivant des connections neuro-anatomiques propageant ainsi la pathologie Tau dans le cerveau.Dans ce contexte, nous avons demontre a la fois in vitro, en utilisant un systeme de chambre microfluidique mais egalement in vivo dans un nouveau modele de rat, que la proteine Tau est activement et physiologiquement transferee de cellule en cellule. De maniere interessante, la pathologie Tau qui se developpe dans l’hippocampe des rats se propage egalement de region en region. Ce modele etant base sur une technologie de vectorisation virale, nous avons pu tester differentes constructions pour montrer qu’etonnamment, la pathologie Tau induite par des especes mutees ou des isoformes 3R est restreinte autour du site d’initiation et ne propage pas aussi loin que pour les especes sauvages 4R. La proteine Tau ainsi que la DNF se propagent donc de cellules en cellules mais les mecanismes expliquant cette propagation restent inconnus. Pour aborder cette question, et connaissant l’importance des vesicules extracellulaires (EVs) dans les mecanismes de communication intercellulaire, nous avons analyse leur implication dans le transfert de la proteine Tau. Nous avons purifie des EVs in vitro depuis des surnageants de culture mais egalement in vivo depuis des echantillons de liquide cephalorachidien de primates ainsi que des echantillons de fluide interstitiel cerebral de rat. Nous avons ainsi demontre que la proteine Tau est secretee de maniere physiologique sous forme libre mais egalement au sein de EVs issues du bourgeonnement de la membrane plasmique nommees ectosomes. Il apparait aussi qu’en cas de surexpression ou de presence de DNF, la proteine Tau est retrouvee dans des exosomes, des EVs issues de la voie endosomes/lysosomes.Ces resultats nous montrent que la proteine Tau se propage de neurone en neurone physiologiquement mais aussi durant des processus pathologiques. Il semble aussi exister des especes particulieres de proteine Tau plus promptes a se propager que d’autres. Ces differences pourraient en partie expliquer les differents phenotypes observes au sein des tauopathies. Nous avons aussi demontre que la proteine Tau est secretee via plusieurs voies de secretions qui pourraient refleter differents stades physiopathologiques. Des etudes complementaires sont necessaires notamment pour 1-clairement identifier les mecanismes de sortie et d’entree de Tau dans les neurones. 2-comprendre si certaines especes vont specifiquement induire la pathologie dans les neurones secondaires et s’il est possible de les bloquer grâce a des therapies ciblees. Et 3-identifier les raisons qui expliquent les vulnerabilites de certaines populations cellulaires.