Modifications post-traductionnelles et leur rôle dans l'agrégation de Tau dans la maladie d'Alzheimer

Abstract

La maladie d'Alzheimer (AD) est une maladie neurodégénérative caractérisée par l'accumulation de plaques amyloïdes et d'enchevêtrements neurofibrillaires composés de la protéine Tau hyperphosphorylée. L'agrégation de Tau joue un rôle central dans la progression des tauopathies, un groupe de troubles neurodégénératifs liés à l'âge, en perturbant la stabilité des microtubules et en favorisant la propagation de la pathologie Tau par des mécanismes de seeding.La glycogène synthase kinase 3 bêta (GSK3β) est l'une des kinases clés impliquées dans l'hyperphosphorylation de Tau, et sa dérégulation est étroitement associée à la pathogénèse de l'AD. Cette étude explore la régulation complexede l'activité de GSK3β par des modifications post-traductionnelles, y compris la phosphorylation et l'O-GlcNAcylation, et leur impact sur la fonction et l'agrégation de Tau. Nous avons découvert que la phosphorylation de GSK3β par Akt sur Ser9 inhibe l'activité de GSK3β sur les substrats Tau nonprimés, tout en restaurant sélectivement son activité sur les substrats primés, soulignant un mécanisme de régulation différentiel. GSK3β est également fortement O-GlcNAcylée à plusieurs sites, y compris Ser9, ce qui n'altère pas significativement l'activité kinase mais réduit la phosphorylation de Ser9 parAkt, indiquant une interaction complexe entre ces modifications qui pourrait influencer la fonction de GSK3β.En outre, nous avons étudié les propriétés fonctionnelles et de seeding des fragments de Tau, R2Ct et R3Ct, qui englobent des régions critiques pour l'agrégation et l'épitope PHF-1 (S396, S400, S404). Le fragment R3Ct a montré une plus grande perte de fonction de stabilisation des microtubules et une propension accrue à l'agrégation toxique par seeding par rapport au fragment R2Ct, ces effets étant exacerbés par la phosphorylation de GSK3β. Pour mieux comprendre l'impact des événements de phosphorylation spécifiques sur le comportement de Tau, nous avons développé une stratégie semisynthétique pour produire une protéine Tau 2N4R complète et homogène, phosphorylée de manièresite-spécifique, incluant la Tau PHF1-3P avec trois sites de phosphorylation (pS396, pS400, pS404). Nos résultats indiquent que Tau PHF1-3P altère significativement l'assemblage des microtubules et, tout en réduisant l'agrégation induite par l'héparine, favorise la formation de longs fibrilles de type PHF via le cross-seeding.De plus, nous avons exploré l'utilisation de nanocorps comme agents thérapeutiques potentiels pour inhiber l'agrégation de Tau. Les nanocorps, qui sont des anticorps à domaine unique dérivés d'espèces camélidés, offrent des avantages uniques grâce à leur petite taille, leur grande stabilité et leur capacité à se lier à des épitopes spécifiques avec une grande affinité. En ciblant des régions clés au sein des domaines intrinsèquement désordonnés de Tau, les nanocorps peuvent inhiber efficacement l'agrégationet empêcher la formation d'enchevêtrements neurofibrillaires. Dans nos études, nous avons identifié des nanocorps qui se lient spécifiquement aux motifs PHF6 et PHF6* au sein de Tau, des sites critiques pour la formation des fibrilles, et démontré que ces nanocorps peuvent réduire l'agrégation de Tau in vitro.Cette recherche apporte des connaissances essentielles sur la régulation de GSK3β par phosphorylation et O-GlcNAcylation, les effets différentiels de la phosphorylation de Tau sur le seeding et l'agrégation, et l'utilisation d'approches semi-synthétiques pour étudier les interactions complexes des modifications post-traductionnelles sur Tau. De plus, l'identification des nanocorps comme inhibiteurs de l'agrégation de Tau ouvre de nouvelles perspectives pour l'intervention thérapeutique dans l'AD. Ces résultats améliorent notre compréhension des mécanismes moléculaires conduisant à la pathologie Tau dans l'AD et mettent en évidence des cibles thérapeutiques potentielles pour atténuer l'agrégation et la progression de Tau dans les tauopathies.