• Langue : Anglais
• Discipline : Aspects moléculaires et cellulaires de la biologie
• Identifiant : 2025ULILS023
• Type de thèse : Doctorat
• Date de soutenance : 24/09/2025

Résumé en langue originale

Les tauopathies sont des maladies neurodégénératives progressives caractérisées parl'agrégation de la protéine tau dans le cerveau. La maladie d'Alzheimer (MA) est aujourd’huila tauopathie la plus répandue et la plus étudiée. Dans certaines tauopathie, particulièrementla MA, les lésions tau progressent dans le cerveau de manière spatio-temporelle en suivantun processus de type prion. Cela consiste en un transfert de la protéine tau pathologiqued’une cellule affectée vers une cellule receveuse saine. Celle-ci y recrutera alors la protéinetau physiologique et induira sa malconformation aboutissant à la génèse d’agrégats. Cesagents de nucléation peuvent être encapsulés dans des vésicules extracellulaires (VE) qui enassurent le transfert inter-cellulaire.Les VE sont des vecteurs de transport sécrétés par tous les types de cellules. Récemment, desVE isolées à partir de fluide de cerveau de patients atteints de différentes tauopathies (MA,paralysie supranucléaire progressive (PSP) et maladie de Pick (PiD)) ont été étudiées in vitroet in vivo afin d'évaluer leur capacité de nucléation. Il en ressort que des VE de patientsatteints de certaines tauopathies contiennent de la protéine tau pro-nucléante, suggérant unrôle dans la propagation de la pathologie tau. De manière intéressante, les VE issues depatients atteints de MA présentaient la plus forte capacité de nucléation. La protéine tauexiste sous différentes formes (isoformes, formes clivées, avec ou sans modifications posttraductionnelles).Ainsi, dans ce travail de thèse, nous avons cherché à : (1) Caractériser lesprotéoformes de tau au sein des VE dérivées de fluide de cerveaux de patients atteints de MA,de PSP et de PiD et (2) Déterminer si une sous-population particulière de VE était plus oumoins impliquée dans la propagation de type prion dans la MA.Pour le premier objectif, des VE dérivées de fluide de cerveau de patients atteints de MA, PSP,PiD et de témoins ont été isolées et caractérisées. Leur contenu en espèces de tau a étéimmunocapturé et analysé par spectrométrie de masse. Les résultats ont montré la détectionde plusieurs peptides de tau, dont certains présentaient une modification posttraductionnelletelle que la phosphorylation ou l'ubiquitination. Le profil protéique a révélédeux peptides enrichis uniquement dans les VE provenant de patients atteins de MA. Des testsfonctionnels en cellule ont démontré que l'un d’entre-eux, l’hexapeptide PHF6, joue un rôlemajeur dans la propagation de la pathologie tau médiée par les VE et que son ubiquitinationprend part dans cet effet.Pour le deuxième objectif, nous avons stratifié ces VE afin de définir quel sous-type vésiculaireétait à l’origine de cette propagation. Nous avons ainsi séparé les petites des grandes vésiculeset révélé un contenu protéique différent de ces sous-types vésiculaires. Il s’avère égalementque ces deux types de vésicules présentent des capacités de nucléations différentes, lespetites vésicules étant plus à même de provoquer le transfert et la nucléation en cellulereceveuse. Ces résultats ont été générés grâce à un modèle cellulaire de nucléation et unmodèle animal par injection des VE dans le cerveau de souris transgéniques développant unepathologie tau (THY-Tau30). Cela indique donc que des sous-types de VE peuvent avoir unecontribution différente à la propagation de la pathologie tau dans la MA et qu’il seraitintéressant de les stratifier sur la base d’autres critères.Ces résultats contribuent à la compréhension des mécanismes liés à la propagation de lapathologie tau dans les tauopathies et ouvrent également des pistes thérapeutiquesintéressantes.

Résumé traduit

Tauopathies are progressive neurodegenerative diseases all characterized by the aggregationof tau protein within the brain. The most known tauopathy with the highest prevalence isAlzheimer's disease (AD). The tau lesions in the brain of patients with some tauopathies,especially with AD follow a hierarchical progression throughout the brain. This reflects theprogressive spread of tau pathology from a specific affected brain region to another, explainedby a prion-like propagation mechanism. This comprises of pathological tau being transferredto a recipient cell where the pathological tau seed will recruit physiological tau to generatenew tau aggregates through templated misfolding. This inter-cellular transfer of pathologicaltau seeds can be mediated within extracellular vesicles (EVs).EVs are intercellular delivery vehicles secreted by all cell types. Recently, the brain fluidderivedEVs (BD-EVs) were isolated from different tauopathies (AD, Progressive SupranuclearPalsy (PSP) and Pick’s Disease (PiD)) and studied in vitro and in vivo to assess their capacity toinduce the formation of new tau aggregates (seeding capacity). The results showed thathuman BD-EVs from certain tauopathies contain pathological tau suggesting their role in taupathology propagation. Interestingly, the BD-EVs from AD patients have the highest seedingcapacity and as tau can be present in several forms (isoforms, truncated forms, with orwithout post-translational modifications), the overall goal of this PhD was to characterizethese seeding-positive human BD-EVs implicated in the prion-like propagation of AD. Toachieve this, the project is structured around two main objectives: (1) to characterize theforms of tau transported by EVs derived from tauopathy brains, and (2) to determine if aspecific EV subpopulation is the more implicated in AD seeding.In the first objective, we aim to map the tau proteoforms present within BD-EVs from AD, PSP,PiD and non-demented controls, with the goal to identify specific tau peptides that may drivethe high seeding capacity of AD-derived EVs. These EVs were isolated, and their tau contentwas immunocaptured and analyzed by mass spectrometry. The results showed detection ofmultiple tau peptides of which some peptides had a post-translational modification such asphosphorylation and ubiquitination. The tau profile revealed two peptides enriched only inAD EVs. Functional assays further demonstrated that one of these peptides, which includes aspecific sequence of tau called the PHF6 hexapeptide, plays a key role in EVs-mediated tauseeding in AD. We also showed implication of ubiquitinated PHF6. These findings contributeto our understanding of tau pathology spreading in tauopathies.In the second objective, we aim to stratify BD-EVs to decipher whether particular subtypesmight be implied in tau propagation process. For this, we studied small-sized and large-sizedEVs in AD. We developed a separation protocol and performed a proteomic analysis thatrevealed a different but AD-related content of these EVs subpopulations. Then, a comparisonwas done of their capacity to induce tau aggregates. Small-sized and large-sized EVs were thenapplied onto an in vitro seeding assay or injected into the brain of transgenic mice that developtau pathology (THY-Tau30). The results showed that the small-sized EVs in AD have the highestseeding capacity both in vitro and in vivo. This indicates that EVs subpopulations can have adifferent contribution to tau propagation in AD which highlights the importance to exploreother criteria to define implicated EV subtypes. Overall, in this PhD we revealed that more pathological PHF6 hexapeptide of tau is transported in small-sized EVs and is able to spread tau pathology in AD. These results help to better understand the EVs-mediated tau propagation and help define new therapeutic target against AD progression.