• Langue : Français, Anglais
• Discipline : Neurosciences
• Identifiant : 2026ULILS011
• Type de thèse : Doctorat
• Date de soutenance : 25/03/2026

Résumé en langue originale

Les tauopathies sont des maladies neurodégénératives caractérisées par une perte progressive de synapses et de neurones, due à l'accumulation intracellulaire de tau anormale, hyperphosphorylée et agrégée. La maladie d'Alzheimer est la tauopathie la plus fréquente et la plus étudiée. Dans cette maladie, et sans doute d'autres tauopathies, des formes pathologiques de tau passeraient de cellule en cellule le long de voies neuroanatomiques, contribuant à propager la pathologie dans le cerveau via des mécanismes dits “prion-like”. Selon cette idée, ces formes pathologiques de tau agissent comme des seeds capables de recruter et de convertir/transconformer la tau normale en tau pathologique. Étudier les mécanismes moléculaires et cellulaires de l'initiation de la pathologie tau est difficile, même avec des modèles animaux, car la maladie évolue lentement et les événements initiaux sont difficiles à situer. Les contraintes éthiques liées à l'usage d'animaux compliquent également l'investigation. Pour pallier ces limites, ce projet se distingue par l'utilisation d'un modèle ex vivo capable de reproduire les premiers événements de la pathologie tau dans un tissu cérébral préservé, offrant un accès inédit pour les étudier. En effet, les cultures organotypiques de tissu cérébral conservent, dans une certaine mesure, l'architecture tissulaire, les connexions neuronales et les interactions neurone-glie, tout en offrant l'accessibilité des modèles cellulaires, constituant ainsi un compromis idéal entre contexte physiologique et flexibilité expérimentale. Le projet poursuit trois objectifs : (1) développer et valider un modèle ex vivo capable de potentialiser la génération de tau pathologique médiée par des seeds de tau contenues dans des extraits de cerveau humain de patients atteints de la maladie d'Alzheimer ; (2) caractériser les événements cellulaires et moléculaires précoces liés à l'initiation et à la propagation de la pathologie tau ; (3) exploiter ce modèle pour tester des stratégies thérapeutiques potentielles et éclairer les mécanismes biologiques sous-jacents.Après des tests sur différents modèles de souris transgéniques, nous avons mis au point un modèle basé sur des cultures organotypiques hippocampiques de souris THY-tau30, exprimant une tau humaine mutée pro-agrégative sous le contrôle du promoteur neuronal Thy-1.2. Exposées à des homogénats cérébraux humains issus de patients atteints de la maladie d'Alzheimer, ces cultures développent une pathologie tau, suivie grâce à des anticorps spécifiques détectant le repliement anormal et la phosphorylation pathologique de tau. Ce traitement potentialise le développement de lésions tau au niveau de la région hippocampique CA1 et la production de nouvelles seeds de tau en moins de deux semaines. La pathologie se développe séquentiellement, d'abord dans les neurites puis dans le soma, et le nombre de neurones positifs pour le marqueur MC1 (qui reconnaît un changement conformationnel de tau) reflète le potentiel seedant des homogénats. Ces observations confirment que ce nouveau modèle constitue un bioessai fiable pour étudier l'activité de seeding d'échantillons humains et démontrent son caractère dynamique et évolutif, capable de reproduire les premiers événements de la pathologie tau. Ce système ex vivo constitue une plateforme unique pour explorer les tauopathies dans un environnement tissulaire préservé. Il permet d'observer la formation précoce de lésions tau, de suivre leur dynamique spatiale et temporelle, d'étudier la vulnérabilité neuronale et les interactions neurone-glie, et d'évaluer des stratégies pharmacologiques ciblées. Malgré certaines limites, notamment concernant le niveau d'expression de tau humaine, ce modèle représente un outil précieux pour générer de nouvelles hypothèses et relier la compréhension des mécanismes biologiques de tau aux perspectives thérapeutiques, ouvrant la voie à des stratégies d'intervention précoce contre la maladie d'Alzheimer.

Résumé traduit

Tauopathies are neurodegenerative diseases characterized by progressive synaptic and neuronal loss due to the intracellular accumulation of abnormally aggregated and hyperphosphorylated tau protein. Alzheimer's disease is the most common and well-studied tauopathy. In this disease, and likely in other tauopathies, some pathological tau species are assumed to spread from cell to cell along neuroanatomical pathways, propagating the pathology in the brain through so-called “prion-like” mechanisms. According to this hypothesis, these pathological tau species act as seeds, capable of recruiting and converting normal tau into pathological tau.Studying the molecular and cellular mechanisms underlying the initiation of tau pathology is challenging, even in animal models, because the disease progresses slowly and the initial events are difficult to pinpoint. Ethical constraints associated with the use of animals further complicate such investigations. To overcome these limitations, this project utilizes an ex vivo model that can reproduce the earliest events of tau pathology in preserved brain tissue, providing unprecedented access for their study. Organotypic brain slice cultures retain, to some extent, tissue architecture, neuronal connectivity, and neuron-glia interactions, while also offering the accessibility of cellular models, representing an ideal compromise between physiological relevance and experimental flexibility. The project has three main objectives: (1) to develop and validate an ex vivo model capable of sustaining the generation of pathological tau mediated by tau seeds contained in human brain extracts obtained from Alzheimer's disease patients; (2) to characterize the early cellular and molecular events involved in the initiation and propagation of tau pathology; and (3) to exploit this model to test potential therapeutic strategies and shed light on the underlying biological mechanisms. Following some tests performed on various transgenic mouse models, we established a model based on hippocampal organotypic cultures prepared from THY-tau30 transgenic mice, which express pro-aggregative human tau under the neuronal Thy-1.2 promoter. When exposed to human brain homogenates from Alzheimer's disease patients, the cultures showed tau pathology. We monitored tau pathology development using specific antibodies detecting abnormal tau folding and pathological phosphorylation. This treatment potentiated the formation of tau lesions in the CA1 region of the hippocampus and the production of new tau seeds in less than two weeks. Pathology developed sequentially, first in neurites and then in the soma, and the number of neurons positive for the MC1 marker (recognizing tau conformational changes) reflected the seeding potential of the homogenates. These findings confirm that this model represents a reliable bioassay for studying the tau seeding activity of human samples and demonstrate its dynamic and progressive nature, capable of reproducing the earliest events of tau pathology. This ex vivo system provides a unique platform to explore tauopathies in a preserved tissue environment. It allows the observation of early tau lesion formation, tracking of their spatial and temporal dynamics, study of neuronal vulnerability and neuron-glia interactions, and evaluation of targeted pharmacological strategies. Despite some limitations, including the level of human tau expression, this model represents a valuable tool for generating new hypotheses and linking the understanding of tau biology to therapeutic perspectives, paving the way for early intervention strategies in Alzheimer's disease.