Domaine : NeurosciencesSujet / Thématique : Effet neuroprotecteur de la photobiomodulation dans le contexte de la maladie d’Alzheimer
Expériences au cours de ce stage :
- Préparation d’échantillons (fractionnement total, mitochondrial, pour qPCR…)
- Expériences de Western Blot, Elisas et IHC
Contacts :
- Audrey Valverde : (04 38 78 95 75 – audrey.valverde@cea.fr)
- Raphaëlle PARDOSSI-PIQUARD : (04 93 95 34 58 – pardossi@ipmc.cnrs.fr)
Structure d’accueil : IPMC- https://www.ipmc.cnrs.fr/cgi-bin/site.cgi (Equipe Checler) et Fonds de Dotation Clinatec – https://www.clinatec.fr. Le stage sera majoritairement sur Sophia-Antipolis (06560).
Niveau : Master 2 (de préférence) ou 1
Durée : 3-6 mois
Lieu : Grenoble, Fonds de dotation Clinatec
Encadrantes :
- Dr Audrey Valverde
- Raphaëlle PARDOSSI-PIQUARD
Collaborations : Fonds de Dotation Clinatec et CNRS/IPMC
Mots-clés: Alzheimer, C99, Aβ, Tau, photobiomodulation, mitochondrie, souris 3xTgAD.
Contexte :
La maladie d’Alzheimer (MA) est un syndrome neurodégénératif dont l’une des marques histopathologiques observée dans les cerveaux des patients est une accumulation et une agrégation anormale du peptide amyloïde (Aß) formant les plaques séniles. Selon l’hypothèse amyloïde ce peptide Aß serait responsable du tableau clinique de démence. En réalité, la situation est beaucoup plus complexe et d’autres fragments comme le C99 précurseur du peptide Aß, pourraient être aussi impliqués dans la pathologie. Cette accumulation du C99 est associée à un phénotype de type apathique des souris (2) et induit non seulement un défaut dans la dégradation lysosomale et autophagique (3) mais aussi un dysfonctionnement mitochondrial au niveau de la structure, de la fonction et de la dégradation des mitochondries par mitophagie (4). Malgré ces avancées sur la MA, aucun médicament curatif n’est encore présent sur le marché international, à l’exception de l’aducanumab et du lecanemab dont l’efficacité est toujours controversée. Récemment, de nombreux chercheurs ont donc proposé d’étudier l’influence de la lumière en longueur d’onde rouge-infrarouge (R-IF, λ :600-1000nm) sur les maladies neurodégénératives. Cette nouvelle thérapie, que l’on nomme également photobiomodulation (PBM), permettrait d’une manière non médicamenteuse d’inhiber la progression de la MA (5). De nombreuses études in vitro et in vivo ont permis d’observer des modifications cellulaires lors de l’application de la lumière R-IF avec une augmentation de l’activité mitochondriale, une modification de la prolifération cellulaire et des effets bénéfiques dans des modèles animaux présentant des maladies tels que Parkinson (6,7), la MA et certains cancers. En particulier les mitochondries auraient de multiples photo-accepteurs modifiant l’activité fonctionnelle et la morphologie de cette organelle, et lui permettraient donc d’améliorer la survie cellulaire. Cependant les mécanismes précis neuroprotecteurs en lien avec la PBM ainsi que la méthodologie d’application ne sont pas clairs et controversés. C’est pourquoi, les objectifs de ce projet sont d’étudier l’efficacité de la PBM à long terme selon le rythme circadien avec de multiples techniques. L’ensemble des résultats permettra de garantir une non-toxicité de l’application de la PBM, de connaître l’ensemble des mécanismes neuroprotecteurs engendrés par la PBM et de définir la méthodologie d’application la plus efficace pour inhiber la progression de la pathologie.
Missions :
Dans le cadre de ce stage, l’étudiant travaillera avec les souris transgéniques 3xTg-AD (8) et leur contrôle respectif. Le modèle 3xTg-AD présente 3 mutations respectives : une mutation sur l’APP (APPswe), une sur la protéine Tau (TauP301L) et une sur la présiniline (PS1M146V). L’avantage incontestable de ces souris est la dynamique évolutive de la pathologie, ressemblant au développement de la maladie d’Alzheimer (MA) chez l’humain. Méthodologiquement, le projet s’inscrit dans une étude à la fois comportementale, immunohistochimique et biochimique. L’étudiant aura la charge d’analyser différent matériel biologique (homogénats de cerveaux, liquide céphalo-rachidien (LCR), fraction mitochondriale) et effectuera des analyses d’immunoempreintes, d’immunofluorescence et de PCR quantitative afin de déterminer l’action de la PBM sur les voies AMPK, autophagiques, mitophagiques et sur l’accumulation du fragment C99.
Références bibliographiques associées au projet :
- Lauritzen, I., Pardossi-Piquard, R., Bauer, C., Brigham, E., Abraham, J. D., Ranaldi, S., Fraser, P., St-George-Hyslop, P., Le Thuc, O., Espin, V., Chami, L., Dunys, J., and Checler, F. (2012) The beta-secretase-derived C-terminal fragment of betaAPP, C99, but not Abeta, is a key contributor to early intraneuronal lesions in triple-transgenic mouse hippocampus. J Neurosci 32, 16243-16255a
- Bourgeois, A., Lauritzen, I., Lorivel, T., Bauer, C., Checler, F., and Pardossi-Piquard, R. (2018) Intraneuronal accumulation of C99 contributes to synaptic alterations, apathy-like behavior, and spatial learning deficits in 3xTgAD and 2xTgAD mice. Neurobiol Aging 71, 21-31
- Lauritzen, I., Pardossi-Piquard, R., Bourgeois, A., Pagnotta, S., Biferi, M. G., Barkats, M., Lacor, P., Klein, W., Bauer, C., and Checler, F. (2016) Intraneuronal aggregation of the beta-CTF fragment of APP (C99) induces Abeta-independent lysosomal-autophagic pathology. Acta Neuropathol 132, 257-276
- Vaillant-Beuchot, L., Mary, A., Pardossi-Piquard, R., Bourgeois, A., Lauritzen, I., Eysert, F., Kinoshita, P. F., Cazareth, J., Badot, C., Fragaki, K., Bussiere, R., Martin, C., Mary, R., Bauer, C., Pagnotta, S., Paquis-Flucklinger, V., Buee-Scherrer, V., Buee, L., Lacas-Gervais, S., Checler, F., and Chami, M. (2021) Accumulation of amyloid precursor protein C-terminal fragments triggers mitochondrial structure, function, and mitophagy defects in Alzheimer’s disease models and human brains. Acta Neuropathol 141, 39-65
- Hamilton C, Hamilton D, Nicklason F, El Massri N, Mitrofanis J. Exploring the use of transcranial photobiomodulation in Parkinson’s disease patients. Neural Regen Res. 2018;13(10):1738. doi:10.4103/1673-5374.238613
- Johnstone DM, Hamilton C, Gordon LC, et al. Exploring the Use of Intracranial and Extracranial (Remote) Photobiomodulation Devices in Parkinson’s Disease: A Comparison of Direct and Indirect Systemic Stimulations. J Alzheimers Dis. 2021;83(4):1399-1413. doi:10.3233/JAD-210052
- Hamilton CL, El Khoury H, Hamilton D, Nicklason F, Mitrofanis J. “Buckets”: Early Observations on the Use of Red and Infrared Light Helmets in Parkinson’s Disease Patients. Photobiomodulation Photomed Laser Surg. 2019;37(10):615-622. doi:10.1089/photob.2019.4663
- Belfiore R, Rodin A, Ferreira E, et al. Temporal and regional progression of Alzheimer’s disease-like pathology in 3xTg-AD mice. Aging Cell. 2019;18(1):e12873. doi:10.1111/acel.12873
