III.4.1 : généralités.
Les modèles animaux et notamment murins des Tauopathies sont très
informatifs pour disséquer les mécanismes physiopathologiques
intervenant dans les différentes maladies neurodégénératives.
Pourtant, l’apparition de la DNF n’a pu être observée
dans ces modèles que dans le cas où les protéines
Tau portent des mutations DFTP-17 codantes. De plus, la phosphorylation
anormale des protéines Tau (retrouvée dans toutes les Tauopathies),
caractérisée par des anticorps tels que AT100, AP422 ou
TG3, n’est pas observée de façon régulière
dans les modèles murins de surexpression de Tau, kinasiques ou
phosphatasiques (où seule une hyperphosphorylation est détectée).
L’établissement de modèles cellulaires, beaucoup plus
maléables est donc tout aussi important pour modéliser le
comportement anormal de ces protéines Tau dans les Tauopathies
et pour déterminer les composants cellulaires impliqués.
Ces cultures présentent en outre l’avantage d’une maîtrise
parfaite des conditions expérimentales et permettent d’assurer
ainsi la reproductibilité des résultats, ce qui n’est
pas toujours aisé pour les expérimentations animales. Par
ailleurs, cette technique permet le criblage in vitro de molécules
à effet thérapeutique. Dans cette partie, nous développerons
donc les modèles cellulaires actuels permettant de visualiser cette
phosphorylation anormale ou l’agrégation des protéines
Tau. Deux types de cultures sont possibles :
-> Les cultures primaires de cellules nerveuses : Elles sont obtenues
directement à partir du tissu cérébral d’origine
(souris transgéniques ou autre). Ces cellules, incapables de se
diviser en général, vont pousser, se différencier
et enfin mourir.
-> Les cultures de lignées établies : ce sont des lignées
clonales, donc par définition immortelles. Elles sont en général
issues de tissu néo-embryonnaire, soit prélevées
à la périphérie d’un foyer tumoral et ensuite
sous cloné, soit dérivées de cellules transformées
par des techniques chimiques, virales ou encore de façon spontannée.III.4.2
: Les modèles de phosphorylation anormale.
L’aspect le plus caractéristique des protéines Tau
pathologiques, même s’il ne suffit pas à lui seul à
provoquer leur agrégation, est leur phosphorylation anormale. Un
certain nombre de modèles a donc été développé
pour disséquer les mécanismes cellulaires à l’origine
de cette modification pathologique.
Au départ, des équipes ont analysé l’état
de phosphorylation de Tau dans des lignées de Neuroblastome humain
SY5Y dans des conditions physiologiques. Ainsi, dans des cellules en prolifération,
la phosphorylation des protéines Tau des cellules en phase mitotique
est largement augmentée (plus de 40 fois) (Pope et al., 1994).
Cet état de phosphorylation est comparable à celui retrouvé
lors du développement embryonnaire. De plus, au cours de la différenciation
des cellules par l’acide rétinoïque (AR), une augmentation
de la synthèse et une relocalisation des protéines Tau ont
été notées (Haque et al., 1999 ; Uberti et al., 1997).
Dans ces conditions, leur phosphorylation anormale n’est pourtant
pas observée. Les protéines Tau exprimées par les
cellules SY5Y sont donc phosphorylées dans un état physiologique,
quel que soit l’état de prolifération ou de différenciation
des cellules. D’autres travaux ont donc par la suite tenté
par différentes voies d’induire la phosphorylation anormale
des protéines Tau dans cette lignée cellulaire.
Les premiers travaux réalisés ont utilisé l’acide
okadaïque (AO), un puissant inhibiteur des « Tau protéines
phosphatases » comme PP1, PP2A et PP2B. Ce traitement est capable
d’induire l’apparition d’épitopes pathologiques,
spécifiques de la maladie d’Alzheimer et autres Tauopathies
comme AT100 et AP422/988 (Caillet-Boudin et Delacourte., 1996 ; Mailliot
et al., 1998). AT100 peut également être généré
par l’AO dans des cultures d’astrocytes humains. Cet épitope
serait obtenu dans des conditions apoptotiques après inhibition
de PP2A et activation de PKB et de Cdc2 (Ksiezak-Reding et al., 2000).
Il pourrait finalement être observé in vitro après
une combinaison des activités pKA et GSK3b ou dans des cellules
Sf9 (Zheng-Fischhöfer et al., 1998).
L’épitope AP422, quant à lui, serait imputable aux
SAPK dans des cellules COS transfectées (Buée-Scherrer et
Goedert., 2002).
En résumé, la phosphorylation anormale et pathologique
des protéines Tau peut-être observée dans des cellules
de neuroblastome ou des astrocytes après un traitement par l’acide
okadaïque qui provoque une inhibition des phosphatases et une activation
de certaines kinases. Ce traitement entraîne par ailleurs une mort
cellulaire par apoptose en induisant probablement la dépolymérisation
des microtubules. L’ensemble de ces résultats souligne l’importance
de la balance Kinases/Phosphatases ainsi que l’état des microtubules
dans la modulation de l’état de phosphorylation des protéines
Tau. Toutefois, dans ces conditions, même si la phosphorylation
anormale des protéines Tau est observée, aucun agrégat
n’est produit. Une autre équipe a donc combiné cette
phosphorylation induite par l’AO à l’effet de l’oxydation
de Tau. Ainsi, un traitement combiné de l’AO et du 4-hydroxynonénal,
agent oxydant, provoque l’agrégation intraneuronale des protéines
Tau anormalement phosphorylées (Perez et al., 2002). Cette dernière
étude souligne l’importance à la fois de la phosphorylation
et de l’oxydation de Tau pour la production d’agrégats
in vivo. Ces travaux, quoique très informatifs, ne permettent pas
de conclure comment la phosphorylation anormale des protéines Tau
est générée dans une cellule neuronale où
aucun traitement drastique n’est appliqué. En effet, l’AO
va provoquer un phénomène apoptotique, une activation des
kinases et au contraire, une inactivation de phosphatases aspécifique.
En aucun cas l’utilisation de cet inhibiteur ne permet de comprendre
comment cette phosphorylation est générée dans des
conditions natives.
III.4.3 : SY5Y et mutations DFTP-17.
Une des caractéristiques de la maladie d’Alzheimer et autres
Tauopathies est une perte neuronale massive et sélective. Dans
cette perspective pathologique, les modèles transgéniques
décrits auparavant présentent un gros désavantage.
L’effet observé dans ces souris est dépendent de l’expression
du transgène (nombre de copies insérées et promoteur
utilisé). De plus, il semble que les neurones murins sont moins
susceptibles à dégénérer que les neurones
humains puisque seule la surexpression de Tau mutées provoque la
DNF. Finalement, l’effet intracellulaire de la mutation ne peut pas
être déterminé aisément. Aussi, des modèles
cellulaires de surexpresion de Tau portant des mutations DFTP-17 ont été
générés et ont permis d’observer différents
effets intracellulaires.
-> Certaines mutations vont provoquer une perte de la liaison de la
protéine Tau pour les microtubules (Arakawa et al., 1999 ; Dayanandan
et al., 1999 ; Frappier et al., 1999 ; Matsumura et al., 1999 ; Perez
et al., 2000 ; Sahara et al., 2000 ; Nagiec et al., 2001). Cette baisse
d’affinité serait peut-être à l’origine
de l’agrégation des Tau mutées (Vogelsberg-Ragaglia
et al., 2000). Toutefois, probablement en fonction du système cellulaire
employé, l’effet observé est plus ou moins important
(De Ture et al., 2000).
-> Elles vont affecter leur état de phosphorylation en jouant
sur l’activité de certaines kinases et phosphatases (Goedert
et al., 2000 ; Connell et al., 2001 ; Mack et al., 2001).
-> Finalement elles vont également pouvoir agir sur leur protéolyse
ou augmenter l’apoptose en modifiant l’homéostasie calcique
(Yen et al., 1999 ; Furukawa et al., 2000).
En conclusion, la modélisation cellulaire et animale du rôle
physio-pathologique de Tau dans la maladie d’Alzheimer et autres
Tauopathies est à l’heure actuelle très développée.
Toutefois, il reste encore de nombreux points à élucider
afin de pouvoir comprendre les différentes étapes pouvant
conduire à leur phosphorylation anormale et à leur agrégation
pathologique. Ces derniers points, s’ils sont élucidés,
permettront certainement de pouvoir élaborer des traitements thérapeutiques
convaincants à l’heure actuelle encore inconnus. |
