Interactions de la phospho-protéine neuronale Tau avec des protéines partenaires comme cibles thérapeutiques dans la maladie d’Alzheimer

par Haoling Qi

Thèse de doctorat en Aspects moléculaires et cellulaires de la biologie

Sous la direction de Isabelle Landrieu.

Soutenue le 20-11-2015

à Lille 1 , dans le cadre de École doctorale Biologie-Santé (Lille) , en partenariat avec Unité de glycobiologie structurale et fondamentale (UGSF) (laboratoire) .


  • Résumé

    Tau est une protéine neuronale qui est observé hyperphosphorylé et agrégée dans les filaments hélicaux appariés (PHFs) dans les cerveaux de la maladie d’Alzheimer. La spectroscopie de résonance magnétique nucléaire a permis une caractérisation analytique de la protéine Tau phosphorylée, également d’étudier les interactions de Tau avec des partenaires moléculaires. Parmi de 16 motifs pS/pT-P présents dans la séquence de Tau, il y a 14 sites phosphorylés par ERK2(Extracellular signal-Regulated Kinase2). Ce profil de phosphorylation est très semblable à celui obtenu avec un extrait de cerveau de rat. En plus, il est montré que la protéine Tau phosphorylée uniquement par ERK2 présente des propriétés d’agrégation semblables à la protéine Tau phosphorylée par les extraits de cerveaux de rat. Nous avons mis en évidence que Tau est un substrat de ERK2 reconnu par des sites multiples d’ancrage. Par ailleurs, des oligonucléotides interagissent avec Tau au niveau des séquences [209-246] et [267-289], et cette interaction est abolie par la phosphorylation de Tau par la kinase ERK. En conclusion, la phosphorylation de Tau par ERK sur les motifs S/T-P, localisés tout le long de sa séquence mais particulièrement dans le domaine régulateur riche en proline, a un impact sur les capacités d’agrégation de la protéine modifiée et sur ses propriétés d’interaction avec un partenaire moléculaire physiologique, l’ADN. Ces résultats concordent avec les études de réalisées dans des contextes cellulaires qui identifient ERK comme une kinase activée dans des conditions de stress du neurone qui pourrait conduire à une phosphorylation pathologique de Tau.

  • Titre traduit

    The interactions of neuronal phospho-protein Tau with its protein partners as therapeutic targets in Alzheimer’s disease


  • Résumé

    Tau has a central role in neurodegeneration and is implicated in Alzheimer’s disease development. It is found aggregated in neurons affected by the disease, typically in paired helical filaments (PHFs) constituted of hyper-phosphorylated Tau. Nuclear Magnetic resonance Spectroscopy is used to characterize Tau phosphorylation pattern, as well as to study Tau interactions with molecular partners. Analysis of in vitro phosphorylated Tau by activated recombinant ERK2(Extracellular signal-Regulated Kinase2) with NMR spectroscopy revealed phosphorylation of 14 S/T-P sites among 16 such motifs, which has a similar phosphorylation pattern In vitro by rat brain extract, and both of phosphorylated Tau show similar ability to produce pTau filaments. In addition, Tau is ERK2 substrate to present multiple docking sites instead of one high affinity single D-site motif. Additionally, I have investigated the functional consequences of Tau interaction by ERK. Oligonucleotide sequences interact with [209-246] and [267-289] regions. I have shown that this interaction is abolished by Tau phosphorylation by ERK2. This study shows that the ERK2 kinase has the capacity by itself to phosphorylate Tau on many sites and that the resulting phosphorylation pattern increases pTau aggregation propensity. Moreover, ERK2 phosphorylation of Tau can lead to a loss of physiological function, such as its capacity to bind DNA. These results support the hypothesis that ERK activation might have a detrimental effect for Tau function and participate in AD physio-pathology.


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