Prévention du phénomène de nucléation et de la propagation des tauopathies par immunothérapie passive utilisant un anticorps ciblant une région centrale de la protéine tau

par Marie Albert

Thèse de doctorat en Neurosciences

Sous la direction de Morvane Colin.

Soutenue le 10-12-2018

à Lille 2 , dans le cadre de École doctorale Biologie-Santé (Lille) , en partenariat avec Centre de Recherche Jean-Pierre AUBERT Neurosciences et Cancer (Lille) (laboratoire) et de Centre de Recherche Jean-Pierre AUBERT Neurosciences et Cancer / JPArc - U1172 Inserm (laboratoire) .


  • Résumé

    Dans les tauopathies, telle la maladie d'Alzheimer, la protéine tau devient anormalement hyperphosphorylée ce qui conduit à son accumulation et à son agrégation intracellulaire. Ce processus aboutit progressivement à une perte neuronale et un déclin cognitif. L'immunothérapie anti-tau est de plus en plus considérée comme un traitement potentiel en vue de bloquer la progression des tauopathies.Récemment, l’entreprise UCB BioPharma a montré que l’anticorps D, anticorps ciblant la protéine tau en un épitope central (aa 235 à 250), était en mesure de bloquer, in vitro, l'agrégation intracellulaire de protéines tau, induite par des PHFs purifiés au départ de cerveaux Alzheimer. L’anticorps A, de même isotype, associé à des propriétés de liaison comparables mais reconnaissant la protéine tau en son extrémité N-terminale (aa 15 à 24), n’est pas en mesure de prévenir l’agrégation dans ce même modèle, ce qui souligne l’importance du choix de l’épitope en vue de neutraliser les amorces pathologiques issues de cerveaux Alzheimer.En vue d’étudier les propriétés de l’anticorps D in vivo, nous avons développé deux modèles murins de tauopathies. Premièrement, un modèle étudiant les phénomènes de recrutement et nucléation, basé sur l'injection unilatérale d’un homogénat de cerveau Alzheimer dans l'hippocampe de jeunes souris transgéniques (Tg30tau). Deuxièmement, un modèle permettant l’étude de la propagation intercellulaire de formes pathologiques de tau, par injection unilatérale de fibrilles P301L-K18 dans l’hippocampe de souris transgéniques (hTauP301L). Les tauopathies induites par ces injections intracérébrales ont été quantifiées dans l'hippocampe ipsi et controlatéral, en présence de traitements immunothérapeutiques utilisant les anticorps anti-tau A et D ou un anticorps témoin négatif de même isotype. La quantification des formes hyperphosphorylées et agrégées de tau a été réalisée par des approches immunohistochimique ou biochimique.Dans le modèle de nucléation, l’anticorps D est en mesure de prévenir significativement l’apparition des formes hyperphosphorylées et agrégées de tau à la fois dans l’hippocampe ipsilatéral (injecté avec l’homogénat Alzheimer) et contralatéral. A l’opposé, l’anticorps A n’est pas en mesure de prévenir l’apparition de la tauopathie dans ce modèle. Dans le modèle de propagation, basé sur l'injection unilatérale hippocampique de fibrilles P301L-K18, le traitement immunothérapeutique utilisant l’anticorps D réduit significativement la propagation d’espèces pathologiques de la protéine tau dans l'hippocampe controlatéral.De par l’utilisation de ces deux modèles murins de tauopathies, nous avons pu confirmer in vivo, la capacité de l’anticorps D à neutraliser les espèces pathologiques contenues dans un homogénat de cerveau Alzheimer et avons démontré sa capacité à s’opposer à la propagation intercellulaire de la tauopathie in vivo. Dans le modèle de nucléation, l’anticorps A n’a pas été en mesure de s’opposer à l’apparition de la tauopathie. Les résultats obtenus confirment ceux décrits par l’entreprise UCB BioPharma dans leur modèle d’agrégation in vitro et confirme l’importance considérable du choix de l’épitope en vue de prévenir efficacement le développement de tauopathies in vivo.

  • Titre traduit

    Prevention of nucleation and spread of tauopathies by passive immunotherapy using an antibody targeting a central region of the tau protein


  • Résumé

    In tauopathies, such as Alzheimer's disease, tau protein becomes abnormally hyperphosphorylated which leads to its accumulation and intracellular aggregation. This process gradually leads to neuronal loss and cognitive decline. Anti-tau immunotherapy is increasingly considered as a potential treatment to block tauopathies’s progression.UCB BioPharma recently showed that antibody D, targeting an epitope in the central region of tau (aa 235-250), is able to block, in vitro, the intracellular seeding of tau proteins induced by PHFs purified from the brain of Alzheimer's patients. The antibody A, same isotype and associated with similar binding properties but recognizing the N-terminal region of tau (aa 15 to 24) is not able to prevent tau seeding in this cell based assay. This observation underlines the importance of the targeted epitope on tau protein in order to neutralize pathological species contained in Alzheimer's brains (Courade et al., 2018).In order to study the properties of antibody D in vivo, we developed two murine models of tauopathies. First, a seeding model based on a unilateral injection of Alzheimer's brain homogenate into the hippocampus of young Tg30tau mice. Secondly, a spreading model to study the propagation of pathological tau seeds, based on unilateral hippocampal injection of P301L-K18 fibrils in hTauP301L transgenic mice. Tauopathies induced in these models were quantified in the ipsi and contralateral hippocampus in the presence of immunotherapeutic treatments with anti-tau antibodies (D, A) or a negative control antibody. Quantification of hyperphosphorylated and aggregated tau was performed by immunohistochemical or biochemical analyses.In the seeding model, antibody D significantly reduces the appearance of hyperphosphorylated and aggregated tau both in the ipsi and contralateral CA1 regions of hippocampus. In contrast, antibody A is not able to prevent the appearance of pathological tau in this model. In the spreading model, immunotherapeutic treatments with antibody D significantly reduces the spread of pathological tau seeds in the contralateral hippocampus.From these two murine models of tauopathies, we confirmed in vivo the ability of antibody D to neutralize the pathological tau species contained in an Alzheimer's brains homogenate and demonstrated its capacity to reduce the intercellular propagation of tauopathies. In the seeding model, antibody A wasn’t able to affect the onset of tauopathy. These results confirm those described by UCB BioPharma based on their in vitro aggregation assay and confirm the importance of the targeted epitope in order to effectively prevent the development of tauopathies in vivo.


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