Apport du couplage CE-ICP-MS dans l’étude de l’implication du cuivre (II) dans la Maladie d’Alzheimer

Contribution of CE-ICP-MS hyphenation in the study of copper (II) involvement in Alzheimer's disease

• Auteur / Autrice : Coraline Duroux
• Direction : Agnès Hagege
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie analytique
• Date : Soutenance le 08/03/2022
• Etablissement(s) : Lyon
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale de Chimie (Lyon ; 2004-....)
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : Université Claude Bernard (Lyon ; 1971-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut des Sciences Analytiques
• Jury : Président / Présidente : Christophe Morell
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Agnès Hagege, Ryszard Łobiński, Catherine Perrin
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Ryszard Łobiński, Catherine Perrin

Mots clés

Mots clés contrôlés

Protéine amyloïde bêta

Effets du cuivre

Étiologie

Lutte contre

Alzheimer, Maladie d'

Mots clés libres

Maladie d'Alzheimer

Interaction amyloïde

Complexes de cuivre (II)

Electrophorèse capillaire

ICP-MS

Alzheimer's disease

Amyloid interaction

Copper (II) complexes

Capillary electrophoresis

ICP-MS

Résumé

Il est aujourd’hui largement accepté que la cascade amyloïde est un élément clé dans le développement de la maladie d’Alzheimer. Il semble aussi de plus en plus probable que le cuivre a un rôle important dans la progression de la maladie, de par sa capacité à se lier au peptide amyloïde β (Aβ) et à influencer son agrégation. Cependant, le rôle exact de ce métal est encore incertain, notamment à cause du manque de données quantitatives dans ce domaine. Cette thèse a donc pour objectif de fournir une méthode analytique complémentaire aux méthodes existantes pour étudier l’interaction entre les différentes formes d’agrégation du peptide Aβ1-42 et le cuivre. Dans ce contexte, une méthodologie centrée sur le couplage entre l’électrophorèse capillaire et l’ICP-MS (CE-ICP-MS) a été développée. Elle a nécessité de résoudre au préalable les problèmes liés à l’analyse du cuivre à l’état de traces (contamination, sorption) et à la labilité du complexe Aβ-Cu(II) (dissociation) pour obtenir une méthode permettant la quantification du cuivre complexé aux différentes formes du peptide Aβ à l’échelle du µM. Ce couplage a permis de déterminer une constante d’affinité du peptide Aβ pour Cu(II) (log K = 9,9 ± 0,2), contribuant ainsi à l’établissement d’un consensus autour de cette valeur, et de confirmer la pertinence de la formation du complexe Aβ-Cu(II) in vivo. Le couplage CE-ICP-MS a également permis d’obtenir pour la première fois une répartition du cuivre entre les petits oligomères du peptide et ceux de taille plus large au cours du processus d’agrégation et de montrer que celle-ci est fonction de la concentration initiale de ce métal.

It is now widely accepted that the amyloid cascade is a key element in the development of Alzheimer's disease. It also seems that copper is likely to have an important role in the progression of the disease, through its ability to interact with the amyloid peptide β (Aβ) and to influence its aggregation. However, the exact role of this metal is still uncertain, especially due to the lack of quantitative data in this area. This thesis aims at providing an analytical method, complementary to the existing methods in order to study the interaction between the different forms of aggregation of the Aβ1-42 peptide and copper. In this context, a methodology focused on the coupling between capillary electrophoresis and ICP-MS (CE-ICP-MS) was developed. This required preliminary studies to solve the problems related to the analysis of copper at trace levels (contamination, sorption) and to the lability of the Aβ-Cu (II) complex (dissociation) to obtain a method allowing the quantification of copper complexed to the different forms of the Aβ peptide at the µM scale. CE-ICP-MS hyphenation allowed to determine an affinity constant of the Aβ peptide for Cu (II) (log K = 9.9 ± 0.2), thus contributing to the establishment of a consensus around this value, and to confirm the relevance of the formation of the Aβ-Cu (II) complex in vivo. CE-ICP-MS hyphenation also enabled to obtain for the first time a distribution of copper between the small oligomers of the peptide and those of larger size during the process of aggregation and to show that this is a function of the initial concentration of this metal.