Therapeutic Tolls Targeting Alpha-Synuclein Assemblies Propagation in Synucleinopathies
Développement d'outils thérapeutiques ciblant les agrégats d'alpha-synucléine dans les synucléinopathies
Résumé
The aggregation of alpha-synuclein and the spread of aggregates from neuron to neuron have been consistently shown to be at the heart of the pathophysiological process of devasting neurodegenerative diseases like Parkinson's disease, dementia with Lewy bodies or multiple system atrophy. While fibrillar alpha-synuclein rich deposits are a common hallmark of synucleinopathies, distinct pathological phenotypes are observed. We hypothesize that different "strains" of fibrillar alpha-synuclein with different affinity/tropism, internalization and seeding properties, may account for the patho-physiological and clinical heterogeneity in Parkinson's disease and other synucleinopathies. We aim to determine a way to interfere with the binding to neurons of distinct alpha-synuclein assemblies and their prion-like propagation. To this end, we mapped the surface of three distinct alpha-synuclein strains. First, we implemented limited proteolysis and hydrogene-deuterium approaches combined to mass spectrometry in order to map, in vitro, the solvent exposed-surfaces of fibrillar alpha-synuclein assemblies generated in vitro. Second, we studied the processing of different alpha-synuclein strains using primary cultures of neurons and astrocytes in order to analyze the strain degradation characteristics in cellulo, related to the surface specificities determined in vitro. Mapping the surfaces of those assemblies and identification of exposed and protected strain-specific sequences open the way, in the long term, for developing highly specific binders that might either detect specific alpha-synuclein strains or inhibit cell-to-cell propagation disease progression.
L'agrégation d'alpha-synucléine et la propagation de ces agrégats de neurone à neurone ont, de manière récurrente, été montrées comme étant au cœur du processus physiopathologique de différentes maladies neurodégénératives telles que la maladie de Parkinson, les démences à corps de Lewy ou les atrophies multisystématisées. Bien que ces synucléinopathies aient en commun la présence de dépôts fibrillaires riches en alpha-synucléine, les phénotypes pathologiques sont différents. Notre hypothèse est que la présence de différentes "souches" d'alpha-synucléines fibrillaires présentant différentes affinités, tropismes, propriétés d'internalisation et de propagation pourrait expliquer l'hétérogénéité physiopathologique et clinique retrouvée dans la maladie de Parkinson et les autres synucléinopathies. Le but de ce projet était de déterminer comment interférer avec la liaison et la propagation "prion-like" de ces assemblages d'alpha-synucléines dans les neurones. Dans cet objectif, nous avons caractérisé les surfaces de trois souches d’alpha-synucléine. Dans un premier temps, nous avons mis en place des approches in vitro de protéolyses ménagées et de marquages hydrogène-deutérium combinées à la spectrométrie de masse qui nous ont permis de cartographier la surface d'agrégats fibrillaires d'alpha-synucléines générés in vitro. Dans un second temps, nous avons étudié la prise charge de différentes souches d’alpha-synucléine par des cultures primaires de neurones ou d’astrocytes afin d’analyser les caractéristiques de dégradation des souches in cellulo, liées à leurs spécificités de surface déterminées préalablement. La cartographie réalisée ouvre la voie, à long terme, au développement d’outils diagnostics ou thérapeutiques hautement spécifiques capables de reconnaitre spécifiquement différentes souches d’alpha-synucléine ou d’inhiber la propagation de cellule à cellule de ces agrégats afin de ralentir ou d'arrêter la progression de la maladie.
Origine : Version validée par le jury (STAR)