Interventions nutritionnelles dans un modèle animal de la maladie d'Alzheimer : effets des acides eicosapentaénoïque et docosahexaénoïque ainsi que des acides aminés de type mycosporine

Autor:	Oye Mintsa Mi-mba, Méryl-Farelle
Jazyk:	francouzština
Rok vydání:	2024
Předmět:	Maladie d'Alzheimer Aspect nutritionnel. Modèles animaux. Acide eicosapentaénoïque. Acide docosahexaénoïque. Acides aminés. Souris transgéniques.
Druh dokumentu:	Texte::Thèse::Thèse de doctorat
Popis:	La maladie d'Alzheimer (MA) se distingue par l'apparition progressive de troubles de la mémoire et un déficit cognitif pour lequel l'âge est un facteur aggravant. Ces symptômes apparaissent longtemps après que la neuropathologie est installée, soit des dépôts amyloïdes (Ab) et enchevêtrements neurofibrillaires de la protéine tau. La souris triple transgénique (3xTg-AD) modélise la neuropathologie de la MA en combinant à la fois l'accumulation des peptides Ab40 et Ab42, et l'hyperphosphorylation de la protéine tau dont les niveaux respectifs augmentent avec l'âge de l'animal. Bien qu'il n'existe aucun traitement pour la MA plusieurs pistes thérapeutiques subsistent. Les interventions nutritionnelles indiquent que la consommation de composés bioactifs - issus de produits marins - jouerait un rôle tant bénéfique que néfaste sur la pathologie. Les océans représentent un réservoir de composés naturels dont le potentiel thérapeutique n'a pas encore totalement été élucidé. D'abord par la présence de microalgues vertes contenant des acides gras polyinsaturés oméga-3 (AGPI n-3), ensuite par celle des macro-algues rouges riches en acides aminés de type mycosporine (MAA). Dans ce sens, et en plus des effets sur la santé cardiovasculaire ou encore métabolique qui ont été largement rapportés, les études chez l'animal montrent qu'une alimentation riche en AGPI n-3 améliore les capacités cognitives et réduit la neuropathologie de la MA. Un intérêt grandissant a été porté à l'acide docosahexaénoïque (DHA) pour son action neuroprotectrice tandis que son homologue, l'acide eicosapentaénoïque (EPA), a été moins étudié pour la santé cérébrale bien qu'il soit associé à des fonctions anti-inflammatoires plus prononcés que le DHA. Puisque ces deux AGPI n-3 traversent tous deux la barrière hémato-encéphalique de façon non-saturable et peuvent agir au cerveau localement, nous nous sommes penchés sur les effets différentiels et les mécanismes qui leurs sont propres. En parallèle, les MAA sont des composés hautement bioactifs principalement étudiés pour leurs propriétés photo protectrices. Certains indices in vitro indiquent un potentiel antioxydant et neuroactif des MAA mais il n'existe pas d'étude in vivo rapportant une biodistribution ou une neuroactivité de ces composés. Afin de combler ce vide, nous nous sommes intéressés de près aux propriétés biologiques des MAA. Nous avons émis l'hypothèse que l'administration chronique de régimes alimentaires supplémentés par des composés bioactifs tels que l'EPA, le DHA et les MAA contribuait à contrer et corriger la neuropathologie de la MA via des mécanismes différents. L'objectif général de cette thèse était de déterminer par quels mécanismes les interventions nutritionnelles permettaient de diminuer la neuropathologie de la MA dans le modèle murin 3xTg-AD. Plus spécifiquement, il s'agissait d'abord d'élucider les différences entre les mécanismes d'actions du DHA et de l'EPA - à travers leurs dérivés - dans le cerveau ainsi que leur impact sur les niveaux d'acides gras cérébraux et les marqueurs principaux de la MA (Ab et tau). Puis, d'étudier les propriétés biologiques de MAA afin d'apporter des données in vivo sur leur distribution et leur activité. De plus, notre étude visait à démontrer les effets des MAA sur la santé cognitive notamment par leur capacité à traverser la BHE, diminuer les marqueurs de la MA et moduler l'abondance de bactéries présentes dans le microbiote intestinal des animaux. Dans un premier temps, nous avons administré durant trois mois - et en parallèle d'un régime témoin - des régimes enrichis soit en EPA (pauvre en DHA) soit en DHA (pauvre en EPA) à des souris 3xTg-AD âgées de seize mois. Nous avons montré que l'EPA et le DHA traversaient la BHE de façon similaire. Toutefois le régime riche en EPA conduisait à l'augmentation d'EPA et à l'apparition de prostaglandines de classe III au cerveau. Nous avons mis en lumière une différence entre l'impact du DHA et de l'EPA sur les niveaux de la protéine tau totale et ses formes phosphorylées (pSer202 et pSer396), dans les fractions solubles et insolubles du cortex. Nos résultats suggèrent alors que le DHA et l'EPA agissent lors de l'hyperphosphorylation de tau (DHA) et lors de la formation des agrégats toxiques (EPA). Dans un second temps, nous avons gavé des souris Balb/c - qui ne présentent pas de troubles cognitifs - âgées de deux mois avec deux doses (0.375 g et 0.75 g) d'extraits de Palmaria palmata riches en MAA, suivi par une euthanasie à 5, 15, 30, 60 et 1800 minutes après le gavage. Nos résultats ont montré qu'à 5, 15, 30 et 60 minutes quatre MAA - palythine, porphyra-334, asterina-330 et palythinol - étaient présents dans la circulation sanguine indépendamment de la dose, alors que la palythine était détectée jusqu'à 1800 minutes (30 heures). La palythine, majoritairement présente dans le plasma était le seul MAA distribué dans le foie et le rein des animaux. Ces résultats sont les premiers à montrer que les MAA sont biodisponibles rapidement après une administration aigue. Par la suite, nous avons administré un régime enrichi en extraits de Palmaria palmata pendant huit semaines à des souris 3xTg-AD et non transgéniques âgées de 19 mois. Le traitement a permis de distribuer la palythine dans le plasma, le rein, le foie, le cœur et le cerveau des animaux. Après avoir évalué la mémoire des animaux, nous n'avons pas observé de changement. Cependant, cette intervention nutritionnelle montrait une baisse des niveaux de peptides Ab40 et Ab42 chez les femelles transgéniques, mais aussi de la forme phosphorylée de la protéine tau (pThr217) dans la fraction insoluble du cortex des mâles et femelles. En outre, le traitement a réduit la diversité bactérienne dans le microbiote des animaux, tout en augmentant l'abondance relative du genre Erysipelatoclostridium. En somme, ces résultats apportent une meilleure compréhension des mécanismes d'action des composés bioactifs marins particulièrement dans le cerveau. Ils montrent également que l'utilisation d'aliments naturels spécifiques permet de diminuer la neuropathologie de la MA dans un modèle murin. Finalement, nos résultats ont mis en lumière les propriétés des MAA comme nouveaux composés neuroactifs et apportent des preuves de leur bio distribution. Une utilisation adéquate de l'EPA, du DHA et des MAA permettrait de développer de nouvelles stratégies nutritionnelles afin de prévenir et/ou ralentir la progression de la MA. Alzheimer's disease (AD) is characterized by the progressive onset of memory impairment and cognitive deficit, for which age is an aggravating factor. These symptoms appear long after the neuropathology has set in, i.e. amyloid deposits (Ab) and neurofibrillary tangles of the tau protein. The triple transgenic mouse (3xTg-AD) models the neuropathology of AD, combining both the accumulation of Ab40 and Ab42 peptides, and the hyperphosphorylation of tau protein, whose respective levels increase with the age of the animal. Although there is no cure for AD, several therapeutic avenues remain open. Nutritional interventions indicate that the consumption of bioactive compounds - derived from marine products - may play both a beneficial and detrimental role in the pathology. The oceans represent a reservoir of natural compounds whose therapeutic potential has yet to be fully elucidated. Firstly, through the presence of green microalgae containing omega-3 polyunsaturated fatty acids (n-3 PUFAs), and secondly through the presence of red macroalgae rich in mycosporine-like amino acids (MAAs). In this context, and in addition to the widely reported effects on cardiovascular and metabolic health, animal studies show that a diet rich in n-3 PUFAs improves cognitive capacity and reduces the neuropathology of AD. There has been growing interest in docosahexaenoic acid (DHA) for its neuroprotective action, while its precursor, eicosapentaenoic acid (EPA), has been less studied for brain health, although it is associated with more pronounced anti-inflammatory functions than DHA. Since these two n-3 PUFAs both cross the blood-brain barrier in an unsaturable way and can act locally in the brain, we investigated their differential effects and mechanisms. In parallel, MAAs are highly bioactive compounds, mainly studied for their photoprotective properties. While some in vitro evidence points to the antioxidant and neuroactive potential of MAAs, there are no in vivo studies reporting biodistribution or neuroactivity of these compounds. To fill this gap, we took a close look at the biological properties of MAAs. We hypothesized that chronic administration of diets supplemented with bioactive compounds such as EPA, DHA and MAAs would help counteract and correct AD neuropathology via different mechanisms. The overall aim of this thesis was to determine the mechanisms by which nutritional interventions diminished AD neuropathology in the 3xTg-AD mouse model. More specifically, the aim was first to elucidate the differences between the mechanisms of action of DHA and EPA - through their derivatives - in the brain, as well as their impact on brain fatty acid levels and the main markers of AD (Ab and tau). Then, to study the biological properties of MAA to provide in vivo data on their distribution and activity. In addition, our study aimed to demonstrate the effects of MAAs on cognitive health, notably through their ability to cross the BBB, decrease AD markers and modulate the abundance of bacteria present in the animals' intestinal microbiota. Firstly, we administered diets enriched with either EPA (low in DHA) or DHA (low in EPA) to sixteen-month-old 3xTg-AD mice for three months, alongside a control diet. We showed that EPA and DHA crossed the BBB in a similar fashion. However, the EPA-rich diet led to an increase in EPA and the appearance of class III prostaglandins in the brain. We highlighted a difference between the impact of DHA and EPA on levels of total tau protein and its phosphorylated forms (pSer202 and pSer396), in the soluble and insoluble fractions of the cortex. Our results suggest that DHA and EPA act during tau hyperphosphorylation (DHA) and during the formation of toxic aggregates (EPA). In a second step, we administered two-month-old Balb/c mice - which show no cognitive impairment - with two oral doses (0.375 g and 0.75 g) of MAA-rich Palmaria palmata extracts, followed by euthanasia at 5, 15, 30, 60 and 1800 minutes after gavage. Our results showed that at 5, 15, 30 and 60 minutes four MAAs - palythine, porphyra-334, asterina-330 and palythinol - were present in the bloodstream independently of dose, while palythine was detected up to 1800 minutes (30 hours). Palythine, which was predominantly present in plasma, was the only MAA distributed in the liver and kidney of animals. These results are the first to show that MAAs were rapidly bioavailable after acute administration. Subsequently, we administered a diet enriched with Palmaria palmata extracts for eight weeks to 19-month-old 3xTg-AD and non-transgenic mice. The treatment distributed palythine in the plasma, kidney, liver, heart, and brain of animals. After assessing behavioral tests on memory, we observed no change. However, this nutritional intervention did show a decrease in the levels of Ab40 and Ab42 peptides in transgenic females, but also of the phosphorylated form of tau protein (pThr217) in the insoluble fraction of the cortex of both males and females. In addition, treatment reduced bacterial diversity in the animals' microbiota, while increasing the relative abundance of Erysipelatoclostridium genus. In sum, these results provide a better understanding of the mechanisms of action of natural bioactive compounds particularly in the brain. They also show that the use of specific natural foods reduces AD neuropathology in a mouse model. Finally, our results shed light on the properties of MAAs as novel neuroactive compounds and provide evidence of their biodistribution. Appropriate use of EPA, DHA and MAAs would enable the development of new nutritional strategies to prevent and/or slow the progression of AD.
Databáze:	Networked Digital Library of Theses & Dissertations
Externí odkaz:	https://hdl.handle.net/20.500.11794/155207 Zobrazit plný text záznamu