Relation entre la phosphorylation de Tau et la fragmentation de l'appareil de Golgi

Abstract

Dans la maladie d’Alzheimer (MA), il y a deux lésions neuropathologiques majeures, les plaques séniles composées du peptide amyloïde-bêta et les enchevêtrements neurofibrillaires formés de la protéine Tau hyperphosphorylée et agrégée. L’une des caractéristiques cellulaires de la MA est la fragmentation de l’appareil de Golgi (AG). Cette fragmentation est observée tôt dans la MA, et peut être induite par le peptide amyloïde-bêta extracellulaire. Cependant, plusieurs études laissent croire que la protéine Tau hyperphosphorylée pourrait également contribuer à la fragmentation de l’AG. Nous avons donc examiné si la Tau hyperphosphorylée pouvait induire une fragmentation de l’AG lors de sa surexpression dans les cellules HeLa. Nos résultats montrent que la surexpression d’une forme hyperphosphorylée de Tau induit plus rapidement une fragmentation Golgienne qu’une forme non-phosphorylable de Tau. La protéine Tau peut être sécrétée dans l’espace extracellulaire, la tau hyperphosphorylée étant la forme de tau la plus sécrétée. Nous avons donc examiné la capacité de la protéine Tau extracellulaire à pouvoir induire une fragmentation Golgienne. La Tau hyperphosphorylée extracellulaire a été la seule forme de Tau à induire une fragmentation de l’AG. Nous nous sommes ensuite demandés si ce phénomène était du à la plus importante phosphorylation de cette forme de Tau ou bien à sa plus grande quantité dans le milieu extracellulaire. Nos expériences de dilution du milieu ont permis de démontrer une relation dose-dépendante entre la quantité de Tau hyperphosphorylée extracellulaire et la fragmentation Golgienne. Ensuite nous avons tenté d’identifier le domaine de Tau impliqué dans cette fragmentation. Nos résultats ont révélé que la séquence de Tau inductrice de la fragmentation Golgienne se trouve dans sa partie C-terminale qui contient les séquences répétées impliquées dans sa liaison avec les microtubules (MTBD). Toutefois, nos résultats indiquent que l’effet de Tau sur l’AG ne fait pas intervenir de modification microtubulaire, ce qui nous laisse à croire que la Tau intracellulaire n’est pas responsable de la fragmentation Golgienne. Finalement, nous avons vérifié si l’AG demeurait fonctionnel suite à la surexpression de Tau en examinant le transport de la protéine VSVG. Nos expériences indiquent que la surexpression de Tau n’affecte pas le transport de VSVG. En conclusion, nous avons démontré que la Tau extracellulaire peut induire une fragmentation de l’AG. Cependant, le lien entre ces deux évènements demeure inconnu. Sachant que la fragmentation de l’AG peut affecter le fonctionnement neuronal, la Tau extracellulaire pourrait devenir une cible thérapeutique pour la MA.

Alzheimer’s disease (AD) is characterized by two neuropathological lesions, senile plaques composed of Abeta peptide and neurofibrillary tangles formed by hyperphosphorylated and aggregated Tau protein. Interestingly, in AD, a fragmentation of Golgi apparatus is noted at early stages of the disease. It was recently shown that the extracellular pool of Abeta peptide can induce a fragmentation of the Golgi. However, several studies indicated that hyperphosphorylated Tau could also contribute to this fragmentation. We therefore examined whether hyperphosphorylated Tau could induce a fragmentation of the Golgi by overexpressing it in HeLa cells. Our results revealed that a Tau mutant mimicking hyperphophosphorylation induced an earlier fragmentation of the Golgi than a non-phosphorylable Tau mutant. We previously demonstrated that Tau can be secreted in the extracellular space, the mutant mimicking hyperphosphorylation being the most secreted. We then examined whether extracellular Tau was able to induce a fragmentation of the Golgi as noted for extracellular Abeta. Interestingly, the mutant mimicking Tau hyperphosphorylation was the sole form of Tau that could induce a Golgi fragmentation when it was present in the medium. We then determine whether the induction of the fragmentation by extracellular hyperphosphorylated Tau was linked to its phosphorylation state and/or to its high amount in the medium. Our results indicate that the Golgi fragmentation induced by hyperphosphorylated Tau was caused by its high levels in the medium. We also investigated which domain of Tau was involved in the induction of the Golgi fragmentation. Our results revealed that the sequence of Tau responsible the Golgi fragmentation is located in its C-terminal where the repeated sequences (MTBD) involved in its association with microtubules are found. However, no alteration of the microtubules was noted in the HeLa overexpressing Tau indicating that the microtubules would not be involved in Tau-induced Golgi fragmentation. This supports the fact that extracellular not intracellular Tau is responsible for the fragmentation of the Golgi. Finally, by examining the trafficking of the VSVG protein, we showed that the Golgi remained functional upon the overexpression of Tau in HeLa cells. In conclusions, our results demonstrated that extracellular tau is the main pool of Tau responsible for its induction of the Golgi fragmentation. The link between extracellular Tau and the fragmentation of the Golgi remains to be elucidated. Knowing that the Golgi fragmentation could become detrimental to neurons, extracellular Tau could be a therapeutic target for AD.