Neuronal expression of the ubiquitin ligase Nedd4-2 in rat dorsal root ganglia: modulation in the SNI model of neuropathic pain

La douleur neuropathique est une forme de douleur chronique apparaissant suite à des lésions du système nerveux somato-sensoriel. Caractérisée par une plasticité neuronale inadapté, elle est très souvent intense, invalidante, associe des symptômes comme l'allodynie ou l' hyperalgésie et reste difficile à traiter avec les agents thérapeutiques actuels. Le thème de mon travail de thèse se concentre sur des mécanismes moléculaires de modulation des canaux sodiques voltage-dépendants suite à une lésion du nerf périphérique. Dans l'article présenté en annexe, j'ai focalisé mon travail sur une protéine, Nedd4-2, qui est une ligase ubiquitine. Elle a pour rôle de réguler et d'internaliser dans la cellule des protéines membranaires dont les canaux sodiques. Suite aux lésions du système nerveux périphérique, il existe une hyperexcitabilité neuronale engendrée notamment par un surplus et une dysrégulation des canaux sodiques à la membrane cellulaire. Dans 1 'hypothèse que l'ubiquitine ligase Nedd4-2 soit présente dans les neurones sensitifs primaires et ait un rôle dans la régulation des canaux sodiques, nous avons identifié cette protéine dans les neurones nociceptifs primaires du rat. En utilisant des techniques de Western Blot et d'immunohistochimie, j'ai trouvé que Nedd4-2 est présente dans presque 50% des neurones du ganglion spinal et ces neurones sont principalement des neurones nociceptifs. Dans un modèle expérimental de douleur neuropathique (SN I, pour spared nerve injury), Nedd4-2 se retrouve significativement diminuée dans le tissu du ganglion spinal. J'ai également investigué 1' expression de 2 isoformes des canaux sodiques connues pour leur implication dans la douleur, Navl.7 et Navl.8, et ces 2 isoformes se retrouvent dans les mêmes neurones que Nedd4-2. La caractérisation détaillée est décrite dans le manuscrit: «Neuronal expression of the ubiquitin ligase Nedd4-2 in rat dorsal root ganglia: modulation in the SNI model of neuropathic pain; Cachemaille M, Laedermann CJ, Pertin M, Abriel H, Gasselin RD, Decosterd 1.» Les résultats obtenus indiquent que Nedd4-2, en étant downrégulé après une lésion nerveuse, pourrait ainsi contribuer à une augmentation des canaux sodiques fonctionnels à la membrane. Ainsi Nedd4-2 pourrait être proposée comme cible thérapeutique de manière alternative aux bloqueurs de canaux sodiques. Ce travail a permis l'initiation d'autres expériences. J'ai contribué activement à la construction de vecteurs viraux type adéno-associé recombinant (rAA V2/6) et surexprimé la protéine in vivo dans les ganglions spinaux. Cette partie de mon travail se trouve intégrée dans d'autres travaux de mon laboratoire d'accueil qui a pu démontrer les effets fonctionnels de cette approche sur les courants sodiques enregistrés par électrophysiologie et une diminution de la douleur neuropathique chez la souris. - Abstract-Neuronal hyperexcitability following peripheral nerve lesions may stem from altered activity of voltagegated sodium channels (VGSCs), which gives rise toallodynia or hyperalgesia. In vitro, the ubiquitin ligase Nedd4-2 is a negative regulator of VGSC a-subunits (Nav), in particular Nav1.7, a key actor in nociceptor excitability. We therefore studied Nedd4-2 in rat nociceptors, its co-expression with Nav1.7 and Nav1.8, and its regulation in pathology. Adult rats were submitted to the spared nerve injury (SNI) model of neuropathic pain or injected with complete Freund's adjuvant (CFA), a model of inflammatory pain. L4 dorsal root ganglia (DRG) were analyzed in shamoperated animals, seven days after SNI and 48 h after CFA with immunofluorescence and Western blot. We observed Nedd4-2 expression in almost 50% of DRG neurons, mostly small and medium-sized. A preponderant localization is found in the non-peptidergic sub-population. Additionally, 55.7± 2.7% and 55.0 ±3.6% of Nedd4-2-positive cells are co-labeled with Nav1.7 and Nav1.8 respectively. SNI significantly decreases the proportion of Nedd4-2-positive neurons from 45.9± 1.9% to 33.5± 0.7% (p < 0.01) and the total Nedd4-2 protein to 44%± 0.13% of its basal level (p <0.01, n = 4 animals in each group, mean± SEM). In contrast, no change in Nedd4-2 was found after peripheral inflammation induced by CFA. These results indicate that Nedd4-2 is present in nociceptive neurons, is downregulated after peripheral nerve injury, and might therefore contribute to the dysregulation of Navs involved in the hyperexcitability associated with peripheral nerve injuries.

Experience-dependent plasticity in the mouse barrel cortex

Abstract : Host-Cell Factor 1 (HCF-1) was first discovered in the study of the herpes simplex virus (HSV) infection. HCF-1 is one of the two cellular proteins that compose the VP16-induced complex, a key activator of HSV lytic infection. lncleed, when HSV infects human cells, it is able to enter two modes of infection: lytic or latent. The V`P16-induced complex promotes the lytic mode and in so doing the virus targets important cellular regulatory proteins, such as HCF-1, to manipulate the status of the infected cell. Indeed, HCF-1 regulates human cell proliferation and the cell cycle at different steps. In human, HCF-1 is unusual in that it undergoes a process of proteolytic maturation that results from cleavages at six centrally located 26 amino acid repeats called HCF-1pro repeats. This generates a heterodimeric complex of stably associated amino- (HCF-1n) and carboxy- (HCF-1c) terminal subunits. The absence of the HCF-1 N or HCF-1; subunit leads predominantly to either G1 or M phase defects, respectively. We have hypothesized that HCF-1 forms a heterodimeric complex to permit communication between the two subunits of HCF-1 involved in regulating different phases of the cell cycle. Indeed, there is evidence for such inter-subunit communication because a point mutation called P134S in the HCF-1N subunit in the temperature-sensitive hamster cell line tsBN67 causes, addition to G1- phase defects associated with the HCF-1n subunit, M-phase defects similar to the defects seen upon loss of HCF-1 function. Furthermore, inhibition of the proteolytic maturation of HCF-1 by deletion of the six HCF-1pro repeats (HCF-1Aimo) also leads to M-phase defects, specifically cytokinesis defects leading to binucleation, indicating that there is loss of HCF-15 function in the absence of HCF-1 maturation. I demonstrate that individual point mutations in each of the six HCF-1pro repeats that prevent HCF-1 proteolytic maturation also lead to binucleation; however, this defect can be latgely rescued by the presence of just one HCF-1pRO sequence in I-ICF»1. These results argue that processing itself is important for the HCF-1g function. In fact, until now, the hypothesis was that the proteolytic processing per se is more important for HCF-1C function than the proteolytic processing region. But I show that processing per se is not sufticient to rescue multinucleation, but that the HCF-lpm sequence itself is crucial. This discovery leads to the conclusion that the I-ICF-1pRO repeats have an additional function important for HCF-le function. From the studies of others, one potential function of the HCF-lrxo tepeats is as a binding site for O-link NAcetyl glycosamine tansferase (OGT) to glycosylate an HCF-1n-sunbunit region called the Basic region. This new function suggests the Basic region of HCF-1n is also implicated in the communication between the two subunits. This inter-subunit communication was analyzed in more detail with the studies of the Pl34S mutation and the residues 382-450 region of HCF-l that when removed prevents HCF-l subunit association. I demonstrate that the point mutation also leads to a binucleation defect in Hela cells as well as in the tsBN67 cells. In addition, the effect of this mutation on the regulation of HCF-1c activity seems to interfere with that of the HCF-lpgg repeats because the sum of the deletion of the proteolytic processing region and the point mutation surprisingly leads to re-establishment of correct cytokinesis. The study of the 382-450 HCF-lN region also yielded surprising results. This region important for the association of the two subunits is also important for both HCF-1c function in M phase and G1 phase progression. Thus, I have discovered two main functions of this region: its role in the regulation of HCF-lc function in M phase and its involvement in the regulation of G1/S phase ?- an HCF-1n function. These results support the importance of inter-subunit communication in HCF-1 functions. My research illuminates the understanding of the interaction of the two subunits by showing that the whole HCF-1n subunit is involved in the inter-subunit communication in order to regulate HCF-1c function. For this work, I was concentrated on the study of cytokinesis; the first phenotype showing the role of HCF-1c in the M phase. Then, I extended the study of the M phase with analysis of steps earlier to cytokinesis. Because some defects in the chromosome segregation was already described in the absence of HCF-1, I decided to continue the study of M phase by checking effects on the chromosome segregation. I showed that the HCF-1n subunit and HCF-1pro repeats are both important for this key step of M phase. I show that the binucleation phenotype resulting from deletion or mutation in HCF-1pro repeats, Pl34S point mutation or the lack of the region 382-450 are correlated with micronuclei, and chromosome segregation and alignment defects. This suggests that HCF«lç already regulates M phase during an early step and could be involved in the complex regulation of chromosome segregation. Because one of the major roles of HCF-1 is to be a transcription regulator, I also checked the capacity of HCF-1 to bind to the chromatin in my different cell lines. All my recombinant proteins can bind the chromatin, except for, as previously described, the HCF-1 with the P134S point mutation, This suggests that the binding of HCF-1 to the chromatin is not dependant to the Basic and proteolytic regions but more to the Kelch domain. Thus, if the function of HCF-ig in M phase is dependant to its chromatin association, the intercommunication and the proteolytic region are not involved in the ability to bind to the chromatin but more to bind to the right place of the chromatin or to be associated with the co-factors. Résumé : L'étude de l'infection par le virus Herpes Simplex (HSV) a permis la découverte de la protéine HCF-1 (Host-Cell Factor). HCF-1 est une des protéines cellulaires qui font partie du complexe induit par VP16 ; ce complexe est la clef pour l'activation de la phase lytique de HSV. Afin de manipuler les cellules infectées, le complexe induit pas le VPIG devrait donc cibler les protéines importantes pour la régulation cellulaire, telles que la protéine HCF-1. Cette dernière s'avère donc être un senseur pour la cellule et devrait également jouer un rôle de régulation lors des différentes phases du cycle cellulaire. Chez l'humain, HCF-1 a la particularité de devoir passer par une phase de maturation pour devenir active. Lors de cette maturation, la protéine subit une coupure protéolytique au niveau de six répétitions composées de 26 acides aminés, appelé HCF-1pro repeats. Cette coupure engendre la formation d'un complexe formé de deux sous-unités, HCF-1n et HCF-1c, associées l'une à l'autre de façon stable. Enlever la sous-unité HCF-IN ou C entraîne respectivement des défauts dans la phase G1 et M. Nous pensons donc que HCF-1 forme un complexe hétérodimérique afin de permettre la communication entre les molécules impliquées dans la régulation des différentes phases du cycle cellulaire. Cette hypothèse est déduite suite à deux études: l'une réalisée sur la lignée cellulaire tsBN67 et l'autre portant sur l'inhibition de la maturation protéolytique. La lignée cellulaire tsBN67, sensible à la température, porte la mutation Pl 345 dans la sous-unité HCF-1n. Cette mutation, en plus d'occasionner des défauts dans la phase G1 (défauts liés à la sous-unité HCF-1N), a aussi pour conséquence d'entrainer des défauts dans la phase M, défauts similaires à ceux dus a la perte de la sous-unité HCF-1c. Quant à la maturation protéolytique, l'absence de la région de la protéolyse provoque la binucléation, défaut lié à la cytokinèse, indiquant la perte de la fonction de la sous-unité HCF-1c. Au cours de ma thèse, j'ai démontré que des mutations dans les HCF-1=no repeats, qui bloquent la protéolyse, engendrent la binucléation ; cependant ce défaut peut être corrigé pas l'ajout d'un HCF-1pro repeat dans un HCF-1 ne contenant pas la région protéolytique. Ces résultats soutiennent l'idée que la région protéolytique est importante pour le bon fonctionnement de HCF-1c. En réalité jusqu'a maintenant on supposait que le mécanisme de coupure était plus important que la région impliquée pour la régulation de la fonction de HCF-1;. Mais mon étude montre que la protéolyse n'est pas suffisante pour éviter la binucléation ; en effet, les HCF-1pro repeats semblent jouer le rôle essentiel dans le cycle cellulaire. Cette découverte conduit à la conclusion que les HCF-1pro repeats ont sûrement une fonction autre qui serait cruciale pour la foncton de HCF-1c. Une des fonctions possibles est d'être le site de liaison de l'O-linked N-acetylglucosamine transférase (OGT) qui glycosylerait la région Basique de HCF-1n. Cette nouvelle fonction suggère que la région Basique est aussi impliquée dans la communication entre les deux sous- unités. L'intercommunication entre les deux sous-unités ai été d'ailleurs analysée plus en détail dans mon travail à travers l'étude de la mutation Pl34S et de la région 382-450, essentielle pour l'association des deux sous»unités. J'ai ainsi démontré que la mutation P134S entraînait aussi des défauts dans la cytokinése dans la lignée cellulaire Hela, de plus, son influence sur HCF-1c semble interférer avec celle de la région protéolytique. En effet, la superposition de ces deux modifications dans HCF-1 conduit au rétablissement d'une cytokinése correcte. Concernant la région 382 à 450, les résultats ont été assez surprenants, la perte de cette région provoque l'arrêt du cycle en G1 et la binucléation, ce qui tend à prouver son importance pour le bon fonctionnement de HCF-1n et de HCF-1c. Cette découverte appuie par conséquent l'hypotl1èse d'une intercommunicatzion entre les deux sous-unités mettant en jeu les différentes régions de HCF-1n. Grâce à mes recherches, j'ai pu améliorer la compréhension de l'interaction des deux sous-unités de HCF-1 en montrant que toutes les régions de HCF-1n sont engagées dans un processus d'intercommunication, dont le but est de réguler l'action de HCF-1c. J'ai également mis en évidence une nouvelle étape de la maturation de HCF-1 qui représente une phase importante pour l'activation de la fonction de HCF-1c. Afin de mettre à jour cette découverte, je me suis concentrée sur l'étude de l'impact de ces régions au niveau de la cytokinése qui fut le premier phénotype démontrant le rôle de HCF-1c dans la phase M. A ce jour, nous savons que HCF-1c joue un rôle dans la cytokinèse, nous ne connaissons pas encore sa fonction précise. Dans le but de cerner plus précisément cette fonction, j'ai investigué des étapes ultérieures ai la cytokinèse. Des défauts dans la ségrégation des chromosomes avaient déjà été observés, ai donc continué l'étude en prouvant que HCF-1n et les HCF-1pro repeats sont aussi importants pour le bon fonctionnement de cette étape clef également régulée par HCF-1c. J' ai aussi montré que la région 382-450 et la mutation P134S sont associées à un taux élevé de micronoyaux, de défauts dans la ségrégation des chromosomes. L'une des fonctions principales de HCF-1 étant la régulation de la transcription, j'ai aussi contrôlé la capacité de HCF-1 à se lier à la chromatine après insertion de mutations ou délétions dans HCF-1n et dans la région protéolytique. Or, à l'exception des HCF-1 contenant la mutation P134S, la sous-unité HCF-1c des HCF-1 tronquées se lie correctement à la chromatine. Cette constatation suggère que la liaison entre HCF-1c et chromatine n'est pas dépendante de la région Basique ou Protéolytique mais peut-être vraisemblablement de la région Kelch. Donc si le rôle de HCF-1c est dépendant de sa capacité â activer la transcription, l'intercommunication entre les deux sous-unités et la région protéolytique joueraient un rôle important non pas dans son habileté à se lier à la chromatine, mais dans la capacité de HCF-1 à s'associer aux co-facteurs ou à se placer sur les bonnes régions du génome.

Brain Spectrins 240/235 and 240/235E: Differential Expression During Development of Chicken Dorsal Root Ganglia in vivo and in vitro.

Brain spectrin, a membrane-related cytoskeletal protein, exists as two isoforms. Brain spectrin 240/235 is localized preferentially in the perikaryon and axon of neuronal cells and brain spectrin 240/235E is found essentially in the neuronal soma and dendrites and in glia (Riederer et al., 1986, J. Cell Biol., 102, 2088 - 2097). The sensory neurons in dorsal root ganglia, devoid of any dendrites, make a good tool to investigate such differential expression of spectrin isoforms. In this study expression and localization of both brain spectrin isoforms were analysed during early chicken dorsal root ganglia development in vivo and in culture. Both isoforms appeared at embryonic day 6. Brain spectrin 240/235 exhibited a transient increase during embryonic development and was first expressed in ventrolateral neurons. In ganglion cells in situ and in culture this spectrin type showed a somato - axonal distribution pattern. In contrast, brain spectrin 240/235E slightly increased between E6 and E15 and remained practically unchanged. It was localized mainly in smaller neurons of the mediodorsal area as punctate staining in the cytoplasm, was restricted exclusively to the ganglion cell perikarya and was absent from axons both in situ and in culture. This study suggests that brain spectrin 240/235 may contribute towards outgrowth, elongation and maintenance of axonal processes and that brain spectrin 240/235E seems to be exclusively involved in the stabilization of the cytoarchitecture of cell bodies in a selected population of ganglion cells.

Le lambeau musculo-cutané du grand dorsal en V-Y dans la reconstruction de pertes de substances étendues de la paroi thoracique postérieure

Les pertes de substances étendues de la paroi thoracique postérieure sont régulièrement rencontrées en chirurgie reconstructive. Les causes les plus habituelles sont les escarres, l'extirpation de lésions néoplasiques et les déhiscences de plaie dans le cadre d'une chirurgie du rachis. L'exposition fréquente des côtes ou des vertèbres rend nécessaire l'emploi d'un lambeau afin de s'assurer de la pérennité de la couverture. Le lambeau musculo-cutané du trapèze est classiquement indiqué dans les plaies du rachis cervical et dorsal haut alors que le lambeau musculo-cutané du grand dorsal l'est dans les pertes de substances dorsales basses. Lorsque la taille du lambeau prélevé rend impossible la fermeture directe du site donneur, ce dernier doit être recouvert soit par une greffe de peau, soit par un autre lambeau, ce qui majore la morbidité dans les deux cas. En 2001, Micali a proposé un nouveau tracé de la palette cutanée du lambeau du grand dorsal en utilisant l'artifice du V-Y, permettant par conséquent la fermeture directe du site de prélèvement. Cette modification s'intéressait uniquement à la paroi thoracique antérieure. Nous avons étudié la faisabilité de cette technique appliquée au thorax postérieur. Trois patients ont bénéficié de la couverture d'une perte de substance thoracique postérieure par un lambeau musculo-cutané du grand dorsal en V-Y. Il s'agissait de 2 cas de déhiscence de plaie après chirurgie de stabilisation rachidienne et d'un cas d'exérèse d'un sarcome. La palette cutanée est orientée obliquement depuis la berge externe de la plaie, son bord médial étant cranial alors que son bord latéral est caudal et forme une pointe. Le muscle grand dorsal est levé selon la technique habituelle en conservant la palette cutanée attachée afin de préserver les vaisseaux perforants nourriciers. Le lambeau est avancé postérieurement afin d'oblitérer le défect sans tension. Le site donneur est ensuite suturé en première intention. Les trois lambeaux ont intégralement survécu et ont permis une couverture cutanéo- musculaire durable sans la survenue de complications. La modification de la technique de Micali que nous proposons permet d'obtenir de façon reproductible une couverture stable de pertes de substances étendues intéressant la paroi thoracique postérieure. Contrairement au dessin habituel de la palette cutanée, l'artifice du V-Y rend obsolète l'utilisation de greffes de peau puisque le site donneur peut être suturé sans tension. La chirurgie étant courte et la morbidité faible, cette technique peut également être appliquée aux patients fragiles pour lesquels une intervention longue de type lambeau libre est contre-indiquée.

Maladie d'Alzheimer : Etude des marqueurs pathologiques dans le cortex frontal humain et corrélations anatomo-cliniques

La maladie d'Alzheimer (MA), forme de démence la plus fréquente, est caractérisée précocement par des troubles de la mémoire, puis par une détérioration cognitive progressive, corrélée avec la progression des lésions cérébrales que sont les dépôts de protéine ß-amyloïde, notamment dans les plaques séniles, et la dégénérescence neurofibrillaire qui touche en priorité les grands neurones pyramidaux de l'hippocampe et du cortex cérébral. La perte ou les dommages synaptiques sont aussi prépondérants et conduisent à la mort neuronale et à la perte de réseaux fonctionnels notamment au niveau des protéines présynaptiques comme la synaptophysine et postsynaptiques comme PSD-95 (Leuba et al. 2008), ainsi que des récepteurs NMDA (NMDAR) liés à PSD-95 et jouant un rôle prédominant dans le fonctionnement synaptique. Notre étude s'est portée une des régions du cortex frontal correspondant à l'aire de Brodmann 10, encore peu étudiée dans la littérature scientifique, qui peut être touchée de manière plus ou moins importante dans la MA, entraînant des troubles de l'humeur et du comportement ainsi que des répercussions sur les fonctions exécutives. L'étude a pour but d'identifier et de quantifier les dépôts de protéine ß-amyloïde et les lésions neurofibrillaires ainsi que les changements de protéines synaptiques et de récepteurs NMDA dans cette région entre une population contrôle et AD, et de la comparer avec d'autres régions déjà partiellement étudiées dans le laboratoire, notamment l'aire 9 qui lui est adjacente et les aires cingulaires 24 et 25. L'analyse est faite de manière qualitative et semi-quantitative au microscope optique sur des coupes colorées avec des méthodes immunohistochimiques. De possibles corrélations anatomo-cliniques sont recherchées dans les cas AD. La région FC10 est touchée par la MA avec une présence de plaques séniles et de dégénérescences neurofibrillaires plus marquées chez les cas atteints de la MA ce qui n'est pas le cas des protéines synaptiques. Le comportement des deux marqueurs pathologiques dans FC10 est comparable aux autres régions cérébrales étudiées notamment à la région adjacente, FC9, contrairement aux marqueurs synaptiques qui selon la région ont un comportement plus variable. L'effet de l'âge dans l'évolution de la physiopathologie de la MA pour les marqueurs pathologiques a été mis en évidence dans la région FC10. Les régions EC et FC9 n'ont pas montré de microhémorragie synonyme d'une possible contribution vasculaire. L'étude de cette région a permis de mettre en évidence l'implication de FC10 dans la MA. Elle montre des points communs avec les autres régions cérébrales notamment vis-à-vis des plaques séniles et des DNF.

Triiodothyronine and nerve growth factor are required to induce cytoplasmic dynein expression in rat dorsal root ganglion cultures.

Beside the several growth factors which play a crucial role in the development and regeneration of the nervous system, thyroid hormones also contribute to the normal development of the central and peripheral nervous system. In our previous work, we demonstrated that triiodothyronine (T3) in physiological concentration enhances neurite outgrowth of primary sensory neurons in cultures. Neurite outgrowth requires microtubules and microtubule associated proteins (MAPs). Therefore the effects of exogenous T3 or/and nerve growth factors (NGF) were tested on the expression of cytoskeletal proteins in primary sensory neurons. Dorsal root ganglia (DRG) from 19 day old rat embryos were cultured under four conditions: (1) control cultures in which explants were grown in the absence of T3 and NGF, (2) cultures grown in the presence of NGF alone, (3) in the presence of T3 alone or (4) in the presence of NGF and T3 together. Analysis of proteins by SDS-polyacrylamide gel electrophoresis revealed the presence of several proteins in the molecular weight region around 240 kDa. NGF and T3 together induced the expression of one protein, in particular, with a molecular weight above 240 kDa, which was identified by an antibody against MAP1c, a protein also known as cytoplasmic dynein. The immunocytochemical detection confirmed that this protein was expressed only in DRG explants grown in the presence of NGF and T3 together. Neither control explants nor explants treated with either NGF or T3 alone expressed dynein. In conclusion, a combination of nerve growth factor and thyroid hormone is necessary to regulate the expression of cytoplasmic dynein, a protein that is involved in retrograde axonal transport.

Intraneuronal angiotensinergic system in rat and human dorsal root ganglia.

To elucidate the local formation of angiotensin II (Ang II) in the neurons of sensory dorsal root ganglia (DRG), we studied the expression of angiotensinogen (Ang-N)-, renin-, angiotensin converting enzyme (ACE)- and cathepsin D-mRNA, and the presence of protein renin, Ang II, Substance P and calcitonin gene-related peptide (CGRP) in the rat and human thoracic DRG. Quantitative real time PCR (qRT-PCR) studies revealed that rat DRG expressed substantial amounts of Ang-N- and ACE mRNA, while renin mRNA as well as the protein renin were untraceable. Cathepsin D-mRNA and cathepsin D-protein were detected in the rat DRG indicating the possibility of existence of pathways alternative to renin for Ang I formation. Angiotensin peptides were successfully detected with high performance liquid chromatography and radioimmunoassay in human DRG extracts. In situ hybridization in rat DRG confirmed additionally expression of Ang-N mRNA in the cytoplasm of numerous neurons. Intracellular Ang II staining could be shown in number of neurons and their processes in both the rat and human DRG. Interestingly we observed neuronal processes with angiotensinergic synapses en passant, colocalized with synaptophysin, within the DRG. In the DRG, we also identified by qRT-PCR, expression of Ang II receptor AT(1A) and AT(2)-mRNA while AT(1B)-mRNA was not traceable. In some neurons Substance P and CGRP were found colocalized with Ang II. The intracellular localization and colocalization of Ang II with Substance P and CGRP in the DRG neurons may indicate a participation and function of Ang II in the regulation of nociception. In conclusion, these results suggest that Ang II may be produced locally in the neurons of rat and human DRG and act as a neurotransmitter.

Differential changes in synaptic proteins in the Alzheimer frontal cortex with marked increase in PSD-95 postsynaptic protein

We investigated how synaptic plasticity is related to the neurodegeneration process in the human dorsolateral prefrontal cortex. Pre- and postsynaptic proteins of Brodmann's area 9 from patients with Alzheimer's disease (AD) and age-matched controls were quantified by immunohistochemical methods and Western blots. The main finding was a significant increase in the expression of postsynaptic density protein PSD-95 in AD brains, revealed on both sections and immunoblots, while the expression of spinophilin, associated to spines, remained quantitatively unchanged despite qualitative changes with age and disease. Presynaptic protein alpha-synuclein indicated an increased immunohistochemical level, while synaptophysin remained unchanged. MAP2, a somatodendritic microtubule protein, as well as AD markers such as amyloid-beta protein and phosphorylated protein tau showed an increased expression on immunosections in AD. Altogether these changes suggest neuritic and synaptic reorganization in the process of AD. In particular, the significant increase in PSD-95 expression suggests a change in NMDA receptors trafficking and may represent a novel marker of functional significance for the disease.

Efecte del gruix de greix dorsal sobre paràmetres d’interés productiu en truges híbrides i de raça Duroc

En aquest estudi s’ha volgut comprovar l’afectació de la condició corporal de lesfemelles híbrides TB1 (Landrace x Duroc) i de raça pura Duroc de l’empresa SelecciónBatallé en dos moments de la seva vida productiva sobre els rendiments reproductiusposteriors.En concret, s’ha volgut estudiar la relació existent entre un indicador de condiciócorporal, el gruix de greix dorsal (GGD) mesurat en el primer cobriment i en eldeslletament, i els resultats reproductius en el cicles posteriors

Visual cortex in Alzheimer's disease: occurrence of neuronal death and glial proliferation, and correlation with pathological hallmarks.

Visual areas 17 and 18 were studied with morphometric methods for numbers of neurons, glia, senile plaques (SP), and neurofibrillary tangles (NFT) in 13 cases of Alzheimer's disease (AD) as compared to 11 controls. In AD cases, the mean neuronal density was significantly decreased by about 30% in both areas 17 and 18, while the glial density was increased significantly only in area 17. The volume of area 17 was unchanged in AD cases but its total number of neurons was decreased by 33% and its total number of glia increased by 45% compared to controls. In AD the number of SP was similar in areas 17 and 18, while that of NFT was significantly higher in area 18. The number of neurons with NFT was only 2% in area 17 and about 10% in area 18. The discrepancy between the loss of neurons and the amount of NFT suggests that neuronal loss can occur without passing through NFT degeneration. The deposition of SP was correlated with glial proliferation, but not with neuronal loss or neurofibrillary degeneration.

Mice with chronic GSH deficit display phenotypical anomalies that resemble key aspects of schizophrenia

ABSTRACTSchizophrenia is a major psychiatric disorder occurring with a prevalence of 1% in the worldwide population. It develops progressively with psychosis onset in late adolescence or earlyadulthood. The disorder can take many different facets and has a highly diffuse anddistributed neuropathology including deficits in major neurotransmitter systems,myelination, stress regulation, and metabolism. The delayed onset and the heterogeneouspathology suggest that schizophrenia is a developmental disease that arises from interplayof genetic and environmental factors during sensitive periods. Redox dysregulation due to animbalance between pro-oxidants and antioxidant defence mechanisms is among the riskfactors for schizophrenia. Glutathione (GSH) is the major cellular redox regulator andantioxidant. Levels of GSH are decreased in cerebrospinal fluid, prefrontal cortex and postmortemstriatum of schizophrenia patients. Moreover, polymorphisms of the key GSHsynthesizingenzyme, glutamate-cysteine ligase, modifier (GCLM) subunit, are associatedwith the disease, suggesting that GSH deficit is of genetic origin. Here we used miceknockout (KO) for the GCLM gene, which display chronic GSH deficit (~70 to 80% decrease)to investigate the direct link between redox dysregulation and schizophrenia. Accordingly,we evaluated whether GCLM KO compared to normal wildtype mice display behavioralchanges that relate to schizophrenia symptoms and whether their brains showmorphological, functional or metabolic alterations that resemble those in patients.Moreover, we exposed pubertal GCLM mice to repeated mild stress and measured theirhormonal and behavioral stress reactivity. Our data show that chronic GSH deficit isassociated with altered emotion- and stress-related behaviors, deficient prepulse inhibition,pronounced amphetamine-induced hyperlocomotion but normal spatial learning andworking memory. These changes represent important schizophrenia endophenotypes.Moreover, this particular pattern of change indicates impairment of the ventralhippocampus (VH) and related circuitry as opposed to the dorsal hippocampus (DH), which isimplicated in spatial information processing. This is consistent with a selective deficit ofparvalbumin positive interneurons and gamma oscillation in the VH but not DH. Increasedlevels of circulating stress hormones in KO mice following pubertal stress corroborate VHdysfunction as it is involved in negative feedback control of the stress response. VHstructural and functional deficits are frequently found in the schizophrenic brain. Metabolicevaluation of the developing GCLM KO anterior cortex using in vivo magnetic resonancespectroscopy revealed elevated glutamine (Gln), glutamate (Glu), Gln/Glu and N-acetylaspartate(NAA) during the pre-pubertal period. Similar changes are reported in earlyschizophrenia. Overall, we observe phenotypic anomalies in GSH deficient GCLM KO micethat correspond to major schizophrenia endophenotypes. This supports an important rolefor redox dysregulation in schizophrenia and validates the GCLM KO mouse as model for thedisease. Moreover, our results indicate that puberty may be a sensitive period for redoxsensitivechanges highliting the importance of early intervention. Gln, Gln/Glu, Glu and NAAmay qualify as early metabolic biomarkers to identify young at-risk individuals. Since chronictreatment with NAC normalized most metabolic changes in GCLM KO mice, NAC may be oneadjunct treatment of choice for early intervention in patients.RESUMELa schizophrénie est une maladie psychiatrique majeure avec une prévalence de 1% dans lapopulation. Son développement est progressif, les premières psychoses apparaissant àl'adolescence ou au début de l'âge adulte. La maladie a plusieurs présentations et uneneuropathologie étendue, qui inclut des déficits neurochimiques, métaboliques, de lamyélination et de la régulation du stress. L'émergence tardive et l'hétérogénéité de lapathologie suggèrent que la schizophrénie est une maladie développementale, favorisée pardes facteurs génétiques et environnementaux durant des périodes sensibles. La dérégulationrédox, due à un déséquilibre entre facteurs pro-oxidantes et défenses anti-oxidantes,constitue un facteur de risque. Le glutathion (GSH) est le principal régulateur rédox et antioxidantdes cellules, ses taux sont diminués dans le liquide céphalorachidien, le cortexpréfrontal et le striatum de patients. De plus, des variations du gène codant la sous-unitémodulatrice (GCLM) de la glutamate-cystéine ligase, enzyme de synthèse du GSH, sontassociés la maladie, suggérant que le déficit observé chez les patients est d'originegénétique. Nous avons donc utilisé des souris ayant une délétion du gène GCLM (KO), quiont un déficit chronique en GSH (70-80%), afin d'étudier le lien entre une dérégulation rédoxet la schizophrénie. Nous avons évalué si ces souris présentent des altérationscomportementales analogues aux symptômes de la maladie, et des modificationsstructurelles, fonctionnelles et métaboliques au niveau du cerveau, ressemblant à celles despatients. De plus, nous avons soumis les souris à des stresses modérés durant la puberté,puis mesuré les réponses hormonales et comportementales. Les animaux présentent undéficit pré-attentionnel du traitement des informations moto-sensorielles, un déficit pourcertains apprentissages, une réponse accrue à l'amphétamine, mais leurs mémoires spatialeet de travail sont préservées. Ces atteintes comportementales sont analogues à certainsendophénotypes de la schizophrénie. De plus, ces changements comportementaux sontlargement expliqués par une perturbation morphologique et fonctionnelle de l'hippocampeventral (HV). Ainsi, nous avons observé un déficit sélectif des interneurones immunoréactifsà la parvalbumine et une désynchronisation neuronale dans l'HV. L'hippocampe dorsal,impliqué dans l'orientation spatiale, demeure en revanche intact. L'augmentationd'hormones de stress dans le sang des souris KO suite à un stress prépubertal soutien aussil'hypothèse d'une dysfonction de l'HV, connu pour moduler ce type de réponse. Des déficitsstructurels et fonctionnels dans l'hippocampe antérieur (ventral) ont d'ailleurs été rapportéschez des patients schizophrènes. Par de résonance magnétique, nous avons également suivile profil métabolique du le cortex antérieur au cours du développement postnatal des sourisKO. Ces mesures ont révélé des taux élevés de glutamine (Gln), glutamate (Glu), du ratioGln/Glu, et de N-acétyl-aspartate (NAA) durant la période prépubertale. Des altérationssimilaires sont décrites chez les patients durant la phase précoce. Nous avons donc révélédes anomalies phénotypiques chez les souris GCLM KO qui reflètent certainsendophénotypes de la schizophrénie. Nos résultats appuient donc le rôle d'une dérégulationrédox dans l'émergence de la maladie et le potentiel des souris KO comme modèle. De plus,cette étude met en évidence la puberté comme période particulièrement sensible à unedérégulation rédox, renforçant l'importance d'une intervention thérapeutique précoce. Dansce cadre, Gln, Gln/Glu, Glu and NAA seraient des biomarqueurs clés pour identifier de jeunesindividus à risque. De part son efficacité dans notre modèle, NAC pourrait être unesubstance de choix dans le traitement précoce des patients.

Changes in nuclear 3,5,3'-triiodothyronine receptor expression in rat dorsal root ganglia and sciatic nerve during development: comparison with regeneration.

The action of the thyroid hormones on responsive cells in the peripheral nervous system requires the presence of nuclear triiodothyronine receptors (NT3R). These nuclear receptors, including both the alpha and beta subtypes of NT3R, were visualized by immunocytochemistry with the specific 2B3 monoclonal antibody. In the dorsal root ganglia (DRG) of rat embryos, NT3R immunoreactivity was first discretely revealed in a few neurons at embryonic day 14 (E14), then strongly expressed by all neurons at E17 and during the first postnatal week; all DRG neurons continued to possess clear NT3R immunostaining, which faded slightly with age. The peripheral glial cells in the DRG displayed a short-lived NT3R immunoreaction, starting at E17 and disappearing from the satellite and Schwann cells by postnatal days 3 and 7 respectively. In the developing sciatic nerve, Schwann cells also exhibited transient NT3R immunoreactivity restricted to a short period ranging from E17 to postnatal day 10; the NT3R immunostaining of the Schwann cells vanished proximodistally along the sciatic nerve, so that the Schwann cells rapidly became free of detectable NT3R immunostaining. However, after the transection or crushing of an adult sciatic nerve, the NT3R immunoreactivity reappeared in the Schwann cells adjacent to the lesion by 2 days, then along the distal segment in which the axons were degenerating, and finally disappeared by 45 days, when the regenerating axons were allowed to re-occupy the distal segment.(ABSTRACT TRUNCATED AT 250 WORDS)

Metabolic alterations in the cortex of a mouse model with glutathione deficit - relevance to schizophrenia

Background: Glutathione (GSH) is a major redox regulator and antioxidant and is decreased in cerebrospinal fluid and prefrontal cortex of schizophrenia patients [Do et al. (2000) Eur J Neurosci 12:3721]. The genes of the key GSH-synthesizing enzyme, glutamate- cysteine ligase catalytic (GCLC) and modifier (GCLM) subunits, are associated with schizophrenia, suggesting that the deficit in GSH synthesis is of genetic origin [Gysin et al. (2007) PNAS 104:16621]. GCLM knock-out (KO) mice, which display an 80% decrease in brain GSH levels, have abnormal brain morphology and function [Do et al. (2009) Curr Opin Neurobiol 19:220]. Developmental redox deregulation by impaired GSH synthesis and environmental risk factors generating oxidative stress may have a central role in schizophrenia. Here, we used GCLM KO mice to investigate the impact of a genetically dysregulated redox system on the neurochemical profile of the developing brain. Methods: The neurochemical profile of the anterior and posterior cortical areas of male and female GCLM KO and wild-type mice was determined by in vivo 1H NMR spectroscopy on postnatal days 10, 20, 30, 60 and 90, under 1 to 1.5% isoflurane anaesthesia. Localised 1H NMR spectroscopy was performed on a 14.1 T, 26 cm VNMRS spectrometer (Varian, Magnex) using a home-built 8 mm diameter quadrature surface coil (used both for RF excitation and signal reception). Spectra were acquired using SPECIAL with TE of 2.8 ms and TR of 4 s from VOIs placed in anterior or posterior regions of the cortex [Mlynárik et al. (2006) MRM 56:965]. LCModel analysis allowed in vivo quantification of a neurochemical profile composed of 18 metabolites. Results: GCLM KO mice displayed nearly undetectable GSH levels as compared to WT mice, demonstrating their drastic redox deregulation. Depletion of GSH triggered alteration of metabolites related to its synthesis, namely increase of glycine and glutamate levels during development (P20 and P30). Concentrations of glutamine and aspartate that are produced from glutamate were also increased in GCLM KO animals relative to WT. In addition, GCLM KO mice also showed higher levels of N-acetylaspartate that originates from the acetylation of aspartate. These metabolites are particularly implicated in neurotransmission processes and in mitochondrial oxidative metabolism. Their increase may indicate impaired mitochondrial metabolism with concomitant accumulation of lactate in the adult mice (P60 and P90). In addition, the GSH depletion triggers reduction of GABA concentration in anterior cortex of the P60 mice, which is in accordance with known impairment of GABAergic interneurons in that area. Changes were generally more pronounced in males than in females at P60, which is consistent with earlier disease onset in male patients. Discussion: In conclusion, the observed metabolic alterations in the cortex of a mouse model of redox deregulation suggest impaired mitochondrial metabolism and altered neurotransmission. The results also highlight the age between P20 and P30 as a sensitive period during the development for these alterations.

Redox dysregulation affects the ventral but not dorsal hippocampus: impairment of parvalbumin neurons, gamma oscillations, and related behaviors.

Elevated oxidative stress and alteration in antioxidant systems, including glutathione (GSH) decrease, are observed in schizophrenia. Genetic and functional data indicate that impaired GSH synthesis represents a susceptibility factor for the disorder. Here, we show that a genetically compromised GSH synthesis affects the morphological and functional integrity of hippocampal parvalbumin-immunoreactive (PV-IR) interneurons, known to be affected in schizophrenia. A GSH deficit causes a selective decrease of PV-IR interneurons in CA3 and dendate gyrus (DG) of the ventral but not dorsal hippocampus and a concomitant reduction of beta/gamma oscillations. Impairment of PV-IR interneurons emerges at the end of adolescence/early adulthood as oxidative stress increases or cumulates selectively in CA3 and DG of the ventral hippocampus. Such redox dysregulation alters stress and emotion-related behaviors but leaves spatial abilities intact, indicating functional disruption of the ventral but not dorsal hippocampus. Thus, a GSH deficit affects PV-IR interneuron's integrity and neuronal synchrony in a region- and time-specific manner, leading to behavioral phenotypes related to psychiatric disorders.