Effect of changing data collection parameters on statistical motor unit number estimates

The effect of number of samples and selection of data for analysis on the calculation of surface motor unit potential (SMUP) size in the statistical method of motor unit number estimates (MUNE) was determined in 10 normal subjects and 10 with amyotrophic lateral sclerosis (ALS). We recorded 500 sequential compound muscle action potentials (CMAPs) at three different stable stimulus intensities (10–50% of maximal CMAP). Estimated mean SMUP sizes were calculated using Poisson statistical assumptions from the variance of 500 sequential CMAP obtained at each stimulus intensity. The results with the 500 data points were compared with smaller subsets from the same data set. The results using a range of 50–80% of the 500 data points were compared with the full 500. The effect of restricting analysis to data between 5–20% of the CMAP and to standard deviation limits was also assessed. No differences in mean SMUP size were found with stimulus intensity or use of different ranges of data. Consistency was improved with a greater sample number. Data within 5% of CMAP size gave both increased consistency and reduced mean SMUP size in many subjects, but excluded valid responses present at that stimulus intensity. These changes were more prominent in ALS patients in whom the presence of isolated SMUP responses was a striking difference from normal subjects. Noise, spurious data, and large SMUP limited the Poisson assumptions. When these factors are considered, consistent statistical MUNE can be calculated from a continuous sequence of data points. A 2 to 2.5 SD or 10% window are reasonable methods of limiting data for analysis. Muscle Nerve 27: 320–331, 2003

Apoio a doentes e cuidadores em comunidades virtuais de saúde: o caso da comunidade online ELA Portugal

Dissertação apresentada à Escola Superior de Comunicação Social como parte dos requisitos para obtenção de grau de mestre em Audiovisual e Multimédia.

S100A6 Amyloid Fibril Formation Is Calcium-modulated and Enhances Superoxide Dismutase-1 (SOD1) Aggregation

S100A6 is a small EF-hand calcium- and zinc-binding protein involved in the regulation of cell proliferation and cytoskeletal dynamics. It is overexpressed in neurodegenerative disorders and a proposed marker for Amyotrophic Lateral Sclerosis (ALS). Following recent reports of amyloid formation by S100 proteins, we investigated the aggregation properties of S100A6. Computational analysis using aggregation predictors Waltz and Zyggregator revealed increased propensity within S100A6 helices HI and HIV. Subsequent analysis of Thioflavin-T binding kinetics under acidic conditions elicited a very fast process with no lag phase and extensive formation of aggregates and stacked fibrils as observed by electron microscopy. Ca2+ exerted an inhibitory effect on the aggregation kinetics, which could be reverted upon chelation. An FT-IR investigation of the early conformational changes occurring under these conditions showed that Ca2+ promotes anti-parallel β-sheet conformations that repress fibrillation. At pH 7, Ca2+ rendered the fibril formation kinetics slower: time-resolved imaging showed that fibril formation is highly suppressed, with aggregates forming instead. In the absence of metals an extensive network of fibrils is formed. S100A6 oligomers, but not fibrils, were found to be cytotoxic, decreasing cell viability by up to 40%. This effect was not observed when the aggregates were formed in the presence of Ca2+. Interestingly, native S1006 seeds SOD1 aggregation, shortening its nucleation process. This suggests a cross-talk between these two proteins involved in ALS. Overall, these results put forward novel roles for S100 proteins, whose metal-modulated aggregation propensity may be a key aspect in their physiology and function.

Regulation of the akt signalling in human skeletal muscle atrophy

Abstract : The term "muscle disuse" is often used to refer collectively to reductions in neuromuscular activity as observed with sedentary lifestyles, reduced weight bearing, cancer, chronic obstructive pulmonary disease, chronic heart failure, spinal cord injury, sarcopenia or exposure to microgravity (spaceflight). Muscle disuse atrophy, caused by accelerated proteolysis, is predominantly due to the activation of the ATP-dependent ubiquitin (Ub) proteasome pathway. The current advances in understanding the molecular factors contributing to the Ub-dependent proteolysis process have been made mostly in rodent models of human disease and denervation with few investigations performed directly in humans. Recently, in mice, the genes Atrogin-1 and MuRF1 have been designated as primary candidates in the control of muscle atrophy. Additionally, the decreased activity of the Akt/GSK-3ß and Akt/mTOR pathways has been associated with a reduction in protein synthesis and contributing to skeletal muscle atrophy. Therefore, it is now commonly accepted that skeletal muscle atrophy is the result of a decreased protein synthesis concomitant with an increase in protein degradation (Glass 2003). Atrogin-1 and MuRF1 are genes expressed exclusively in muscle. In mice, their expression has been shown to be directly correlated with the severity of atrophy. KO-mice experiments showed a major protection against atrophy when either of these genes were deleted. Skeletal muscle hypertrophy is an important function in normal postnatal development and in the adaptive response to exercise. It has been shown, in vitro, that the activation of phosphatidylinositol 3-kinase (PI-3K), by insulin growth factor 1 (IGF-1), stimulates myotubes hypertrophy by activating the downstream pathways, Akt/GSK-3ß and Akt/mTOR. It has also been demonstrated in mice, in vivo, that activation of these signalling pathways causes muscle hypertrophy. Moreover, the latter were recently proposed to also reduce muscle atrophy by inhibiting the FKHR mediated transcription of several muscle atrophy genes; Atrogin-1 and MuRF1. Therefore, these targets present new avenues for developing further the understanding of the molecular mechanisms involved in both skeletal muscle atrophy and hypertrophy. The present study proposed to investigate the regulation of the Akt/GSK-3ß and Akt/mTOR signalling pathways, as well as the expression levels of the "atrogenes", Atrogin-1 and MuRF1, in four human models of skeletal muscle atrophy. In the first study, we measured the regulation of the Akt signalling pathway after 8 weeks of both hypertrophy stimulating resistance training and atrophy stimulation de-training. As expected following resistance training, muscle hypertrophy and an increase in the phosphorylation status of the different members of the Akt pathway was observed. This was paralleled by a concomitant decrease in FOXO1 nuclear protein content. Surprisingly, exercise training also induced an increase in the, expression of the atrophy genes and proteins involved in the ATP-dependant ubiquitin-proteasome system. On the opposite, following the de-training period a muscle atrophy, relative to the post-training muscle size, was measured. At the same time, the phosphorylation levels of Akt and GSK-3ß were reduced while the amount of FOXO1 in the nucleus increased. After the atrophy phase, there was also a reduction in Atrogin-1 and MuRF1 contents. In this study, we demonstrate for the first time in healthy human skeletal muscle, that the regulation of Akt and its downstream targets GSK-3ß, mTOR and FOXO1 are associated with both thé skeletal muscle hypertrophy and atrophy processes. Amyotrophic lateral sclerosis (ALS) is a progressive neurodegenerative disease characterized by the loss of both upper and lower motor neurons, which leads to severe muscle weakness and atrophy. All measurements were performed in biopsies from 22 ALS patients and 16 healthy controls. ALS patients displayed an increase in Atrogin-1 mRNA and protein content which was associated with a decrease in Akt activity. However there was no difference in the mRNA and phospho-protein content of FOXO1, FOXO3a, p70S6K and GSK-3ß. The transcriptional regulation of human Atrogin-1 may be controlled by an Akt-mediated transcription factor other than FKHR or via an other signalling pathway. Chronic complete spinal cord injury (SCI) is associated with severe muscle atrophy which is linked to co-morbidity factors such as diabetes, obesity, lipid disorders and cardiovascular diseases. Molecular mechanisms associated with chronic complete SCI-related muscle atrophy are not well understood. The aim of the present study was to determine if there was an increase in catabolic signalling targets such as Atrogin-1, MuRF1, FOXO and myostatin, and decreases in anabolic signalling targets such as IGF, Akt, GSK-3ß, mTOR, 4E-BP1 and p-70S6K in chronic complete SCI patients. All measurements were performed in biopsies taken from 8 complete chronic SCI patients and 7 age matched healthy controls. In SCI patients when compared with controls, there was a significant reduction in mRNA levels of Atrogin1, MuRF1 and Myostatin. Protein levels for Atrogin-1, FOX01 and FOX03a were also reduced. IGF-1 and both phosphorylated GSK-3ß and 4E-BP1 were decreased; the latter two in an Akt and mTOR independent manner, respectively. Reductions in Atrogin-1, MuRF1, FOXO and myostatin suggest the existence of an internal mechanism aimed at reducing further loss of muscle proteins during chronic SCI. The downregulation of signalling proteins regulating anabolism such as IGF, GSK3ß and 4E-BP1 would reduce the ability to increase protein synthesis rates in this chronic state of muscle wasting. The molecular mechanisms controlling age-related skeletal muscle loss in humans are poorly understood. The present study aimed to investigate the regulation of several genes and proteins involved in the activation of key signalling pathways promoting muscle hypertrophy such as GH/STAT5/IGF, IGF/Akt/GSK-3ß/4E-BP1 and muscle atrophy such as TNFα/SOCS3 and Akt/FOXO/Atrogin-1 or MuRF1 in muscle biopsies from 13 young and 16 elderly men. In the older, as compared with the young subjects, TNFα and SOCS-3 were increased while growth hormone receptor protein (GHR) and IGF-1 mRNA were both decreased. Akt protein levels were increased however no change in phosphorylated Akt content was observed. GSK-3ß phosphorylation levels were increased while 4E-BP1 was not changed. Nuclear FKHR and FKHRL1 protein levels were decreased, with no changes in their atrophy target genes, Atrogin-1 and MuRF1. Myostatin mRNA and protein levels were significantly elevated. Human sarcopenia may be linked to a reduction in the activity or sensitivity of anabolic signalling proteins such as GHR, IGF and Akt. TNFα, SOCS-3 and myostatin are potential candidates influencing this anabolic perturbation. In conclusion our results support those obtained in rodent or ín vitro models, and demonstrate Akt plays a pivotal role in the control of muscle mass in humans. However, the Akt phosphorylation status was dependant upon the model of muscle atrophy as Akt phosphorylation was reduced in all atrophy models except for SCI. Additionally, the activity pattern of the downstream targets of Akt appears to be different upon the various human models. It seems that under particular conditions such as spinal cord injury or sarcopenia, .the regulation of GSK-3ß, 4eBP1 and p70S6K might be independent of Akt suggesting alternative signalling pathways in the control of these the anabolic response in human skeletal muscle. The regulation of Atrogin-1 and MuRF1 in some of our studies has been shown to be also independent of the well-described Akt/FOXO signalling pathway suggesting that other transcription factors may regulate human Atrogin-1 and MuRF1. These four different models of skeletal muscle atrophy and hypertrophy have brought a better understanding concerning the molecular mechanisms controlling skeletal muscle mass in humans.

Medicare and Other Insurance for People with Disabilities, March 2007

When you are entitled to Social Security disability benefits for 24 months, you are eligible for Medicare beginning the 25th month. An exception applies if you have been diagnosed with Amyotrophic Lateral Sclerosis (ALS) also known as Lou Gehrig’s Disease. If you have ALS, Medicare begins the first month you are entitled to Social Security disability benefits.

Review: Contact sport-related chronic traumatic encephalopathy in the elderly: clinical expression and structural substrates.

A. Costanza, K. Weber, S. Gandy, C. Bouras, P. R. Hof, P. Giannakopoulos and A. Canuto (2011) Neuropathology and Applied Neurobiology37, 570-584 Contact sport-related chronic traumatic encephalopathy in the elderly: clinical expression and structural substrates Professional boxers and other contact sport athletes are exposed to repetitive brain trauma that may affect motor functions, cognitive performance, emotional regulation and social awareness. The term of chronic traumatic encephalopathy (CTE) was recently introduced to regroup a wide spectrum of symptoms such as cerebellar, pyramidal and extrapyramidal syndromes, impairments in orientation, memory, language, attention, information processing and frontal executive functions, as well as personality changes and behavioural and psychiatric symptoms. Magnetic resonance imaging usually reveals hippocampal and vermis atrophy, a cavum septum pellucidum, signs of diffuse axonal injury, pituitary gland atrophy, dilated perivascular spaces and periventricular white matter disease. Given the partial overlapping of the clinical expression, epidemiology and pathogenesis of CTE and Alzheimer's disease (AD), as well as the close association between traumatic brain injuries (TBIs) and neurofibrillary tangle formation, a mixed pathology promoted by pathogenetic cascades resulting in either CTE or AD has been postulated. Molecular studies suggested that TBIs increase the neurotoxicity of the TAR DNA-binding protein 43 (TDP-43) that is a key pathological marker of ubiquitin-positive forms of frontotemporal dementia (FTLD-TDP) associated or not with motor neurone disease/amyotrophic lateral sclerosis (ALS). Similar patterns of immunoreactivity for TDP-43 in CTE, FTLD-TDP and ALS as well as epidemiological correlations support the presence of common pathogenetic mechanisms. The present review provides a critical update of the evolution of the concept of CTE with reference to its neuropathological definition together with an in-depth discussion of the differential diagnosis between this entity, AD and frontotemporal dementia.

Microglia, Calcification and Neurodegenerative Diseases

Neurodegeneration is a complex process involving different cell types andneurotransmitters. A common characteristic of neurodegenerative disorders such asAlzheimer’s disease (AD), Parkinson’s disease (PD), multiple sclerosis, Huntington’s disease (HD) and Amyotrophic Lateral Sclerosis (ALS) is the occurrence of a neuroinflammatoryreaction in which cellular processes involving glial cells (mainly microglia and astrocytes) and T cells are activated in response to neuronal death. This inflammatory reaction has recently received attention as an unexpected potential target for the treatment of these diseases.Microglial cells have a mesenchymal origin, invade the central nervous system (CNS)prenatally (Chan et al., 2007b) and are the resident macrophages in the CNS (Ransohoff &Perry, 2009). They comprise approximately 10-20% of adult glia and serve as the CNS innateimmune system. In neurodegenerative diseases, microglia is activated by misfoldedproteins. In the case of AD, amyloid- (A ) peptides accumulate extracellularly and activate the microglia locally. In the case of PD, ALS and HD, the misfolded proteins accumulate intracellularly but are still associated with activation of the microglia (Perry et al., 2010). Reactive microglia in the substantia nigra and striatum of PD brains have been described, and increased levels of proinflammatory cytokines and inducible nitric oxide synthase havebeen detected in these brain regions, providing evidence of a local inflammatory reaction (Hirsch & Hunot, 2009). The injection of lipopolysaccharide (a potent microglia activator) into the substantia nigra produces microglial activation and the death of dopaminergic cells. These findings support the hypothesis that microglial activation and neuroinflammationcontribute to PD pathogenesis (Herrera et al., 2000)...

Motoneuronitautiin liittyvä hengitysvajaus: hengitystoiminnan ja energia-aineenvaihdunnan mittaaminen

Tavoitteet: Tämän tutkimussarjan tavoitteena oli tutkia hengitystoiminnan sekä energia-aineen¬vaihdunnan muutoksia motoneuronitautia (amyotrofinen lateraaliskleroosi, ALS) sairastavilla potilailla. Erityisenä mielenkiinnon kohteena olivat kotihoitoon soveltuvan hengityslaitteen vai¬kutus elinajan ennusteeseen sekä hengitysvajauksen etenemistä kuvaavien keuhkotoimintakokei¬den arviointi ALS-potilailla, epäsuoran kalorimetrian mittaustarkkuus ja perusaineenvaihdunnan (PAV) suuruus kajoavaa hengityslaitetta käyttävillä ALS-potilailla. Aineisto ja menetelmät: Kajoamattoman hengityslaitteen käytön ja iän vaikutusta elinajan en¬nusteeseen arvioitiin 84:llä ja hengitystoiminnan muutoksia 42 ALS-potilaalla. Epäsuoran kalo¬rimetrian mittaustarkkuutta kajoamatonta hengityslaitetta käytettäessä arvioitiin hereillä olevilla 12 vapaaehtoisella mieshenkilöllä. PAV:n suuruutta arvioitiin viidellä kajoavaa hengityslaitetta käyttävällä ALS-potilaalla. Osatöistä kaksi ensimmäistä olivat luonteeltaan havainnoivia (retros¬pektiivisiä) ja kaksi viimeistä seurantatutkimuksia (prospektiivisia). Tulokset: Alle 65-vuotiailla ALS-potilailla ei havaittu eroa elinajan ennusteessa kajoamaton¬ta hengityslaitetta käyttävien ja käyttämättömien potilaiden välillä. Sen sijaan yli 65-vuotiail¬la ALS-potilailla elinajan ennuste piteni merkittävästi kajoamatonta hengityslaitetta käyttävillä potilailla (elinaika diagnoosin jälkeen 22 vs. 8 kk, Hazard Ratio = 0.25, 95 % luottamusväli 0.11 – 0.55, p <0.001). ALS-potilailla, joilla kajoamaton hengityslaite katsottiin tarpeelliseksi kuuden kuukauden kuluessa diagnoosihetkestä, hengitystiheys osoittautui diagnoosihetkellä mer-kittävästi kiihtyneeksi (21/min) ja rintakehän liike merkittävästi alentuneeksi (2.9 cm) verrattuna ALS-potilaisiin, joille kajoamaton hengityslaite katsottiin tarpeelliseksi myöhemmin (16/min ja 4.0 cm). Kajoamattoman hengityslaitehoidon aikana keskimääräinen mitattu PAV vapaaehtoisilla miehillä oli 1858 kcal/vrk kun PAV ilman hengityslaitetta oli 1852 kcal/vrk, p = 0.8. Kajoavaa hengityslaitehoitoa käyttävien viiden ALS-potilaan keskimääräinen PAV vastaavalla mittausase¬telmalla mitattaessa oli 1130 kcal/vrk, kun vastaava PAV laskettuna viidellä eri laskentakaavalla oli 1700 kcal/vrk, p < 0.001. Johtopäätökset: Yli 65-vuotiailla ALS-potilailla, jotka eivät sopeutuneet kajoamattomaan hen¬gityslaitehoitoon, oli nelinkertainen riski menehtyä aiemmin kuin kajoamattomaan hengityslai¬tehoitoon sopeutuneilla ALS-potilailla. Hengitystiheys osoittautui merkittävästi kiihtyneeksi ja rintakehän liike alentuneeksi ALS-potilailla, joille kajoamaton hengityslaitehoito katsottiin ai¬heelliseksi kuuden kuukauden kuluessa diagnoosihetkestä. Kajoamattoman hengityslaitehoidon aikana mitattu PAV ei poikennut mitatusta PAV:sta itsenäisen hengityksen aikana. Näin ollen epäsuoraa kalorimetriamenetelmää voidaan käyttää luotettavasti PAV:n määrittämiseen käytet¬täessä samanaikaisesti kotihoitoon soveltuvaa hengityslaitehoitoa. Elämää ylläpitävää kajoavaa hengityslaitehoitoa käyttävien ALS-potilaiden PAV oli merkittävästi hidastunut laskennallisella menetelmällä arvioituun PAV verrattuna.

Late-onset spinal motor neuronopathy- a new neuromuscular disease

The aim of this study was to clarify the clinical phenotype of late-onset spinal motor neuronopathy (LOSMoN), an adult-onset autosomal dominant lower motor neuron disorder identified first in two families in Eastern Finland, in order to clarify its genetic background. Motor neuron disorders (MNDs) are characterized by dysfunction and premature death of motor neurons in the brain and spinal cord. MNDs can manifest at any age of the human lifespan, ranging from pre- or neonatal forms such as spinal muscular atrophy type I (SMA I) to those preferentially affecting the older age groups exemplified by sporadic amyotrophic lateral sclerosis (ALS). With a combination of genetic linkage analysis and genome sequencing using DNA from a total of 55 affected members of 17 families and a whole genome scan, we were able to show that LOSMoN is caused by the c.197G>T p.G66V mutation in the gene CHCHD10. This study showed that LOSMoN has very characteristic features that help to differentiate it from other more malignant forms of motor neuron disease, such as ALS, which was erroneously diagnosed in many patients in our cohort. Lack of fibrillations in the first dorsal interosseus muscle on EMG and extensive grouping of non-atrophic type IIA/2A fibers on muscle biopsy were shown to be common findings in LOSMoN, but rare or absent in ALS patients. The results of this study will help clinicians recognize the characteristic phenotype of LOSMoN disease and thus improve their diagnostic accuracy, and will also allow physicians to provide adequate genetic counseling for patients.

Développement de modèles C. elegans de Sclérose Latérale Amyotrophique

Les gènes TDP-43 (TAR DNA Binding Protein 43) et FUS/TLS (Fused in Sarcoma/Translocated in Liposarcoma) sont actuellement à l’étude quant à leurs rôles biologiques dans le développement de diverses neuropathies telles que la Sclérose Latérale Amyotrophique (SLA). Étant donné que TDP-43 et FUS sont conservés au cours de l’évolution, nous avons utilisé l’organisme modèle C. elegans afin d’étudier leurs fonctions biologiques. Dans ce mémoire, nous démontrons que TDP-1 fonctionne dans la voie de signalisation Insuline/IGF pour réguler la longévité et la réponse au stress oxydatif. Nous avons développé des lignées C. elegans transgéniques mutantes TDP-43 et FUS qui présentent certains aspects de la SLA tels que la dégénérescence des motoneurones et la paralysie adulte. La protéotoxicité causée par ces mutations de TDP- 43 et FUS associées à la SLA, induit l’expression de TDP-1. À l’inverse, la délétion de tdp-1 endogène protège contre la protéotoxicité des mutants TDP-43 et FUS chez C. elegans. Ces résultats suggèrent qu’une induction chronique de TDP-1/TDP-43 sauvage propagerait la protéotoxicité liée à la protéine mutante. Nous avons aussi entrepris un criblage moléculaire pilote afin d’isoler des suppresseurs de toxicité neuronale des modèles transgéniques mutants TDP-43 et FUS. Nous avons ainsi identifié le bleu de méthylène et le salubrinal comme suppresseurs potentiels de toxicité liée à TDP-43 et FUS via réduction de la réponse au stress du réticulum endoplasmique (RE). Nos résultats indiquent que l’homéostasie de repliement des protéines dans le RE représente une cible pour le développement de thérapies pour les maladies neurodégénératives.

Génération de lignées de poissons zébrés exprimant le gène muté TARDBP

La sclérose latérale amyotrophique (SLA) est une maladie neurodégénérative due à une dégénérescence des motoneurones. Plus de 40 mutations du gène TARDBP ont été identifiées chez des patients SLA. Les défauts biochimiques de ces mutations étant encore inconnus, les modèles animaux sont présentement la seule mesure possible d’un phénotype. Pour étudier les conséquences physiopathologiques d’une de ces mutations, nous avons développé deux lignées transgéniques de poisson zébré, exprimant le gène humain TARDBP soit de type sauvage, soit avec la mutation G348C liée à la SLA, sous le contrôle d’un promoteur de choc thermique. Ces lignées ont été étudiées sur trois générations, après avoir établi un protocole de choc thermique induisant une expression ubiquitaire du transgène. Les embryons transgéniques de la génération F2 de la lignée exprimant la mutation développent un phénotype moteur suite à un choc thermique de 38.5°C pendant 30 minutes lorsque les embryons sont à 18 heures post-fertilisation. 60% des embryons ont une réponse anormale au toucher. De plus, une réduction de 28% de la longueur de pré-branchement des axones des motoneurones est observée. Ces résultats indiquent que notre lignée exprimant la protéine mutante TDP-43 est un modèle génétique de la SLA prometteur, qui ouvre des perspectives pour la compréhension de la physiopathologie de la maladie et la découverte de molécules thérapeutiques.

TDP-43 régule la dynamique et la fonction des Granules de Stress via G3BP1

Les Granule de Stress (GS) sont des inclusions cytoplasmiques contenant des protéines et des ARNm qui s’assemblent en réponse à l’exposition à un stress. Leur formation fait partie intégrante de la réponse cellulaire au stress et est considérée comme une étape déterminante pour la résistance au stress et la survie cellulaire. Actuellement, les GS sont reliés à divers pathologies allant des infections virales aux maladies neurovégétatives. L’une d’entre elle, la Sclérose Latérale Amyotrophique (SLA) est particulièrement agressive, caractérisée par une perte des neurones moteurs aboutissant à la paralysie et à la mort du patient en cinq ans en moyenne. Les mécanismes de déclenchement de la pathologie restent encore à déterminer. TDP-43 (TAR DNA binding protein 43) et FUS (Fused in liposarcoma) sont deux protéines reliées à la pathologie qui présentent des similarités de structure et de fonction, suggérant un mécanisme commun de toxicité. TDP-43 et FUS sont toutes les deux recrutées au niveau des GS en condition de stress. Nous avons démontré pour la première fois que la fonction des GS est de protéger les ARNm de la dégradation induite par l’exposition au stress. Cette fonction n’était que suspectée jusqu’alors. De plus nous avons mis en évidence que G3BP1 (Ras GTPase-activating protein-binding protein 1) est l’effectrice de cette fonction via son implication dans la dynamique de formation des GS. TDP-43 étant un régulateur de G3BP1, nous prouvons ainsi que la perte de fonction de TDP-43/G3BP1 aboutit à un défaut de réponse au stress aboutissant à une vulnérabilisation cellulaire. Le mécanisme de toxicité emprunter par FUS diffère de celui de TDP-43 et ne semble pas passer par une perte de fonction dans le cadre de la réponse au stress.

Rôle du métabolisme énergétique dans un contexte de vieillissement chez C. elegans

L’incidence constante des maladies liées à l’âge reflète un réel enjeu dans nos sociétés actuelles, principalement lorsqu’il est question des cas de cancers, d’accidents cérébraux et de maladies neurodégénératives. Ces désordres sont liés à l’augmentation de l’espérance de vie et à un vieillissement de la population. Les coûts, estimés en milliards de dollars, représentent des sommes de plus en plus importantes. Bien que les efforts déployés soient importants, aucun traitement n’a encore été trouvé. Les maladies neurodégénératives, telles que la maladie d’Alzheimer, de Parkinson, d’Huntington ou la sclérose latérale amyotrophique (SLA), caractérisées par la dégénérescence d’un type neuronal spécifique à chaque pathologie, représentent un défi important. Les mécanismes de déclenchement de la pathologie sont encore nébuleux, de plus il est maintenant clair que certains de ces désordres impliquent de nombreux gènes impliqués dans diverses voies de signalisation induisant le dysfonctionnement de processus biologiques importants, tel que le métabolisme. Dans nos sociétés occidentales, une problématique, directement lié à notre style de vie s’ajoute. L’augmentation des quantités de sucre et de gras dans nos diètes a amené à un accroissement des cas de diabètes de type II, d’obésité et de maladies coronariennes. Néanmoins, le métabolisme du glucose, principale source énergétique du cerveau, est primordial à la survie de n’importe quel organisme. Lors de ces travaux, deux études effectuées à l’aide de l’organisme Caenorhabditis elegans ont porté sur un rôle protecteur du glucose dans un contexte de vieillissement pathologique et dans des conditions de stress cellulaire. Le vieillissement semble accéléré dans un environnement enrichi en glucose. Cependant, les sujets traités ont démontré une résistance importante à différents stress et aussi à la présence de protéines toxiques impliquées dans la SLA et la maladie de Huntington. Dans un deuxième temps, nous avons démontré que ces effets peuvent aussi être transmis à la génération suivante. Un environnement enrichi en glucose a pour bénéfice de permettre une meilleure résistance de la progéniture, sans pour autant transmettre les effets néfastes dû au vieillissement accéléré.

Altérations synaptiques à la jonction neuromusculaire dans un modèle murin de sclérose latérale amyotrophique

La sclérose latérale amyotrophique est une maladie neurodégénérative fatale caractérisée par la dégénérescence progressive des neurones moteurs centraux et périphériques. L’un des premiers signes de la maladie est la dénervation de la jonction neuromusculaire (JNM). Les diverses unités motrices (UM) ne présentent toutefois pas la même vulnérabilité à la dénervation dans la SLA: les UM rapide fatigables sont en fait les plus vulnérables et les UM lentes sont les plus résistantes. Alors que des études précédentes ont démontré dans plusieurs modèles animaux de la SLA de nombreuses variations synaptiques, les découvertes ont été contradictoires. Par ailleurs, le type d’UM n’a pas été tenu en compte dans ces divers travaux. Nous avons donc émis l’hypothèse que la présence de la mutation SOD1 pourrait affecter différemment la transmission synaptique des UM, en accord avec leur vulnérabilité sélective. En effectuant des enregistrements électrophysiologiques et de l’immunohistochimie, nous avons étudié la transmission synaptique des différents types d’UM du muscle à contraction rapide Extensor Digitorum Longus (EDL; rapide fatigable (FF) MU) et du muscle à contraction lente Soleus (SOL; lente (S) and rapide fatigue-résistante (FR) MU) de la souris SOD1G37R et leur congénères WT. Pour identifier le type d’UM, un marquage par immunohistochimie des chaînes de myosine a été effectué. Un triple marquage de la JNM a également été effectué pour vérifier son intégrité aux différents stades de la maladie. À P160, dans la période asymptomatique de la maladie, alors qu’aucune altération morphologique n’était présente, l’activité évoquée était déjà altérée différemment en fonction des UM. Les JNMs FF mutantes ont démontré une diminution de l’amplitude des potentiels de plaque motrice (PPM) et du contenu quantique, alors que les JNMs lentes démontraient pratiquement le contraire. Les JNMs FR montraient quant à elles une force synaptique semblable au WT. À P380, dans la période présymtomatique, de nombreuses altérations morphologiques ont été observées dans le muscle EDL, incluant la dénervation complète, l’innervation partielle et les extensions du nerf. La transmission synaptique évoquée des UM FF étaient toujours réduites, de même que la fréquence des potentiels de plaque motrice miniatures. À P425, à l’apparition des premiers symptômes, l’activité synaptique des JNMs S était redevenue normale alors que les JNMs FR ont montré à ce moment une diminution du contenu quantique par rapport au contrôle. De manière surprenante, aucun changement du ratio de facilitation n’a été observé malgré les changements flagrants de la force synaptique. Ces résultats révèlent que la fonction de la JNM est modifiée différemment en fonction de la susceptibilité des UM dans l’ALS. Cette étude fournit des pistes pour une meilleure compréhension de la physiologie de la JNM durant la pathologie qui est cruciale au développement d’une thérapie adéquate ciblant la JNM dans la SLA.

Expression of SOD1 G93A or wild-type SOD1 in primary cultures of astrocytes down-regulates the glutamate transporter GLT-1: lack of involvement of oxidative stress

Glutamate excitotoxicity is implicated in the aetiology of amyotrophic lateral sclerosis (ALS) with impairment of glutamate transport into astrocytes a possible cause of glutamate-induced injury to motor neurons. It is possible that mutations of Cu/Zn superoxide dismutase (SOD1), responsible for about 20% of familial ALS, down-regulates glutamate transporters via oxidative stress. We transfected primary mouse astrocytes to investigate the effect of the FALS-linked mutant hSOD1(G93A) and wild-type SOD1 (hSOD1(wt)) on the glutamate uptake system. Using western blotting, immunocytochemistry and RT-PCR it was shown that expression of either hSOD1(G93A) or hSOD1(wt) in astrocytes produced down-regulation of the levels of a glutamate transporter GLT-1, without alterations in its mRNA level. hSOD1(G93A) or hSOD1(wt) expression caused a decrease of the monomeric form of GLT-1 without increasing oxidative multimers of GLT-1. The effects were selective to GLT-1, since another glutamate transporter GLAST protein and mRNA levels were not altered. Reflecting the decrease in GLT-1 protein, [H-3]D-aspartate uptake was reduced in cultures expressing hSOD1(G93A) or hSOD1(wt). The hSOD1-induced decline in GLT-1 protein and [H-3]D-aspartate uptake was not blocked by the antioxidant Trolox nor potentiated by antioxidant depletion using catalase and glutathione peroxidase inhibitors. Measurement of 2',7'-dichlorofluorescein (DCF)-induced fluorescence revealed that expression of hSOD1(G93A) or hSOD1(wt) in astrocytes does not lead to detectable increase of intracellular reactive oxygen species. This study suggests that levels of GLT-1 protein in astrocytes are reduced rapidly by overexpression of hSOD1, and is due to a property shared between the wild-type and G93A mutant form, but does not involve the production of intracellular oxidative stress.