Dans une étude récente publiée dans Nature Neuroscience, des chercheurs ont vérifié si la mutation génétique R136S protégeait contre la maladie d’Alzheimer tardive (LOAD) induite par l’apolipoprotéine E4 (APOE4).
Étude: La mutation APOE-R136S protège contre la pathologie Tau, la neurodégénérescence et la neuroinflammation induites par APOE4. Crédit d’image : Atthapon Raksthaput/Shutterstock.com
Sommaire
Arrière-plan
APOE4 peut augmenter le risque de LOAD, entraînant une apparition clinique plus précoce et exacerbant les pathologies, notamment l’accumulation de protéines bêta-amyloïde et tau, la neuroinflammation et la neurodégénérescence.
Les porteurs d’APOE4 contribuent à 55 à 75 % des cas de maladie d’Alzheimer, soulignant l’importance d’étudier leurs rôles dans la pathogenèse de la maladie d’Alzheimer et d’identifier des cibles protectrices. Il a été démontré que la rare variante APOE3-R136S protège contre la MA à apparition précoce chez un porteur PSEN1-E280A.
À propos de l’étude
Dans la présente étude, les chercheurs ont étudié le potentiel des mutations APOE-R136S à protéger contre la CHARGE induite par l’apolipoprotéine E4.
L’équipe de recherche a mené une expérience dans laquelle ils ont inséré R136S dans l’allèle de l’apolipoprotéine E4 de souris knock-in de l’apolipoprotéine E4 humaine (E4-KI) et de cellules souches pluripotentes induites par l’homme (hiPSC) obtenues auprès d’un patient atteint de MA.
L’équipe a ensuite étudié les effets de ce document sur les neurones dérivés de hiPSC afin d’étudier son potentiel de protection contre la pathologie tau induite par APOE4. Cinq lignées hiPSC isogéniques ont été caryotypées et différenciées en neurones exprimant la protéine 2 associée aux microtubules (MAP2).
L’étude a utilisé des neurones isogéniques dérivés de hiPSC, y compris une lignée isogénique APOE3 hiPSC (E3), la lignée parentale E4 hiPSC (E4) et la lignée isogénique homozygote (E4-S/S) et hétérozygote (E4-R/S). lignes.
Les chercheurs ont introduit le R136S dans les loci APOE4 du choc E4 humain chez les animaux murins en utilisant l’édition génique médiée par CRISPR-Cas-9. L’immunocytochimie a été utilisée pour surveiller les niveaux de protéine tau phosphorylée (p-Tau) de l’hippocampe. Dans le même temps, les effets du R136S sur les cellules neuronales humaines ont été évalués en quantifiant les niveaux d’APOE par Western blot.
De plus, les influences des mutations hétérozygotes et homozygotes R136S sur l’absorption de tau ont été évaluées à l’aide de cellules neuronales humaines. La cytométrie en flux a établi des différences dans l’internalisation de la protéine Tau-488 par les cellules neuronales humaines présentant divers génotypes APOE.
L’équipe a mesuré le nombre de cellules exprimant Tau-488 pour déterminer si l’absorption réduite de Tau via le protéoglycane sulfate d’héparine (HSPG) contribuait à la prévention de l’accumulation de protéine p-Tau induite par APOE4. Ils ont également vérifié si R136S protégeait contre la neurodégénérescence favorisée par APOE4 chez les souris PS19-E.
Les chercheurs ont étudié pour mesurer la couverture en astrocytes de l’hippocampe en pourcentage et ont normalisé le nombre d’astrocytes en fonction de la taille de la région hippocampique.
Ils ont également examiné le niveau de microgliose hippocampique chez des souris PS19 présentant différents génotypes APOE en utilisant la molécule adaptatrice ionisée de liaison au calcium 1 (Iba1) et la coloration du groupe de différenciation 68 (CD68). L’impact du R136S sur la signature transcriptomique de l’hippocampe a été examiné au niveau cellulaire.
Résultats
Des souris tauopathies ont été formées en exprimant APOE4 ou APOE4-R136S humain. R136S est protégé contre l’accumulation de protéine p-Tau induite par APOE4 et la coloration progressive de la protéine p-Tau dans le modèle murin de tauopathie.
La mutation homozygote R136S a réduit la pathologie tau chez les souris tauopathies, et seule la mutation homozygote R136S a protégé contre l’accumulation de protéine p-Tau induite par APOE4 dans les neurones humains. La mutation homozygote R136S a réduit l’absorption de Tau médiée par HSPG par les neurones humains, probablement en raison d’une liaison HSPG défectueuse de la mutation homozygote et d’un manque d’APOE, respectivement.
La présence de mutations homozygotes et hétérozygotes R136S a protégé l’astrocytose et la microgliose induites par APOE4, connues pour provoquer une neurodégénérescence et une atrophie de l’hippocampe dans le contexte de la tauopathie. Cette protection dépendait de l’âge, la mutation homozygote étant plus efficace que la mutation hétérozygote.
La mutation homozygote R136S réduit également efficacement l’accumulation de protéine p-Tau induite par APOE4 dans l’hippocampe. En revanche, la mutation hétérozygote ne protège que partiellement contre la neurodégénérescence et la neuroinflammation induites par l’apolipoprotéine E4, mais pas contre la pathologie Tau.
De plus, le modèle de mutation homozygote a montré une multiplication par cinq des niveaux de protéine APOE par rapport aux neurones E4, ce qui indique que R136S peut aider à réduire les effets nocifs de l’apolipoprotéine E4 sur les neurones ergiques de l’acide gamma-aminobutyrique (GABA).
L’expression de l’APOE par les neurones MAP2-positifs a été vérifiée par immunocytochimie et les cultures de neurones ont été validées négatives pour les cellules non neuronales, y compris les oligodendrocytes, les cellules souches neurales et les astrocytes, sur la base du facteur de transcription des oligodendrocytes (Olig2), de la région Y-box déterminant le sexe. 2 (SOX2) et de protéine acide fibrillaire gliale (GFAP), respectivement.
Les neurones E3 avaient des niveaux de p-Tau considérablement réduits par rapport aux neurones E4. Les neurones porteurs de la mutation homozygote ont montré une réduction de 50 % de l’intensité de fluorescence moyenne (MFI) par rapport aux neurones E4, indiquant une absorption réduite de la protéine Tau-488.
Les neurones de type EKO ont démontré une absorption remarquablement réduite de la protéine Tau-488 par rapport aux neurones E4, ce qui indique que R136S a diminué la capacité de l’apolipoprotéine à contribuer fonctionnellement à l’accumulation de Tau-488 dans les cellules neuronales présentant la mutation homozygote, ressemblant aux neurones de type EKO.
Le traitement à l’héparine a réduit de manière significative l’intensité fluorescente moyenne dans E3, E4 et les cellules neuronales présentant la mutation hétérozygote. En revanche, les taux d’héparine n’ont montré une tendance à la baisse que dans les MFI de cellules neuronales mutées homozygotes E4, indiquant une absorption réduite de la protéine Tau basée sur HSPG parmi les cellules neuronales présentant la mutation homozygote.
Conclusions
Sur la base des résultats de l’étude, il a été démontré que la présence de la mutation R136S dans le gène APOE4 protège les souris contre l’accumulation de protéine tau et le développement de la tauopathie.
Cette mutation présente un effet dose-dépendant, pouvant constituer un facteur de protection contre la maladie d’Alzheimer.
