Une mutation rare APOE3-R136S offre une protection contre les pathologies de la maladie d’Alzheimer dans une nouvelle étude

Dans une étude récente en Neurosciences naturellesLes chercheurs ont étudié si la mutation génétique R136S protège contre la maladie d’Alzheimer à apparition tardive (LOAD) causée par l’apolipoprotéine E4 (APOE4).

Étude: La mutation APOE R136S protège contre la pathologie tau, la neurodégénérescence et la neuroinflammation liées à APOE4. Source de l’image : Atthapon Raksthaput/Shutterstock.com

arrière-plan

APOE4 peut augmenter le risque de LOAD, entraînant une apparition clinique plus précoce et exacerbant les pathologies, notamment l’accumulation de protéines amyloïdes bêta et tau, la neuroinflammation et la neurodégénérescence.

Les porteurs d’APOE4 contribuent à 55 à 75 % des cas d’Alzheimer, soulignant l’importance d’étudier leur rôle dans la pathogenèse de la maladie d’Alzheimer et d’identifier des cibles protectrices. Il a été constaté que la variante rare 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 examiné le potentiel des mutations de l’APOE R136S à protéger contre la provocation 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 souris humaines.cellules souches pluripotentes induites (hiPSC) obtenus auprès d’un patient atteint de MA.

L’équipe a ensuite examiné les effets de cet article sur les neurones dérivés de hiPSC afin d’étudier son potentiel à protéger 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 des lignées isogéniques homozygotes (E4-S/S) et hétérozygotes (E4-R/S). .

Les chercheurs ont introduit le R136S dans les loci APOE4 du knock E4 humain chez les animaux murins à l’aide de l’édition génique médiée par CRISPR-Cas-9. L’immunocytochimie a été utilisée pour surveiller les niveaux de protéine tau phosphorylée (p-tau) dans 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 la protéine tau ont été examinées à l’aide de cellules neuronales humaines. La cytométrie en flux a détecté des différences dans l’internalisation de la protéine Tau-488 par des cellules neuronales humaines présentant différents génotypes APOE.

L’équipe a mesuré le nombre de cellules exprimant la protéine tau-488 pour examiner si l’absorption réduite de la protéine tau par le protéoglycane sulfate d’héparine (HSPG) avait contribué à prévenir l’accumulation de protéine p-tau induite par l’APOE4. Ils ont également examiné si le R136S protège contre la neurodégénérescence favorisée par APOE4 chez les souris PS19-E.

Les chercheurs ont mené une enquête pour mesurer le pourcentage de couverture d’astrocytes de l’hippocampe et ont normalisé le nombre d’astrocytes en fonction de la taille de la région hippocampique.

Ils ont également examiné l’étendue de la 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’influence du R136S sur la signature transcriptomique de l’hippocampe a été examinée au niveau cellulaire.

Résultats

Des souris tauopathies ont été formées par expression d’APOE4 humain ou d’APOE4-R136S. R136S 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 la formation de protéine p-tau induite par APOE4 dans les neurones humains. La mutation homozygote R136S a diminué l’absorption de tau médiée par HSPG par les neurones humains, ce qui est probablement dû à une liaison HSPG défectueuse de la mutation homozygote ou à un manque d’APOE.

La présence de mutations homozygotes et hétérozygotes R136S a protégé l’astrocytose et la microgliose induites par APOE4, connues pour provoquer une neurodégénérescence de l’hippocampe et une atrophie associée à 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.

En outre, le modèle de mutation homozygote a montré une multiplication par cinq des niveaux de protéine APOE par rapport aux neurones E4, ce qui suggère que R136S pourrait aider à réduire les effets délétères 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 neuronales ont été validées comme négatives pour les cellules non neuronales, notamment Oligodendrocytescellules souches neurales et astrocytes basés sur le facteur de transcription oligodendrocytes (Olig2), la région Y-box 2 déterminant le sexe (SOX2) et les niveaux 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 moyenne de fluorescence (MFI) par rapport aux neurones E4, indiquant une absorption réduite de la protéine tau-488.

Les neurones de type EKO ont montré une absorption significativement réduite de la protéine tau-488 par rapport aux neurones E4, ce qui suggère que R136S a réduit la capacité de l’apolipoprotéine à contribuer fonctionnellement à l’accumulation de tau-488 dans les cellules neuronales avec la mutation homozygote ressemblant aux neurones de type EKO.

Le traitement à l’héparine a réduit de manière significative l’intensité moyenne de la fluorescence dans E3, E4 et dans les cellules neuronales présentant la mutation hétérozygote. En revanche, les taux d’héparine n’ont montré que des tendances décroissantes dans le MFI des cellules neuronales mutantes homozygotes E4, indiquant une absorption réduite de la protéine tau basée sur HSPG dans les cellules neuronales présentant la mutation homozygote.

Conclusions

Sur la base des résultats de l’étude, il a été constaté que la présence de la mutation R136S dans le gène APOE4 protège les souris de l’accumulation de protéine tau et du développement de la tauopathie.

Cette mutation a un effet dose-dépendant et pourrait constituer un facteur de protection contre la maladie d’Alzheimer.