Secreted Amyloid Precursor Protein β and Secreted Amyloid Precursor Protein α Induce Axon Outgrowth In Vitro through Egr1 Signaling Pathway

BACKGROUND: sAPPα released after α secretase cleavage of Amyloid Precursor Protein (APP) has several functions including the stimulation of neurite outgrowth although detailed morphometric analysis has not been done. Two domains involved in this function have been described and are present in sAPPβ released at the first step of amyloid peptide cleavage, raising the possibility that sAPPβ could also stimulate neurite outgrowth. We investigated the morphological effects of sAPPα and sAPPβ on primary neurons and identified a key signaling event required for the changes observed. METHODOLOGY/PRINCIPAL FINDINGS: Final concentrations of 50 to 150 nM bacterial recombinant sAPPα or sAPPβ added to primary neuronal cultures after 1 day in vitro decreased cell adhesion 24 hours later and primary dendrite length 96 hours later. 150 nM sAPPα and sAPPβ induced a similar increase of axon outgrowth, although this increase was already significant at 100 nM sAPPα. These morphological changes induced by sAPPs were also observed when added to differentiated neurons at 5 days in vitro. Real time PCR and immunocytochemistry showed that sAPPα and sAPPβ stimulated Egr1 expression downstream of MAPK/ERK activation. Furthermore, in primary neurons from Egr1 -/- mice, sAPPs affected dendritic length but did not induce any increase of axon length. CONCLUSION/SIGNIFICANCE: sAPPα and sAPPβ decrease cell adhesion and increase axon elongation. These morphological changes are similar to what has been observed in response to heparan sulfate. The sAPPα/sAPPβ stimulated increase in axon growth requires Egr1 signaling. These data suggest that sAPPβ is not deleterious per se. Since sAPPβ and sAPPα are present in the embryonic brain, these two APP metabolites might play a role in axon outgrowth during development and in response to brain damage

NCAM180 Regulates Ric8A Membrane Localization and Potentiates β-Adrenergic Response

Cooperation between receptors allows integrated intracellular signaling leading to appropriate physiological responses. The Neural Cell Adhesion Molecule (NCAM) has three main isoforms of 120, 140 and 180 kDa, with adhesive and signaling properties, but their respective functions remains to be fully identified. Here we show that the human NCAM180 intracellular domain is a novel interactor of the human guanosine exchange factor (GEF) Ric8A using the yeast two hybrid system and immunoprecipitation. Furthermore, NCAM, Ric8A and Gαs form a tripartite complex. Colocalization experiments by confocal microscopy revealed that human NCAM180 specifically induces the recruitment of Ric8A to the membrane. In addition, using an in vitro recombinant system, and in vivo by comparing NCAM knock-out mouse brain to NCAM heterozygous and wild type brains, we show that NCAM expression dose dependently regulates Ric8A redistribution in detergent resistent membrane microdomains (DRM). Previous studies have demonstrated essential roles for Ric8 in Gα protein activity at G protein coupled receptors (GPCR), during neurotransmitter release and for asymmetric cell division. We observed that inhibition of Ric8A by siRNA or its overexpression, decreases or increases respectively, cAMP production following β-adrenergic receptor stimulation. Furthermore, in human HEK293T recombinant cells, NCAM180 potentiates the Gαs coupled β-adrenergic receptor response, in a Ric8A dependent manner, whereas NCAM120 or NCAM140 do not. Finally, in mouse hippocampal neurons expressing endogenously NCAM, NCAM is required for the agonist isoproterenol to induce cAMP production, and this requirement depends on Ric8A. These data illustrate a functional crosstalk between a GPCR and an IgCAM in the nervous system

Somatostatin and Neuropeptide Y in Cerebrospinal Fluid: Correlations With Amyloid Peptides Aβ1–42 and Tau Proteins in Elderly Patients With Mild Cognitive Impairment

A combination of low cerebrospinal fluid (CSF) Amyloid β1–42 (Aβ1–42) and high Total-Tau (T-Tau) and Phosphorylated-Tau (P-Tau) occurs at a prodromal stage of Alzheimer’s disease (AD) and recent findings suggest that network abnormalities and interneurons dysfunction contribute to cognitive deficits. Somatostatin (SOM) and Neuropeptide Y (NPY) are two neuropeptides which are expressed in GABAergic interneurons with different fates in AD the former only being markedly affected. The aim of this study was to analyze CSF SOM, NPY and CSF Aβ1–42; T-Tau, P-Tau relationships in 43 elderly mild cognitively impairment (MCI) participants from the Biomarker of AmyLoïd pepTide and AlZheimer’s disease Risk (BALTAZAR) cohort. In these samples, CSF SOM and CSF Aβ1–42 on the one hand, and CSF NPY and CSF T-Tau and P-Tau on the other hand are positively correlated. CSF SOM and NPY concentrations should be further investigated to determine if they can stand for early AD biomarkers.Clinical Trial Registration: www.ClinicalTrials.gov, identifier #NCT01315639

APP, PAT1, SET et mort neuronale (implications dans la Maladie d'Alzheimer)

La Maladie d Alzheimer est une affection à neurodégénérescence importante qui comporte des plaques amyloïdes et des dégénérescences neurofibrillaires (DNFs). Les plaques sont majoritairement composées de peptide Ab issu de la protéine APP. Les DNFs sont une agrégation de la protéine Tau hyperphosphorylée en filaments insolubles. Dans les neurones, l accumulation du domaine cytoplasmique de l APP allant de la membrane au site caspase (Jcasp) induit une apoptose in vitro et in vivo. Dans ce modèle comme en pathologie la protéine SET, impliquée dans la phosphorylation de Tau, se délocalise du noyau vers le cytoplasme. Le but du travail suivant a été de préciser la séquence des événements précoces conduisant au processus délétère en aval à l aide du modèle Jcasp. Plusieurs données ont été identifiées : la protéine Egr-1 est potentiellement impliquée dans l apoptose induite par le Jcasp car dans ce modèle son gène est précocement activé et elle est très vite phosphorylée. D un autre côté, le signal de mort se traduit par un excès d APP/APLP2 à la surface de la cellule dû à la plus forte affinité de PAT1 pour Jcasp qu APP/APLP2. Cet excès induit la sortie de SET dans le cytoplasme, d où elle induit une hyperphosphorylation de Tau. SET agirait par inhibition de la PP2A, principale protéine phosphatase capable de déphosphoryler Tau. Peut-être existe-t-il une relation entre l APP clivée au site caspase et l hyperphosphorylation de Tau via la délocalisation de SET du noyau vers le cytoplasme ? En contribuant à une meilleure compréhension des mécanismes impliqués dans la maladie d Alzheimer, ces travaux pourraient participer à l élaboration de nouvelles stratégies thérapeutiquePARIS-BIUSJ-Biologie recherche (751052107) / SudocSudocFranceF

PAT1 est impliqué dans le trafic de l'APP et dans la voie des endosomes précoces

Le peptide amyloide composant majeur des dépôts extracellulaires observés dans le cerveau des patients Alzheimer dérive du clivage d un précurseur ou APP. Ce clivage nécessite la localisation de l APP à la surface, et sa réendocytose dans les endosomes précoces. Dans la trisomie 21 et dans certaines formes sporadiques de la maladie d Alzheimer, les endosomes précoces sont élargis par un mécanisme encore peu élucidé. Nous avons donc recherché un partenaire de l APP qui pourrait être impliqué à la fois dans le trafic de l APP à la surface et dans l élargissement des endosomes. Nous avons focalisé notre étude sur PAT1, partenaire du domaine cytoplasmique de l APP, et capable de se lier aux microtubules. A l aide de stratégies modulant le taux de PAT1 dans les neurones en culture primaire, nous avons observé que la migration d APP à la surface était inversement corrélée au niveau d expression de PAT1. Nous avons également montré que PAT1 agissait sur la voie des endosomes précoces indépendamment de l APP. En effet une faible expression de PAT1 augmentait la taille et le nombre des endosomes, l endocytose de la transferrine et retardait fortement le recyclage des récepteurs à la transferrine, alors qu une surexpression de PAT1 conduisait à des effets opposés. Ces données suggèrent que PAT1 est associé à la voie des endosomes précoces déterminant ainsi une nouvelle fonction pour PAT1. Nous avons montré que PAT1 influençait à la fois le trafic de l APP vers la surface et était un acteur de la voie des endosomes précoces. De part ses deux fonctions dans les neurones, Il serait intéressant de rechercher l implication de PAT1 en pathologie d Azheimer et dans la trisomie 21PARIS-BIUSJ-Biologie recherche (751052107) / SudocSudocFranceF

Caratérisation de partenaires du domaine cytoplasique de l'APP dans un modèle de mort neuronale associé à la maladie d'Alzheimer

Dans la maladie d Alzheimer, la perte neuronale est en général attribuée au peptide Ab, issu du clivage de sa protéine précurseur (APP). Toutefois, la totalité de cette perte neuronale ne peut être entièrement expliquée par l accumulation intracérébrale de ce peptide. L internalisation du domaine cytoplasmique juxtamembranaire de l APP ou Jcasp dans des neurones corticaux d embryon de rongeur en culture induit une augmentation de la mort cellulaire. Notamment, nous avons mis en évidence deux protéines liant précocement le peptide Jcasp : SET et PAT1. Nous avons montré que SET est directement impliquée dans la perte neuronale induite par Jcasp. Quant à PAT1, elle semble impliquée dans l augmentation de l APP à la membrane plasmique observée dans ce modèle. L ensemble de ces résultats permet la mise en évidence d une cascade d évènements précoces entraînant une perte neuronale et pourrait conduire au développement de stratégies thérapeutiques dans le cadre de la maladie d Alzheimer.PARIS-BIUSJ-Thèses (751052125) / SudocPARIS-BIUSJ-Physique recherche (751052113) / SudocSudocFranceF

Functions of Aβ, sAPPα and sAPPβ : similarities and differences

International audienceAmyloid peptide (Aβ) is derived from the cleavage of amyloid precursor protein (APP), which also generates the soluble peptide APPβ (sAPPβ). An antagonist and major APP metabolic pathway involves cleavage by alpha secretase, which releases sAPPα. Although soluble Aβ oligomers are neurotoxic, Aβ monomers share similar properties with sAPPα. These include neurotrophic and neuroprotective effects, as well as stimulation of neural-progenitor proliferation. The properties of Aβ monomers and the neurotrophic capacity of sAPPβ to stimulate axonal outgrowth suggest that Aβ production is not deleterious per se. Consequently, therapeutic strategies for Alzheimer's disease that are targeted at Aβ-cleaving enzymes should modulate rather than inhibit Aβ generation. These strategies should focus on the factors that induce the conversion of Aβ monomers into toxic soluble oligomers. Another interesting therapeutic approach is to focus on the mechanisms of the different properties of sAPPα. Indeed, increasing sAPPα levels could shift proliferating cells towards tumorigenesis. In contrast to its neuroprotective effects, sAPPα is also able to activate microglia, leading to neurotoxicity. Understanding the mechanisms that underlie the different properties of sAPPα could therefore lead to the development of therapeutic strategies against Alzheimer's disease, which could be curative as well as preventive