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    Vglut3 : an essential role in cochlea and implication in deafness DFNA25.

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    Avant sa libération, le glutamate est accumulé dans des vésicules synaptiques par trois transporteurs vésiculaires (VGLUT1-3). Les cellules ciliées internes (CCI) de la cochlée n'expriment que VGLUT3. Pour étudier son rôle dans la physiologie cochléaire, nous avons utilisé une lignée de souris dont le gène Slc17a8, qui code pour VGLUT3, a été invalidé par recombinaison homologue. Les mutants ne présentaient pas de réponse nerveuse à une stimulation sonore. Les mécanismes d'exocytose des CCI étaient normaux et leurs synapses normales en microscopie électronique. Des immunoblots montraient que le transporteur membranaire du glutamate GLAST, ainsi que les sous-unités GLUR2 et NR1 des récepteurs AMPA et NMDA étaient toujours exprimées. Enfin, des potentiels auditifs du tronc cérébral étaient enregistrés après une stimulation électrique au niveau de la fenêtre ronde. Toutefois, nos résultats indiquent des diminutions de ~50% des synapses afférentes et de ~40% des neurones auditifs primaires ainsi qu'une réduction importante des terminaisons efférentes latérales sous les CCI.SLC17A8 est responsable de la surdité de perception non syndromique dominante DFNA25. Nous avons identifié une mutation dans l'exon 5 conduisant au remplacement de l'Alanine211 en Valine. Cette Alanine est conservée dans les VGLUT3 de différentes espèces ainsi que dans les VGLUT1-3 humains, suggérant un rôle fonctionnel important pour cet acide aminé. Nous avons caractérisé les propriétés biochimiques de la mutation A211V en culture de cellules. Le transporteur muté était correctement adressé aux boutons présynaptiques. Cependant, la mutation pA211V entraîne un défaut d'expression important en partie expliqué par le fait que le codon codant la valine est un codon rare. De plus, les études du transport de glutamate ont montré que la forme mutée est hyperactive par rapport à la forme native. L'ensemble de ces résultats montre que la mutation entraine un phénotype cellulaire complexe.Before its release, glutamate is accumulated into synaptic vesicles by three vesicular glutamate transporters (VGLUT1-3). Only VGLUT3 is expressed in the inner hair cells (IHCs) of the cochlea. To study its role in the hearing physiology, we used a mouse in which the Slc17a8 gene, which encodes VGLUT3, has been null-mutated. In this VGLUT3-/- mouse, no auditory nerve response to acoustic stimuli could be recorded. All the others cochlear potentials were normal. The genetic deletion of Slc17a8 in mice resulted in a profound deafness, without altering the IHCs synapse morphology and the synaptic vesicles turnover. Using western blot, we then observed that the glutamate-aspartate transporter GLAST and the GLUR2 and NR1 subunits of AMPA and NMDA receptors were always expressed. Finally, auditory brainstem responses could be elicited by electrical stimuli on the round window. However, VGLUT3-/- IHCs presented a ~50% loss of IHCs synapses and a ~40% loss of primary auditory neurons. The number of lateral olivocochlear synapses with primary auditory neurons dendrites was strongly reduced.The SLC17A8 gene is responsible for DFNA25, an autosomal dominant progressive, high-frequency nonsyndromic deafness. We identified a heterozygous non-synonymous missense mutation in exon 5, leading to the amino acid change p.A211V. The A211 residue is conserved in VGLUT3 across species and in all the human VGLUT subtypes (VGLUT1-3), suggesting an important functional role. We characterized the biochemical properties of the A211V mutation in cell culture. Our results suggest that the mutated VGLUT3 was correctly addressed at the presynaptic boutons. However, the pA211V mutation induced an expression decrease because the valine codon is a rare codon. Moreover, the glutamate uptake is increased with the mutated VGLUT3. All these results shows that this mutation involves a complex cellular phenotype

    Vglut3 (un rôle essentiel dans la cochlée et implication dans la surdité DFNA25.)

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    Avant sa libération, le glutamate est accumulé dans des vésicules synaptiques par trois transporteurs vésiculaires (VGLUT1-3). Les cellules ciliées internes (CCI) de la cochlée n'expriment que VGLUT3. Pour étudier son rôle dans la physiologie cochléaire, nous avons utilisé une lignée de souris dont le gène Slc17a8, qui code pour VGLUT3, a été invalidé par recombinaison homologue. Les mutants ne présentaient pas de réponse nerveuse à une stimulation sonore. Les mécanismes d'exocytose des CCI étaient normaux et leurs synapses normales en microscopie électronique. Des immunoblots montraient que le transporteur membranaire du glutamate GLAST, ainsi que les sous-unités GLUR2 et NR1 des récepteurs AMPA et NMDA étaient toujours exprimées. Enfin, des potentiels auditifs du tronc cérébral étaient enregistrés après une stimulation électrique au niveau de la fenêtre ronde. Toutefois, nos résultats indiquent des diminutions de ~50% des synapses afférentes et de ~40% des neurones auditifs primaires ainsi qu'une réduction importante des terminaisons efférentes latérales sous les CCI.SLC17A8 est responsable de la surdité de perception non syndromique dominante DFNA25. Nous avons identifié une mutation dans l'exon 5 conduisant au remplacement de l'Alanine211 en Valine. Cette Alanine est conservée dans les VGLUT3 de différentes espèces ainsi que dans les VGLUT1-3 humains, suggérant un rôle fonctionnel important pour cet acide aminé. Nous avons caractérisé les propriétés biochimiques de la mutation A211V en culture de cellules. Le transporteur muté était correctement adressé aux boutons présynaptiques. Cependant, la mutation pA211V entraîne un défaut d'expression important en partie expliqué par le fait que le codon codant la valine est un codon rare. De plus, les études du transport de glutamate ont montré que la forme mutée est hyperactive par rapport à la forme native. L'ensemble de ces résultats montre que la mutation entraine un phénotype cellulaire complexe.Before its release, glutamate is accumulated into synaptic vesicles by three vesicular glutamate transporters (VGLUT1-3). Only VGLUT3 is expressed in the inner hair cells (IHCs) of the cochlea. To study its role in the hearing physiology, we used a mouse in which the Slc17a8 gene, which encodes VGLUT3, has been null-mutated. In this VGLUT3-/- mouse, no auditory nerve response to acoustic stimuli could be recorded. All the others cochlear potentials were normal. The genetic deletion of Slc17a8 in mice resulted in a profound deafness, without altering the IHCs synapse morphology and the synaptic vesicles turnover. Using western blot, we then observed that the glutamate-aspartate transporter GLAST and the GLUR2 and NR1 subunits of AMPA and NMDA receptors were always expressed. Finally, auditory brainstem responses could be elicited by electrical stimuli on the round window. However, VGLUT3-/- IHCs presented a ~50% loss of IHCs synapses and a ~40% loss of primary auditory neurons. The number of lateral olivocochlear synapses with primary auditory neurons dendrites was strongly reduced.The SLC17A8 gene is responsible for DFNA25, an autosomal dominant progressive, high-frequency nonsyndromic deafness. We identified a heterozygous non-synonymous missense mutation in exon 5, leading to the amino acid change p.A211V. The A211 residue is conserved in VGLUT3 across species and in all the human VGLUT subtypes (VGLUT1-3), suggesting an important functional role. We characterized the biochemical properties of the A211V mutation in cell culture. Our results suggest that the mutated VGLUT3 was correctly addressed at the presynaptic boutons. However, the pA211V mutation induced an expression decrease because the valine codon is a rare codon. Moreover, the glutamate uptake is increased with the mutated VGLUT3. All these results shows that this mutation involves a complex cellular phenotype.MONTPELLIER-BU Sciences (341722106) / SudocSudocFranceF

    Characterization of a Human Point Mutation of VGLUT3 (p.A211V) in the Rodent Brain Suggests a Nonuniform Distribution of the Transporter in Synaptic Vesicles

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    International audienceThe atypical vesicular glutamate transporter type 3 (VGLUT3) is expressed by subpopulations of neurons using acetylcholine, GABA, or serotonin as neurotransmitters. In addition, VGLUT3 is expressed in the inner hair cells of the auditory system. A mutation (p.A211V) in the gene that encodes VGLUT3 is responsible for progressive deafness in two unrelated families. In this study, we investigated the consequences of the p.A211V mutation in cell cultures and in the CNS of a mutant mouse. The mutation substantially decreased VGLUT3 expression (−70%). We measured VGLUT3-p.A211V activity by vesicular uptake in BON cells, electrophysiological recording of isolated neurons, and its ability to stimulate serotonergic accumulation in cortical synaptic vesicles. Despite a marked loss of expression, the activity of the mutated isoform was only minimally altered. Furthermore, mutant mice displayed none of the behavioral alterations that have previously been reported in VGLUT3 knock-out mice. Finally, we used stimulated emission depletion microscopy to analyze how the mutation altered VGLUT3 distribution within the terminals of mice expressing the mutated isoform. The mutation appeared to reduce the expression of the VGLUT3 transporter by simultaneously decreasing the number of VGLUT3-positive synaptic vesicles and the amount of VGLUT3 per synapses. These observations suggested that VGLUT3 global activity is not linearly correlated with VGLUT3 expression. Furthermore, our data unraveled a nonuniform distribution of VGLUT3 in synaptic vesicles. Identifying the mechanisms responsible for this complex vesicular sorting will be critical to understand VGLUT's involvement in normal and pathological conditions

    Impairment of SLC17A8 Encoding Vesicular Glutamate Transporter-3, VGLUT3, Underlies Nonsyndromic Deafness DFNA25 and Inner Hair Cell Dysfunction in Null Mice

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    Autosomal-dominant sensorineural hearing loss is genetically heterogeneous, with a phenotype closely resembling presbycusis, the most common sensory defect associated with aging in humans. We have identified SLC17A8, which encodes the vesicular glutamate transporter-3 (VGLUT3), as the gene responsible for DFNA25, an autosomal-dominant form of progressive, high-frequency nonsyndromic deafness. In two unrelated families, a heterozygous missense mutation, c.632C→T (p.A211V), was found to segregate with DFNA25 deafness and was not present in 267 controls. Linkage-disequilibrium analysis suggested that the families have a distant common ancestor. The A211 residue is conserved in VGLUT3 across species and in all human VGLUT subtypes (VGLUT1-3), suggesting an important functional role. In the cochlea, VGLUT3 accumulates glutamate in the synaptic vesicles of the sensory inner hair cells (IHCs) before releasing it onto receptors of auditory-nerve terminals. Null mice with a targeted deletion of Slc17a8 exon 2 lacked auditory-nerve responses to acoustic stimuli, although auditory brainstem responses could be elicited by electrical stimuli, and robust otoacoustic emissions were recorded. Ca2+-triggered synaptic-vesicle turnover was normal in IHCs of Slc17a8 null mice when probed by membrane capacitance measurements at 2 weeks of age. Later, the number of afferent synapses, spiral ganglion neurons, and lateral efferent endings below sensory IHCs declined. Ribbon synapses remaining by 3 months of age had a normal ultrastructural appearance. We conclude that deafness in Slc17a8-deficient mice is due to a specific defect of vesicular glutamate uptake and release and that VGLUT3 is essential for auditory coding at the IHC synapse
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