It has long been assumed that lifespan and health are strongly correlated, but although there has been an overall increase in human life expectancy in recent decades, it is too often accompanied by deterioration of health.

A new study published on February 26 in Nature shows the influence of two epigenetic regulators on aging. Scientists led by Jie Yuan from the Chinese Academy of Sciences in Shanghai have studied the BAZ-2 and SET-6 proteins in Caenorhabditis elegans worms, which are orthologs of the human proteins BAZ2B and EHMT1.

Through genome-wide RNA-interference-based screening of genes that regulate behavioral deterioration in aging C. elegans, the researchers identified 59 genes as potential health modulators during aging. Essentially the proteins expressed by these genes, read and write epigenetic signals.

Among these modulators, they found that a neuronal epigenetic reader, BAZ-2, and a neuronal histone SET-6, accelerate the deterioration of the behavior of C. elegans by reducing the mitochondrial function, and repressing the expression of the encoded mitochondrial proteins. in the cell nucleus.

The researchers found that the levels of the two proteins increase with age in C. elegans and mice, which in turn attenuates the expression of genes involved in mitochondrial function.

BAZ-2 and SET-6 are complementary epigenetic mechanisms. SET-6 is an "epigenetic writer" and BAZ-2 is an "epigenetic reader" which recognizes modified histones and recruits transcriptional regulators.

Histones are proteins located in the nucleus of eukaryotic cells. They are the main protein components of chromosomes. They are closely associated with DNA and allow their compaction, but they also modify the expression of proteins by various epigenetic mechanisms known as the "histone code".

enter image description here Source Wikipedia.

How do BAZ-2 and SET-6 accelerate aging? The researchers found that the two proteins bind together to the promoter regions of more than 2,000 genes, and decrease their expression via methylation of histones. Among these target genes are many mitochondrial genes encoded nuclear. By suppressing the expression of these genes, BAZ-2 and SET-6 reduce oxygen consumption and ATP production, and decrease the critical stress responses that maintain mitochondrial proteostasis. The resulting metabolic slowdown discourages the worms from assimilating their food and they mate less.

This mechanism is conserved in the neurons of cultured mice and human cells. What about the orthologs of these epigenetic proteins in humans? A review of the databases shows that expression by human orthologs of the two proteins mentioned above, BAZ2B and EHMT1, increases with age and is positively correlated with the progression of Alzheimer's disease. Researchers have verified that ablation of BAZ-2 mouse ortholog Baz2b attenuates age-dependent body weight gain and prevents cognitive decline in aging mice.

enter image description here While wild-type mice grew fat with age, animals lacking both copies of the epigenetic reader Baz2b stayed trim, indicating improved mitochondrial function. [Yuan et al., Nature, 2020.]

However, it must be asked whether BAZ-2 and SET-6 would rather mediate age-related physiological adaptation, rather than the agents of aging itself. Indeed their action could reflect a mechanism of adaptation to a progressively more hostile biological environment.

Le syndrome de soins post-intensifs (PICS) décrit un ensemble de troubles qui sont courants chez les patients ayant subis une maladie grave et/ou des soins intensifs. Étant donné que la majorité de la littérature en médecine des soins intensifs se concentre sur les résultats à court terme (par exemple, la survie), la compréhension de l’évolution du malade sur le long terme, est relativement limitée, puisque celui-ci est alors considéré comme étant guéri.

Les troubles cognitifs comprennent des déficits de mémoire, d'attention, de vitesse de traitement mental et de résolution de problèmes. Ces déficiences touchent jusqu'à 80% des personnes ayant éprouvé une maladie grave. Les symptômes de la plupart des patients s'améliorent voire disparaissent complètement au cours de la première année qui suit le traitement en unité de soins intensifs.

La physiopathologie sous-jacente de la déficience cognitive chez les survivants des soins intensifs n'est pas bien comprise, mais une inflammation prolongée peut jouer un rôle important

Il a été montré sur des animaux de laboratoire, que High Mobility Group Box 1 (HMGB1), une protéine libérée dans les lésions tissulaires et au cours d'une inflammation sévère, subsiste à une concentration élevée longtemps après le traumatisme et peut provoquer une inflammation hippocampique et des troubles cognitifs. enter image description here Source: Life Science Databases(LSDB) via Wikipedia.

Les humains et les autres mammifères ont deux hippocampes, un de chaque côté du cerveau. L'hippocampe fait partie du système limbique. Dans la maladie d'Alzheimer, l'hippocampe est l'une des premières régions du cerveau à subir des dommages; la perte de mémoire à court terme et la désorientation font partie des premiers symptômes. Les personnes atteintes de lésions hippocampiques bilatérales étendues peuvent souffrir d'amnésie antérograde: c'est à dire l'incapacité de former et de conserver de nouveaux souvenirs.

La forme de plasticité neurale connue sous le nom de potentialisation à long terme (LTP) a été initialement découverte dans l'hippocampe et a souvent été étudiée dans cette structure. La LTP est considérée comme l'un des principaux mécanismes neuronaux par lesquels les souvenirs sont stockés dans le cerveau.

Un traitement anti-HMGB1 administré plusieurs jours après une maladie grave peut atténuer le déclin cognitif chez la souris

Des chercheurs du Karolinska Institutet en Suède ont mené une étude de suivi prospective sur 6 mois des taux plasmatiques de HMGB1 et de la fonction cognitive chez les survivants des soins intensifs (essai clinique NCT02914756). 917 patients admis aux soins intensifs ont été dépistés, parmi ceux-ci 100 patients ont été inclus dans l’essai clinique, et ils ont été soumis à des tests de la fonction cognitive et à la mesure des taux plasmatiques de HMGB1 à 3 et 6 mois après la sortie

Les observations ont été effectuées chez ces patients montrent une élévation significative du plasma HMGB1 à 3 et 6 mois après la sortie, et est associée à un dysfonctionnement cognitif.

La source cellulaire de ce HMGB1 systémique est inconnue, mais il est à noter que le HMGB1 est habituellement sécrété par les cellules immunitaires (comme les macrophages, les monocytes et les cellules dendritiques) en tant que médiateur des cytokines de l'inflammation.

Compte tenu de ces propriétés pro-inflammatoires bien établies du HMGB1 extracellulaire, cela suggère une inflammation continue sans résolution de l’inflammation. À la lumière des résultats expérimentaux sur l'atténuation du dysfonctionnement cognitif chez des animaux de laboratoire par la thérapie anti-HMGB1, il est tentant de se demander si le blocage de l'activité pro-inflammatoire du HMGB1 chez les survivants en USI pourrait améliorer les résultats cognitifs.

Post Intensive Care Syndrome (PICS) describes a set of disorders that are common in patients with severe illness and / or intensive care. Since the majority of the literature in intensive care medicine focuses on short-term outcomes (for example, survival), understanding of the patient's long-term development is relatively limited, since the latter is then considered to be healed.

Cognitive impairment includes deficits in memory, attention, speed of mental processing and problem solving. These impairments affect up to 80% of people who have experienced a serious illness. Most patients' symptoms improve or even disappear completely within the first year after treatment in the intensive care unit.

The underlying pathophysiology of cognitive impairment in critical care survivors is not well understood, but prolonged inflammation can play an important role

High Mobility Group Box 1 (HMGB1), a protein released in tissue damage and during severe inflammation, has been shown in laboratory animals to remain in high concentration long after the trauma and can cause inflammation hippocampal and cognitive impairment. enter image description here Source: Life Science Databases(LSDB) via Wikipedia.

Humans and other mammals have two seahorses, one on each side of the brain. The hippocampus is part of the limbic system. In Alzheimer's disease, the hippocampus is one of the first areas of the brain to be damaged; short-term memory loss and disorientation are among the first symptoms. People with extensive bilateral hippocampal lesions may suffer from anterograde amnesia: the inability to form and retain new memories.

The form of neural plasticity known as long-term potentiation (LTP) was originally discovered in the hippocampus and has often been studied in this structure. LTP is considered to be one of the main neural mechanisms by which memories are stored in the brain.

Anti-HMGB1 treatment given several days after a serious illness can reduce cognitive decline in mice

Researchers at the Karolinska Institutet in Sweden conducted a 6-month prospective follow-up study of HMGB1 plasma levels and cognitive function in survivors of intensive care (clinical trial NCT02914756). 917 patients admitted to intensive care were screened, of which 100 patients were included in the clinical trial, and they were subjected to cognitive function tests and to the measurement of plasma levels of HMGB1 at 3 and 6 months after discharge

The observations were made in these patients show a significant elevation of HMGB1 plasma at 3 and 6 months after discharge, and is associated with cognitive dysfunction.

The cellular source of this systemic HMGB1 is unknown, but it should be noted that HMGB1 is usually secreted by immune cells (such as macrophages, monocytes and dendritic cells) as a mediator of the cytokines of inflammation.

Given these well-established pro-inflammatory properties of extracellular HMGB1, this suggests continued inflammation without resolution of the inflammation. In light of the experimental results on the attenuation of cognitive dysfunction in laboratory animals by anti-HMGB1 therapy, it is tempting to ask whether blocking the pro-inflammatory activity of HMGB1 in ICU survivors could improve cognitive outcomes.

Un approvisionnement adéquat en sang est essentiel au fonctionnement normal du cerveau. D'un autre côté, les déficits du flux sanguin cérébral et le dysfonctionnement de la barrière hémato-encéphalique sont des signes précoces de troubles neurodégénératifs chez l'homme et les modèles animaux.

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Un approvisionnement suffisant en sang des 86 milliards de neurones du cerveau humain, est obtenu grâce à un vaste réseau vasculaire bien régulé d'artères, d'artérioles, de capillaires, de veinules et de veines atteignant environ 600 km de longueur. L'activité neuronale déclenche une augmentation de l'approvisionnement régional en sang oxygéné en quelques millisecondes. C'est ce que l'on appelle la réponse hémodynamique ou le couplage reurovasculaire.

Deux nouvelles études décrivent les éléments de la physiologie neurovasculaire qui rendent cet exploit possible. L'un, publié dans Nature le 19 février 2020 et dirigé par Chenghua Gu à la Harvard Medical School, rapporte que les cellules endothéliales qui tapissent les artérioles arborent une myriade d'entrées, appelées cavéoles, qui contrôlent en quelque sorte la dilatation rapide des artérioles en réponse à la stimulation neuronale. L'autre, publié le 20 janvier dans Nature Communications et dirigé par Martin Lauritzen de l'Université de Copenhague, décrit des sphincters spécialisés qui contrôlent le flux sanguin des artérioles du cerveau vers ses vastes lits capillaires.

En plus de la maladie d'Alzheimer, le système vasculaire cérébral a été impliqué dans la pathogenèse de la démence frontotemporale, la maladie de Parkinson, la maladie de Huntington, la sclérose latérale amyotrophique (SLA), la sclérose en plaques et d'autres conditions neurodégénératives telles que le trouble neurocognitif induit par le VIH.

Les patients SLA développent également des déficits de perfusion dans le cortex fronto-pariétal.

Le modèle conventionnel postule que la réponse hémodynamique est médié par des facteurs vasodilatateurs dérivés des neurones qui détendent directement les cellules musculaires lisses artérielles. Pourtant, d'après des travaux récents, il semble que les cellules endothéliales cérébrales puissent également détecter l'activité neuronale. Peut-être alors que les signaux vasodilatateurs agissent d'abord sur les cellules endothéliales cérébrales avant d'être relayés aux cellules musculaires lisses artérielles.

Chow et al. explorent ce potentiel couplage neurovasculaire médiée par les cellules endothéliales cérébrales en adoptant une approche très élégante. Ils se sont concentré sur le cortex somatosensible de souris de laboratoire, où la stimulation des moustaches déclenche de manière fiable l'activité neurale, la dilatation des vaisseaux et le flux sanguin. Ils montrent que la détection classique d’oxyde nitrique dans les cellules musculaires lisses est insuffisante pour un couplage neurovasculaire complet.

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Au lieu de cela, les cavéoles enrichies en cellules endothéliales cérébrales artériolaires sont également nécessaires pour un couplage efficace. À l'aide de divers modèles de souris spécifiques au type cellulaire et de gène global de knockout et de surexpression, ils confirment que les cavéoles dans les cellules endothéliales cérébrales – et non les cellules musculaires lisses artérielles - sont nécessaires pour le couplage neurovasculaire.

Ces découvertes inspirent des questions passionnantes pour comprendre la biologie du système vasculaire cérébral en matière de santé, de vieillissement et de maladie.

Quel est le mécanisme par lequel les cavéoles médient le couplage neurovasculaire? Quelles sont les molécules vasodilatatrices spécifiques? Existe-t-il des mécanismes pour engager préférentiellement les cavéoles cellules endothéliales cérébrales par rapport à la voie oxyde nitrique? Comment les changements documentés de l'expression des gènes cellules endothéliales cérébrales avec le vieillissement sont-ils liés au couplage neurovasculaire? Enfin, comment ce modèle évolue-t-il avec la maladie? Par exemple, l'accumulation vasculaire de β-amyloïde dans l'angiopathie amyloïde cérébrale a été corrélée à une perte de cellules musculaires lisses artérielles.

En bref, la présente étude donne un nouvel élan à l'étude de la complexité fascinante du système vasculaire cérébral et, espérons-le, ouvrira la voie à une meilleure compréhension de la façon dont cette structure dégénère avec l'âge et la maladie.

An adequate blood supply is essential for normal brain function. On the other hand, deficits in cerebral blood flow and dysfunction of the blood-brain barrier are early signs of neurodegenerative disorders in humans and animal models.

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A sufficient supply of blood from the 86 billion neurons in the human brain is obtained through a large, well-regulated vascular network of arteries, arterioles, capillaries, venules and veins up to approximately 600 km (400 miles) in length. Neural activity triggers an increase in the regional supply of oxygenated blood within milliseconds. This is called either haemodynamic response or reurovascular coupling.

Two new studies describe the elements of neurovascular physiology that make this feat possible. One, published in Nature on February 19, 2020 and edited by Chenghua Gu at Harvard Medical School, reports that the endothelial cells lining the arterioles have a myriad of entries, called caveolae, which somehow control the rapid dilatation of the arterioles in response to neural stimulation. The other, published on January 20 in Nature Communications and directed by Martin Lauritzen of the University of Copenhagen, describes specialized sphincters that control blood flow from arterioles from the brain into its large capillary beds.

In addition to Alzheimer's disease, the cerebrovascular system has been implicated in the pathogenesis of frontotemporal dementia, Parkinson's disease, Huntington's disease, amyotrophic lateral sclerosis (ALS), multiple sclerosis and others neurodegenerative conditions such as HIV-induced neurocognitive disorder.

ALS patients also develop perfusion deficits in the fronto-parietal cortex.

The conventional model postulates that neurovascular coupling is mediated by vasodilator factors derived from neurons that directly relax the arterial smooth muscle cells. However, according to recent work, it seems that brain endothelial cells can also detect neuronal activity. Perhaps then the vasodilator signals first act on the brain endothelial cells before being relayed to the arterial smooth muscle cells.

Chow et al. explore this potential neurovascular coupling mediated by brain endothelial cells by adopting a very elegant approach. They focused on the somatosensory cortex of laboratory mice, where stimulation of the whiskers reliably triggers neural activity, dilated vessels and blood flow. They show that conventional detection of nitric oxide in smooth muscle cells is insufficient for complete neurovascular coupling.

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Instead, the caveolae enriched with arteriolar cerebral endothelial cells are also necessary for efficient coupling. Using various cell-type specific mouse models and the overall knockout and overexpression gene, they confirm that the celloles in cerebral endothelial cells - not arterial smooth muscle cells - are necessary for neurovascular coupling.

These discoveries inspire fascinating questions to understand the biology of the cerebrovascular system in terms of health, aging and disease.

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This book retraces the main achievements of ALS research over the last 30 years, presents the drugs under clinical trial, as well as ongoing research on future treatments likely to be able stop the disease in a few years and to provide a complete cure in a decade or two.

La sclérose latérale amyotrophique (SLA) et la démence frontotemporale (FTD) sont des maladies neurodégénératives fatales caractérisées par la présence d'agrégats neuropathologiques de TDP-43 phosphorylé. La protéine TDP-43 est également un composant des granules de stress. Les granules de stress sont des vésicules cytoplasmiques se formant quand une cellule éprouve des conditions de stress intenses. Dans ces conditions la cellule réduit considérablement sa production de protéines.

Aussi presque toutes les études visant à reproduire les inclusions de TDP-43, ont été menées dans des conditions de stress intense et de courte durée, qui diffèrent sensiblement des conditions de stress chroniques survenant en neurodégénérescence.

De plus, la plupart des études ont été réalisées en utilisant des lignées cellulaires immortalisées, qui sont très différentes des cellules naturelles.

Dans l’article qui fait l’objet de ce post et qui a été posté sur le serveur de pre-print BioRxiv, les auteurs montrent qu'un état de stress oxydatif léger mais prolongé, conduit à la formation de granules de stress dans les fibroblastes primaires et les neurones dérivés d'iPSC à la fois chez les témoins et les patients SLA.

Dans leur expérience, des fibroblastes primaires et des neurones dérivés de cellules souches pluripotentes induites issus de patients SLA porteurs de mutations dans les gènes TARDBP (n = 3) et C9ORF72 (n = 3) et de témoins sains (n ​​= 3) ont été exposés à un stress oxydatif par l'arsénite de sodium.

La formation de granules de stress et la réponse cellulaire au stress ont été évaluées et quantifiées par des analyses d'immunofluorescence et de microscopie électronique. Les chercheurs ont constaté que, non seulement une insulte oxydative aiguë, mais aussi insulte oxydative chronique, est capable d'induire la formation de granules de stress dans les fibroblastes primaires et les neurones dérivés d'iPSC.

Les scientifiques supposent que, lorsque le stress est chronique comme dans la neurodégénérescence, les cellules porteuses d’une mutation de TARDBP, montrent moins de capacité à induire un mécanisme de protection à long terme, contrairement aux cellules mutantes C9ORF72.

Surtout, les auteurs de l'article ont observé le recrutement de TDP-43 dans des granules de stress et la formation d’agrégats phosphorylée TDP-43, très similaires aux inclusions anormales observées dans les cerveaux autoptiques ALS / FTD, ceci uniquement en cas de stress chronique. De plus, dans les fibroblastes, la réponse cellulaire au stress était différente en contrôle par rapport aux cellules ALS mutantes, probablement en raison de leur vulnérabilité différente.

Une analyse quantitative a également révélé des différences en termes de nombre de cellules formant des granules de stress et de taille des granules de stress, suggérant une composition différente des vésicules dans le stress aigu et chronique.

En cas de stress prolongé, les granules de stress et la formation d'agrégats phosphorylés de TDP-43 étaient concomitants avec une augmentation de p62 et une dérégulation de l’autophagie dans les fibroblastes SLA et les neurones dérivés de l'iPSC. Cette altération de l'autophagie suggère que le stress prolongé, altère le mécanisme cellulaire de dégradation des protéines et réduit la capacité des granules de stress à se désassembler correctement.

Les auteurs de l'article supposent qu'en neurodégénérescence, il existe un seuil de stress critique au-dessus duquel le désassemblage des granules de stress devient impossible et provoque un engloutissement du contrôle de la qualité des protéines système, y compris les chaperons, et les systèmes autophagique et ubiquitine / protéasome.

Les cellules dérivées de patients SLA, exposées à un stress oxydatif persistant, représentent un essai biologique approprié pour étudier non seulement la pathologie du TDP-43, mais aussi pour tester des médicaments potentiels capables de prévenir ou de désagréger les inclusions phosphorylées de TDP-43.

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Ce livre retrace les principales réalisations de la recherche sur la SLA au cours des 30 dernières années. Il présente les médicaments en cours d’essai clinique ainsi que les recherches en cours sur les futurs traitements susceptibles d’ici quelques années, d’arrêter la maladie et de fournir un traitement complet en une décennie ou deux.

Amyotrophic lateral sclerosis (ALS) and frontotemporal dementia (FTD) are fatal neurodegenerative diseases characterized by the presence of neuropathological aggregates of phosphorylated TDP-43. The TDP-43 protein is also a component of stress granules. Stress granules are cytoplasmic vesicles that form when a cell experiences intense stress conditions. Under these conditions the cell considerably reduces its production of proteins.

So almost all of the studies aiming at reproducing TDP-43 inclusions have been carried out under conditions of intense short-term stress, which differ significantly from the chronic stress conditions occurring in neurodegeneration.

In addition, most of the studies have been done using immortalized cell lines, which are very different from natural cells.

In the article which is the subject of this post and which was posted on the pre-print server BioRxiv, the authors show that a state of mild but prolonged oxidative stress, leads to the formation of stress granules in primary fibroblasts and neurons derived from iPSC in both controls and ALS patients.

In their experiment, primary fibroblasts and neurons derived from induced pluripotent stem cells from ALS patients carrying mutations in the TARDBP (n = 3) and C9ORF72 (n = 3) genes and healthy controls (n = 3) were exposed to oxidative stress by sodium arsenite.

The formation of stress granules and the cellular response to stress were evaluated and quantified by immunofluorescence and electron microscopy analyzes. The scientists found that not only an acute, but also a chronic oxidative insult, is capable of inducing the formation of stress granules in primary fibroblasts and neurons derived from iPSC.

The researchers assume that, when stress is chronic, as in neurodegeneration, cells carrying a TARDBP mutation show less capacity to induce a long-term protective mechanism, unlike C9ORF72 mutant cells.

Above all, the authors of the article observed the recruitment of TDP-43 in stress granules and the formation of phosphorylated aggregates of TDP-43, very similar to the abnormal inclusions observed in the autoptic ALS / FTD brains, this only in case of chronic stress. In addition, in fibroblasts, the cellular response to stress was different in control compared to mutant ALS cells, probably due to their different vulnerability.

A quantitative analysis also revealed differences in terms of the number of cells forming stress granules and the size of stress granules, suggesting a different composition of the vesicles in acute and chronic stress.

In prolonged stress, the stress granules and the formation of phosphorylated TDP-43 aggregates were concomitant with an increase in p62 and deregulation of autophagy in ALS fibroblasts and iPSC-derived neurons. This alteration in autophagy suggests that prolonged stress alters the cellular mechanism of protein degradation and reduces the ability of stress granules to disassemble properly.

The authors of the article assume that in neurodegeneration, there is a critical stress threshold above which the disassembly of stress granules becomes impossible and causes the quality control of system proteins, including chaperones, to be engulfed, and the autophagic and ubiquitin / proteasome systems.

Cells derived from ALS patients, exposed to persistent oxidative stress, represent an appropriate bioassay to study not only the pathology of TDP-43, but also to test potential drugs capable of preventing or breaking down phosphorylated inclusions of TDP-43 .

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This book retraces the main achievements of ALS research over the last 30 years, presents the drugs under clinical trial, as well as ongoing research on future treatments likely to be able stop the disease in a few years and to provide a complete cure in a decade or two.

Le terme générique de maladies des motoneurones (MND) comprend généralement la sclérose latérale amyotrophique (SLA), la sclérose latérale primaire (PLS), l’atrophie musculaire progressive (PMA) et de nombreuses autres maladies.

Le diagnostic classique d’une maladie des motoneurones nécessite la reconnaissance d’un dysfonctionnement de motoneurones supérieur (UMN) et de motoneurones inférieur (LMN). Les motoneurones supérieurs sont issus du cortex et innervent des segments de la moelle épinière ou de la médulla oblongata. Les motoneurones inférieurs sont issus de ces segments et innervent les muscles.

L’implication de LMN est détectée aisément par électromyographie (EMG), mais les signes UMN classiques sont souvent difficiles à identifier. Les caractéristiques LMN comme la faiblesse, prédominent souvent, et l’appréciation des caractéristiques UMN telles que la spasticité et les réflexes accrus peut être subtile et parfois assez subjective.

Le manque de biomarqueurs validés freine le diagnostic des nouveaux patients, mais aussi les essais cliniques qui reposent principalement sur des échelles subjectives d’évaluation fonctionnelle et la durée de survie.

La recherche sur les biomarqueurs des maladies des motoneurones se concentre sur les profils de biofluides spécifiques à la maladie et issues de la biologie moléculaire, plutôt que sur les «biomarqueurs secs» tels que la neuroimagerie. Cependant, la neuroimagerie a beaucoup à offrir, non seulement pour diagnostiquer les maladies des motoneurones, mais aussi pour informer la recherche sur les maladies des motoneurones.

Le profil volumétrique sous-cortical de PLS et ALS en référence à des contrôles sains.
Le profil volumétrique sous-cortical de PLS et ALS en référence à des contrôles sains.

La neuroimagerie, elle, offre une perspective sur l’évolution du cerveau qui est factuelle. En effet et c’est relativement nouveau et non-intuitif, on s’est rendu compte que loin d’un problème circonscrit à la zone correspondant au cortex moteur primaire, c’est l’ensemble du cerveau qui est atteint dans ces maladies.

La description rudimentaire et linéaire où le cortex envoie des ordres moteurs aux muscles, via les neurones moteurs supérieurs, puis inférieurs ne reflète pas la complexité du système nerveux chez les primates. La dégénérescence frontale du cerveau est largement répandue, avec des dégénérescences efférentes et commissurales secondaires complexes impliquant de manière diffuse le réseau moteur cérébral et ses connexions associées.

Cela rapproche les maladies des motoneurones d’autres maladies neurodégénérescentes comme la maladie d’Alzheimer ou la maladie de Parkinson.

Les lésions des voies blanches (axones de neurones) dans la SLA sont invariablement bilatérales et s’étendent bien au-delà des voies pyramidales et du corps calleux, même chez les patients étudiés peu de temps après l’apparition de symptômes focalisés. Des études structurales focalisées au-delà de la matière grise corticale dans la SLA ont montré des changements associés dans les noyaux gris centraux en particulier dans les thalami, des points d’intégration avec une implication corticale frontotemporale généralisée au cours de la maladie. L’IRM a confirmé la découverte neuropathologique selon laquelle, dans le PMA, il existe généralement également une dégénérescence infraclinique de la voie pyramidale.

For anyone studying research against neurodegenerative diseases, it is striking to note the large number of studies which each claim to have identified a key element, different in each study, and which would be a causative factor of the disease. In addition, many studies are contradictory with each other.

In epidemiology, Mendelian randomization is a method of using measured gene variation, known to express the causal effect of exposure to a disease in observational studies, without the need for a traditional randomized clinical trial. Even better, it allows us to escape traditional biases in epidemiological studies, such as reverse causation and confusion. This method was first proposed in 1986 by Gray and Wheatley.

Since genotypes are randomly assigned when passed from parents to offspring during meiosis, the distribution of the population genotype should not be linked to the confounding factors that generally affect observational epidemiological studies. In this regard, Mendelian randomization can be viewed as a randomized controlled trial.

Because polymorphism is the instrument, Mendelian randomization depends on previous genetic association studies that have provided good candidate genes for the response to risk exposure.

Each of these selected genetic variants must satisfy three conditions, relevance, independence, exclusion restriction.

Among the various genetic and environmental factors that have been identified to be associated with ALS, the association between blood lipid metabolites and ALS has recently received considerable attention. The associations between lipids and ALS are strong and comparable in strength to many risk factors for ALS previously identified.

ALS patients suffer from increased energy expenditure at rest and from weight loss. Previous observational studies have shown that ALS patients frequently experience dyslipidemia. Dyslipidemia is characterized by abnormal levels of high density lipoproteins (HDL), low density lipoproteins (LDL), total cholesterol (TC) and triglycerides (TG).

The positive association between dyslipidemia and ALS suggests that elevated levels of non-HDL lipids may play a protective role in the progression of ALS. Consistent with observational studies in humans, research with ALS mouse models has also shown that the overall survival of ALS mice is reduced under calorie restriction. However, the relationship between dyslipidemia and ALS is also controversial, conflicting results have been reported for basal serum lipid levels, the cause of dyslipidemia, and the relationship between serum lipid levels and the progression of ALS disease.

For example, many observational studies following ALS have found no association between dyslipidemia and ALS. In addition, some studies have shown that patients with ALS often suffer from hypolipidemia - which is mainly characterized by low levels of LDL - in men and women with ALS. The association between hypolipidemia and ALS is further confirmed in a mouse ALS model. The conflicting results on the relationship between lipid levels and ALS may be due in part to the relatively small sample sizes used in previous studies and in part to uncontrolled confounders that are inevitable in observational studies .

Determining the causal impact of lipids on ALS is difficult using traditional randomized controlled trial studies because these studies necessarily require long-term follow-up, are expensive and often unethical. Therefore, it is desirable to determine the causal relationship between lipids and ALS through observational studies. Mendelian randomization is a powerful statistical tool for examining the causal relationship and estimating causal effects in observational studies.

Scientists have studied the causal effects of four blood lipid traits on the risk of ALS:

  • high density lipoprotein,
  • low density lipoprotein (LDL),
  • total cholesterol,
  • triglycerides.

The authors first selected SNPs (genetic variants) which can serve as valid instrumental variables for each of the four lipid traits (HDL, LDL, TC and TG).

Taking advantage of the instrument variables from several large-scale association studies on the genome in European and Asian populations, the authors performed one of the most important and comprehensive Mendelian randomization analyzes to date on the causal relationship between lipids and ALS. Among the four lipids, they found that only LDL is causally associated with ALS and that a higher level of LDL increases the risk of ALS in European and East Asian populations.

The large sample size used in this study allows the authors to fully establish a positive causal effect of the modifiable factor LDL on ALS in European and East Asian populations. The inferred causal relationship between LDL and ALS is robust in the choice of statistical methods and is carefully validated by various sensitivity analyzes.

The positive causal effect of LDL on ALS suggests that future development of strategies to reduce LDL levels would likely reduce the burden of ALS. LDL is a modifiable risk factor, the levels of which can be reduced by various intervention strategies. For example, dietary changes such as increased fiber intake, increased phytosterol consumption, and increased consumption of nuts can all lead to a reduction in LDL levels.

Restrictions on dietary cholesterol, restrictions on high-carbohydrate diets, and restrictions on the consumption of trans fats can also lower LDL levels. In addition to lifestyle and dietary changes, LDL reduction can be achieved by drug therapy.

This is not a breakthrough regarding the mechanism of onset of the disease, but it introduces a tool for managing this disease.

The future development of LDL reduction strategies and the development of public policies to promote such strategies are likely to reduce the burden of ALS in society.

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Pour quiconque étudie la recherche contre les maladies neurodégénératives, il est frappant de constater le grand nombre d’études qui affirment chacune avoir identifié un élément clé différent des autres, et qui serait un facteur causatif de la maladie. De plus nombre d’études sont contradictoires.

En épidémiologie, la randomisation mendélienne est une méthode d’utilisation de la variation mesurée des gènes, connue pour exprimer l’effet causal d’une exposition à une maladie dans des études observationnelles, sans avoir besoin d’effectuer un essai clinique randomisé traditionnel. Mieux encore elle permet d’échapper à des biais traditionnels des études épidémiologiques, comme la causalité inverse et la confusion. Cette méthode a été proposée pour la première fois en 1986 par Gray et Wheatley.

Étant donné que les génotypes sont attribués au hasard lorsqu’ils sont transmis des parents à la progéniture pendant la méiose, la distribution du génotype de la population ne devrait pas être liée aux facteurs de confusion qui affectent généralement les études épidémiologiques d’observation. À cet égard, la randomisation mendélienne peut être considérée comme un essai contrôlé randomisé.

Parce que le polymorphisme est l’instrument, la randomisation mendélienne dépend des études d’association génétique antérieures ayant fourni de bons gènes candidats pour la réponse à l’exposition au risque.

Chacune de ces variantes génétiques sélectionnées doit satisfaire à trois conditions, pertinence, indépendance, restriction d’exclusion.

Parmi les divers facteurs génétiques et environnementaux qui ont été identifiés comme étant associés à la SLA, l’association entre les métabolites des lipides sanguins et la SLA a récemment attiré une attention considérable. Les associations entre les lipides et la SLA sont fortes et comparables en force à de nombreux facteurs de risque de SLA précédemment identifiés.

Les patients SLA souffrent d’une augmentation de la dépense énergétique au repos et d’une perte de poids. Des études observationnelles antérieures ont montré que les patients SLA souffrent fréquemment de dyslipidémie. La dyslipidémie est caractérisée par des niveaux anormaux de lipoprotéines de haute densité (HDL), de lipoprotéines de basse densité (LDL), de cholestérol total (TC) et de triglycérides (TG).

L’association positive entre la dyslipidémie et la SLA suggère que des taux élevés de lipides non HDL peuvent jouer un rôle protecteur dans la progression de la SLA. Conformément aux études observationnelles sur l’homme, des recherches avec des modèles de souris SLA ont également montré que la survie globale des souris SLA est réduite sous la restriction calorique. Cependant, la relation entre la dyslipidémie et la SLA est également controversée, des résultats contradictoires ont été rapportés pour les taux de lipides sériques basaux, la cause de la dyslipidémie et la relation entre les taux de lipides sériques et la progression de la maladie SLA.

Par exemple, de nombreuses études observationnelles de suivi de la SLA n’ont observé aucune association entre la dyslipidémie et la SLA. De plus, certaines études ont montré que les patients atteints de SLA souffrent souvent d’hypolipidémie - qui est principalement caractérisée par de faibles niveaux de LDL - chez les hommes et les femmes SLA. L’association entre l’hypolipidémie et la SLA est en outre confirmée dans un modèle de SLA de souris. Les résultats contradictoires sur la relation entre les niveaux de lipides et la SLA peuvent être dus en partie à la taille relativement petite des échantillons utilisés dans les études précédentes et en partie à des facteurs de confusion non contrôlés qui sont inévitables dans les études d’observation.

Il est difficile de déterminer l’impact causal des lipides sur la SLA au moyen d’études d’essais contrôlés randomisés traditionnels, car ces études nécessitent nécessairement un suivi à long terme, sont coûteuses et souvent contraires à l’éthique. Par conséquent, il est souhaitable de déterminer la relation causale entre les lipides et la SLA par des études observationnelles. La randomisation mendélienne est un puissant outil statistique pour examiner la relation causale et estimer les effets causaux dans les études d’observation.

Des scientifiques ont étudié les effets causaux de quatre traits lipidiques sanguins sur le risque de SLA:

  • la lipoprotéine haute densité,
  • la lipoprotéine basse densité (LDL),
  • le cholestérol total,
  • et les triglycérides.

Les auteurs ont d’abord sélectionné les SNP (variantes génétiques) qui peuvent servir de variables instrumentales valides pour chacun des quatre traits lipidiques (HDL, LDL, TC et TG).

En tirant parti des variables de l’instrument à partir de plusieurs études d’association à grande échelle sur le génome dans les populations européennes et asiatiques, les auteurs ont effectué l’une des analyses de randomisation mendélienne les plus importantes et les plus complètes réalisées à ce jour sur la relation causale entre les lipides et la SLA. Parmi les quatre lipides, ils ont constaté que seul le LDL est causalement associé à la SLA et qu’un niveau plus élevé de LDL augmente le risque de SLA dans les populations européennes et est-asiatiques.

La grande taille de l’échantillon utilisée dans cette étude permet aux auteurs d’établir pleinement un effet causal positif du facteur modifiable LDL sur la SLA dans les populations européennes et d’Asie de l’Est. La relation causale inférée entre le LDL et la SLA est robuste en ce qui concerne le choix des méthodes statistiques et est soigneusement validée par diverses analyses de sensibilité.

L’effet causal positif du LDL sur la SLA suggère que le développement futur de stratégies pour réduire les niveaux de LDL réduirait probablement la charge de morbidité de la SLA. Le LDL est un facteur de risque modifiable dont les niveaux peuvent être réduits grâce à diverses stratégies d’intervention. Par exemple, des changements alimentaires tels qu’une augmentation de la consommation de fibres, une augmentation de la consommation de phytostérol et une augmentation de la consommation de noix peuvent tous conduire à une réduction des niveaux de LDL.

Des restrictions de l’apport alimentaire en cholestérol, des restrictions dans les régimes riches en glucides et des restrictions dans la consommation d’acides gras trans peuvent également réduire les niveaux de LDL. Outre le mode de vie et les changements alimentaires, la réduction du LDL peut être obtenue par une thérapie médicamenteuse.

Il ne s'agit pas d'une avancée concernant le mécanisme d'apparition de la maladie, mais cela introduit un outil de gestion de celle-ci.

L’élaboration future de stratégies de réduction des LDL et l’élaboration de politiques publiques pour promouvoir de telles stratégies entraîneraient probablement une réduction de la charge de morbidité de la SLA dans la société.

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