ROS and Endoplasmic Reticulum Stress in Pulmonary Disease.

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Here is an interesting article, that reviews misfolded proteins in lungs. In our body, cells while available in ~200 types, share common characteristics, so it's not surprising that diseases that affect brain cells, also affect other organs. Misfolded and mislocated proteins are associated with most neurodegenerative diseases, yet we do not know if they are a cause or a consequence of the disease.

Lung disease is one of the leading causes of morbidity and mortality worldwide. Current studies show that although lung diseases possess unique pathophysiology and specific clinical manifestations, they still tend to exhibit common features, including accumulation of reactive oxygen species and disturbances in proteostasis leading to accumulation of unfolded or misfolded proteins in the endoplasmic reticulum (ER).

The article is not really precise on these disruptions of proteostasis, how they emerge, nor how they cause the accumulation of unfolded or misfolded proteins. One can however imagine that the long way by which a protein is elaborated and which by the making of a messenger RNA, its use by a ribosome (stuck to a membrane of the ER) to generate an unfolded protein, its folding in the ER then its dispatch in vesicles on the operating site by the Golgi apparatus, is susceptible to many malfunctions.

The cellular response to proteostasis dysfunction is called UPR. This is a set of poorly understood mechanisms that globally decrease the production of proteins for the duration of the stressful event, but whose involvement in neurodegenerative diseases is increasingly suspected.

In fact, decreasing the production of proteins does not really help the survival of the biological host of these cells, these proteins are necessary for life, and each is involved in all kinds of biological reactions. The triggering of UPR is therefore a guarantee of future health problems for the host.

When the adaptive unfolded protein response fails to preserve ER homeostasis, a maladaptive or terminal UPR is engaged, leading to disruption of ER integrity and apoptosis, referred to as ER stress.

ER stress primarily includes accumulation of misfolded and unfolded proteins in the lumen and disturbance of Ca balance. ROS mediate several critical aspects of the ER stress response.

Here the authors summarize the latest advances in UPR and ER stress in the pathogenesis of lung disease and discuss potential therapeutic strategies aimed at restoring ER proteostasis in lung disease.

Hopefully this kind of publication will help to cross-fertilize research in UPR mechanisms in brain diseases, and they may also help shed a new look on muscle wasting in ALS, not as a consequence of motor neuron disease, but as an independent event occurring in a more global context.

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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.

Efficacité de la méthylcobalamine à ultra-haute dose pour les patients atteints de SLA

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L'efficacité des médicaments actuellement approuvés pour la sclérose latérale amyotrophique est très limitée.

Plusieurs études (1) ont montré que la méthylcobalamine, une forme de vitamine B12, à ultra-haute dose était capable de ralentir la progression de la SLA.

La carence en vitamine B12, une voie biologique commune à la SLA, la maladie d'alzheimer, de Parkinson et la sclérose en plaque, est connue pour provoquer une toxicité mitochondriale en raison de l'inhibition du cycle de l'acide citrique (Toyoshima et al. 1996) et prédit une aggravation de la mobilité chez les patients atteints de la maladie de Parkinson (Christine et al. 2018 ).

Le cycle de Krebs (aussi appelé TCA ou cycle de l'acide citrique) est utilisé par les organismes qui respirent par opposition aux organismes qui fermentent pour générer de l'énergie, soit par respiration anaérobie, soit par respiration aérobie. De plus, le cycle fournit des précurseurs de certains acides aminés, ainsi que l'agent réducteur NADH, qui sont utilisés dans de nombreuses autres réactions. Dans les cellules eucaryotes, le cycle de l'acide citrique se produit dans la matrice de la mitochondrie.

Dans le but de valider l'efficacité et l'innocuité de la méthylcobalamine à ultra-haute dose pour les patients atteints de sclérose latérale amyotrophique inscrits dans l'année suivant leur apparition, [des scientifiques Japonais on mené un essai clinique][1] de phase III multicentrique, contrôlé par placebo, en double aveugle et randomisé avec une période d'observation de 12 semaines et une période randomisée de 16 semaines, menée du 17 octobre 2017 au 30 septembre 2019. Les patients ont été recrutés dans 25 centres de neurologie au Japon .

Le nombre cible de participants était de 64 dans les groupes méthylcobalamine et placebo. Les interventions ont consistées en l'injection intramusculaire de méthylcobalamine ou de placebo deux fois par semaine pendant 16 semaines (ce qui est une courte durée). Le critère d'évaluation principal de l'étude clinique était la modification du score total de la ALSFRS-R entre le départ et la semaine 16 dans l'ensemble d'analyse complet.

Au total, 129 patients étaient éligibles pour l'ensemble complet d'analyses et 126 ont terminé l'étape en double aveugle. Parmi ceux-ci, 124 patients sont passés à la période d'accès ouvert. La différence du score total de l'ALSFRS-R sur ces 4 mois de la période randomisée était supérieure de 1,97 point avec la méthylcobalamine par rapport au placebo. C'est réellement une différence importante qui est comparable aux meilleurs médicaments utilisés actuellement dans le cadre de la SLA.

L'incidence des événements indésirables était similaire entre les 2 groupes.

Il ne s'agit toujours pas d'un remêde miracle, mais certainement et comme plusieurs produits similaires, d'un médicament capable d'atténuer les effets de la SLA.

Identifiant ClinicalTrials.gov : NCT03548311.

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Beaucoup de bruit autour d'AMX0035

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On se souvient qu'un essai clinique CENTAUR avait montré que le traitement par AMX0035 entraînait un ralentissement significatif du déclin fonctionnel. Les résultats semblaient au moins comparable à ceux de l'Edaravone ou du Riluzole: La survie globale médiane annoncée était de 6,5 mois.

La recherche sur AMX0035 est en partie soutenue par des fonds fournis par la puissante "ALS association" ainsi que par le groupe "I AM ALS" et est soutenu par des personnalitées scientifiques.

A la suite de la publication des résultats de CENTAUR, deux lettres de médecins ont contesté l'interprétation des résultats, l'une attribuant à TUDCA l'ensemble des gains (minimaux de toute façon) et l'autre interpellant sur la méthodologie car contrairement à ce qui était publié, les patients des deux branches avaient aussi recu de l'édaravone en cours d'essai et ceci de façon assymétrique.

Apparemment la FDA n'a pas été convaincu de l'excellence de ce médicament puisqu'elle a demandé un nouvel essai clinique plus large avant de permettre sa commercialisation.

Depuis comme d'habitude dans le cas d'essais infructueux, les initiateurs de l'essai retravaillent les résultats pour les présenter sous un meilleur jour. C'est de nouveau le cas pour l'étude CENTAUR. La durée de survie médiane serait maintenant de 18,8 mois.

Le refus de la FDA avait déclenché des campagnes féroces sur les réseaux sociaux de l'ALS association et de I AM ALS.

Cependant ces organisations ne sont pas toujours très transparentes sur leur intérêt financier. Par exemple l'ALS association ne finance des projets que contre participation à la propriété intellectuelle.

"the grants to Amylyx and for the clinical trial of AMX0035 included repayment provisions allowing the Association to recover up to 150 percent of its support, or up to $3.3 million."

En fait rare sont les organisations non lucratives n'ayant pas in-fine un but lucratif, Target ALS elle ne demande pas à posséder de la propriété intellectuelle.

Essai clinique en double aveugle randomisé

  • Un essai clinique en double aveugle randomisé semble être très formel, et les résultats sont souvent présentés comme indiscutables. La réalité est très différente. Quand l'essai est de petite taille comme c'est souvent le cas avec la SLA, les fluctuations statistiques (surtout quand le critère de succès est l'ALSFRS) sont importantes. Quand les essais sont de grande taille, il est difficile de controller la qualité des interventions, nombre de patients rapportent des anomalies de qualité.

Méthode d'analyse des résultats

Dans tous les cas, la méthode utilisée pour analyser les résultats influe sur ceux-ci.

  • Depuis ses débuts dans les années 1960, le principe de l'ITT ( intention de traiter) est devenu largement accepté pour l'analyse des essais cliniques contrôlés.

    L'analyse ITT fournit des informations sur les effets potentiels de la politique de traitement plutôt que sur les effets potentiels d'un traitement spécifique.

    Les analyses en intention de traiter sont effectuées pour éviter les effets de croisement et d'abandon, qui peuvent rompre l'assignation aléatoire aux groupes de traitement dans une étude.

    Les enquêteurs médicaux ont souvent des difficultés à effectuer une analyse ITT en raison de problèmes d'essais cliniques tels que des données manquantes ou une mauvaise adhésion au protocole de traitement.

  • Pour résoudre certains de ces problèmes, de nombreux essais cliniques exclus à postériori certains participants dans leur analyse en isolant des sous-groupes de patients. Les essais utilisant cette méthode sont souvent associés à des conflits d'intérêts des auteurs.

  • Une troisième méthode d'analyse, est l'analyse crossover. Elle procède de l'observation que dans les essais classiques, il n'y a souvent qu'une seule administration de traitement, et qu'en tout cas la dose ne varie jamais. Par ailleurs il n'y a souvent que deux points de contrôle, l'un avant l'essai, l'autre à sa fin.

    L'analyse crossover est une étude longitudinale dans laquelle les sujets reçoivent une séquence de différents traitements (ou expositions).

    Les mêmes mesures sont collectées plusieurs fois pour chaque sujet. Un essai croisé a une conception à mesures répétées dans laquelle chaque patient est affecté à une séquence de deux traitements ou plus, dont l'un peut être un traitement standard ou un placebo.

  • Il y a encore d'autres méthodes, par exemple la randomisation Mendelienne.

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Utilisation de suppléments dans le cadre de la SLA

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Une récente étude Norvégienne sur la SLA porte sur l'utilisation de suppléments nutritifs ou médicaments non-prescrit par un médecin.

On sait qu'il y a de nombreuses propositions sur le Web de soit-disant cures de la SLA, le plus souvent basées sur des dizaines de suppléments, aussi il est intéressant que des spécialistes propose une information sérieuse sur l'éventuel impact de cette auto-prescription dans le cadre de la SLA. La dernière publication sur ce sujet datant de 2001!

Les médecins Norvégiens ont adressé un questionnaire à plusieurs dizaines de patients et obtenus 36 réponses complètes (la Norvège est un pays de la taille d'une région Française). Le questionnaire qui ressemble à ALSFRS, se nomme RAND-12.

La naltrexone à faible dose était le médicament le plus couramment utilisé, et l'utilisation de naltrexone à faible dose (3 à 4,5 mg) était associée à une meilleur condition physique.

La vitamine B était le deuxième complément nutritionnel le plus utilisé, et l'utilisation de la vitamine B était associée à un meilleur score RAND-12. Un essai clinique récent au Japon sur 51 sites et 373 patients a indiqué que la méthylcobalamine (vitamine B12) à dose ultra-élevée (25 mg et 50 mg) avait un effet positif sur la progression de la maladie chez un sous-ensemble de patients SLA.

De façon intéressante 7 patients participaient à l'étude clinique NO-ALS : un essai de supplément de nicotinamide/ptérostilbène (Elysium Health) dans la SLA. L'analyse ne montre pas un effet perceptible de ce supplément sur l'état des malades.

De même la vitamine D qui est souvent citée dans les pseudo-cures, ne semble pas être associée à un effet perceptible.

Cependant les très faible nombre de réponses ne permet pas de tirer des conclusions définitives.

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Reprogrammation cellulaire et rajeunissement épigénétique

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Le vieillissement est un processus complexe qui affecte tous les humains, et qui s'accompagne d'une susceptibilité accrue à une gamme large de maladies, notamment neurodégénératives.

Aussi dans le cadre de ces maladies neurodégénératives, plutôt que de viser une cible thérapeuthique moléculaire comme TDP-43 pour la SLA ou alpha-synucléine pour la maladie de Parkinson, pourquoi ne peut vouloir rajeunir les cellules et les tissus qu'elles composent?

De nombreuses études indiquent que le processus de vieillissement n'est peut-être pas aussi inévitable qu'on le pensait auparavant.

Parmi les interventions connues qui aboutissent à un vieillisssement ralenti, on trouve la parabiose. Il en effet été démontré que le sang de sujets jeunes a des propriétés rajeunissantes. La parabiose est une technique dans laquelle les systèmes circulatoires deux organismes, l'un jeune et l'autre âgé sont connectés.

Une autre technique élimine des cellules sénescentes, retarde l'apparition de pathologies liées à l'âge et peut prolonger la durée de vie. Par conséquent, les médicaments appelés sénolytiques qui induisent sélectivement l'apoptose dans les cellules sénescentes font l'objet de recherche intenses dans le domaine du vieillissement moléculaire. Bien sûr il est hors de question d'appliquer cette technique à des cellules qui se renouvellent lentement (comme les muscles) voire pas du tout comme les neurones moteurs ce qui serait catastrophique pour des malades de la SLA.

La manipulation de l'apport alimentaire est également l'une des interventions de vieillissement les plus étudiées. Divers régimes (par exemple restriction calorique, jeûne intermittent, régime cétogène) manipulent les voies de détection des nutriments, en particulier celles impliquant mTOR et l'insuline/facteur de croissance analogue à l'insuline (IGF), pour prolonger la durée de vie et réduire les facteurs de risque métaboliques. Divers médicaments, tels que la rapamycine, semblent imiter les effets de la restriction calorique et induisent l'autophagie. Là encore il semble impossible d'appliquer de telles techniques à des maladies dont on sait qu'elles sont caractérisées pour des anomalies métaboliques graves.

Un apport récent aux stratégies anti-âge en cours de développement, vient des approches de reprogrammation cellulaire. Contrairement à des affirmations dogmatiques faites au cours du siècle précédent, que les phénotypes cellulaires des cellules matures, ne sont pas irréversibles, elles peuvent êtres manipulées vient des interventions chimiques. C'est ce qu'on appelle la reprogrammation cellulaire.

Les cellules souches embryonnaires sont les cellules centrales du développement, puisqu'elles vont générer progressivement toutes les autres cellules de l'organisme, grâce à des étapes de différenciation et de prolifération finement orchestrées pour créer, finalement, un individu pluricellulaire viable. Cependant chez l'adulte des cellules souches sont toujours actives et permettent la création continue de muqueuses, de peau, de sang. En général la création de cellules matures passe par différentes étapes. Par exemple au cours du processus de maturation des globules rouges, un hémocytoblaste, une cellule souche hématopoïétique multipotente, génère des progéniteurs myéloïdes commun ou cellule souche multipotente, puis une cellule souche unipotente, puis un basophile, aussi communément appelé érythroblaste, puis un réticulocyte (un globule rouge immature) qui va quitter la moëlle osseuse pour intégrer la circulation sanguine.

Cependant, la reprogrammation cellulaire transforme une cellule en un état pluripotent, où elle a le potentiel de générer n'importe quel type de cellule somatique. Ce procédé n'est pas approprié pour une thérapie anti-âge in vivo car il nécessite non seulement la perte de l'identité cellulaire originelle, ce qui reviendrait à tuer l'hôte biologique par arrêt des différents organes. De plus, l'induction de la pluripotence ou l'injection directe de cellules pluripotentes in vivo conduisent invariablement au cancer chez la souris. Pour qu'une intervention basée sur la reprogrammation cellulaire soit considérée comme rajeunissante (transformation d'une vieille cellule en une cellule plus jeune), l'identité des cellules somatiques doit être impérativement conservée.

Cellules souches pluripotentes induites: Les travaux révolutionnaires de Takahashi et Yamanaka en 2006 ont montré que la surexpression de quatre facteurs de transcription (Oct3/4, Sox2, Klf4 et c-Myc, désormais appelés « facteurs Yamanaka » ou facteurs « OSKM ») réorganise le paysage épigénétique et convertit les cellules somatiques en un état pluripotent. Depuis la création de cellules souches pluripotentes induites (iPSC) in vitro, il est devenu clair que l'identité cellulaire est dictée par des changements épigénétiques, plutôt que par la perte ou les altérations de l'ADN génomique. Les conséquences de cette découverte n'ont probablement pas encore été complètement assimilées tant est encore forte l'idée que le génome contient toutes les informations qui définissent la cellule.

Les iPSC offrent la promesse d'une thérapie régénérative dirigée et personnalisée (c'est-à-dire les iPSC cultivés à partir de cellules de patients, minimisant l'incompatibilité) pour des maladies actuellement incurables, telles que les maladies neurodégénératives du système nerveux central, l'infarctus du cœur, le diabète sucré, ainsi que le foie, les poumons, et variétés de maladies rénales. Il s'agit là véritablement de la nouvelle frontière en matière de médecine, car ces maladies sont pour l'instant réfractaires à tout traitement qui ne serait pas seulement symptomatique.

Rajeunissement épigénétique induit par la reprogrammation La reprogrammation des cellules vers la pluripotence a montré qu'en principe, les phénotypes cellulaires liés à l'âge peuvent être inversés, y compris dans les cellules différenciées en phase terminale qui ne se divisent pas. Cependant, cela est basé sur la dédifférenciation, transformant les cellules en un état semblable à celui des cellules souches, en tant que processus sous-jacent. La dédifférenciation est également un processus observé dans l'oncogenèse (le début du processus de cancérisation). Pour éviter le risque d'induction de cancer, une autre stratégie a été proposée : le rajeunissement épigénétique - où une vieille cellule est rajeunie sans changement d'identité cellulaire.

Si, par exemple, l'inversion de l'âge lors de la reprogrammation cellulaire pouvait être découplée de la dédifférenciation, une stratégie de rajeunissement viable à l'abri du risque de cancer pourrait exister. Pour obtenir un rajeunissement épigénétique via des facteurs de reprogrammation, il est nécessaire d'interompre le processus à un stade intermédiaire, où les cellules ont commencé à changer épigénétiquement, mais ne se sont pas encore complètement dédifférenciées.

Les cellules sont ainsi isolées entre les jours 3 et 15 au cours de la dédifférenciation induite par l'OSKM humain classique alors qu'elles n'ont pas encore perdu leur identité somatique. Une tentative pilote de test conceptuel du rajeunissement épigénétique a été faite par Manukyan et al. où OSKM + LIN28 a été exprimé dans des fibroblastes sénescents humains et la mobilité de la protéine d'hétérochromatine 1β (HP1β) a été restaurée à des niveaux non sénescents, mais pas aux niveaux de cellules souches embryonnaires humaines (CSEh).

De plus, Ocampo et al. ont démontré qu'une reprogrammation partielle, obtenue par induction transitoire et périodique d'OSKM (2 jours de traitement, puis 5 jours de repos, répétée plusieurs fois), améliore les signes du vieillissement sans perte d'identité cellulaire. Ils ont d'abord effectué une reprogrammation partielle sur des fibroblastes de souris progéroïdes (a viellissement accéléré) et atténué les caractéristiques associées à l'âge, telles que les dommages à l'ADN, les dommages à l'enveloppe nucléaire, la dérégulation des modifications des histones, les facteurs associés au stress et à la sénescence et les espèces réactives de l'oxygène (ROS ).

Un rajeunissement similaire des modifications d'histones dérégulées a également été observé lorsqu'une reprogrammation transitoire a été effectuée sur des fibroblastes humains à passage élevé (dérivés d'iPSC). Une reprogrammation partielle a également été appliquée in vivo à des souris progéroïdes, ce qui a prolongé leur durée de vie en l'absence de formation de tératome. Lorsqu'il est répété chez des souris d'âge mûr naturellement âgées, la capacité de régénération des muscles et du pancréas après une blessure a été améliorée, ainsi que la tolérance au glucose.

Depuis l'OSKM exprimé de manière transitoire chez la souris par Ocampo et al., la reprogrammation partielle est devenue une avenue passionnante pour la recherche sur le rajeunissement. Ce qui restait également peu clair était la nature du rajeunissement qui se produisait.

Pour tester ces scénarios, deux biomarqueurs sont nécessaires pour suivre: (i) le vieillissement biologique (ii) l'état de dédifférenciation.

enter image description here Les chercheurs ont appliqué divers prédicteurs d'âge à une reprogrammation bien étudiée de 49 jours sur des fibroblastes dermiques humains (HDF) qui contenaient à la fois des données de méthylation (pour suivre l'âge comme indicateur de l'âge biologique) et des données d'expression génique (pour suivre les marqueurs cellulaires comme un proxy pour l'identité somatique).

Le rajeunissement de l'âge commence après le jour 3 et diminué régulièrement jusqu'à atteindre l'age zéro au jour 20, bien avant la fin de la chronologie de reprogrammation. Pendant ce temps, l'expression du gène marqueur des fibroblastes diminuée et reste à des niveaux relativement stables jusqu'au jour 15, après quoi elle a chuté de façon spectaculaire.

Ainsi, la majorité des cellules du jour 15 sont au-delà du "point de non-retour" et dans la phase de maturation de la reprogrammation, où la mémoire de leur identité cellulaire d'origine est perdue. Il y a une fenêtre où la réjuvénation semble possible et sans danger entre les jours 3 et 13. Cette technique est-elle réellement applicable à des sujets agées, la réjuvénaton éventuelle est-elle permanente, quel est le risque de cancer?

Une prépublication récente de Gill et al. ont abordé ces questions en utilisant un système de reprogrammation in vitro similaire avec des fibroblastes de donneurs d'âge moyen et en arrêtant l'expression d'OSKM après les jours 10, 13, 15 ou 17. L'étude a confirmé un phénotype rajeuni des cellules reprogrammées de manière transitoire, qui est maintenu lors du retour à l'état somatique au moins quatre semaines après le retrait de l'OSKM. Ces cellules ont conservé leur phénotype plus juvénile et ont montré un âge transcriptionnel moins dégradé que celui de leur âge biologique, une expression génique associée à l'âge régulée à la baisse et une expression régulée à la hausse des gènes caractéristiques des cellules plus jeunes telles que les collagènes.

Les auteurs ont défini le jour 13 comme un "sweet spot" pour le rajeunissement, où l'âge a été réduit d'environ 30 ans après le retrait de l'OSKM. Cette observation est cohérente avec les données d'Ohnuki et al pour le jour 13 avant le retrait de l'OSKM, qui coïncide également avec la limite de « fenêtre de sécurité » partiellement reprogrammée définie dans Olova et al. De plus, Gill et al. montrent que les activateurs spécifiques aux fibroblastes sont restés déméthylés pendant l'exposition transitoire à l'OSKM, agissant ainsi comme un support de mémoire épigénétique pour l'identité des fibroblastes et facilitant le retour à l'état somatique.

Pendant la fenêtre de reprogrammation partielle, les gènes somatiques maintiendraient une expression plus faible mais stable, pointant vers un programme de transcription qui est "en attente" et pas encore perdu.

D'autres études ont confirmé et étendu les observations précédentes. Sarkar et al. ont exprimés par thérapie mARN, OSKM + LIN28 + NANOG (OSKMLN) de manière transitoire dans des fibroblastes dermiques humains adultes et des cellules endothéliales pendant quatre jours et ont analysé l'expression et la méthylation des gènes deux jours après l'interruption (Ocampo et al., en comparaison, ont utilisé un système inductible par la doxycycline et une expression forcée 2–4 jours dans des cultures cellulaires). Une caractéristique importante de ce système est que l'OSKMLN est introduit de manière non intégrative sous la forme d'un cocktail de molécules d'ARNm, ce qui signifie qu'il n'y a pas d'intégration aléatoire d'OSMKLN dans le génome, ce qui minimise le risque oncogénique.

Ils ont comparé l'âge et l'expression de l'ARN d'échantillons âgés (60 à 90 ans) avant et après traitement, avec des échantillons jeunes (15 à 35 ans). Selon l'horloge de Horvath, le traitement OSKMNL a significativement réduit l'âge des fibroblastes et des cellules endothéliales, bien que l'effet ait été plus prononcé dans ces dernières.

Sarkar et al. ont ensuite testé l'effet de la reprogrammation partielle sur les cellules souches en transplantant des cellules souches musculaires squelettiques (MuSC) âgées, jeunes, âgées et transitoires, traitées à l'OSKMNL, dans les muscles blessés de souris immunodéprimées. Ils ont observé une capacité de régénération améliorée dans les anciens MuSC traités à l'OSKMNL, comparable à celle des jeunes MuSC, et aucun tératome ou lésion néoplasique ne s'est développé. Une amélioration de la fonction musculaire a également été observée dans les muscles greffés avec les anciens MuSC traités à l'OSKMNL par rapport aux anciens MuSC non traités. Sarkar et al. ont répété l'expérience avec des MuSC humains âgés (60 à 80 ans) et ont constaté qu'ils avaient également une capacité de prolifération supérieure à celle des cellules non traitées, comparable aux jeunes MuSC humains. Cela semble de bonne augure pour les malade de la SLA.

Une autre approche de reprogrammation cellulaire a récemment été testée dans les troubles de la vision liés à l'âge et aux blessures chez la souris. Lu et al. ont montré que l'expression ectopique d' Oct4, Sox2 et Klf4 (OSK) stimulait la régénération des axones dans un modèle murin de lésion par écrasement du nerf optique. La même stratégie a conduit à une vision améliorée dans un modèle murin de glaucome. Le traitement OSK chez des souris saines âgées de 12 mois a amélioré l'acuité visuelle et l'expression des gènes liés à l'âge.

Conclusion La reprogrammation cellulaire a démontré son potentiel non seulement en médecine régénérative, mais aussi dans le domaine du vieillissement grâce à l'amélioration des caractéristiques physiologiques et cellulaires du vieillissement. Cependant, la nature précise de la réjuvénation doit être pleinement comprise avant de pouvoir être mise en œuvre en toute sécurité en tant que traitement anti-âge. Par exemple, le suivi de toute trace de pluripotence dans des cellules partiellement reprogrammées (en particulier in vivo) est une précaution nécessaire pour minimiser le risque de cancer à long terme. De plus, ce phénotype reste-t-il stable ou finit-il par se détériorer à un rythme plus rapide que le vieillissement normal ?

D'autres préoccupations importantes en matière de sécurité réjuvénation incluent la façon dont les facteurs de reprogrammation sont introduits in vivo. Les rétrovirus sont couramment utilisés pour intégrer des facteurs de reprogrammation dans le génome. Cependant, cette méthode comporte des risques. Les méthodes de délivrance telles que la transfection d'ARN sont des alternatives plus sûres. Une autre alternative sûre est la reprogrammation chimique, qui implique la conversion directe d'une cellule somatique en un état pluripotent en utilisant de petites molécules et des facteurs de croissance. Il évite également l'utilisation de c-Myc, qui est un oncogène.

Une analyse plus approfondie est également nécessaire concernant les cellules pré-malignes, qui ont une propension plus élevée à se transformer en un état malin, après la réjuvénation.

Il reste également à explorer plus avant si et comment réjuvénation fonctionnerait sur les cellules différenciées en phase terminale post-mitotiques, telles que les neurones, les cardiomyocytes ou les adipocytes, mais également sur d'autres cellules ne se divisant pas telles que les cellules quiescentes ou sénescentes. Cette question est particulièrement importante dans la cadre de la SLA car les motoneurones sont des cellules quiescentes. Des travaux pilotes ont été réalisés dans ces deux derniers états, démontrant qu'un phénotype rajeuni est réalisable après restauration de la division cellulaire. Ces résultats pourraient indiquer un scénario où la prolifération est une exigence essentielle pour le rajeunissement. En effet, la pluripotence induite des neurones postnatals n'est possible qu'après une prolifération cellulaire forcée via l'expression de p53.

Cet article est adapté à partir de cette publication doi: 10.1186/s13148-021-01158-7 Cellular reprogramming and epigenetic rejuvenation Daniel J. Simpson, Nelly N. Olova, et Tamir Chandra

Circulating Lipids and the Risk of TDP-43 Related Disorders

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Frontotemporal dementia (FTD) and amyotrophic lateral sclerosis (ALS) are two distinct degenerative disorders with overlapping pathology, including the presence of TDP-43 aggregates in nearly 50% of patients with FTD and 98% of all patients with ALS.

The BMI and circulating lipids are complex traits that have been previously associated with ALS, and to a much lesser extent with FTD. The BMI seems to be delineating the clinical form along the spectrum, with the smaller BMI at the ALS end and the highest in the FTD end of the spectrum.

Scientists from Instituto de Investigación Sanitaria San Carlos (IdISSC), and Universidad Complutense de Madrid in Spain, hypothesized that some of the genetic variants affecting body's lipid metabolic traits could be associated with particular clinical forms of TDP-43 proteionopathies within the spectrum of disorders of FTD and ALS.

To assess this hypothesis, the authors used an analytical tool known as Mendelian randomization analysis (MR) of 2 samples (2SMR), which allows for the identification of overlapping genetic variants betthe authorsen several risk factors and the disease of interest.

Many epidemiological study designs are limited in the ability to discern correlation from causation. Mendelian randomization is a statistical method using variation in genes (alleles) to reduce the impact of confounding factors, which often mislead the interpretation of results from epidemiological studies. It relies on the fact that groups of individuals defined by genetic variation associated with an exposure should be largely unrelated to the confounding factors. Yet using only one set of data is not without its own problems, so scientists prefer to use two sets of independant data.

Two-sample Mendelian randomization refers to the application of Mendelian randomization methods to summary association results estimated in non-overlapping sets of individuals. These data can be obtained from the published literature, typically from summary results provided by consortia of genome-wide association studies (GWAS), or estimated directly from individual-level participant data.

The scientists from Madrid conducted two independent studies in parallel to evaluate the effect of genetically predicted body complexion and circulating lipids on the risk of FTLD TDP subtype and on ALS and compared their effects in these two TDP-43 related diseases that belong to a spectrum of disorders.

The authors found that body trunk mass and triglycerides levels could be more relevant for the risk of FTLD TDP subtype, and on the contrary, the levels of LDL cholesterol, and possibly linoleic and omega 6 fatty acids, play a more important role in the risk of ALS. enter image description here Moreover, they identified two genetic variants shared in the two studies conducted on FTD and ALS. These two variants are located in two genes that encode proteins with role in RNA metabolism which is a well-documented pathological mechanism operating in these disorders.

Though the significantly associated circulating lipid traits were different between FTD and ALS, the researchers could identify a common significant genetic variant in the HNRNPK gene in both the diseases. This gene is widely expressed in neuronal tissue and encodes for the hnRNP K protein. Similar to TDP-43, which is also a family member of hnRNP proteins, this protein binds to RNA and has a role in RNA processing and maturation. This protein is altered in models of ALS with TDP43 mutation, and recently, it has been found mislocalized in patients with FTLD.

Curiously, it has been shown that hnRNP K phosphorylation controls the aggregation of TDP-43 in the cytosol. These findings suggest that HNRNPK could be a potential molecular causal link between the lipid metabolic alterations and ALS/FTD spectrum of disorders.

In conclusion the scientists demonstrated that lipid metabolic genetic variation is important pathological mechanism contributing to these multifactorial complex disorders etiology. In particular, their study suggests that higher LDL cholesterol and fatty acid levels could potentially have a causal role in the risk of ALS.

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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.

ALS, cellular stress and Inflectis' new drug.

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InFlectis BioScience received Orphan-Drug Designation from the U.S. Food and Drug Administration (FDA) for its investigational treatment for Amyotrophic Lateral Sclerosis (ALS), IFB-088.

IFB-088 or Sephin-1, is an improved version of Guanabenz, a medication to treat hypertension. enter image description here In a phase II clinical trial in Italy, Guanabenz offered a comparable level of protection to AMX0035 for people but specifically for patients with a bulbar onset.

IFB-088 as act as AMX0035 on the cellular stress response but in an different manner. IFB-088 as several action,

  1. It reduces mitochondrial stresses in ALS.
  2. IFB-088 is prolonging the protective effect of the Unfolding Protein Response (which trigger Integrated Stress Response) to prevent the production of new misfolded protein and increasing the stress response gene transcription to increase the cellular chaperones until the ER stress is resolved.

After the failure of many ALS drugs including Arimoclomol, and Biogen's two genetiic therapies for SOD1 and C9orf72, scientists are searching for new paradigms.

Research on ER cellular stress offers a clear mechanism of action, something lacking for almost all proposed drugs: When a new protein is built by a ribosome under the direction of mRNA, this protein is "flat", it has not acquired its final shape. This contorted shape makes it acquire new chemical properties.

Folding proteins is achieved in the Endoplasmic Reticulum (ER). Ribosomes are close to the ER so it's easy for proteins to enter the ER which is a very complex structure. At the exit of the ER folded proteins are sent to their final destinations by the Golgi apparatus.

If the ER is not working properly, then proteins built by ribosomes will not be able to be folded and will accumulate at the entrance of the ER, hence aggregates of misfolded, mislocated proteins.

While Sodium phenylbutyrate suppresses the cellular stress, Sephin-1 increases it. It is possible the two drugs might be useful at different stages of the disease course and for different populations.

Both drugs relative efficiency indicates that cell stress responses in neurodegenerative diseases are to be studied with much more attention than done previously.

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Biogen et Ionis sont déçus par les résultats de l'étude de phase 1 de BIIB078 pour la SLA

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Moins de six mois après l'échec de Tofersen, une thérapie antisens contre l'une des mutations délétères de SOD1, Biogen et Ionis subissent une nouvelle déception après que BIIB078 (IONIS-C9Rx), un autre ASO, n'ait pas réussi à démontrer un bénéfice clinique dans un essai de phase I.

Biogen et Ionis ont confirmé que le programme de développement clinique BIIB078 sera interrompu.

Les principaux résultats de l'essai ont montré que, bien que BIIB078 ait été généralement bien toléré par les participants, BIIB078 n'a pas démontré de bénéfice clinique et n'a atteint aucun critère d'efficacité secondaire.

En effet, l'étude n'a rapporté aucune différence constante entre la cohorte recevant jusqu'à 60 mg de BIIB078 et le groupe placebo. Cependant, le médicament a bien fonctionné comme prévu puisque les participants de la cohorte de la dose de 90 mg ont montré une baisse plus importante que ceux du groupe placebo sur les critères d'évaluation secondaires.

C'est donc la notion même qu'un ASO puisse avoir un effet bénéfique dans le cadre de la SLA qui est en cause et c'est assez dramatique pour Biogen qui depuis une décennie mise tout sur ce genre de thérapie, ciblant des populations spécifiques de malades, après avoir abandonné les thérapies plus généralistes.

Biogen et Ionis ont cependant réaffirmé leur engagement à faire progresser la recherche sur la SLA et à développer des thérapies innovantes pour lutter contre la maladie.

Toby Ferguson, M.D., Ph.D., vice-président et chef de l'unité de développement neuromusculaire chez Biogen le dit lui-même: "We designed BIIB078 to test the prevailing hypothesis that the mechanisms of disease for C9orf72-associated ALS were caused by toxicity associated with the repeat containing RNA and corresponding dipeptides. Unfortunately, this Phase 1 study did not support the hypothesis, suggesting that the disease mechanism is much more complex. While these results do not support further development of BIIB078, we anticipate they will provide valuable learnings that lead to a deeper understanding of this form of ALS”.

Personnellement je crois que ce type d'approche (knock-out, ASO) sera toujours infructueux. Il me semble que depuis l'échec d'Arimoclomol, il est clair que le problème n'est pas la présence de protéine mal-repliées dans le cytosol (probablement pas plus que β-amyloïde pour la maladie d'Alzheimer), le problème c'est un état de stress des cellules du système nerveux.

D'ailleurs le seul médicament qui semble avoir récemment montré une certaine efficacité (AMX0035) incorpore un effet sur le stress cellulaire.

C'est donc dans cette direction qu'il faudrait chercher de nouveaux médicaments. Une société Nantaise propose Sephin 1. Cependant il n'est pas clair s'il faut prolonger l'état de stress, ou au contraire le raccourcir.

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L'imagerie médicale questionne le consensus sur le SLA

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L'imagerie médicale est depuis quelques années en train de révolutionner la compréhension de la SLA. enter image description here Si l'on demande à un neurologue ou à un scientifique spécialisé, quelle est la cause principale de la SLA, ces spécialistes vont expliquer que la SLA est due à une altération, sinon à la mort des neurons moteurs supérieurs, et parfois ils y ajoutent les neurones moteurs inférieurs.

Cette explication date de la fin du XIX siècle. Le médecin Charles Bell a donné une description presque moderne de la SLA en 1824. La distinction entre motoneurones supérieur et inférieurs n'avaient pas encore été faite. Le diagnostique n'incluait pas les réflexes tendineux actifs, les signes d'Hoffmann et de Babinski.

Cruveilhier, qui est rarement mentionné, a correctement décrit la pathologie de la SLA en 1853. Charcot donne en 1869 un nom à cette maladie ("SLA", qui insiste sur la fonte musculaire et non "maladie de Charcot") et une description très complète. Il y souligne l'importance des signes du motoneurone inférieur et des motoneurones supérieurs. Il décrit le syndrome bulbaire, le clonus. Sa description, n'a pas été notablement amélioré en 126 ans.

Les neurones moteurs sont toujours quasiment impossible à observer individuellement sur un être vivant, aussi les méthodes des neurologues sont-elles toujours celles qui étaient en vigueur au milieu du siècle précédant: Examen de l'activité myographique et inférence (avec tout ce que cela a de subjectif) de l'état des neurons moteurs inférieurs et supérieurs.

L'imagerie médicale est en train de changer tout cela depuis quelques années, et d'ailleurs cela devrait être intégré dans la pratique de la neurologie.

Il y a toujours eu des remarques importantes mais balayées de coté dans la description classique de la SLA. Il n'y a pas de signes objectifs permettant le diagnostic, les signes décrits par Charcot s'appliquent aussi à des dizaines d'autres maladies neurodégénératives. Il n'y a donc pas de diagnostic de la SLA, seulement un diagnostic différentiel, c'est à dire par élimination. Par exemple il n'est pas rare qu'un patient de la SLA soit d'abord diagostiqué comme ayant une maladie de Parkinson!

On n'explique pas les taux de progression très variables et la fonte musculaire lors de la SLA n'a jamais été étudié sérieusement en plus de 120 ans, alors que les muscles sont accessibles à l'étude au contraire des neurones moteurs supérieurs. Le changement émotionel profond éprouvé par la plupart des malades cadre mal avec une maladie des "neurones moteurs".

L'association avec une résistance à l'insuline est un trait commun à plusieurs maladies neurodégénératives (on a décrit la maladie d'Alzheimer comme un diabète de type III).

Une multitude de cadres de classification et de systèmes de stadification ont été proposés sur la base de caractéristiques cliniques et neuropsychologiques, mais les sous-types de maladies sont rarement définis objectivement sur la base de schémas anatomiques sans stratification clinique préalable.

Peter Bede, Murad, Kai Ming Chang et leurs collègues ont mené une recherche en se basant sur un protocole d'imagerie uniforme pour déterminer les sous-types de maladies en fonction de l'atteinte cérébrale. Au total, 214 patients atteints de sclérose latérale amyotrophique (SLA) ont été inclus dans cette étude.

Quinze régions cérébrales ont été systématiquement évaluées chez chaque participant. Deux clusters radiologiques ont été identifiés ; 35% des patients appartenant au 'Cluster 1' et 64% des patients ségrégeant au 'Cluster 2'. Cependant les deux clusters sont caractérisés par le même niveau de handicap moteur.

On aurait pu penser que ces clusters auraient correspondu à des zones motrices différentes, par exemple suivant le tractus corticospinal et le tractus corticobulbaire. Il n'en est rien.

Les sujets du groupe 1 présentaient un changement frontotemporal marqué. Le cortex frontal est consacré à l'action d'un type ou d'un autre : mouvement du squelette, mouvement oculaire, contrôle de la parole et expression des émotions.

Le lobe temporal est impliqué dans le traitement des entrées sensorielles en significations dérivées pour la rétention appropriée de la mémoire visuelle, la compréhension du langage et l'association des émotions.

Il est vrai qu'une démence (DFT) associée à la SLA affecte ces deux zones.

Sur les 22 porteurs d'hexanucléotides inclus dans l'étude, 72% sont groupés dans le groupe 1 et seulement 27% dans le groupe 2.

Le classement de l'importance des prédicteurs a également révélé que l'implication des régions cérébrales traditionnellement associées à la SLA, telles que le cortex moteur, les voies corticospinales, les structures commissurales et le tronc cérébral, ne permet pas de distinguer facilement les groupes de maladies.

Cette étude montre que de grands ensembles de données radiologiques peuvent être potentiellement utilisés pour découvrir des sous-types de maladies associés à des profils génétiques, cliniques ou pronostiques uniques.

L'étude pointe sur une discordance entre les profils cliniques et radiologiques. Cette discordance devrait entraîner une réinterprétation de dogmes vieux de plus d'un siècle.

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Impaired glymphatic function in the early stages of disease in a TDP-43 mouse model of amyotrophic lateral sclerosis

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It's as if our being was a chimera of two organisms, one would be the body and the other would be the central nervous system (CNS).

The CNS blood circulatory system is separated from the body system by nearly impervious barriers except for very small molecules. The CNS has it's own immune system (astrocystes), it has it's own clearing system known as the glymphatic system.

Multiple lines of evidence suggest possible impairment of the glymphatic system in several neurodegenerative diseases. This makes sense in a field where little makes sense. If those diseases are characterized by misfolded proteins clumps, at least in extracellular medium as in Alzheimer, then the question of the quality of the clearance mechanism is of utmost importance.

To investigate this, scientists used in vivo magnetic resonance imaging (MRI) to assess glymphatic function early in the course of amyotrophic lateral sclerosis (ALS), in a transgenic mouse with doxycycline (Dox)-controlled expression of cytoplasmic human TDP-43, mimicking the key pathology implicated in ALS.

Recent evidence points to self-propagation of TDP-43 misfolding, either by the circulatory system, cell-to-cell contact, or via the interstitial or cerebrospinal fluids (CSF).

The glymphatic system is largely dormant during wakefulness but highly active during sleep, working to clear waste byproducts from the brain through the flow of CSF.

Preclinical studies have shown that amyloid-β, a protein implicated in Alzheimer’s disease, is cleared from the brain by the glymphatic system and that in aged mice, amyloid-β clearance is dramatically slowed.

As the prevalence of ALS also increases with age, sleep disturbances are exceedingly common in ALS and given that a single night of sleep deprivation can result in amyloid-β accumulation linked with Alzheimer’s disease, the authors hypothesized that glymphatic clearance is also impaired in ALS.

Their results demonstrate that the TDP-43 mice, in addition of usual symptoms of ALS, exhibited significantly altered glymphatic function very early in the disease course.

Yet the scientists didn't try to verify if the mice glyphatic function would be restored if the mice were feed again with doxycycline.

The authors do no attempt either to explain the relation between the genetically forced expression of TDP-43 in cytoplasm and induction of reduced glymphatic function. Indeed what would be more interesting is a proof that a reduced glymphatic function results in accumulation of misfolded proteins in cytoplasm.

So this article does not bring much additional knowledge, yet if sleeping helps removing the misfolded protein clumps, one could imagine that sleep drugs could help to manage ALS.

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