La dyslipidémie et les maladies liées au vieillissement: protection par les acides gras oméga-3 Marine HANSE Séminaire RP2E 28 janvier 2010 EA4422 LIPIDES ET NEURODEGENERESCENCE DANS LA MALADIE D’ALZHEIMER

La maladie d’Alzheimer - pathologie Normal Alzheimer Le peptide amyloïde-beta (Aβ)

La maladie d’Alzheimer – facteurs de risque Age Sexe Activité physique Consommation d’alcool et de tabac Facteurs génétiques (1%) Problème d’homéostasie lipidique => Obésité Chen et al, J Formos Med Assoc. , 2009

L’homéostasie lipidique – la phase postprandiale Cœur Muscle squelettique Lipides alimentaires AGL AGL Chylomicrons (CM) FOIE Résidus de CM AGL Tissu adipeux Distribution des lipides alimentaires sous formes des chylomicrons aux tissus périphériques par le système lipasique – hydrolyse des triglycérides en acides gras libres (AGL) au foie par les récepteurs lipoprotéiques

Dysrégulation de l’homéostasie lipidique – la dyslipidémie Cœur Muscle squelettique Lipides alimentaires AGL AGL Chylomicrons (CM) FOIE Résidus de CM AGL Tissu adipeux Dysfonctionnement de la captation hépatique des lipides d’origine alimentaire Excès des lipides stocké dans le tissu adipeux  augmentation de masse grasse Dépôt lipidique au niveau aorte  formation de plaques athérosclérotique

L’homéostasie lipidique – le rôle d’un nouveau récepteur hépatique le lipolysis stimulated lipoprotein receptor LSR Cœur Muscle squelettique Lipides alimentaires AGL AGL Chylomicrons (CM) FOIE Résidus de CM LSR AGL Tissu adipeux Chylomicrons VLDL LSR+/- LDL Contrôle TG (µg/fraction) N° de fraction Caractérisation d’un nouveau modèle de souris qui exprime qu’un allèle du gène lsr : LSR+/- 6

La souris LSR+/- un nouveau modèle animal de la dyslipidémie La lipémie post-prandiale ** *** * LSR+/- TG plasmatique (mg/dl) Contrôle Temps (h) Repas LSR +/- : clairance des lipides de la circulation lipides (triglycérides et cholestérol) dans le plasma masse corporelle et masse grasse avec l’âge ou sous régime hyperlipidique Perte de l’homéostasie lipidique  nouveau modèle de la dyslipidémie Yen et al, J. Biol. Chem., 2008 7

Objectif I Comment influer sur la dyslipidémie Étude des facteurs nutritionnels ou endogènes régulant l’expression de LSR hépatique La leptine, une hormone sécrétée par le tissu adipeux Les acides gras oméga 3

A. La leptine module l’expression de LSR au niveau hépatique Produite par le tissus adipeux Hormone de satiété  Taux plasmatiques élevés chez les sujets obèses effet modulateur de l’expression protéique de LSR in vitro et in vivo L Immunoblot Immunohistologie P P P P JAK2 LSR 10 ng/mL leptine Contrôle p-AKT p-ERK 1 5 10 Leptine (ng/mL) LSR Erk1/2 pErk1/2 PD98059 transcription activation +1 lsr 5’ 3’ nucleus α-amanitine α -amanitine +10 ng/ml leptin α-amanitine LSR ObRb Stenger et al. en révision

B. Les acides gras oméga 3 – le DHA (acide docosahexaénoïque) Oméga-3 C22:6 Huile de poisson gras (saumon, sardine, thon)  Effet hypolipémiant effet modulateur de l’expression protéique de LSR in vitro Immunoblot Immunohistologie Contrôle DHA (80µM) LSR 0 10 25 50 80 100 DHA µM

Les acides gras oméga 3 – le DHA (acide docosahexaénoïque) Oméga-3 C22:6 Huile de poisson gras (saumon, sardine, thon)  constituant essentiel pour le maintient des fonctions cérébrales effets neuroprotecteurs Modèle cellulaire Modèle animal Neurones en apoptose (%) DHA - + Aβ 10 20 30 40 50 + Aβ Aβ Protection de la capacité de mémoire Souris Troubles cognitives DHA Marqueur beta tubuline Voir poster A. Allouche (LIPIDOMIX)

Impact sur la fonction cognitive? Objectif II Caractériser les dysfonctions cognitives en relation avec l’altération du statut et du métabolisme lipidique Impact sur la fonction cognitive? cerveau  LSR FOIE CM Lipides alimentaires (DHA, cholestérol,…) cœur - aorte tissu adipeux Dans le bilan, je vous ai présenté la souris LSR-/+ qui démontre, sous un régime hyperlipidique, un modification de statut lipidique au niveau de tissu adipeux et de l’aorte. Les souris avaient entre 2-5 mois pendant cette étude. Dans notre animalerie, nous avons les souris LSR-/+ qui ont l’age de 14 mois sous un régime normal. Ces souris sont 1,5 fois plus lourde que les témoins avec une masse grasse 2x plus importante Le souris LSR-/+ représente par conséquent un modèle de perturbation lipidique qui aura de toutes évidences un fort impact sur le statut lipidique de l’animal. Thierry Pillot et T Oster viennent de vous présenter notre hypothèse sur l’importance du statut lipidique sur la neurodégénérescence, et nous nous sommes donc intéroggés sur le statut lipidique dans le système nerveux central de la souris LSR-/+ Questions à répondre: Souris LSR+/- dyslipidémiques – ont-elles des capacités cognitives diminuées lors du vieillissement ? Les souris LSR+/- sont-elles plus ou moins sensible à l’effet toxique du peptide β-amyloïde? Quels facteurs nutritionnels influençant l’homéostasie lipidique pourraient impacter directement sur la capacité cognitive? Cholestérol, Acides gras – saturés (impact négatif) OU insaturés (oméga 3) (impact positif)

Perspectives Les résultats de ces travaux nous permettront : stockage Déterminer le lien dyslipidémie  troubles cognitifs / fonctions cérébrales lors du vieillissement L’influence des facteurs nutritionnels : oméga 3 (DHA, EPA) Élaborer de nouvelles stratégies thérapeutiques et/ou préventives pour la maladie d’Alzheimer, basées sur le maintien, via l’alimentation, d’un statut lipidique adéquat, et ce plus particulièrement au cours du vieillissement Fonctions cérébrales Alimentation: DHA stockage utilisation Métabolisme lipides: LSR Homéostasie lipidique

Ingénieurs et assistants: ESCANYE Marie-Christine KOZIEL Violette Chercheurs et enseignants chercheurs: Directeur du laboratoire: PILLOT Thierry Directeur de thèse: YEN POTIN Frances OSTER Thierry OLIVIER Jean-Luc MALAPLATE-ARMAND Catherine KRIEM Badreddine Post-doctorants: STENGER Christophe YOUSSEF Ihsen Thésards: GARCIA Pierre DESBENE Cédric ALLOUCHE Ahmad AKBAR Samina HANSE Marine Ingénieurs et assistants: ESCANYE Marie-Christine KOZIEL Violette Techniciens: FISCHER Nicolas ROYER Laurent

Toxicité du peptide β-amyloïde (Aβ) – modèle de la maladie d’Alzheimer au stade précoce Neurones témoins Neurones exposés à Aβ In vitro, le peptide Aβ induit une mort cellulaire sur les cultures de neurones primaires de rats, se traduisant par une perte des fonctions synaptiques neuronales Live/dead In vivo, l’injection ICV du peptide Aβ chez la souris provoque une diminution des capacités mémorielles spatiales à court et long terme (Y-maze et piscine Morris)

Objectif II Étudier la relation entre la dyslipidémie et les fonctions cognitives L’obésité, un facteur de risque pour la maladie d’Alzheimer est souvent associé avec une lipémie postprandiale élevée et la dyslipidémie Le maintien homéostasie lipidique est important pour la fonction neuronale Un régime riche en acides gras oméga 3 est associé avec une diminution de la risque de la maladie d’Alzheimer Le DHA alimentaire diminue la dyslipidémie, et module l’expression protéique du LSR Questions à répondre: Les souris LSR+/- qui sont dyslipidémiques – ont-elles des capacités cognitives diminuées lors du vieillissement ? Quels facteurs nutritionnels qui influenent l’homéostasie lipidique pourraient impact directement sur la capacité cognitive? Acides gras – saturés (impact négatif) OU insaturés (oméga 3) (impact positif) Les souris LSR+/- - sont-elles plus ou moins susceptible à l’effet toxique du peptide amyloïde beta?