[PDF] Role of the cholesterol hydroxylase enzyme CYP46A1 in cholesterol





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Activité documentaire n°1 : Autour des quantités de matière

Le cholestérol HDL (high density lipoprotéins) de même formule brute C27H45OH La masse molaire moyenne des triglycérides rencontrés dans le sang est : M ...



Surveiller la concentration en cholestérol C27H46O dans le sang

massique doit y être inférieure à 2 g.L. -1 . a. Calculer la masse molaire de la molécule de cholestérol. b. Jean a une concentration molaire C = 70 mmol.L.



LIPOPROTEINE-a.pdf

La Lp (a) présente un important polymorphisme de taille (il existe 11 isoformes de masse moléculaire le HDL-cholestérol (avec calcul ou dosage du LDL).



UNIVERSITE DU QUEBEC MEMOIRE PRESENTE A LUNIVERSITE

cholestérol associé aux lipoprotéines de densité élevée (HDL-C) triglycérides) et l'indice de masse corporelle



Role of local contractile activity and muscle fiber type on LPL

white muscle that was not recruited during running (masse- ter). LPL levels were already high in lipoprotein cholesterol (HDL-C) concentration (20 30)



Teneur en cholestérol des lipoprotéines légères chez le lapin

centration molaire cholestérol sur phospholipides des lipoprotéines légères précipitées par le réactif oxycarbonée sur le HDL-cholestérol (moyenne de 6.



Angiotensinogen gene polymorphism in acute myocardial infarction

Moléculaire' Faculté de. Médecine de Tunis



Identifying the Causal SNP(s) Determining Dalcetrapib Responses

cholestérol (CETP) qui augmente le niveau du cholestérol-HDL. le mécanisme moléculaire modifiant les effets du dalcétrapib sur les bénéfices.



Role of the cholesterol hydroxylase enzyme CYP46A1 in cholesterol

05-Jun-2020 in cholesterol metabolism and neuroprotection in ... Despres pour leur précieux travail de spectrométrie de masse ; merci à Christian Néri ...



LESPACE CHOLESTÉROL DU RAT

masse de cholestérol radioactif â des rats durant des laps de temp s a faire ingérer quotidiennement une meine masse de cholesterol radioactif a.



HDL Cholesterol Laboratory Procedure Manual

*Cholesterol levels are measured in milligrams (mg) of cholesterol per deciliter (dL) of blood LDL cholesterol causes clogged arteries so lower levels are better Since HDL cholesterol protects against heart disease higher numbers are better HDL levels of 60 mg/dL or more help to lower your risk for heart disease A level less than 40 mg/dL for



TOTAL CHOLESTEROL - American Heart Association

High density lipoproteins (HDL cholesterol) are called GOOD cholesterol because they remove cholesterol from the bloodstream and the artery walls A healthy HDL-cholesterol level may protect against heart attack and stroke Studies show that low levels of HDL cholesterol increase the risk of 1 2 Low density lipoproteins (LDL cholesterol) are



Total and High-density Lipoprotein Cholesterol in Adults

prevalence of high total cholesterol among adults aged 40–59 was above this goal Definitions High total cholesterol: Serum total cholesterol greater than or equal to 240 mg/dL Low high-density lipoprotein cholesterol (HDL-C): Serum HDL-C less than 40 mg/dL



HDL Cholesterol Laboratory Procedure Manual

High density lipoprotein (HDL) is the fraction of plasma lipoprotein with a hydrated density of 1 063 to 1 21 g/mL It is composed of 50 per cent protein and 50 per cent lipids Epidemiological data from the Framingham Heart Study has demonstrated an inverse association between HDL cholesterol values and subsequent development of

How are HDL cholesterol esters converted to HDL-cholesterol?

With addition of reagent 2, HDL-cholesterol esters are converted to HDL-cholesterol by PEG-cholesterol esterase.

What happens if a cholesterol measuring enzyme is modified with PEG?

When the cholesterol measuring enzymes are modified with PEG, they are preferentially more reactive with HDL-cholesterol than the other cholesterol fractions. This is an endpoint reaction that is specific for HDL-cholesterol.

Is structure and function a multifaceted determinant of the complexity of HDLS?

Today's research aims to gain new understanding of HDLs to develop novel therapies and treatments for cardiovascular diseases. This review focuses on the relationship between structure and function as a multifaceted determinant of the complexity of HDLs.

What reagent is used in a cholesterol test?

Cholesterol is a one-reagent system. Reagent 1 must be placed in the outer (R1) rotor. All reagents have a unique barcoded identifier. Before starting the analysis sequence check the reagent status on the Mod P to confirm there is adequate reagent to complete the anticipated test volume for the day. Discard any bottles that have gone empty.

Role of the cholesterol hydroxylase enzyme CYP46A1 i n cholesterol metabolism and neuroprotection in H untington's disease

Pr Alexandra Durr President

Dr Emmanuel Brouillet Reviewer

Dr Valerio Leoni Reviewer

Dr Sandrine Humbert Examiner

Dr Pierre Trifilieff Examiner

Pr Sandrine Betuing PhD supervisor

Dr Jocelyne Caboche Invited member

Sorbonne Université

Doctoral school: "Cerveau Cognition Comportement"

Thesis submitted for the degree of PhD in Neuroscience

Presented by Radhia KACHER

PhD defended on the 5

th of February 2019

In front of the jury composed of

A Ilyes et Jamila

Remerciements

Je tiens à remercier Emmanuel Brouillet et Valerio Leoni d'avoir accepté d'être rapporteur de ma thèse,

merci également à Sandrine Humbert, Pierre Trifieleff et Alexandra Durr d'avoir accepté de faire partie

de mon jury. Je suis très honorée de votre présence et vous remercie pour votre disponibilité et

l'intérêt accordé à mon travail. Je remercie particulièrement et chaleureusement Sandrine Betuing et Jocelyne Caboche pour m'avoir

recrutée dès le M2, pour m'avoir fait confiance et pour leurs conseils et leur accompagnement tout au

long de ma thèse.

Merci Sandrine pour avoir été un mentor exceptionnel et avoir toujours été présente. Pour tes conseils

scientifiques bien sûr mais aussi ton recul et ton esprit critique qui m'ont permis d'apprendre

énormément au cours de ma thèse. Merci aussi pour ton énergie et ton dynamisme, source de

motivation. Et surtout merci pour ta gentillesse et ta confiance, qui m'ont permis d'évoluer dans un

cadre positif et de m'exprimer scientifiquement.

Merci Jocelyne pour le temps consacré à cette thèse et pour tes précieux conseils qui ont permis de

faire évoluer ce projet vers de nouveaux horizons, j'ai beaucoup appris grâce à toi. Merci aussi pour

toutes les conversations, scientifiques ou non, riches d'enseignements. Merci surtout pour ta

disponibilité et ton écoute tout au long de ma thèse.

Je remercie la fondation Groupama " Vaincre les maladies rares » pour avoir cru en moi et pour avoir

financé ma thèse, sans eux rien n'aurai été possible. Un grand merci à Sophie Dancygier pour sa

disponibilité et son aide.

Merci à toute l'équipe SNRG, passée et présente, pour la bonne humeur et toutes les discussions

passionnées et passionnantes.

Merci à Peter pour l'intérêt porté à ce projet et toutes tes questions intéressantes. Merci à tous ceux

qui m'ont aidé : Nicolas pour tes épines ; Vincent, Monsieur qPCR ; Enejda, acolyte Huntington et merci

à Andry, Estefani et Benoit pour toutes les discussions scientifiques et pour les conseils au quotidien.

Merci à ceux qui étaient là alors que je débutais au labo, à Marine et à Marc, pour toutes les discussions

et leurs conseils. Je remercie Lydie qui m'a beaucoup aidé lors de mon M2.

A tous ceux qui sont venus ensuite, merci à Enejda, Andry, Estefani, Pierre et Lieng pour votre amitié,

votre présence, votre écoute et toutes les conversations sur tous les sujets possibles et imaginables,

des plus sérieux aux plus triviaux.

Je remercie également tous les collaborateurs qui se sont investi dans ce projet, qui ont beaucoup

apportés pour l'avancée et la réflexion autour de ce sujet. Merci à Antonin Lamazière et Gaëtan

Despres pour leur précieux travail de spectrométrie de masse ; merci à Christian Néri et Satish

SasidharanNairpourl'analysetranscriptomiquequiabeaucoupfaitavancerleprojet ;merciàFrédéric

Saudou et Wilhelm Christaller pour leur très intéressante étude de transport sur micro-fluidique ;

merci à Laurent Venance, Yulia Dembitskaya et Elodie Perrin pour leur expertise en électrophysiologie ;

merci à Valérie Messent pour son aide en microscopie électronique. Merci également à Carole Escartin

et Laurene Abjean pour leur précieux conseils en tri cellulaire et merci Elias El-Habr pour m'avoir

accompagné sur l'utilisation du FACS. Je remercie également les membres des plateformes de

l'institut : Tahar, Jean-François, France et la plateforme ArtBio pour leur aide et leurs conseils. Je

remercie aussi les différents stagiaires qui ont travaillé dans l'équipe, en particulier Jamila et Coline qui

ont aidé à faire avancer ce projet.

Merci à toutes les personnes de l'institut avec qui j'ai pu interagir, qui ont contribué à évoluer dans un

environnement positif et agréable : Mélody, Coralie, Laila, Anaïs, Josquin, Nida, Juliette, Anne-Claire,

Dorian, Jean.

Merci à mes amies, Oriane, Solène et Célia, avec qui nous avons beaucoup partagées et nous sommes

soutenues pendant toutes ces années.

Je remercie bien sur mes parents pour avoir toujours mis l'éducation de leurs enfants au premier plan

et pour leur soutien permanent. Je remercie particulièrement mon frère et ma soeur, Ilyes et Jamila,

pour leur soutien, leur complicité et la capacité à toujours apporter une bonne dose d'humour dans

les bons moments comme dans les moments plus difficiles.

Enfin, merci Maxime pour ton soutiens inconditionnel, ton écoute et ta présence à chaque instant.

Merci à tous, grâce à vous j'ai beaucoup appris scientifiquement, j'ai pu grandir humainement, c'est

donc avec beaucoup d'émotion que j'écris ces lignes, qui marquent la fin de cette aventure.

Table of Content

Abbreviations .......................................................................................................................................... 1

Context .................................................................................................................................................... 3

INTRODUCTION ....................................................................................................................................... 7

Chapter 1 - Huntington's disease ....................................................................................................... 7

Epidemiology ................................................................................................................................... 7

Symptoms ........................................................................................................................................ 7

Motor symptoms ......................................................................................................................... 7

Cognitive symptoms .................................................................................................................... 7

Psychiatric and behavioral symptoms ......................................................................................... 8

Peripheral symptoms .................................................................................................................. 8

Neuropathology............................................................................................................................... 8

Neurodegenerescence in HD ....................................................................................................... 8

Progression of the neurodegenerescence .................................................................................. 9

Differential vulnerability of cell population .............................................................................. 10

Huntingtin's gene .......................................................................................................................... 12

Discovery of the gene ................................................................................................................ 12

Description of Huntingtin's gene ............................................................................................... 13

Expression of Huntingtin's gene ................................................................................................ 13

CAG instability and disease onset ............................................................................................. 14

Modeling Huntington's disease ..................................................................................................... 15

The zQ175 knock-in mouse model ............................................................................................ 17

Structure and function of huntingtin ............................................................................................ 17

Structure of Huntingtin protein ................................................................................................. 17

Huntingtin expression and localization ..................................................................................... 19

Huntingtin and development .................................................................................................... 19

Huntingtin and mitosis .............................................................................................................. 19

Huntingtin and transcription ..................................................................................................... 20

Huntingtin and vesicular transport ........................................................................................... 20

Huntingtin and endocytosis ....................................................................................................... 21

Huntingtin and autophagy ......................................................................................................... 21

Huntingtin and cell survival ....................................................................................................... 22

Physiopathology of Huntington's disease ..................................................................................... 23

Accumulation of mHTT fragments ............................................................................................ 23

Transcriptional dysregulations and alteration of gene expression ........................................... 25

Lack of trophic support.............................................................................................................. 26

Impairment of autophagy ......................................................................................................... 27 Impairment of the ubiquitin-proteasome system in Huntington's disease .............................. 27 Astrocytes dysfunction in Huntington's disease ....................................................................... 28 Glutamatergic excitotoxicity ..................................................................................................... 30 Mitochondrial dysfunctions and energy metabolism ............................................................... 31 Myelination defect in Huntington's disease .............................................................................. 34 Microglial activation and inflammation in Huntington's disease .............................................. 35 General mechanism for Huntington's disease dysfunctions ..................................................... 36

Chapter 2 - Cholesterol in the central nervous system ................................................................... 37

Cholesterol content in the brain ...................................................................................................37

Cholesterol synthesis ..................................................................................................................... 37

Cholesterol storage ....................................................................................................................... 40

Cholesterol trafficking ................................................................................................................... 40

Cholesterol turnover in the brain .................................................................................................. 41

Oxysterols and sterol activation of LXR in cholesterol metabolism .............................................. 42

Differential cholesterol metabolism in brain cell types ................................................................ 43

Roles of cholesterol ....................................................................................................................... 44

Cholesterol at the membrane ................................................................................................... 44

Lipid raft .................................................................................................................................... 45

Cholesterol and synaptic vesicle dynamic ................................................................................. 46

Cholesterol and synaptic transmission ...................................................................................... 47

Cholesterol and transport ......................................................................................................... 48

Cholesterol and autophagy ....................................................................................................... 49

Cholesterol and cell survival ...................................................................................................... 49

General functions of cholesterol in neurons .............................................................................50

Chapter 3 - Impairment of cholesterol metabolism in neurodegenerative diseases ..................... 51

Cholesterol and ageing .................................................................................................................. 51

Cholesterol metabolism in neurodegenerative diseases .............................................................. 51

Deregulation of cholesterol metabolism in Huntington's disease ................................................ 52

Cellular consequences of altered cholesterol metabolism in Huntington's disease ................ 56 Chapter 4 - CYP46A1, the rate limiting enzyme for cholesterol degradation in the central nervous

system ............................................................................................................................................... 58

CYP46A1 function .......................................................................................................................... 58

Transcriptional regulation of CYP46A1 .......................................................................................... 59

CYP46A1 expression and localization ............................................................................................ 60

CYP46A1 structure and activity modulation ................................................................................. 61

CYP46A1 role in brain homeostasis and function ......................................................................... 62 CYP46A1 and neurodegenerative diseases ................................................................................... 63 CYP46A1 and signaling pathways .................................................................................................. 65

HYPOTHESIS AND OBJECTIVES ............................................................................................................. 69

RESULTS ................................................................................................................................................. 73

Paper 1 - CYP46A1 gene therapy deciphers the role of brain cholesterol metabolism in

Huntington's disease ........................................................................................................................ 73

Paper 2 - Profiling gene expression and cholesterol metabolism in purified neurons and

astrocytes from mouse tissue using Fluorescence-Activated Cell sorting .................................... 133

DISCUSSION AND PERSPECTIVES ........................................................................................................ 151

CYP46A1 restoration is neuroprotective and compensate for HD phenotype ............................... 151

CYP46A1 improves cholesterol homeostasis .............................................................................. 151

CYP46A1 restoration induces a specific transcriptional signature .............................................. 152

CYP46A1 favors synapse connectivity ......................................................................................... 153

CYP46A1 increases BDNF vesicles and TrkB endosomes trafficking ........................................... 154

CYP46A1 expression is associated to an enhanced aggregate clearance ................................... 154

Study of the cell specific regulations induced by CYP46A1 ............................................................. 156

Transcriptomic and lipidomic profiles in astrocytes versus neurons .......................................... 156

Impact of reactive astrocyte on CYP46A1 neuroprotection........................................................ 156

Exploring CYP46A1 compensatory mechanisms ............................................................................. 157

Related pathway in cholesterol metabolism: LXR pathways and neuroprotection ........................ 158

LXR activation and regulation of pathways of interest in HD ..................................................... 158

Involvement of LXR in CYP46A1 neuroprotection ....................................................................... 159

Investigation of therapeutic strategies with new LXR agonists .................................................. 159

Concluding remarks ......................................................................................................................... 160

REFERENCES ........................................................................................................................................ 163

APPENDIX 1 ......................................................................................................................................... 203

CYP46A1 protects against NMDA-mediated excitotoxicity in Huntington's disease: Analysis of lipid

raft content ......................................................................................................................................... 203

1

Abbreviations

24S-OHC 24S-hydroxycholesterol

25-OHC 25-hydroxycholesterol

27-OHC 27-hydroxycholesterol

5HT Serotonin

7-DHC 7-dehydrocholesterol

ABCA1 ATP-binding cassette transporter A1

ACAT-1 Acetyl-CoA cholesterol acetyltransferase 1

Ach Acetylcholine

AD Alzheimer's disease

AMPA amino-3-hydroxy-5-methylisoxazole-4-propionic acid

ApoE Apolipoprotein E

APP amyloid precursor protein

BBB Blood Brain Barrier

BDNF Brain Derived Neurotrophic Factor

CBP cAMP-response element (CREB)-Binding Protein

CH25H cholesterol-25-hydroxylase

CNS Central Nervous System

CREB cAMP-response element

CSF cerebrospinal fluid

CYP27A1 Sterol 27-hydroxylase

CYP46A1 Cholesterol 24-hydroxylase

Cyp51 lanosterol C14 demethylase

DA/D1/D2 Dopamine/Dopamine receptor subtype 1/Dopamine receptor subtype 2

DHCR24 24-dehydrocholesterol reductase

DHCR7 7-dehydrocholesterol reductase

ER Endoplasmic Reticulum

ERK Extracellular signal-regulated kinases

Fdft1 squalene synthase

GABA Gamma AminoButyric Acid

GAPDH glyceraldehyde 3-phosphate dehydrogenase

GGTase-I geranylgeranyl transferase-I

GLT1 glutamate transporter 1

Glu Glutamate

GluN1/2/3 Glutamate receptor subunit 1/2/3

GPe external Globus Pallidus

GPi internal Globus Pallidus

HAP1 Huntingtin associated protein 1

HAP40 Huntingtin associated protein 40

HD Huntington's disease

HDAC histone deacetylase

HIP1/R huntingtin interacting protein 1/receptor

HMG-CoA 3-hydroxy-3-methylglutaryl-CoA

HMGCR HMG-CoA reductase

Htt Huntingtin gene

HTT Huntingtin protein

Kir4.1 potassium channel

2 LC3 Microtubule-associated proteins 1A/1B light chain 3B

LDL low-density lipoproteins

LDL-R LDL receptors

LRP1 low density lipoprotein receptor-related protein 1

LTP long term potentiation

LXR Liver X Receptor

mHTT mutated Huntingtin protein

MRI Magnetic Resonance Imaging

mTOR mammalian target of rapamycin

NE Noradrenaline

NMDA

N-methyl-D-aspartate

NMDA-R NMDA receptors

NPC1 and 2 Niemann-Pick Type C protein 1 and 2

p53 tumor suppressor protein 53

PET positron emission tomography

PGC1 peroxisome proliferator activated receptor gamma coactivator 1 polyQ poly glutamine stretch

PSD-95 Post-synaptic density protein 95

REST/NRSF repressor-element 1 transcription factor/neuron restrictive silencer factor

ROS reactive oxygen species

RXR retinoid X receptors

SCAP SREBP cleavage activating protein

sGTPase small guanosine triphosphate-binding proteins

SN Substantia Nigra

SNARE Soluble NSF Attachment Protein Receptor

SNc Substansia Nigra pars compacta

SNr Substansia Nigra pars reticulata

SP1 Specificity Protein 1

SPN Striatal Projection Neurons

SRE sterol regulatory elements

SREBP sterol responsive element binding protein

STN Subthalamic Nucleus

TAFII30 tyrosine amino transferase II

TBP TAT binding protein

TFIIF transcription factor F

TrkB Tyrosine kinase B

3

Context

Huntington's disease (HD) is an autosomal dominant genetic disorder, caused by an increase in the number of CAGs in exon 1 of Huntingtin's gene. The neuropathology of HD mainly affects the striatum

and the cortex at early stages of the disease and progressively spreads to other brain structures. The

main clinical manifestations of this pathology are choreic movements, cognitive deficits and psychiatric

disorders. Currently, treatments are only symptomatic, there is no disease modifying treatment on the

marker for HD, which is why research on HD remains essential to understand and treat this disease. A major challenge in the management of HD is to delay the age of onset of the disease and slow down its progression. Over the last decade, a growing number of potential therapeutic targets has been

tested in HD clinical trials but the rate of success remains low with only 3,5% of trials progressing to

the approval phase (Travessa et al., 2017). The goal of our team is to understand the molecularquotesdbs_dbs27.pdfusesText_33
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