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Background Alzheimer’s disease (AD) is characterized by intracerebral accumulation of abnormal proteinaceous assemblies made of amyloid-β (Aß) peptides or tau proteins. These lesions induce synaptic dysfunctions that are strongly correlated with cognitive decline. Intracerebral infusion of well-defined Aβ seeds from synthetic or recombinant non-mutated Aβ1−40 or Aβ1−42 peptides can increase Aβ plaque depositions several months after the infusion. Familial forms of AD are associated with mutations in the amyloid precursor protein (APP) that induce the production of Aβ peptides with different structures. The Aβosa mutation (E693Δ) is located within the Aβ sequence and thus the Aβosa peptides have different structures and properties as compared to non-mutated Aβ1−42 peptides (Aβwt). Here, we wondered if a single exposure to this mutated Aβ can worsen AD pathology as well as downstream events including cognition, cerebral connectivity and synaptic health several months after the inoculation compared to non-mutated Aβ. Method To answer this question we inoculated Aβ1−42-bearing Osaka mutation (Aβosa) in the dentate gyrus of APPswe/PS1dE9 mice at the age of two months. The inoculated mice were analyzed at 4 months post-inoculation by cognitive evaluation and functional MRI to assess cerebral connectivity. Aβ and tau lesions as well as synaptic density were evaluated by histology. The impact of Aβosa peptides on synaptic health was also measured on primary cortical neurons. Results Remarkably, compared to Aβwt, the intracerebral administration of Aβosa induced cognitive impairments, synaptic impairments and a reduction of the connectivity between different brain regions, 4 months post-inoculation. Aβ plaque depositions but not tau lesions were increased and Aβ oligomeric patterns were modified. Conclusion This is the first study showing long-term functional toxicity of Aβ seeds. It shows that a single, sporadic event as Aβosa inoculation can worsen the fate of the pathology and clinical outcome several months after the event. Extrapolation of this discovery suggests that any event that modulates focally Aβ aggregation process in the time-course of AD can be responsible for the heterogeneity of AD clinical outcome.

Inflammatory Bowel Disease (IBD) patients, such as Crohn's disease or ulcerative colitis suffer from chronic and relapsing intestinal inflammation that favours the development of colitis associated cancer (CAC). This inflammation is initiated by aberrant activations of the innate immune responses associated to intestinal barrier defects. The conventional medical therapies consist to decrease the inflammatory response, which also decrease the risk of colon carcinoma but lead to severe side-effects. Recently, a number of animal studies have demonstrated that innate immune responses are attenuated by stimulation of the efferent arm of vagus nerve (VN) through its neurotransmitter acetylcholine (ACh) that acts on resident macrophages α7 nicotinic receptor (α7 nAChR). ACh also acts as a signalling molecule in epithelial cells through cholinergic receptors such as nAChR or muscarinic (mAChR) receptors. In the current study, we aimed to extend these findings to CAC prevention by treating human adenocarcinoma cell lines through targeting cholinergic receptors with nicotine (which binds nAChR) and ACh (which binds both cholinergic receptors). Using HT-29 and Caco-2 cell lines, we demonstrated that ACh-induced activation of mAChR results in cell dissociation together with changes in expression and localization of intestinal tight and adherens junction proteins. ACh-induced modulation of cell adhesion proprieties correlates with the acquisition of invasive potential. By contrast, nicotine-mediated activation of nAChR maintains epithelial cell organisation. ACh-released by VN stimulation (VNS) could effectively preserve epithelium integrity thus limiting inflammatory response and tumor development. However, attention should be paid on the nature of the cholinergic receptor solicited. Indeed, regarding to the protective effects of nAChR signalling on epithelial cells, activation of mAChR would worsen the disease and led to increase inflammation. These data have important repercussions on the therapeutic potential of VNS in IBD and CAC, which may represent “the yin and yang” of the intestinal homeostasis., Les maladies inflammatoires chroniques de l'intestin (MICI) se caractérisent par des altérations de la structure épithéliale intestinale conduisant à une augmentation de la perméabilité intestinale. Cette altération de la barrière intestinale, par l'activation du système immunitaire, amène à l'inflammation. Le stress, par la production de neuromédiateurs spécifiques (le « corticotropin-releasing factor », CRF, et ses apparentés les urocortines, Ucn1-3) et de leurs récepteurs (CRF1 et CRF2) pourrait jouer un rôle prépondérant dans l'initiation et la récidive des poussées inflammatoires. Dans une étude préliminaire, nous avons montré que l'activation du CRF2 par l'Ucn3 entraîne une augmentation de la perméabilité intestinale par l'altération des JA. Le stress entraîne également une inhibition du système parasympathique vagal. La stimulation des efférences vagales (VNS) exerce un effet anti-inflammatoire périphérique par la libération d'acétylcholine (ACh) qui, en se liant aux récepteurs nicotiniques (nAChR), inhibe la réponse immuniataire (voie cholinergique anti-inflammatoire). Les récepteurs cholinergiques (nAChR et mAChR) sont également présents au niveau de l'épithélium intestinal, nous avons précédemment observé que les nAChR aurait un effet protecteur de la perméabilité en stabilisant les JA. A l'inverse, les mAChR aurait un effet pro-inflammatoire en potentialiser les effets du stress sur la perméabilité épithéliale.

Stress is involved in the initiation and the exacerbation of several diseases especially in the intestine. Stress effects depends on the expression of specific neuromediators (CRF) and there receptors. Our study is about regulation and function of the CRF2, a stress receptor expressed in human enterocytes and colorectal cancer cells. In vivo, we showed that stress and inflammation are responsible for the increased expression of the CRF2 in colon epithelial cells of rats. In tumors, the CRF2 expression is increased with the tumor. In vitro, in HT-29 cells, the CRF2 activation leads to the alteration of adherens junctions and focal adhesions by a Src/ERK/FAK pathway. These mechanisms are responsible for the regulation of epithelial cell permeability and the increased migration of tumor cells. This work contributes to the understanding of the pathways involved in the regulation of intestinal diseases by stress.; Le stress est impliqué dans le développement et l'exacerbation de diverses pathologies notamment au niveau intestinal. Les effets du stress dépendent de l'expression de neuromédiateurs spécifiques (CRF) et de leurs récepteurs. Notre étude porte sur la régulation et la fonction du CRF2 au niveau des entérocytes et des cellules tumorales coliques humaines. In vivo, nous avons montré que le stress et l'inflammation conduisent à l'augmentation de l'expression du CRF2 dans les colonocytes chez le rat. Dans les tumeurs, l'expression du CRF2 augmente avec le grade tumoral. In vitro, dans les cellules HT-29, l'activation du CRF2 induit une altération des jonctions adhérentes et des adhérences focales par la voie Src/ERK/FAK. Ces mécanismes sont responsables de la régulation de la perméabilité épithéliale et de l'augmentation de la migration des cellules tumorales. Ces travaux contribuent à la compréhension des mécanismes impliquant le stress dans le développement des pathologies intestinales.

During intestinal differentiation, epithelial cells modify their shape and genes activities in response to environmental signals. In particular, intestinal cells modulate their cell-matrix and cell-cell adhesion through protein complexes associated with integrins and cadherins respectively. Using the human adenocarcinoma cell line HT-29, we study adherens junction's formation along enterocytic differentiation and we highlight key factors implicated in the successive steps that allow the maturation of these junctions. We show that laminine 5 induces an increase in E-cadherin expression and allows the initiation of adherent junction's assembly through cell -matrix adhesion: laminine 5 - dependent activation of α3β1 and α6β4 integrins induces a transitional activation of PI3 Kinase that activates monomeric GTPAses Rac1 and its variant Rac1b. Then we show that adherens junction maturation is favoured by lipid rafts emergence. p120ctn interacts preferentially with E-cadherin in lipid rafts and their recruitment into this fraction is Rac1-dependent. Furthermore this process is correlated with epithelial cell differentiation. In a second part, we describe a new function of p120ctn in intestinal cells homeostasis. We show that the increase in p120ctn cytoplasmic level induces a downregulation of HT-29 cells proliferation. This effect result from the interaction of p120ctn with the cyclin E / cdk2 complex in the centrosome which leads to cyclin E overexpression. This process leads to centrosome overduplication , a phenomenon often observed in tumor cells., Au cours de la différenciation des cellules épithéliales de l'intestin, les cellules reçoivent et intègrent des signaux de la part de leur environnement, aboutissant à des modifications de leur morphologie et de l'expression des gènes. Les cellules intestinales modulent notamment leur capacités d'adhérence à la matrice extracellulaire et aux cellules voisines par le biais de complexes protéiques associées respectivement aux intégrines et aux cadhérines. En utilisant la lignée cellulaire d'adénocarcinome colique humain HT-29, nous étudions la mise en place des jonctions adhérentes accompagnant la différenciation entérocytaire et nous soulignons l'importance de différents facteurs dans les étapes successives de maturation de ces jonctions. Ainsi, nous montrons que la laminine 5 est capable d'induire une augmentation d'expression de la E-cadhérine et permet d'initier la mise en place des jonctions adhérentes par un mécanisme dépendant de l'adhérence cellule-matrice extracellulaire: en activant les intégrines α3β1 et α6β4, la laminine 5 induit une augmentation transitoire de l'activité de la PI3 Kinase qui active à son tour la GTPase monomérique Rac1 et son variant Rac1b. Nous montrons que la maturation des jonctions adhérentes est ensuite favorisée par l'émergence de radeaux lipidiques au sein desquels la E-cadhérine et la p120ctn interagissent de façon préférentielle. Le recrutement des protéines des jonctions adhérentes dans ces microdomaines est dépendant de l'activité de Rac1 et conduit à l'apparition de marqueurs de différenciation entérocytaire. Dans une seconde partie, nous étudions le rôle spécifique de la p120ctn dans la régulation de l'homéostasie des cellules intestinale. Nous montrons que l'augmentation du pool cytoplasmique de p120ctn induit une baisse de prolifération des cellules HT-29 suite à l'interaction de p120ctn avec le complexe cycline E /cdk2. Cette association se traduit par une augmentation de la stabilité de la cycline E et conduit à des défauts de duplication des centrosomes. Des effets similaires sont observés dans les cellules cancéreuses et pourraient être à l'origine du développement tumoral.