No description available.

The molecular mechanisms underlying the association between mutations in GBA1 and risk of developing the ‘synucleinopathy’ disorders Parkinson’s disease (PD) and dementia with Lewy bodies (DLB) remain elusive. To better understand the precise molecular cascade that connects GBA1 mutations with α-synuclein dysregulation, a modified lipid extraction and HPTLC protocol was optimized to detect changes in levels of neutral sphingolipids (SLs) from neural cells and tissue expressing wild-type (WT) GBA1, mutant GBA1, or both. We demonstrate that mutant GBA1 does not confer a dominant-negative effect on WT GBA1-mediated activity; however, bona fide loss-of-enzymatic function mutation events led to the accumulation of lipid substrates in neural cells and tissue, and enhance α- synuclein/ubiquitin reactivity in brain tissue of mutant gba1 mice. Our HPLC-MS/MS data are consistent with other studies demonstrating that heterozygous GBA1 mutations do not lead to lipid accumulation, but may alter α-synuclein degradation through a yet-to-be defined novel gain-of-toxic function event.

Little is known about the specific cognitive impairments that may be the cause of the reported increased crash rate in individuals with early dementia. Though, it is widely accepted that attention, visuospatial and perceptual abilities are central in being able to operate a vehicle safely. This study had three objectives. The first was to clarify the neuropsychological profile, with an emphasis on attention, visuospatial and perceptual abilities, of individuals with early dementia with Lewy bodies (DLB), the next was to examine the driving performances of two groups of individuals with early dementia (i.e., early Alzheimer’s disease, AD, and early DLB) and the last was to examine the degree of association between neuropsychological impairments and driving impairments in hopes of predicting poor driving outcomes. Fifty-six participants were recruited from three groups; 20 individuals diagnosed with early AD, 15 individuals diagnosed with early DLB and 21 healthy age-matched controls. All participants were administered the following neuropsychological tests: the Mini-Mental Status Exam (MMSE), the Dementia Rating Scale (DRS-2), the Boston Naming Test (BNT), the Test of Everyday Attention (TEA), the Visual Object and Space Perception Test (VOSP) and the Useful Field of View (UFOV). Additionally, a simulated driving task was completed, with data being collected through primary measures recorded by the simulator as well as an experimenter based driving assessment using a demerit-point test. Results indicated that individuals with early DLB were found to be most impaired in their visuospatial abilities, selective and divided attention abilities, and were found to have significant cognitive fluctuations. Driving performances confirmed that drivers with early dementia were at greater risk for motor vehicle collisions (MVC) and they were found to commit a significant number of driving errors during the driving simulation. Finally, this study was able to demonstrate that in drivers with early AD, attentional impairments were the strongest predictors of driving impairment, whereas in drivers with early DLB, visuospatial impairments were indicative of driving impairment.

The molecular mechanisms underlying the association between mutations in GBA1 and risk of developing the ‘synucleinopathy’ disorders Parkinson’s disease (PD) and dementia with Lewy bodies (DLB) remain elusive. To better understand the precise molecular cascade that connects GBA1 mutations with α-synuclein dysregulation, a modified lipid extraction and HPTLC protocol was optimized to detect changes in levels of neutral sphingolipids (SLs) from neural cells and tissue expressing wild-type (WT) GBA1, mutant GBA1, or both. We demonstrate that mutant GBA1 does not confer a dominant-negative effect on WT GBA1-mediated activity; however, bona fide loss-of-enzymatic function mutation events led to the accumulation of lipid substrates in neural cells and tissue, and enhance α- synuclein/ubiquitin reactivity in brain tissue of mutant gba1 mice. Our HPLC-MS/MS data are consistent with other studies demonstrating that heterozygous GBA1 mutations do not lead to lipid accumulation, but may alter α-synuclein degradation through a yet-to-be defined novel gain-of-toxic function event.

Little is known about the specific cognitive impairments that may be the cause of the reported increased crash rate in individuals with early dementia. Though, it is widely accepted that attention, visuospatial and perceptual abilities are central in being able to operate a vehicle safely. This study had three objectives. The first was to clarify the neuropsychological profile, with an emphasis on attention, visuospatial and perceptual abilities, of individuals with early dementia with Lewy bodies (DLB), the next was to examine the driving performances of two groups of individuals with early dementia (i.e., early Alzheimer’s disease, AD, and early DLB) and the last was to examine the degree of association between neuropsychological impairments and driving impairments in hopes of predicting poor driving outcomes. Fifty-six participants were recruited from three groups; 20 individuals diagnosed with early AD, 15 individuals diagnosed with early DLB and 21 healthy age-matched controls. All participants were administered the following neuropsychological tests: the Mini-Mental Status Exam (MMSE), the Dementia Rating Scale (DRS-2), the Boston Naming Test (BNT), the Test of Everyday Attention (TEA), the Visual Object and Space Perception Test (VOSP) and the Useful Field of View (UFOV). Additionally, a simulated driving task was completed, with data being collected through primary measures recorded by the simulator as well as an experimenter based driving assessment using a demerit-point test. Results indicated that individuals with early DLB were found to be most impaired in their visuospatial abilities, selective and divided attention abilities, and were found to have significant cognitive fluctuations. Driving performances confirmed that drivers with early dementia were at greater risk for motor vehicle collisions (MVC) and they were found to commit a significant number of driving errors during the driving simulation. Finally, this study was able to demonstrate that in drivers with early AD, attentional impairments were the strongest predictors of driving impairment, whereas in drivers with early DLB, visuospatial impairments were indicative of driving impairment.

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Ce travail de thèse avait pour objectif principal de contribuer à une meilleure compréhension de la mémoire procédurale dans le vieillissement normal et pathologique. Plus spécifiquement, nous avons tenté de déterminer de manière plus précise limpact du mode dentraînement afin didentifier les conditions qui optimisent lacquisition de nouvelles habiletés dans le vieillissement normal et pathologique. Avant dexaminer plus précisément les implications de nos résultats sur les plans théorique et clinique, il convient tout dabord den faire un bref récapitulatif. LEtude 1 comportait un double objectif : (1) développer une épreuve évaluant lacquisition de nouvelles habiletés perceptivo-motrices qui serait facilement applicable dans un contexte clinique ; (2) étudier limpact du mode dentraînement sur lacquisition de ces nouvelles habiletés chez des sujets adultes. Dans cette perspective, nous avons créé une version informatisée du paradigme de dessin en miroir. Dans cette tâche, les sujets devaient parcourir des figures géométriques, le plus rapidement possible, à laide dune souris dordinateur inversée. Afin de poursuivre nos objectifs, trois expérimentations ont été menées. Dans lexpérience 1, deux types dentraînement étaient comparés : un entraînement constant et un entraînement variable. Nous pensions que ce dernier engendrerait de plus faibles performances durant la phase dacquisition, mais de meilleures performances lors de la phase test. Cependant, aucune différence de performance nest apparue entre les deux conditions. Nous avons, dès lors, supposé que cette absence de différence puisse être liée à la nature de linstruction donnée aux participants exigeant une grande rapidité. Ainsi, les sujets de la condition constante, parce quils réalisaient la tâche à la limite de leurs possibilités, se trouvaient de facto dans une condition comparable (en termes dinvestissement) à la condition variable. Dans lexpérience 2, une limitation de vitesse a été imposée sur les mêmes tâches afin de renforcer le contraste entre les conditions constante et variable. Cependant, aucune différence nest apparue entre les groupes. A nouveau, nous avons postulé que la méthodologie employée nétait pas en mesure de mettre en évidence une différence entre les modes dentraînement. En effet, durant lexpérimentation, il est apparu que les sujets des deux groupes commettaient de nombreuses erreurs engeandrant à leur tour un ralentissement du déplacement de la cible, obligeant donc les sujets à freiner et constamment contrôler leur mouvement. Par conséquent, il est possible que ce contrôle ait pu à nouveau rendre la condition constante comparable à la condition variable en termes dinvestissement cognitif. Nous avons dés lors proposé une nouvelle consigne durant la phase dacquisition de lexpérience 3 : réaliser le parcours en commettant le moins derreurs possible et sans contrainte de temps. Cette nouvelle adaptation na pas, une fois encore, permis de mettre en évidence de différence dapprentissage entre les diverses conditions dentraînement (constante, bloc et variable). Ces résultats suggèrent que la tâche de dessin en miroir informatisée était trop complexe pour mettre en avant un effet du mode dentraînement. LEtude 2 comportait également un double objectif : (1) créer une épreuve de lecture en miroir permettant dévaluer de manière plus précise lacquisition de nouvelles habiletés perceptivo-verbales ; (2) explorer plus spécifiquement ces capacités dans le vieillissement normal et dans la maladie dAlzheimer. En effet, après avoir remis en question la pertinence du paradigme de lecture en miroir de Cohen et Squire (1980), Masson (1986) a créé un nouveau paradigme mais navait, de façon étonnante, pas observé dapprentissage procédural chez des sujets jeunes. Dans ce contexte, nous avons apporté plusieurs modifications (lettres majuscules, non-mots, sens de lecture) à ce paradigme afin de le rendre plus efficace dans lévaluation de lapprentissage procédural. Ainsi, notre première expérience montre chez des sujets jeunes un apprentissage avec une amélioration des performances entre la phase dacquisition et la phase test tant pour des non-mots composés de lettres déjà traitées que pour des non-mots composés de nouvelles lettres encore jamais vues. Ces résultats suggéraient donc que la nouvelle version de cette tâche permettait dévaluer lapprentissage procédural et non plus un effet damorçage de répétition sur les lettres. Lors dune seconde expérience, nous avons donc mis à profit cette tâche pour évaluer lapprentissage de nouvelles habiletés perceptivo-verbales de manière plus fine et adaptée dans la maladie dAlzheimer. Les résultats ont mis en évidence un effet damorçage de répétition chez les patients et les sujets âgés de contrôle mais un apprentissage procédural uniquement chez les sujets âgés de contrôle. Cette incapacité pourrait remettre en question lidée générale selon laquelle lapprentissage procédural est généralement préservé dans cette pathologie. Toutefois, la difficulté des patients à acquérir cette habileté pourrait être liée à une trop grande variabilité de la tâche utilisée. Dès lors, administrer cette même épreuve selon un mode plus constant pourrait permettre aux patients, par une diminution du recours aux processus contrôlés, dacquérir cette habileté de lecture en miroir. Toujours dans le but dexplorer les capacités de mémoire procédurale dans le vieillissement pathologique, lEtude 3 a investigué cet aspect dans la démence à corps de Lewy (DCL). Bien quun intérêt grandissant est né pour cette pathologie depuis quelques années, aucune étude na jusquici tenté dy investiguer le statut de la mémoire procédurale. Les résultats ainsi obtenus montraient que les patients DCL, tout comme les sujets âgés, amélioraient leurs performances entre la phase dacquisition et la phase test tant pour les lettres déjà rencontrées que pour les nouvelles lettres. Dans lEtude 4, nous avons voulu déterminer si un mode dentraînement caractérisé par une plus faible variabilité, permettrait aux patients Alzheimer dacquérir lhabileté de lecture en miroir. Concrètement, cette étude comportait également un double objectif : (1) investiguer limpact du mode dentraînement (bloc versus variable) dans un domaine perceptivo-verbal chez des patients Alzheimer ; (2) tester lhypothèse selon laquelle un entraînement variable est caractérisé par un recours plus important au fonctionnement exécutif quun entraînement en bloc. Vingt-quatre patients Alzheimer ont été testés et deux conditions dentraînement ont été comparées. La condition en bloc consistait à présenter des non-mots construits avec une première série de lettres (série A) et ensuite présenter des non-mots avec une autre série de lettres (série B). En revanche, dans la pratique variable, lensemble des non-mots étaient construits avec des lettres appartenant aux séries A et B simultanément. Il est apparu que les patients issus de la condition en bloc lisaient les non-mots composés de nouvelles lettres significativement plus vite que le groupe variable, qui lui, na pas amélioré sa performance. De plus, nos résultats ont confirmé limplication du fonctionnement exécutif dans la pratique variable et non dans la pratique en bloc. Ces résultats montrent que des patients déficitaires sur le plan exécutif auront plus de difficultés à apprendre de nouvelles habiletés perceptivo-verbales au travers dun entraînement variable.

Alpha-synuclein pathology driven impairment in adult neurogenesis was proposed as a potential cause of, or at least contributor to, memory impairment observed in both patients and animal models of Parkinson’s disease (PD) and Dementia with Lewy Bodies (DLB). Mice overexpressing wild-type alpha-synuclein under the Thy-1 promoter (Thy1-aSyn, line 61) uniquely replicate early cognitive deficits together with multiple other characteristic motor and non-motor symptoms, alpha-synuclein pathology and dopamine loss. Here we report overt intracellular accumulation of phosphorylated alphasynuclein in the hippocampus of these transgenic mice. To test whether this alters adult neurogenesis and total number of mature neurons, we employed immunohistochemistry and an unbiased stereology approach to quantify the distinct neural progenitor cells and neurons in the hippocampal granule cell layer and subgranular zone of 6 (prodromal stage) and 16-month (dopamine loss) old Thy1-aSyn mice. Surprisingly, we observed an increase in the number of early stage, i.e., Pax6 expressing, progenitors whereas the numbers of late stage, i.e., Tbr2 expressing, progenitors and neurons were not altered. Astroglia marker was increased in the hippocampus of transgenic mice, but this was not specific to the regions where adult neurogenesis takes place, arguing against a commitment of additional early stage progenitors to the astroglia lineage. Together, this uncovers a novel aspect of alpha-synuclein pathology in adult neurogenesis. Studying its mechanisms in Thy1-aSyn mice could lead to discovery of effective therapeutic interventions for cognitive dysfunction in PD and DLB.

Die Demenz mit Lewy-Körperchen (DLB) ist eine progrediente neurodegenerative Erkrankung und stellt nach der Alzheimer-Erkrankung eine der häufigsten Ursachen einer Demenz dar. Betroffene leiden neben dem zentralen Merkmal Demenz an Fluktuationen der Kognition, Parkinsonismus und visuellen Halluzinationen. Charakteristische neuropatholgische Kennzeichen der DLB sind α-Synuklein-enthaltende Lewy-Körperchen und -Neuriten, die sich in kortikalen und subkortikalen Hirnregionen finden. Bei der klinischen Diagnostik dieser Erkrankung sind neben der Beurteilung klinischer Befunde laborchemische, psychometrische, apparative und bildgebende Verfahren von Bedeutung, jedoch ist eine sichere Diagnose nur bioptisch zu stellen. Gegenstand dieser Arbeit war die Untersuchung des Liquorproteomprofils von DLB-Patienten im Vergleich zu neurologisch gesunden Kontrollen und die Identifikation von regulierten Proteinen im Liquor bei der DLB durch Verwendung klassischer Methoden der Proteomik. Nach initialer Depletion von zwölf häufigen Proteinen wurden die Liquorproben mittels zweidimensionaler Gelektrophorese aufgetrennt, die Proteinexpressionsmuster quantitativ verglichen und anschließend insgesamt 23 verschiedene Proteine aus 44 regulierten Gelspots massenspektrometrisch identifiziert. Es fanden sich Proteine involviert in die Immunantwort, den Lipidstoffwechsel, den Glukosestoffwechsel, die Signaltransduktion und die Zellstruktur sowie einige, die sich keiner dieser funktionellen Gruppen zuordnen ließen. Von vier ausgewählten Proteinen - Complement C4a, Transthyretin, Contactin-1 und Chromogranin A - wurden Western Blots angefertigt, wofür Liquor sowohl von DLB-Patienten und gesunden Kontrollen als auch zum weiterführenden Vergleich von Parkinson- und Alzheimer-Patienten verwendet wurde. Die Ergebnisse dieser Arbeit zeigen auf Proteinebene die Vielfalt der biologischen Prozesse, die bei der DLB gestört ist. Zum Teil lassen sich Parallelen zu anderen neurogenerativen Erkrankungen erkennen, einige Proteine konnten jedoch erstmalig und einzig als bei der DLB reguliert nachgewiesen werden.

Les synucléinopathies regroupent les maladies neurodégénératives de Parkinson, les démences à corps de Lewy et l'atrophie multi-systématisée. Des études suggèrent que les synucléinopathies seraient des maladies à prion. Aujourd'hui, certains aspects manquent pour que l'α-synucléine soit reconnue comme un prion. Par exemple, il est à démontrer que chaque synucléinopathie est causée par une souche précise d'α-synucléine. Durant ma thèse j’ai mis au point une méthode d'amplification fiable des dépôts présents dans le cerveau des patients atteints de synucléinopathies. J’ai aussi documenté les procédures de nettoyage à adopter envers des matériels souillés, par diverses fibres amyloïdes, afin de réduire le risque de contamination. Finalement, j’ai été associé à une étude montrant les capacités de propagation d'assemblages d'α synucléine, dans un réseau de neurones humains en culture. Ces résultats permettront des études structurales, et fonctionnelles, des souches d’α-synucléine dans les synucléinopathies. / The aggregation of α-synuclein protein has been shown to be associated with Parkinson's disease, dementia with Lewy bodies, and multiple system atrophy, called synucleinopathies. Increasing amount of evidences suggest that synucleinopathies are prion diseases. Some aspects are missing for α-synuclein to be recognized as a prion, such as the existence of strains associated to synucleinopathies. During my thesis I set up a reliable method to amplify α-synuclein-rich deposits from patients tissues. I validated the method using all synucleinopathies tissues. This should allow the identification of α-synuclein strain related to each synucleinopathy. In addition, I also documented cleaning procedures for materials soiled with various amyloid fibers, in order to reduce the risk of contamination. Finally, I was associated to a study that shows the propagation abilities of different α-synuclein assemblies in a neuronal network mimicking human cortico-cortical connections. These results open the way to structural and functional studies of the amplified deposits.