Mitochondrial function-associated genes underlie cortical atrophy in prodromal synucleinopathies - Archive ouverte HAL
Article Dans Une Revue Brain - A Journal of Neurology Année : 2023

Mitochondrial function-associated genes underlie cortical atrophy in prodromal synucleinopathies

Shady Rahayel
Christina Tremblay
  • Fonction : Auteur
Andrew Vo
  • Fonction : Auteur
Bratislav Misic
Stéphane Lehéricy
  • Fonction : Auteur
Isabelle Arnulf
Marie Vidailhet
Jean-Christophe Corvol
  • Fonction : Auteur
Marie Vidailhet
  • Fonction : Auteur
Jean-Christophe Corvol
  • Fonction : Auteur
Isabelle Arnulf
  • Fonction : Auteur
Stéphane Lehéricy
  • Fonction : Auteur
Marie Vidailhet
  • Fonction : Auteur
Graziella Mangone
  • Fonction : Auteur
Jean-Christophe Corvol
  • Fonction : Auteur
Isabelle Arnulf
  • Fonction : Auteur
Sara Sambin
  • Fonction : Auteur
Jonas Ihle
  • Fonction : Auteur
Caroline Weill
  • Fonction : Auteur
David Grabli
  • Fonction : Auteur
Florence Cormier-Dequaire
  • Fonction : Auteur
Louise Laure Mariani
Bertrand Degos
  • Fonction : Auteur
Richard Levy
  • Fonction : Auteur
Fanny Pineau
  • Fonction : Auteur
Julie Socha
  • Fonction : Auteur
Eve Benchetrit
  • Fonction : Auteur
Virginie Czernecki
  • Fonction : Auteur
Marie-Alexandrine Glachant
  • Fonction : Auteur
Sophie Rivaud-Pechoux
  • Fonction : Auteur
Elodie Hainque
  • Fonction : Auteur
Isabelle Arnulf
  • Fonction : Auteur
Smaranda Leu Semenescu
  • Fonction : Auteur
Pauline Dodet
  • Fonction : Auteur
Jean-Christophe Corvol
  • Fonction : Auteur
Graziella Mangone
  • Fonction : Auteur
Samir Bekadar
  • Fonction : Auteur
Alexis Brice
Suzanne Lesage
  • Fonction : Auteur
Fanny Mochel
  • Fonction : Auteur
Farid Ichou
  • Fonction : Auteur
Vincent Perlbarg
  • Fonction : Auteur
Benoit Colsch
  • Fonction : Auteur
Arthur Tenenhaus
Stéphane Lehéricy
  • Fonction : Auteur
Rahul Gaurav
  • Fonction : Auteur
Nadya Pyatigorskaya
  • Fonction : Auteur
Lydia Yahia-Cherif
  • Fonction : Auteur
Romain Valabrègue
  • Fonction : Auteur
Marie-Odile Habert
  • Fonction : Auteur
Dijana Petrovska
Laetitia Jeancolas
  • Fonction : Auteur
Vanessa Brochard
  • Fonction : Auteur
Alizé Chalançon
  • Fonction : Auteur
Carole Dongmo-Kenfack
  • Fonction : Auteur
Christelle Laganot
  • Fonction : Auteur
Valentine Maheo
  • Fonction : Auteur
Jean-François Gagnon
  • Fonction : Auteur
Ronald Postuma
  • Fonction : Auteur
Jacques Montplaisir
  • Fonction : Auteur
Simon Lewis
Elie Matar
Kaylena Ehgoetz Martens
  • Fonction : Auteur
Per Borghammer
  • Fonction : Auteur
Karoline Knudsen
  • Fonction : Auteur
Allan Hansen
  • Fonction : Auteur
Oury Monchi
  • Fonction : Auteur
Ziv Gan-Or
Alain Dagher

Résumé

Abstract Isolated rapid eye movement sleep behaviour disorder (iRBD) is a sleep disorder characterized by the loss of rapid eye movement sleep muscle atonia and the appearance of abnormal movements and vocalizations during rapid eye movement sleep. It is a strong marker of incipient synucleinopathy such as dementia with Lewy bodies and Parkinson’s disease. Patients with iRBD already show brain changes that are reminiscent of manifest synucleinopathies including brain atrophy. However, the mechanisms underlying the development of this atrophy remain poorly understood. In this study, we performed cutting-edge imaging transcriptomics and comprehensive spatial mapping analyses in a multicentric cohort of 171 polysomnography-confirmed iRBD patients [67.7 ± 6.6 (49–87) years; 83% men] and 238 healthy controls [66.6 ± 7.9 (41–88) years; 77% men] with T1-weighted MRI to investigate the gene expression and connectivity patterns associated with changes in cortical thickness and surface area in iRBD. Partial least squares regression was performed to identify the gene expression patterns underlying cortical changes in iRBD. Gene set enrichment analysis and virtual histology were then done to assess the biological processes, cellular components, human disease gene terms, and cell types enriched in these gene expression patterns. We then used structural and functional neighbourhood analyses to assess whether the atrophy patterns in iRBD were constrained by the brain’s structural and functional connectome. Moreover, we used comprehensive spatial mapping analyses to assess the specific neurotransmitter systems, functional networks, cytoarchitectonic classes, and cognitive brain systems associated with cortical changes in iRBD. All comparisons were tested against null models that preserved spatial autocorrelation between brain regions and compared to Alzheimer’s disease to assess the specificity of findings to synucleinopathies. We found that genes involved in mitochondrial function and macroautophagy were the strongest contributors to the cortical thinning occurring in iRBD. Moreover, we demonstrated that cortical thinning was constrained by the brain’s structural and functional connectome and that it mapped onto specific networks involved in motor and planning functions. In contrast with cortical thickness, changes in cortical surface area were related to distinct genes, namely genes involved in the inflammatory response, and to different spatial mapping patterns. The gene expression and connectivity patterns associated with iRBD were all distinct from those observed in Alzheimer’s disease. In summary, this study demonstrates that the development of brain atrophy in synucleinopathies is constrained by specific genes and networks.
Fichier principal
Vignette du fichier
Rayahel_2023_ICEBERG.pdf (989.93 Ko) Télécharger le fichier
Origine Fichiers éditeurs autorisés sur une archive ouverte

Dates et versions

hal-04237620 , version 1 (11-10-2023)

Identifiants

Citer

Shady Rahayel, Christina Tremblay, Andrew Vo, Bratislav Misic, Stéphane Lehéricy, et al.. Mitochondrial function-associated genes underlie cortical atrophy in prodromal synucleinopathies. Brain - A Journal of Neurology , 2023, 146 (8), pp.3301-3318. ⟨10.1093/brain/awad044⟩. ⟨hal-04237620⟩
18 Consultations
26 Téléchargements

Altmetric

Partager

More