According to the state of mitochondrial respiration, the respiratory chain generates superoxide anions converted into hydrogen peroxide. Two uncoupling proteins (UCP) able to modulate the coupling between the respiratory chain and ATP synthesis are now identified and could be involved in mitochondrial H2O2 generation. UCP1 is specific to brown adipose tissue (BAT) whereas UCP2 is expressed in numerous tissues, particularly in monocytes/macrophages. Preincubation of BAT mitochondrial fractions with GDP, an inhibitor of UCP1, induced a rise in mitochondrial membrane potential (assessed by rhodamine 123 uptake) and H2O2 production. An uncoupling agent reversed this effect. Liver mitochondria exhibited a similar phenotype. GDP was also able to raise membrane potential and H2O2 production of the mitochondria from nonparenchymal cells expressing UCP2, but was completely ineffective on mitochondria from hepatocytes deprived of UCP2. The GDP effect was also observed with mitochondrial fractions of the spleen or thymus, which highly expressed UCP2. Altogether, these results strongly suggest that UCP2 is sensitive to GDP and that the UCPs, particularly UCP2, are able to modulate H2O2 mitochondrial generation. This supports a role for UCP2 in cellular (patho-) physiological processes involving free radicals generated by mitochondria, such as oxidative damage, inflammation, or apoptosis.

Recent advances in cell reprogramming showed that OSKM induction is able to improve cell physiology in vitro and in vivo. Here, we show that a single short reprogramming induction is sufficient to prevent musculoskeletal functions deterioration of mice, when applied in early life. In addition, in old age, treated mice have improved tissue structures in kidney, spleen, skin, and lung, with an increased lifespan of 15% associated with organ-specific differential age-related DNA methylation signatures rejuvenated by the treatment. Altogether, our results indicate that a single short reprogramming early in life might initiate and propagate an epigenetically related mechanism to promote a healthy lifespan.

Abstract Forced and maintained expression of four transcription factors OCT4, SOX2, KLF4 and c-MYC (OSKM), can reprogram somatic cells into induced Pluripotent Stem Cells (iPSCs) and a limited OSKM induction is able to rejuvenate the cell physiology without changing the cell identity. We therefore sought to determine if a burst of OSKM might improve tissue fitness and delay age-related pathologies in a whole animal. For this, we used a sensitive model of heterozygous premature aging mice carrying just one mutated Lamin A allele producing progerin. We briefly treated two months-young heterozygotes mice with OSKM and monitored their natural age-related deterioration by various health parameters. Surprisingly, a single two and a half weeks reprogramming was sufficient to improve body composition and functional capacities, over the entire lifespan. Mice treated early in life had improved tissue structures in bone, lung, spleen, kidney and skin, with an increased lifespan of 15%, associated to a differential DNA methylation signature. Altogether, our results indicate that a single short reprogramming early in life might initiate and propagate an epigenetically related rejuvenated cell physiology, to promote a healthy lifespan. One Sentence summary A single short reprogramming early in life rejuvenates cell physiology, improves body composition, tissue fitness and increases lifespan in elderly.

Abstract Objectives α-synuclein aggregation is an indicator of neurodegenerative diseases such as Parkinson’s disease (PD) and recent advances have suggested that this protein could serve as a potential biomarker. It has been indicated that soluble and oligomeric α-synuclein in biological fluids could have diagnostic applications for PD. Clinical laboratories currently rely on antibody-based assays to detect α-synuclein. These assays have limited specificity, low sensitivity and poor inter-lab reproducibility, which prevents the validation of α-synuclein as a biomarkers. This study aims to fill the unmet need for the standardisation of clinical measurements for α-synuclein. Methods We report the first candidate reference method for α-synuclein, using an SI traceable primary calibrator for α-synuclein and isotope dilution mass spectrometry. The primary calibrator was traceably quantified utilising a combination of amino acid analysis and nuclear magnetic resonance. A targeted sample clean-up procedure involving a non-denaturing Lys-C digestion and solid-phase extraction allowed for the sensitive detection of multiple proteotypic α-synuclein peptides in cerebrospinal fluid (CSF) samples. Results The candidate reference method procedure showed linearity across three orders of magnitude, covering the physiological levels of α-synuclein in CSF (LOQ = 0.1 ng/g). The method was used to quantify a cohort of CSF samples and the measurements were correlated with immunoassay-based quantifications. Conclusions The SI traceable quantification of α-synuclein in complex biological matrices means that the role of this protein can be further elucidated in synucleinopathies. This candidate reference method would lead to the harmonisation of α-synuclein measurements, which may allow for development of high throughput clinical tests.

The analysis of protein dynamics or turnover in patients has the potential to reveal altered protein recycling, such as in Alzheimer's disease, and to provide informative data regarding drug efficacy or certain biological processes. The observed protein dynamics in a solid tissue or a fluid is the net result of not only protein synthesis and degradation but also transport across biological compartments. We report an accurate 3-biological compartment model able to simultaneously account for the protein dynamics observed in blood plasma and the cerebrospinal fluid (CSF) including a hidden central nervous system (CNS) compartment. We successfully applied this model to 69 proteins of a single individual displaying similar or very different dynamics in plasma and CSF. This study puts a strong emphasis on the methods and tools needed to develop this type of model. We believe that it will be useful to any researcher dealing with protein dynamics data modeling.

The analysis of protein dynamics or turnover in patients has the potential to reveal altered protein recycling such as in Alzheimer disease, and to provide informative data regarding drug efficacy, or certain biological processes. The observed protein dynamics in a solid tissue or a fluid is the net result of protein synthesis and degradation, but also transport across biological compartments. We report an accurate 3-biological compartment model able simultaneously account for the protein dynamics observed in blood plasma and the cerebrospinal fluid (CSF) including a hidden central nervous system (CNS) compartment. We successfully applied this model to 69 proteins of a single individual displaying similar or very different dynamics in plasma and CSF. This study put a strong emphasis on the methods and tools needed develop this type of model. We believe it will be useful to any researcher dealing with protein dynamics data modeling.

Serum neurofilament light chain (sNfL) and glial fibrillary acidic protein (sGFAP) are promising biomarkers that might be associated with clinical and radiological markers of multiple sclerosis (MS) severity. However, it is not known whether they can accurately identify patients at risk of disability progression in the medium and long term.

The knowledge of protein dynamics or turnover in patients provides invaluable information related to certain diseases, drug efficacy, or biological processes. A great corpus of experimental and computational methods has been developed, including by us, in the case of human patients followed in vivo. Moving one step further, we propose here a new modeling approach to capture the highly relevant notion of population protein dynamics. Using two data sets, we show that models inspired by population pharmacokinetics can accurately capture protein turnover within a cohort of individuals, even in presence of substantial inter-individual variability. Such models pave the way for comparative studies searching for altered dynamics or biomarkers in diseases.

The extraction of accurate physiological parameters from clinical samples provides a unique perspective to understand disease etiology and evolution, including under therapy. We introduce a new proteomics framework to map patient proteome dynamics in vivo, either proteome wide or in large targeted panels. We applied it to ventricular cerebrospinal fluid (CSF) and could determine the turnover parameters of almost 200 proteins, whereas a handful were known previously. We covered a large number of neuron biology- and immune system-related proteins including many biomarkers and drug targets. This first large data set unraveled a significant relationship between turnover and protein origin that relates to our ability to investigate the central nervous system physiology precisely in future studies. Our data constitute a reference in CSF biology as well as a repertoire of peptides for the community to design new proteome dynamics analyses. The disclosed methods apply to other fluids or tissues provided sequential sample collection can be performed.

Cancer stem cells (CSCs) are a small but critical cell population for cancer biology since they display inherent resistance to standard therapies and give rise to metastases. Despite accruing evidence establishing a link between deregulation of epitranscriptome-related players and tumorigenic process, the role of messenger RNA (mRNA) modifications dynamic in the regulation of CSC properties remains poorly understood. Here, we show that the cytoplasmic pool of fat mass and obesity-associated protein (FTO) impedes CSC abilities in colorectal cancer through its m6Am (N6,2'-O-dimethyladenosine) demethylase activity. While m6Am is strategically located next to the m7G-mRNA cap, its biological function is not well understood and has not been addressed in cancer. Low FTO expression in patient-derived cell lines elevates m6Am level in mRNA which results in enhanced in vivo tumorigenicity and chemoresistance. Inhibition of the nuclear m6Am methyltransferase, PCIF1/CAPAM, partially reverses this phenotype. FTO-mediated regulation of m6Am marking constitutes a novel, reversible pathway controlling CSC abilities that does not involve transcriptome remodeling, but could fine-tune translation efficiency of selected m6Am marked transcripts. Altogether, our findings bring to light the first biological function of the m6Am modification and its potential adverse consequences for colorectal cancer management.