Damien Marechal, Alessia Lasorsa, Shruti Desai, Petra Mäkinen, Laurent Pradier, François-Xavier Cantrelle, Tiago Mendes, Julien Chapuis, Amandine Flaig, Yann Herault, Philippe Amouyel, Isabelle Landrieu, Anais-Camille Vreulx, Benoit Deprez, Maxime Sartori, Idir Malki, Mikael Marttinen, Devrim Kilinc, Jean-Charles Lambert, Marion Ciancia, Jocelyn Laporte, Adrien Herledan, Nicolas Malmanche, Mikko Hiltunen, Florence Leroux, Laboratoire de neurosciences cognitives et adaptatives (LNCA), Université de Strasbourg (UNISTRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Facteurs de Risque et Déterminants Moléculaires des Maladies liées au Vieillissement - U 1167 (RID-AGE), Centre Hospitalier Régional Universitaire [Lille] (CHRU Lille)-Université de Lille-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut Pasteur de Lille, Réseau International des Instituts Pasteur (RIIP)-Réseau International des Instituts Pasteur (RIIP), Unité de Glycobiologie Structurale et Fonctionnelle UMR 8576 (UGSF), Université de Lille-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Médicaments et molécules pour agir sur les Systèmes Vivants - U 1177 (M2SV), Institut Pasteur de Lille, Réseau International des Instituts Pasteur (RIIP)-Réseau International des Instituts Pasteur (RIIP)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université de Lille, Réseau International des Instituts Pasteur (RIIP), CDithem Platform, IGM, Chu (saint-Louis)/inserm, Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP), Institut de Génétique et de Biologie Moléculaire et Cellulaire (IGBMC), Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA), Sanofi, Sanofi Aventis Recherche Développement, University of Eastern Finland, Institut de génétique et biologie moléculaire et cellulaire (IGBMC), Université Louis Pasteur - Strasbourg I-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Lille Nord de France (COMUE), Facteurs de Risque et Déterminants Moléculaires des Maladies liées au Vieillissement (Inserm U1167 - RID-AGE - Institut Pasteur), Réseau International des Instituts Pasteur (RIIP)-Réseau International des Instituts Pasteur (RIIP)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université de Lille-Centre Hospitalier Régional Universitaire [Lille] (CHRU Lille), Unité de Glycobiologie Structurale et Fonctionnelle - UMR 8576 (UGSF), Université de Lille-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA), Médicaments et molécules pour agir sur les Systèmes Vivants-U 1177 (M2SV), Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM), Université de Strasbourg (UNISTRA)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), and Université de Lille-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
The bridging integrator 1 gene (BIN1) is a major genetic risk factor for Alzheimer’s disease (AD). In this report, we investigated how BIN1-dependent pathophysiological processes might be associated with Tau. We first generated a cohort of control and transgenic mice either overexpressing human MAPT (TgMAPT) or both human MAPT and BIN1 (TgMAPT;TgBIN1), which we followed-up from 3 to 15 months. In TgMAPT;TgBIN1 mice short-term memory deficits appeared earlier than in TgMAPT mice; however—unlike TgMAPT mice—TgMAPT;TgBIN1 mice did not exhibit any long-term or spatial memory deficits for at least 15 months. After killing the cohort at 18 months, immunohistochemistry revealed that BIN1 overexpression prevents both Tau mislocalization and somatic inclusion in the hippocampus, where an increase in BIN1–Tau interaction was also observed. We then sought mechanisms controlling the BIN1–Tau interaction. We developed a high-content screening approach to characterize modulators of the BIN1–Tau interaction in an agnostic way (1,126 compounds targeting multiple pathways), and we identified—among others—an inhibitor of calcineurin, a Ser/Thr phosphatase. We determined that calcineurin dephosphorylates BIN1 on a cyclin-dependent kinase phosphorylation site at T348, promoting the open conformation of the neuronal BIN1 isoform. Phosphorylation of this site increases the availability of the BIN1 SH3 domain for Tau interaction, as demonstrated by nuclear magnetic resonance experiments and in primary neurons. Finally, we observed that although the levels of the neuronal BIN1 isoform were unchanged in AD brains, phospho-BIN1(T348):BIN1 ratio was increased, suggesting a compensatory mechanism. In conclusion, our data support the idea that BIN1 modulates the AD risk through an intricate regulation of its interaction with Tau. Alteration in BIN1 expression or activity may disrupt this regulatory balance with Tau and have direct effects on learning and memory. Electronic supplementary material The online version of this article (10.1007/s00401-019-02017-9) contains supplementary material, which is available to authorized users.