François Castagner, Olivia Massiani-Beaudoin, Alain Prochiantz, Andreas Hartmann, Wolfgang H. Oertel, Julia Fuchs, Kenneth L. Moya, Olivier Stettler, Rajiv L. Joshi, Anne Lombès, Wolfgang Faigle, Colette Bouillot, Daniel Alvarez-Fischer, Centre interdisciplinaire de recherche en biologie (CIRB), Collège de France (CdF (institution))-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris sciences et lettres (PSL), Neurologie et thérapeutique expérimentale, Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-IFR70-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC), Structures et propriétés d'architectures moléculaire (SPRAM - UMR 5819), Institut Nanosciences et Cryogénie (INAC), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Collège de France (CDF (laboratoire)), Collège de France (CdF (institution)), Somnomar, Sleep Research Institute, Physiopathologie et thérapie du muscle strié, Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-IFR14-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM), Institut de Mathématiques de Bordeaux (IMB), Université Bordeaux Segalen - Bordeaux 2-Université Sciences et Technologies - Bordeaux 1-Université de Bordeaux (UB)-Institut Polytechnique de Bordeaux (Bordeaux INP)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Labex MemoLife, École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Collège de France (CdF (institution))-Ecole Superieure de Physique et de Chimie Industrielles de la Ville de Paris (ESPCI Paris), Université Paris sciences et lettres (PSL)-École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Collège de France - Chaire Processus morphogénétiques, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Labex MemoLife, Peer, Hal, École normale supérieure - Paris (ENS Paris), Université Paris sciences et lettres (PSL)-École normale supérieure - Paris (ENS Paris), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM), Chaire Processus morphogénétiques, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Labex MemoLife, and Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-IFR70-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)
Mice heterozygous for the homeobox gene Engrailed-1 (En1) display progressive loss of mesencephalic dopaminergic (mDA) neurons. We report that exogenous Engrailed-1 and Engrailed-2 (collectively Engrailed) protect mDA neurons from 1-methyl-4-phenyl-1,2,3,6-tetrahydropyridine (MPTP), a mitochondrial complex I toxin used to model Parkinson's disease in animals. Engrailed enhances the translation of nuclearly encoded mRNAs for two key complex I subunits, Ndufs1 and Ndufs3, and increases complex I activity. Accordingly, in vivo protection against MPTP by Engrailed is antagonized by Ndufs1 small interfering RNA. An association between Engrailed and complex I is further confirmed by the reduced expression of Ndufs1 and Ndufs3 in the substantia nigra pars compacta of En1 heterozygous mice. Engrailed also confers in vivo protection against 6-hydroxydopamine and α-synuclein-A30P. Finally, the unilateral infusion of Engrailed into the midbrain increases striatal dopamine content, resulting in contralateral amphetamine-induced turning. Therefore, Engrailed is both a survival factor for adult mDA neurons and a regulator of their physiological activity.