Dissertations / Theses on the topic 'Encéphalite – Modèles animaux'

Lors d'études antérieures, l'analyse du transcriptome des cellules micro gliales à l'aide de micropuces à ADN nous a permis d'identifier le récepteur transmembranaire GPR84. Dans la présente étude, nous avons testé l 'hypothèse que la transcription du GPR84 est augmentée dans la microglie durant l'inflammation. Plus précisément, nous avons étudié la régulation du GPR84 dans le cerveau durant une endotoxinémie et une encéphalomyélite autoimmune expérimentale (EAB) . Nos résultats ont montré une augmentation de l'expression du GPR84 au cours de ces deux conditions inflammatoires, et ce uniquement dans la microglie. Nous avons ensuite tenté d'identifier le rôle du GPR84 en testant l 'hypothèse selon laquelle ce récepteur modulerait le développement des symptômes dûs à l'inflammation. À l'aide de souris déficientes en GPR84, nous avons évalué l'influence de ce récepteur durant une EAB, une endotoxinémie et une encéphalite induite par le virus de l 'herpès simplex de type 1. Nous n'avons observé aucune influence du GPR84 dans ces modèles. Nous concluons que le GPR84 est exprimé non spécifiquement dans plusieurs conditions neuroinflammatoires, mais qu'il n'y exerce pas toujours un effet significatif et que son rôle reste inconnu.

L’interleukine-1b (IL-1b) est une cytokine inflammatoire qui joue des rôles extrêmement importants dans les réponses immunitaires stériles et contre plusieurs pathogènes. Compte tenu de ses propriétés inflammatoires puissantes, des dérégulations dans le système de l’IL-1b peuvent parfois être impliquées dans la pathophysiologie de certaines maladies ou syndromes. L’une des pathologies plausibles est la sclérose en plaques, une maladie auto-immunitaire caractérisée par l’apparition de plaques de démyélinisation dans le système nerveux central (SNC), une neurodégénérescence ainsi que des troubles moteurs et cognitifs. L’objectif de cette thèse était d’étudier la contribution du système de l’IL-1b dans un modèle de souris de la maladie, l’encéphalite auto-immune expérimentale (EAE), qui mime plusieurs aspects de la pathologie humaine. Les résultats de ces expériences font partie de deux articles scientifiques inclus dans cette thèse. La première étude nous a permis de confirmer l’importance de l’IL-1b et de son récepteur IL-1R1 dans le développement des symptômes de paralysie dans l’EAE. Nous avons également identifié les cellules myéloïdes (neutrophiles, monocytes et macrophages) comme étant les principaux producteurs d’IL-1b suite à l’induction de l’EAE. Cette étude a aussi confirmé l’importance des effets de l’IL-1b sur les cellules endothéliales du SNC dans l’EAE. Dans la deuxième étude, nous avons démontré que la production d’IL-1b par les monocytes inflammatoires est cruciale pour leur migration dans le SNC. Une fois à l’intérieur du parenchyme nerveux, les monocytes acquièrent un phénotype de cellule présentatrice d’antigènes et activent les lymphocytes T CD4+ de façon IL-1b-dépendante. Cette activation confère aux lymphocytes T un phénotype très inflammatoire et neurotoxique. Somme toute, les résultats présentés dans cette thèse démontrent que le système de l’IL-1b participe à plusieurs mécanismes cellulaires impliqués dans le développement et l’exacerbation de l’auto-immunité du SNC. Ces travaux ainsi que ceux d’autres équipes justifient d’étudier en profondeur les signaux moléculaires précis induits par l’IL-1b chez les cellules endothéliales du SNC ainsi que chez les lymphocytes T, autant dans l’EAE que dans la sclérose en plaques. Ces études pourraient permettre d’identifier des cibles thérapeutiques intéressantes qui n’affecteraient que les effets négatifs et pathogéniques de l’IL-1b.
Interleukin-1b (IL-1b) is an inflammatory cytokine that actively participates in sterile and pathogen-dependant immune responses. Given its mighty inflammatory potential, regulatory defects in the IL-1b system may participate to the pathophysiology of some diseases and syndromes. One such plausible pathology is multiple sclerosis, an autoimmune disease characterised by the presence of demyelinating plaques in the central nervous system (CNS), neurodegeneration as well as motor and cognitive defects. The main objective of this thesis was to study the contribution of the IL-1b system in a mouse model of the disease, experimental autoimmune encephalomyelitis (EAE), which mimics several aspects of the human pathology. The results of these experiments were incorporated into two scientific studies included in this thesis. The first study allowed us to confirm the importance of IL-1b and its receptor, IL-1R1, in the development of paralysis in EAE. We were able to identify myeloid cells (neutrophils, monocytes and macrophages) as the principal sources of IL-1b in EAE. The study also allowed us to examine the ignificance of the effects of IL-1b on CNS endothelial cells. In the second study, we showed that the production of IL-1b by inflammatory monocytes was crucial for their migration into the CNS parenchyma. Once inside the CNS, monocytes acquire an antigen-presenting cell phenotype and activate CD4+ T lymphocytes in an IL-1b-dependant manner. This activation gives an highly inflammatory and neurotoxic phenotype to CD4+ T cells. Overall, the results presented in this thesis show that the IL-1b system regulates several cellular mechanisms implicated in the development and exacerbation of CNS autoimmunity. This work and the work of others justify a more exhaustive study of the molecular signals induced by IL-1b in CNS endothelial cells and T lymphocytes, both in EAE and multiple sclerosis. These studies could lead to the identification of therapeutic targets that would only impact the negative and pathogenic effects mediated by IL-1b.

Ce travail a pour objet l'étude de la fonction de la protéine LGI1. Des mutations dans le gène LGI1 (leucine-rich, glioma-inactivated 1) sont responsables de l'épilepsie autosomique dominante avec crises à symptomatologie auditive (ADEAF), un syndrome épileptique familial qui est caractérisé par des symptômes auditifs et qui survient à l'adolescence ou chez le jeune adulte. Par ailleurs, des anticorps dirigés contre la protéine LGI1 ont été trouvés dans le liquide cérébro-spinal de patients présentant une encéphalite limbique autoimmune avec crises d'épilepsie, qui apparaît de façon aiguë chez l'adulte. La perte de fonction de LGI1, une protéine neuronale sécrétée, entraîne donc des crises chez l'Homme soit par haploinsuffisance (ADEAF) soit par un mécanisme autoimmun (encéphalite limbique). La littérature rapporte que LGI1 pourrait agir au niveau de la synapse glutamatergique et, durant le développement postnatal, sur la maturation des neurones glutamatergiques. Sa fonction est donc encore mal connue et controversée. Afin de mimer la perte de fonction de LGI1 chez l'animal, un modèle de souris knockout a auparavant été généré par l'équipe. Ces souris déficientes de façon constitutive pour le gène Lgi1 (Lgi1-/-) reproduisent en partie la pathologie humaine avec l'émergence de crises d'épilepsie spontanées. Dans la première partie de ce travail de thèse, nous avons généré et caractérisé le phénotype de souris knockout conditionnelles. Nous avons montré que la délétion de Lgi1 restreinte aux neurones glutamatergiques chez l'embryon ou chez l'adulte est suffisante pour provoquer des crises spontanées. Au contraire, la délétion de Lgi1 dans les interneurones GABAergiques à parvalbumine n'induit pas de changement du seuil d’apparition des crises. Ces résultats sont en faveur de l'hypothèse que la protéine Lgi1sécrétée par les neurones glutamatergiques a une contribution déterminante à laphysiopathologie des épilepsies liées à LGI1. Nous avons aussi démontré le rôle crucial decette protéine pour maintenir une excitabilité normale du développement à l'âge adulte.Dans la seconde partie, l'étude des souris Lgi1-/- constitutives a permis d'établir que la déficience en Lgi1 n'entraîne pas d'altérations de la morphologie des dendrites et dessynapses des neurones glutamatergiques. Par contre, elle conduit à une augmentation de latransmission synaptique glutamatergique due à une augmentation de la libération vésiculaire de glutamate dans la fente synaptique, suggérant un rôle présynaptique pourLgi1. Cet effet précède le début des crises et pourrait donc sous-tendre le phénotype épileptique.La poursuite de nos recherches consistera à préciser les mécanismes d'action présynaptique de LGI1. A plus long terme, l'identification récente de mutations du gène RELN dans l'ADEAF ouvrira de nouvelles voies de recherche, en particulier l'étude des interactions entre LGI1 et Reelin
Mutations in the gene LGI1 (leucine-rich, glioma-inactivated 1) have been reported in families with autosomal dominant epilepsy with auditory features (ADEAF). ADEAF is a well-defined inherited condition consisting of adolescence/early adulthood-onset lateral temporal seizures. Moreover, LGI1 antibodies are involved in autoimmune limbic encephalitis, an acquired epileptic disorder of adulthood associated with memory loss and confusion. LGI1 loss-of-function caused by haploinsufficiency (ADEAF) or by autoimmunity (limbic encephalitis) triggers seizures in Human. LGI1 is a secreted neuronal protein. Its function in the brain is still uncertain and controversial, but there is evidence that LGI1 acts at the glutamatergic synapses and in the maturation of glutamatergic neurons during postnatal development. To mimic LGI1 loss-of-function in animal, a knockout mouse model has been previously generated. Germline Lgi1-deficient mice (Lgi1-/-) recapitulate several features of the human disease with early-onset spontaneous seizures.During the first part of my thesis project, I generated Lgi1 conditional knockout mice and characterized their phenotype. Selective deletion of Lgi1 in glutamatergic neurons during embryogenesis or adulthood is sufficient to generate spontaneous seizures. In contrast, neither spontaneous seizures nor increased seizure susceptibility to convulsant were observed when Lgi1 deletion was restricted to parvalbumin-positive GABAergic interneurons. Together, these data suggested that Lgi1 secreted from excitatory neurons makes a major contribution to the pathogenesis of LGI1-related epilepsies. We also demonstrated that Lgi1 is required from embryogenesis to adulthood to maintain normal circuit excitability. During the second part, we showed, using germline Lgi1-/- mice, that Lgi1 deficiency does not alter the dendritic or synaptic morphology of glutamatergic neurons. However, it induces an increased synaptic release of glutamate that leads to an increased glutamatergic transmission. This effect suggests a presynaptic role for Lgi1. By preceding seizure onset, it may underlie the epileptic phenotype. Next step will be to precise how LGI1 acts at the presynaptic side. Also, the recent identification of mutations in the gene RELN in ADEAF will certainly open new avenue, especially LGI1 and Reelin interaction studies

Le Glutamate est le principal neurotransmetteur excitateur dans le SNC. Ses effets sont médiés par sa liaison à une famille de récepteurs membranaires. Parmi ces récepteurs, ceux de type NMDA jouent un rôle important dans le développement neuronal et dans les processus d'apprentissage et de mémorisation du fait de leur perméabilité au Ca2+. Ces récepteurs sont également impliqués dans diverses neuropathologies notamment dans les lésions neuronales associées à l'épilepsie. Nous avons étudié la régulation de l'expression des sous unités NR1 et NR2 du récepteur NMDA au cours du développement neuronal et dans deux modèles animaux d'épilepsie. Nous avons également étudié certaines relations structure / fonction et l'interaction des sous unités avec les protéines à domaines PDZ, PSD-95 et SAP97. Nos résultats montrent au cours de l'ontogenèse une régulation qualitative et quantitative des ARNm codant différentes sous unités du récepteur NMDA et des variants protéiques de NRl. Notre étude développementale nous a permis de cloner et de caractériser de nouveaux variants de la sous unité NR2C. Nous avons montré dans un modèle d'épilepsie induite par le kaïnate une régulation différentielle chronique de l'expression des variants de la sous unité NRl. Par contre dans un modèle d'épilepsie induite par le MAM (methylazoxymethanol) qui génère des dysplasies corticales, l'expression des récepteurs NMDA ne subit aucun changement significatif. Par ailleurs, nous avons étudié, par la technique génétique du double hybride dans la levure, l' interaction entre différentes sous unités du récepteur NMDA et les protéines à domaines PDZ, PSD-95 et SAP97. Nous proposons une distribution dendritique de SAP97 et montrons une co­distribution des protéines NR2A, PSD-95 et SAP97 dans de nombreuses structures et cellules du SNC.

L'élaboration de nouvelles stratégies pour la détection de l'activité de la sclérose en plaques (SEP) est importante pour améliorer le diagnostic et le suivi de cette pathologie. Pour cela, nous avons utilisé des microparticules d'oxyde de fer (MPIO) couplées à un anticorps spécifique de la protéine P-sélectine ou de MAdCAM-1. Durant cette thèse, nous avons démontré que l’IRM moléculaire spécifique de la P-sélectine est capable de détecter les événements pathologiques qui se déroulent dans la moelle épinière de modèles murins de SEP chronique et récurrente-rémittente. De façon intéressante, nous montrons ici que cette technique d'IRM peut prédire l'apparition des poussées et des récupérations dans l’EAE. De plus, nous avons démontré que l’IRM moléculaire de MAdCAM-1 est capable de détecter l’inflammation intestinale dans des modèles de pathologies intestinales et de SEP. Les techniques novatrices d'IRM développées dans cette étude pourraient apporter de nouvelles avancées dans le diagnostic et le pronostic des rechutes de la SEP en ciblant l'activation vasculaire. Enfin, nous rapportons dans la dernière partie de cette thèse que le système glymphatique existe également dans le parenchyme de la moelle épinière de la souris. Dans l’EAE, l’activité de ce système est réduite dans la moelle épinière mais pas dans le cerveau ou le cervelet. Cette altération est associée à l'accumulation de cellules inflammatoires dans l'espace péri-vasculaire, à la désorganisation de l'AQP4 et entraine une forte augmentation du volume ventriculaire. Ces perturbations pourraient contribuer à la physiopathologie de la SEP. Nos résultats sont très prometteurs pour l'élaboration de nouvelles stratégies thérapeutiques
Developing new strategies to detect disease activity in multiple sclerosis (MS) is essential to improve the diagnosis and follow-up of this pathology. To this aim, we used microparticles of iron oxide (MPIO) coupled to an antibody specific to the P-selectin or MAdCAM-1 protein. In this thesis, we establish that molecular MRI specific to P-selectin protein is able to detect the pathological events that take place in the spinal cord of chronic and relapsing-remitting models of MS in mice. Interestingly, we show here that this MRI technique can predict the apparition of relapses and recoveries in EAE. Moreover, we demonstrate that MRI specific to MAdCAM-1 protein is able to detect the gut inflammation that takes place in models of bowel diseases or MS. The innovative MRI techniques developed in this study could bring new advances in the diagnosis and prognosis of MS relapses by targeting gut inflammation. In the last part of this work, we report that the glymphatic system also exists in the spinal cord parenchyma of the mouse. In EAE, the activity of this system is reduced in the spinal cord but not in the brain or cerebellum. This alteration is associated to inflammatory cell accumulation within the perivascular space, AQP4 disorganization and leads to a large increase of ventricular volume. These disruptions could contribute to the MS pathophysiology. Our results hold significant promise for the development of new therapeutic strategies

La ribavirine est un agent antiviral à large spectre efficace in vitro contre de nombreux virus à ARN dont certains sont responsables d'encéphalites. In vivo la mauvaise diffusion de cet analogue nucléosidique au niveau de la barrière hémato-encéphalique, limite son efficacité dans le traitement des encéphalites virales. Des études antérieures ont montré la capacité des cyclodextrines natives à former des complexes d’inclusion avec la ribavirine et l’amélioration de l’activité antivirale de la ribavirine in vitro lorsque celle-ci est complexée à l’alpha- ou la bêta-cyclodextrine. Le bénéfice de cette complexation in vivo, a été évalué sur un modèle murin d'encéphalite utilisant une souche neuroadaptée du virus de la rougeole (CAM/RB) inoculée par voie intracrânienne chez la souris CBA/ca âgée de 3 à 4 semaines. Le développement de l’infection a été contrôlé par détermination de la charge virale dans le cerveau des souris, à l’aide d’une RT-PCR quantitative en méthode TaqMan amplifiant le gène N du virus de la rougeole et d’une gamme étalon externe. Lorsque les souris sont traitées par voie intrapéritonéale par 40 mg/kg de ribavirine complexée à l’alpha-cyclodextrine, la morbidité et la mortalité liées à l’encéphalite rougeoleuse sont diminuées par rapport à l’administration de ribavirine libre et la charge virale diminue de façon significative dans le cerveau au jour J6. La complexation à la bêta-cyclodextrine n’apporte pas de bénéfice comparé à la ribavirine libre. Ces données suggèrent que l’alpha-cyclodextrine améliore in vivo le passage de la ribavirine au travers de la barrière hémato-encéphalique. La cinétique de la ribavirine dans le cerveau des souris traitées par le complexe ribavirine/alpha-cyclodextrine a été étudiée de 30 minutes à 48 heures après l’administration de doses uniques ou répétées de ribavirine libre ou complexée à différents dosages. La ribavirine a été purifiée par une technique d’extraction en phase solide et quantifiée par chromatographie liquide haute performance après élaboration d'une gamme de calibration ex vivo. La quantité de ribavirine retrouvée dans le cerveau est plus élevée lorsque la molécule est injectée sous forme de complexe chez la souris saine ou infectée. Ces données illustrent l'amélioration de survie observée au préalable et ce modèle d'étude a permis de mettre en évidence l'impact virologique et pharmacologique de la complexation d'une molécule antivirale à l'alpha-cyclodextrine
The objective of this work was to study the antiviral activity of ribavirin on measles encephalitis infection when using cyclodextrins as carriers. Ribavirin is a water-soluble synthetic nucleoside with broad spectrum antiviral properties, but it is ineffective against major viral encephalitis because of a failure to cross the blood brain barrier. The use of cyclic oligosaccharides can promote the activity of many drugs and the benefit of the association of ribavirin with alpha- or beta-cyclodextrine has already been demonstrated in vitro. The antiviral activity of the ribavirin/cyclodextrin complexes has been evaluated in vivo using an experimental model based on intracranial injection of the rodent adapted CAM/RB strain of measles virus in CBA/ca mice. Measles encephalitis development was monitored daily by viral load determination in mice brain. Intraperitoneal administration of the complex ribavirin/alpha-cyclodextrin (40 mg/kg of ribavirin) decreased the morbidity and the mortality of measles virus infected mice compared to free ribavirin treatment and the viral load in the brain is reduced at day 6 post-inoculation. At the opposite beta-cyclodextrin did not enhanced ribavirin in vivo antiviral activity. The role of alpha-cyclodextrin thus required to be defined and notably the hypothesis of ribavirin permeation enhancement through the blood brain barrier. Ribavirin specific extraction from brain tissue was developed, based on a solid phase extraction. It was quantified by high performance liquid chromatography at different time points after intraperitoneal injection of single or multiple doses of free ribavirin or of the complex ribavirin/alpha-cyclodextrin. Whatever the tested doses, quantity of ribavirin in the brain is significantly higher when the drug is injected as a complex with alpha-cyclodextrin, in healthy or measles virus-infected mice. So pharmacokinetic of ribavirin in brain tissue explains the advantage of the complex ribavirin/alpha-cyclodextrin over ribavirin in protecting mice from intracerebral infection with measles virus and confirms the interest of cyclodextrin complexes for human central nervous system diseases treatment

L'herpèsvirus humain (HHV) 6 est un betaherpèsvirus largement répandu, associé à plusieurs maladies neuroinflammatoires, telles que des encéphalites ou la sclérose en plaques (SEP). Cependant, les mécanismes impliqués dans la neuropathologie induite par les deux espèces d'HHV-6, HHV-6A et HHV-B, sont peu connus. De plus, l'absence de modèle d'infection chez le petit animal a ralenti l'étude de la pathogénèse virale. Dans ce contexte, nous avons développé un modèle d'infection par HHV-6 chez des souris transgéniques, qui expriment la protéine CD46 humaine, identifiée comme récepteur cellulaire pour HHV-6. Nous avons pu démontrer une persistance de l'ADN viral d'HHV-6A, mais pas d'HHV-6B, dans le cerveau de souris transgéniques pendant plusieurs mois. De plus nos résultats montrent qu'HHV-6A induit la sécrétion de chimiokines pro-inflammatoires par les cellules neurales murines et provoque l'infiltration de cellules immunitaires dans le cerveau de souris infectées. Enfin, HHV-6A, mais pas HHV-6B, pourrait induire des réponses cellulaires chez les cellules murines via le récepteur de l'immunité innée TLR9 (toll-like receptor 9). En collaboration avec une équipe de Grenoble, nous avons ensuite montré que l'infection par HHV-6A induit l'expression de rétrovirus endogènes humains (HERV) dans des cellules mononuclées et des lignées neurales humaines. Ces HERV, en particulier leurs protéines d'enveloppe qui présentent des propriétés pro-inflammatoires, sont associés à diverses maladies autoimmunes dont la SEP. HHV-6A pourrait donc participer au développement de pathologies inflammatoires via l'induction de ces HERV. L'ensemble de ces travaux supporte ainsi l'existence d'un lien entre l'infection par HHV-6A et la neuroinflammation, et apporte de nouvelles pistes quant aux mécanismes potentiellement impliqués.

Tableau d’honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2015-2016
Tableau d’honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2015-2016
La barrière hématoencéphalique (BHE) est une barrière biologique qui protège le cerveau de molécules potentiellement toxiques pour le SNC. Plusieurs études laissent penser que des modifications de la BHE ont lieu au cours de la maladie d’Alzheimer (MA). Ainsi, la BHE demeure un grand défi dans le développement de médicaments pour les maladies cérébrales. Cependant, des systèmes de transport biologique au niveau de la BHE pourraient être ciblés par des anticorps afin d’améliorer la disponibilité cérébrale de différents médicaments. Notre objectif était d’évaluer la BHE dans la MA et de quantifier l’accumulation cérébrale d’un anticorps monoclonal ciblant le récepteur de la transferrine (RTf). Dans la première partie du projet, nous avons évalué la BHE chez deux modèles de souris de la MA, des souris doubles (APP/PS1) et triples (3xTg-AD) transgéniques. Une diminution du volume vasculaire a été observée dans l’hippocampe des souris 3xTg-AD âgées de 6 à 18 mois par rapport aux souris témoins. Ces souris ont démontré une diminution du transport cérébral du glucose et de l'expression de GLUT1 à l’âge de 18 mois. En revanche, aucune différence n’a été observée chez les souris APP/PS1. Dans la deuxième partie du projet, nous avons étudié l’effet de l’allèle ε4 de l’apolipoprotéine E, un facteur de risque génétique majeur de la MA, sur la BHE. Les souris APOE4 ont démontré une réduction de la vascularisation cérébrale et du transport cérébral du glucose de manière dépendante de l’âge. De plus, une réduction de l’épaisseur de la lame basale, une augmentation de l’expression de RAGE et une diminution du passage cérébral du DHA ont été observées chez les souris APOE4 par rapport aux souris APOE2 et APOE3. Finalement, nous avons développé la technique de la perfusion cérébrale in situ pour quantifier l’accumulation cérébrale d’un anticorps fluorescent (Ri7) ciblant le RTf. Ainsi, nous avons confirmé l’accumulation cérébrale de Ri7 au niveau des cellules endothéliales en utilisant un mécanisme saturable et sans affecter l’intégrité physique de la BHE. Cet anticorps pourrait donc être utilisé pour modifier l’expression capillaire de différents récepteurs/transporteurs, ce qui pourrait être efficace dans le traitement de la MA.
La barrière hématoencéphalique (BHE) est une barrière biologique qui protège le cerveau de molécules potentiellement toxiques pour le SNC. Plusieurs études laissent penser que des modifications de la BHE ont lieu au cours de la maladie d’Alzheimer (MA). Ainsi, la BHE demeure un grand défi dans le développement de médicaments pour les maladies cérébrales. Cependant, des systèmes de transport biologique au niveau de la BHE pourraient être ciblés par des anticorps afin d’améliorer la disponibilité cérébrale de différents médicaments. Notre objectif était d’évaluer la BHE dans la MA et de quantifier l’accumulation cérébrale d’un anticorps monoclonal ciblant le récepteur de la transferrine (RTf). Dans la première partie du projet, nous avons évalué la BHE chez deux modèles de souris de la MA, des souris doubles (APP/PS1) et triples (3xTg-AD) transgéniques. Une diminution du volume vasculaire a été observée dans l’hippocampe des souris 3xTg-AD âgées de 6 à 18 mois par rapport aux souris témoins. Ces souris ont démontré une diminution du transport cérébral du glucose et de l'expression de GLUT1 à l’âge de 18 mois. En revanche, aucune différence n’a été observée chez les souris APP/PS1. Dans la deuxième partie du projet, nous avons étudié l’effet de l’allèle ε4 de l’apolipoprotéine E, un facteur de risque génétique majeur de la MA, sur la BHE. Les souris APOE4 ont démontré une réduction de la vascularisation cérébrale et du transport cérébral du glucose de manière dépendante de l’âge. De plus, une réduction de l’épaisseur de la lame basale, une augmentation de l’expression de RAGE et une diminution du passage cérébral du DHA ont été observées chez les souris APOE4 par rapport aux souris APOE2 et APOE3. Finalement, nous avons développé la technique de la perfusion cérébrale in situ pour quantifier l’accumulation cérébrale d’un anticorps fluorescent (Ri7) ciblant le RTf. Ainsi, nous avons confirmé l’accumulation cérébrale de Ri7 au niveau des cellules endothéliales en utilisant un mécanisme saturable et sans affecter l’intégrité physique de la BHE. Cet anticorps pourrait donc être utilisé pour modifier l’expression capillaire de différents récepteurs/transporteurs, ce qui pourrait être efficace dans le traitement de la MA.
The blood-brain barrier (BBB) is a biological barrier which protects the brain from potential toxic molecules. Several studies suggest that changes in the BBB occur in Alzheimer's disease (AD). On the other hand, the BBB is a major challenge in the development of drugs for cerebral diseases. However, biological transport systems at the BBB, such as the transferrin receptor (TfR), could be targeted with monoclonal antibodies to develop the technology of Trojan horse and improve the brain availability of different drugs. The aim of my PhD project was to assess the BBB in AD and quantify the brain uptake of a monoclonal antibody targeting the TfR. In the first part of the project, we evaluated the BBB in two mouse models of AD, doubles (APP / PS1) and triple (3xTg-AD) transgenic mice. A reduction of the vascular volume was observed in the hippocampus of 3xTg-AD mice aged 6-18 months compared to control mice. These mice showed a decrease in glucose cerebral transport and expression of GLUT1 at the age of 18 months. However, no difference was observed in APP/PS1 mice. In the second part of the project, we studied the effect of the ε4 allele of apolipoprotein E, a major genetic risk factor of AD, on the BBB. The APOE4 mice showed a reduction of the cerebral vascularization and glucose cerebral transport in age dependent manner. Moreover, a reduction in the thickness of the basement membrane, an increase in the expression of RAGE and a decrease in cerebral passage of DHA were observed in APOE4 mice compared to APOE2 and APOE3 mice. Finally, we developed the in situ brain perfusion technique to quantify the brain uptake of a fluorescent antibody (RI7) targeting the TfR. In this section, we confirmed the cerebral accumulation of RI7 in the endothelial cells. This accumulation was made without affecting the physical integrity of the BBB and using a saturable mechanism. Hence, this antibody could be used to modify the expression of various receptors/transporters in the cerebral capillary, which may be effective in the treatment of neurodegenerative diseases such as AD.
The blood-brain barrier (BBB) is a biological barrier which protects the brain from potential toxic molecules. Several studies suggest that changes in the BBB occur in Alzheimer's disease (AD). On the other hand, the BBB is a major challenge in the development of drugs for cerebral diseases. However, biological transport systems at the BBB, such as the transferrin receptor (TfR), could be targeted with monoclonal antibodies to develop the technology of Trojan horse and improve the brain availability of different drugs. The aim of my PhD project was to assess the BBB in AD and quantify the brain uptake of a monoclonal antibody targeting the TfR. In the first part of the project, we evaluated the BBB in two mouse models of AD, doubles (APP / PS1) and triple (3xTg-AD) transgenic mice. A reduction of the vascular volume was observed in the hippocampus of 3xTg-AD mice aged 6-18 months compared to control mice. These mice showed a decrease in glucose cerebral transport and expression of GLUT1 at the age of 18 months. However, no difference was observed in APP/PS1 mice. In the second part of the project, we studied the effect of the ε4 allele of apolipoprotein E, a major genetic risk factor of AD, on the BBB. The APOE4 mice showed a reduction of the cerebral vascularization and glucose cerebral transport in age dependent manner. Moreover, a reduction in the thickness of the basement membrane, an increase in the expression of RAGE and a decrease in cerebral passage of DHA were observed in APOE4 mice compared to APOE2 and APOE3 mice. Finally, we developed the in situ brain perfusion technique to quantify the brain uptake of a fluorescent antibody (RI7) targeting the TfR. In this section, we confirmed the cerebral accumulation of RI7 in the endothelial cells. This accumulation was made without affecting the physical integrity of the BBB and using a saturable mechanism. Hence, this antibody could be used to modify the expression of various receptors/transporters in the cerebral capillary, which may be effective in the treatment of neurodegenerative diseases such as AD.

Les AVC, à 80% d'origine ischémique, représentent la première cause de handicap acquis de l'adulte et la seconde cause de mortalité dans les pays développés. Actuellement, le seul traitement efficace est la fibrinolyse par rt-PA réservée à moins de 5% des patients. Le développement de nouvelles thérapeutiques constitue donc un enjeu crucial. Les processus inflammatoires se mettant en place après une ischémie cérébrale sont indispensables à la détersion du tissu cérébral lésé mais contribuent également à l'aggravation des lésions cérébrales et du déficit neurologique. De plus, les cytokines inflammatoires libérées au décours de l'ischémie cérébrale contribuent à favoriser ou à bloquer la neurogenèse, un processus de réparation essentiel. La première partie de ces travaux de recherche a donc porté sur la modulation de cette inflammation pour en garder la composante bénéfique et diminuer celle délétère par un médicament immunomodulateur, l'Acétate de Glatiramère ou Copaxone®, dans deux modèles murins d'ischémie cérébrale par occlusion permanente et transitoire de l'artère cérébrale moyenne (pMCAo et tMCAo). L'Acétate de Glatiramère ne diminue ni le volume de lésion, ni n'améliore le déficit neurologique malgré une augmentation de la neurogenèse dans le modèle de pMCAo et une diminution des cytokines pfo-inflammatoires microgliales dans le modèle de tMCAo. En parallèle, une étude de suivi de l'inflammation microgliale induite par la )MCAo a été menée en IRM, particulièrement intéressante pour la validation de nouvelles thérapeutiques à visée anti-nflammatoire de manière non invasive. Devant les limites de ces résultats dans nos modèles d'étude, nous avons décidé d'inclure le diabète, un facteur de risque et de sévérité de l'ischémie cérébrale qui présente à la fois une composante inflammatoire et une composante vasculaire. Il entraîne en outre une microangiopathie diabétique dont le rôle dans les lésions cérébrales ischémiques est mal connu. La seconde partie de cette thèse a donc porté sur la caractérisation de cette microangiopathie dans une modèle de souris diabétique de type 1 par injection de streptozotocine, puis sur les conséquences de cette microangiopathie dans la sévérité de l'infarctus cérébral. Nos travaux ont montré qu'au décours de l'ischémie cérébrale chez les souris diabétiques, la réponse inflammatoire était plus intense et que l'angiogenèse, processus de réparation vasculaire, était retardée. Ceci permet de cibler de nouvelles stratégies thérapeutiques suite à une ischémie cérébrale sur un terrain diabétique
Cerebral ischemia is the leading cause of acquired disability in adults and the second cause of death m developed countries. Currently, the only effective treatment is thrombolysis with rt-PA administration restricted to less than 5% of patients. The development of new therapies is therefore a crucial issue. The inflammatory process after cerebral ischemia is essential for clearance of injured brain tissue but also contributes to the worsening of brain damage and neurological deficit. In addition, inflammatory cytokines released after cerebral ischemia contribute to promote or block neurogenesis, a process essential for brain repair. The first part of this research has focused on the modulation of the inflammation to keep the beneficial component and decrease the deleterious one by the mean of an immunomodulatory drug, Glatiramer Acétate or Copaxone®. This drug was injected into two munne modeb of cerebral ischemia, which are permanent and transient Middle Cerebral Artery occlusion (pMCAo and tMCAO). Glatiramer Acetate did not diminish the infarct volume nor improve the neurological deficit despite an increase of neurogenesis in pMCAo model and reduced microglial pro-inflammatory cytokines in tMCAO. In parallel a follow-up in vivo study of microglial inflammation in stroke induced by pMCAo was conducted in MRI, particularly mteresting for the non-invasively validation of new anti-inflammatory therapeutics. As we obtained limited results in our study models, we decided to include diabetes, a strong risk factor for incidence and severity of cerebral ischemia. Diabetes is know in peripheral organs to induce an inflammatory and vascular response. It results in microangiopathy whose role in ischemic brain injury is poorly understood. The second part of this research has therefore focused on the characterization of this microangiopathy in a type I diabetic mouse model by injection of streptozotocin and the consequences of this microangiopathy in the severity of cerebral infarction. Our work has shown that after cerebral ischemia in diabetic mice, the inflammatory response was more intense and angiogenesis, the vascular repair process, was delayed. This allows targeting new therapeutic strategies following cerebral ischemia in the diabetic field

La barrière hémato-encéphalique (BHE) protège le système nerveux central (SNC) des fluctuations plasmatiques des molécules endogènes, mais aussi exogènes, et notamment des molécules à potentiel thérapeutique. L’imperméabilité de la BHE est compensée par la présence de mécanismes qui assurent le transport transendothélial des nutriments nécessaires au tissu nerveux, parmi lesquels la transcytose relayée par différents récepteurs. Dans le but d’améliorer le transfert d’agents thérapeutiques à travers la BHE, nous développons des « vecteurs » qui se lient à certains de ces récepteurs. Au cours de notre thèse, nous avons développé et optimisé des modèles in vitro de BHE et barrière sang-moelle épinière (BSME) syngéniques de rats et souris, basés sur la co-culture de cellules endothéliales microvasculaires (CEMs) cérébrales (CEMCs) ou spinales (CEMSs) et d'astrocytes. Parmi les récepteurs étudiés, nous montrons que le LDLR est exprimé à la membrane plasmique apicale des CEMCs et qu’il est impliqué dans la transcytose du LDL tout en évitant le compartiment lysosomal, confirmant l’intérêt de son ciblage dans nos approches. Nous montrons que nos vecteurs, conjugués à une molécule organique ou à un cargo protéique, sont endocytés par les CEMCs de façon LDLR-dépendante, évitent le compartiment lysosomal et franchissent la monocouche de CEMCs. Nous avons également mis en place des modèles in vitro de BHE et BSME enflammés, sachant que l’inflammation des CEMs est associée à de nombreuses pathologies du SNC. Ces modèles seront utiles pour évaluer des stratégies de vectorisation ciblant préférentiellement les structures du SNC en situation pathologique
The blood-brain barrier (BBB) protects the central nervous system (CNS) from plasma fluctuations of endogenous, but also exogenous molecules, including therapeutic molecules. The BBB’s restrictive properties are compensated by the presence of different mechanisms that provide transport of nutrients across the BBB, including transcytosis of endogenous ligands mediated by receptors. Our objective is to improve drug delivery across the BBB and we developed “vectors” that target different recpetors. During our thesis we developed and optimized cellular tools and approaches, in particular syngeneic in vitro models of the BBB and blood-spinal cord barrier (BSCB) from both rat and mouse, based on the co-culture of brain (BMECs) or spinal cord (SCMECs) microvascular endothelial cells (MECs) and astrocytes. Among the receptors we studied, we show that the LDL receptor (LDLR) is expressed at the apical plasma membrane of BMECs and confirmed that it is involved in transcytosis of LDL through the vesicular compartment, while avoiding the lysosomal compartment, further establishing its interest as a target receptor. We show that our vectors conjugated to an organic molecule or to a protein cargo are endocytosed by BMECs in a LDLR-dependent manner, avoid the lysosomal compartment and cross the BMEC monolayers. Finally, we developed BBB and BSCB in vitro models in inflammatory conditions, considering that MECs inflammation is associated with many CNS lesions and pathologies. These models will be useful to better understand the inflammatory processes of CNS endothelial cells and to evaluate vectorization strategies preferentially targeting CNS structures in pathological condition

Les gliomes de haut-grades sont des les tumeurs primitives les plus fréquentes du système nerveux central. Le traitement de cette pathologie associe chirurgie, radiothérapie et chimiothérapie. Les principales faiblesses de ces traitements sont le caractère infiltrant de la tumeur au sein d’un parenchyme hautement fonctionnel, l’existence de la barrière hémato-encéphalique limitant le passage trans-vasculaire de la chimiothérapie et la radiorésistance naturelle des cellules gliomateuses.Parmi les stratégies proposées pour outre-passer cette barrière hémato-encéphalique, une injection directe au sein du parenchyme a été évoquée. Afin d’optimiser cette délivrance le concept d’infusion convective a été développé, il s’agit d’une injection intra-parenchymateuse à un débit lent et contrôlé.Le bevacizumab est un anticorps dirigé contre le VEGF-A, un des principaux facteurs angiogéniques. Le but de ce traitement est de lutter contre l’ angiogénèse et de freiner la croissance tumorale.Dans un premier temps, la pharmacocinétique d’une injection intracérébrale de bevacizumab a été étudiée en comparaison avec une administration systémique plus classique. Les résultats permettent de mettre en évidence une concentration locale équivalente avec des concentrations systémiques beaucoup plus faibles avec une injection intra-tumorale. Un point important de cette étude est que la concentration dans l’hémisphère controlatéral à l’injection est aussi importante que lors d’une injection systémique.Puis l’efficacité d’une injection intratumorale de bevacizumab a été comparée à un traitement systémique sur un modèle de gliome chez la souris. L’efficacité du traitement est claire sur la survie de l’animal avec un avantage pour une injection intratumorale par rapport à une injection systémique. D’un point de vue microscopique cet avantage de survie peut être corrélé à une angiogénèse et une prolifération tumorale moins importante an cas d’injection directe au sein de la tumeur.Contrairement aux études pré-cliniques chez les rongeurs, les principaux essais cliniques n’ont pas permis de mettre en évidence un avantage d’une injection intra-tumorale directe. Principalement du à une mauvaise délivrance liée à des fuites et des reflux. Une des limites du modèle petit animal est l’absence de sillon cortical, vecteur de fuite. Le développement d’un modèle de gliome anatomiquement pertinent permettrait de simuler au mieux ces fuites et simultanément la mise au point de technologies de délivrance implantable à l’échelle humaine. Nous avons donc développé le premier modèle de gliome chez le porc. L’immunotolérance a été induite par un traitement par ciclosporine, des cellules de gliomes humains U87 et G6 ont été implantés, permettant se développer des tumeurs.Afin de dépister une mauvaise délivrance et anticiper les fuites ou les reflux, nous avons étudié les profils de pression le long de la ligne d’injection corrélés à l’existence de fuites ou de reflux. Nous avons pu identifier un profil pressionnel typique d’une injection de qualité. Les injections ne répondant pas à ces critères ont systématiquement conduits à des fuites ou reflux.L’étape suivante a été l’injection au sein d’une tumeur chez des porcs grâce à un système innovant implanté. Cette injection a été possible sans complication infectieuse avec une bonne tolérance locale et neurologique.La dernière étape de ce travail est l’étude anatomique de la diffusion d’un colorant injecté par une technique d’infusion convective. Cette étude s’intéressait notamment à la diffusion depuis la corona-radiata vers les différentes voies de substance blanche. La diffusion est anisotrope le long des fibres de substance blanche cependant la diffusion suit des voies différentes en fonction de la position du cathéter par rapport à elle. L’injection semble ouvrir des voies d’impédances rhéologiques faibles préférentielles nécessitant une adaptation anatomique aux voies qui seront la cible du traitement
High grade gliomas are the most frequent primitive central nervous system tumor. The standard treatment is an association of surgery, radiotherapy and chemotherapy. The mains issues with these treatments are the infiltrative properties of the tumour in a highly functional parenchyma, the blood-brain barrier limiting the transvascular transport of chemotherapy and the inherent radioresistance of glioma cells.Upon different strategy to overpass the blood-brain barrier, a direct injection in the brain was advocated. In order to maximize this delivery, the concept of convection enhanced delivery was developed; it consists in a direct injection in the parenchyma with a low flow-rate.Bevacizumab is an anti-VEGF A antibody, VEGF is one of the most important angiogenic factors. The goal of this treatment is to inhibit the angiogenesis and slow down the tumor growth.We propose to study the use of this antibody in a direct intra-cerebral infusion.First, we focalize on the pharmacokinetic properties of an intratumoral injection by convection –enhanced delivery compared to a systemic administration. This shows an equivalent intratumoral concentration with systemic concentrations significantly lower with the intra-tumoral injection. An important result is the similar concentration in the controlateral hemisphere with the two routes of infusion. Convection-enhanced delivery is suitable to carry far from the infusion site high molecular weight proteins. An intra-tumoral bevacizumab may theoretically provide similar efficiency with less systemic side-effect.Then, the efficiency of an intra-tumoral infusion of bevacizumab is compared to a systemic injection on a mouse glioma model. In terms of survival the intra-tumoral treatment is significantly more efficient with an important decrease of angiogenesis and tumoral proliferation.If convection-enhanced delivery rodent study were promising, clinical trials failed to show any efficiency of intra-tumoral injection mainly due to inadequate delivery secondary to backflows and leakages. One of the limits of the rodent model is the absence of cortical sulci, main leakage provider. The development of a model anatomically relevant could simulate real conditions of injection and develop implantable device of injection in realistic conditions. We have developed the first induced model of glioma in a large animal. We choose the pig for the similarity of its brain anatomy and its size. The animals have been treated with ciclosporin to induce an immunosuppression, human glioma cells have been implanted, leading to the development of brain tumor.We have studied the pressure on the infusion line and correlate it to backflow and leakage. We have identified a pattern of pressure for successful infusion. Different pressure pattern have systematically led to backflow or leakage. These pressures criteria could permit to us an early detection of inadequate infusion to replace the catheter and avoid the failure of precedent clinical trials.Next step have been the intra-tumoral injection via an implanted device on pig glioma model. No infectious complication has been related with a good local and neurologic tolerance. The injections have led to a relevant diffusion through the tumor with a rapid flow to the periphery due to the interstitial pressure gradient between the tumor and the periphery.Last step of this work have been the anatomical study of a dye distribution by convection-enhanced delivery in a human encephalon. Indeed if pig brain is similar to human brain, human white matter structure is unique. This work is focalized on the diffusion from the corona-radiata to the main white matter tracts. The distribution is anisotropic following white matter but the diffusion is different depending on the position of the catheter. The infusion seems to open low rheological impedance paths the position of the catheter have to be adapted to the white matter tract to target

Le syndrome de Down (SD) est l'anomalie génétique la plus fréquente avec une prévalence de 1/800 à la naissance. Ce syndrome est caractérisé par une série de signes phénotypiques de pénétrance variable incluant la morphogenèse du cerveau, la morphologie de la face et des membres, la brachycéphalie, des anomalies cardiaques congénitales, des malformations du tube digestif, une apparition précoce des signes histopathologiques de la maladie d'Alzheimer et un retard mental constant et d'intensité variable (QI=20-55). L'établissement des cartes de corrélation génotypes/phénotype chez des patients atteints de trisomies 21 partielles a permis d'identifier la région DCR-1 qui s'étend sur 2,5 Mb entre les gènes CBR1 et ERG et qui est associée à l'apparition de 13 signes cliniques du SD dont le retard mental suggérant un rôle important des gènes de cette région dans le SD. Le gène DYRK1A, localisé dans cette région, constitue un bon gène candidat dans l'apparition du retard mental associé au SD. Ce gène code pour une sérine/thréonine kinase à double spécificité capable de s'auto-activer par autophosphorylation et de phosphoryler un grand nombre de substrats protéiques incluant des facteurs de transcription, des facteurs d'épissage, des protéines importantes pour l'activité synaptique ainsi que d'autres protéines impliquées dans diverses fonctions biologiques et conditions pathologiques. Afin de comprendre le rôle de DYRK1A dans le développement normal et analyser l'effet de l'altération de son dosage génique sur la morphogenèse du cerveau et la plasticité synaptique, trois modèles murins présentant trois copies (hYac-TgDYRKIA, mBac-TgDyrklA) et une copie (DyrklA+/-) fonctionnelles de ce gène ont été utilisés. Dans la première partie du travail, une nouvelle lignée transgénique portant trois copies du gène DyrklA de la souris sous le contrôle de son promoteur endogène (modèle mBac-TgDyrklA) a été construite au laboratoire. L'analyse de l'expression du transcrit et de la protéine DyrklA dans les différentes parties du cerveau des souris mBac-TgDyrklA, hYac-TgDYRKIA et DyrklA+/- a révélé une expression dosage-génique dépendante de DyrklA validant ainsi l'utilisation de ces trois modèles dans les études du retard mental associé à la trisomie et à la monosomie libres ou partielles du chromosome 21. La deuxième partie était consacrée à l'étude de l'effet de la modification du dosage génique de DyrklA sur la morphogenèse du cerveau et les densités neuronale et gliale dans le cortex somatosensoriel (CSS) et le noyau thalamique VPL/VPM en combinant les techniques d'imagerie in vivo, de stéréologie et de western blotting. Les résultats obtenus montrent que la modification du dosage génique de DyrklA induit des altérations hétérogènes de la morphogenèse du cerveau (augmentation du volume chez les souris hYac-TgDYRKIA et mBac-TgDyrkla avec un effet plus important dans le thalamus/hypothalamus) et des densités neuronales (diminution de la densité neuronale dans le CSS et une augmentation dans le VPL/VPM) dans les différentes régions analysées. Ces altérations morphologiques sont associées à une altération de l'expression de la protéine MBP (marqueur de la morphologie neuronale), de la phosphorylation de FKHR (important dans la régulation du cycle cellulaire) et de la voie des MAP kinases suggérant un rôle crucial de ttyrklA dans la régulation de la balance apoptose/prolifération mais aussi de la croissance axonale et la myélinisation de ces axones. Les études comportementales effectuées dans la troisième partie de ce travail ont mis en évidence une altération de la mémoire spatiale dépendante de l'hippocampe, de la mémoire à long terme et de la fonction motrice chez les trois lignées de souris étudiées. Ces altérations comportementales sont accompagnées d'une diminution de l'activation de la CamKII dans l'hippocampe des souris hYac-TgDyrkl A adultes mais aussi d'une augmentation de la phosphorylation de AKT dans cette même région au stade postnatal P21. L'ensemble de ces résultats est en faveur d'un rôle important de DyrklA dans la régulation de la synaptogenèse et de la transmission synaptique. Enfin, une stratégie corrective des phénotypes observés chez les souris hYac-TgDYRKIA et Ts65Dn (trisomie 16 partielle de 104 gènes incluant DyrklA) a été développée en utilisant deux types de traitements à base d'EGCG auparavant identifié comme un inhibiteur spécifique de l'activité kinase de DyrklA. Les analyses morphométriques, comportementales et moléculaires ont montré que l'EGCG est capable de corriger de manière importante les différentes altérations observées chez les souris hYac-TgDYRKIA et Ts65Dn nous permettant de proposer le gène DyrklA comme cible potentielle d'une démarche correctrice : cette stratégie thérapeutique pourrait être utilisée dans le traitement du retard mental associé au SD
Down syndrome (DS) is the most common genetic disorder affecting 1/800 newborns. It is characterized by several phenotypic signs with a variable penetrance including alteration of the brain morphogenesis, morphology of the face and members, brachycephaly, congenital heart diseases, digestive tract malformations, an early onset of Alzheimer disease histopathological signs and a constant mental retardation with variable severity (IQ = 20-55). Construction of genotype/phenotype correlation maps in patients with partial trisomy 21 enabled the identification of DCR-1, a region of 2. 5 Mb between CBR1 and ERG associated with the apparition of 13 clinical signs of DS among which mental retardation suggesting an important role of the genes contained in this region for the DS phenotype. DYRK1A gene, localized in this region, is a good candidate gene for mental retardation associated with DS. It encodes a dual-specificity serine/threonine kinase activated via autophosphorylation on the tyrosine 321 residu and phosphorylates a myriad of protein substrates including transcription and splicing factors, proteins playing important roles in synaptic plasticity and others proteins implicated in a variety of biological functions and pathological conditions. To understand DYRK1A role in the normal development and analyze the effects of its gene dosage alteration on the brain morphogenesis and synaptic plasticity, two mouse models bearing three copies (hYac-TgDYRKl A, mBac-TgDyrkl A) and an haploinsufficient model with only one copy of this gene (Dyrkl A+/-) have been used in this study. In the first part of this work, a new transgenic mouse line containing three copies of the mouse DyrklA gene with its endogenous promoter (mBac-TgDyrklA model) has been constructed in our laboratory. DyrklA transcript and protein expression analysis in the different brain parts of adult mBac-TgDyrklA, hYac-TgDYRKIA and DyrklA+A mice revealed a gene-dosage dependent expression of DyrklA validating the use of these models in the studies of mental retardation associated with free or partial trisomy and monosomy of the chromosome 21. The seconds part of our study focused on the DyrklA gene dosage alteration impact on brain morphogenesis and neuronal and glial cell density in the somatosensory cortex (SSC) and the ventrobasal (VPL/VPM) thalamic nucleus by combining in vivo imaging, seterology and western blotting techniques. Results obtained showed that DyrklA gène dosage modification induces heterogeneous alterations of the brain morphogenesis (increased brain volume in hYac-TgDYRKIA and mBac-TgDyrklA with a more pronounced action on the thalamus/hypothalamus region) and neuronal densities (a decreased neuronal density in the SSC and an increased density in the VPL/VPM) in the different investigated régions. These morphological changes are associated with MBP (neuronal morphology marker) overproduction, FKHR (important for the cell cycle regulation) hyperphosphorylation and MAPKs signaling pathway dysregulation suggesting an important role of DyrklA in the apoptosis/proliferation balance regulation but also in the axonal growth and myelinization. Behavioral studies performed in the third part of our work highlighted an impairment of the hippocampus-dependent spatial memory, the long-term memory and the motor function in the three studied mouse lines. These behavioral phenotypes are linked to a decreased activation of CamKII observed in the hippocampus of hYac-TgDYRKIA mice, but also to an increased AKT phosphorylation in this region at postnatal day P21. Taken together, these results indicate clearly that DyrklA plays a major role in synaptogenesis and synaptic transmission regulation. Finally, a corrective strategy of the phenotypes observed in hYac-TgDYRKIA and Ts65Dn (Partial MM 16 trisomy with 104 triplicated genes including DyrklA) mice has been developed ,using two EGCG (identified as spécifie DyrklA inhibitor in vitro) based diets. Morphometric, behavioral and molecular analysis showed that EGCG is able to strongly correct the phenotypic alterations observed in hYac-TgDYRKIA and Ts6Dn mice allowing us to propose the DyrklA gene as a potential target for a therapeutic approach of the DS associated mental retardation

Le glioblastome (GBM) est la tumeur cérébrale primaire la plus fréquente et agressive chez l’adulte. Son traitement, une exérèse chirurgicale maximale suivi d’un traitement adjuvant (radiothérapie et témozolomide [TMZ]), n’offre qu’un bénéfice modeste de survie médiane (14.6 mois vs. 12.1 mois pour radiothérapie post-chirurgie seule) (STUPP et al., 2005). Le TMZ demeure l’agent de choix pour le traitement du GBM. Malgré sa biodisponibilité approchant 100% suivant son administration per os (PO) (Diez et al., 2009), sa pénétration dans le liquide céphalorachidien n’est que de 20% (Ostermann et al., 2004). Ainsi, il se peut que les limites thérapeutiques du TMZ soient reliées aux barrières hémato-encéphalique (BHE) et hémato-tumorale (BHT). Plusieurs stratégies alternatives tentent de contourner ces barrières comme l’administration intra-artérielle (IA) avec une ouverture osmotique de la BHE (OBHE). Cette technique permet une plus grande distribution d’agent thérapeutique au système nerveux central (SNC). L’utilisation de cette stratégie avec le témozolomide n’a jamais été étudiée à ce jour. Nous avons émis l’hypothèse que son utilisation permettra d’augmenter la concentration de TMZ dans le SNC et que, lorsque combiné avec la radiothérapie, permettra de rehausser son activité anti-tumorale. Les objectifs du projet sont : (1) l’évaluation de la sensibilité des cellules F98 au TMZ in vitro; (2) la caractérisation de la neuropharmacocinétique du TMZ in vivo, selon différents modes d’administration; et (3) l’évaluation de l’effet anti-tumoral du TMZ in vivo, selon différents modes d’administration. Les expérimentations in vivo ont été exécutées dans le modèle syngénique Fischer-F98, porteur de tumeur gliale. L’expérimentation in vitro a démontré une résistance importante des cellules F98 au TMZ. La méthodologie développée a permis de démontrer que l’infusion IA avec et sans OBHE augmente la concentration maximale et l’aire sous la courbe du TMZ dans la tumeur cérébrale et dans le parenchyme cérébral ipsilatéral du rat Fischer-F98. Par contre, aucun bénéfice de survie n’a été observé en utilisant ces stratégies alternatives. Au contraire, l’acheminement augmenté du TMZ au SNC semble toxique. Un bénéfice de survie a été mesuré suite à l’ajout d’un traitement de radiothérapie, mais de façon indépendante au mode de livraison de TMZ ou de solution saline normale (groupe contrôle). Enfin, nos résultats témoignent de l’impact du mode d’acheminement sur la distribution d’un agent thérapeutique au SNC. En détournant la BHE, l’utilisation judicieuse d’approches alternatives combinée à un agent thérapeutique approprié a un grand potentiel clinique dans le traitement des GBM.
Abstract : Glioblastoma (GBM) is the most frequent and aggressive primary brain tumor in adults. Its’ standard treatment, maximal surgical resection followed by an adjuvant treatment (radiotherapy and temozolomide [TMZ]) offers only a modest median survival benefit of 14.6 months (vs. 12.1 months with post-surgery radiotherapy alone) (Stupp et al., 2005). TMZ remains the therapeutic agent of choice for the treatment of GBM. Despite its bioavailability approaching 100% after a per os administration (Diez et al., 2009), its cerebrospinal fluid penetration is only of 20% (Ostermann et al., 2004). Thus, TMZ’s therapeutic limitations could be due to the blood-brain barrier (BBB) and blood-tumor barrier (BTB). Alternative routes of drug delivery attempt to bypass these barriers. For example, intra-arterial (IA) administration with an osmotic blood-brain barrier disruption (OBBBD) allows greater drug distribution to the central nervous system (CNS). Its use with TMZ, with or without radiotherapy, has never been studied. We hypothesized that it will increase TMZ concentration in the CNS and that, when combined to radiotherapy, it will intensify its anti-neoplastic activity. The project was divided in three parts: (1) the evaluation of F98 cells’ in vitro sensitivity to TMZ; (2) the in vivo caracterization of TMZ’s neuropharmacokinetics, following different routes of administration; and (3) the in vivo evaluation of TMZ’s anti-tumoral effect, following different routes of administration. The syngenic glioma Fischer-F98 model was used in all in vivo experiments. Our results showed the F98 cells to be resistant to TMZ in vitro. The methodology developed showed that an IA infusion with and without OBBBD increased TMZ’s peak concentration and area under the curve in the brain tumor and ipsilateral brain parenchyma in the Fischer-F98 rat. All the while limiting systemic exposure. However, no survival benefit was observed with the use of these alternative strategies. More so, TMZ’s enhanced delivery to the CNS seemed toxic. A survival benefit was measured following the addition of radiotherapy. This was independent of the route of delivery of TMZ or normal saline. In summary, our results provide evidence that the method of TMZ administration does impact its CNS delivery. By bypassing the BBB, the judicious use of local delivery approaches combined with the appropriate therapeutic agent can have a great clinical potential in the treatment of glioblastomas.

Les séquelles neurologiques secondaires aux atteintes de la substance blanche du prématuré constituent un problème de santé publique. La physiopathologie de ces atteintes fait appel aux facteurs associés à la prématurité. Parmi ces facteurs, l'implication du retard de croissance intra-utérin est hautement débattue. Les effets du RCIU sur le développement de la substance blanche ont été étudiés dans un modèle chez le rat. Les ratons ayant un RCIU sévère développent à la naissance des lésions diffuses de la substance blanche similaires à celles des prématurés humains. Ces atteintes associent réaction gliale et déficit persistant de la myélinisation. Le RCIU modéré est associé à une atteinte transitoire de la substance blanche. Le retour à la normal de la myélinisation dès la deuxième semaine de vie est concomitant avec une augmentation de la prolifération oligodendrocytaire. De plus, le préconditionnement hypoxique associé au RCIU modéré protège la substance blanche vis-à-vis d'une injection intra-corticale d'un agent glutamatergique excitotoxique. D'autre part les conséquences d'un RCIU sévère sur le cortex ont également été étudiées. Chez les rats adultes ayant subi un RCIU sévère, une perte de densité neuronale corticale est détectée, en particulier un déficit de neurones GABAergiques. Cette perte est associée à des troubles comportementaux. Ainsi ces modèles miment la plupart des atteintes histologiques et comportementales des enfants prématurés et de petit poids de naissance. L'ensemble de ces travaux contribue à mieux comprendre le rôle des facteurs (hypoxie, ischémie, déplétion en facteurs trophiques) associés au RCIU dans la genèse des lésions du cerveau immature
Behavioural deficit secondary to white matter damage of preterm infant is a major public health issue. The risk-factors associated with prematurity play a role in the pathophysiology of these insults. Among these factors, the implication of intra-uterine growth restriction (IUGR) is still debated. The effect of IUGR on white matter development were studied in a model of prenatal growth restriction in rat. Similarly to preterm infants, severe growth restricted pups exhibit diffuse white matter damage associating glial reaction and protracted myelination defect. Moderate IUGR is associated with transcient white matter insult in rat pups. The myelination repair is concomitant with the enhancement of oligodendrocytes proliferation after the first week of life. Furthermore, hypoxic preconditionning associated with moderate IUGR is protective against a postnatal excitotoxic insult in a "double-hit" protocol. In another hand, the impact of IUGR on cortical development were investigated. In severely growth restricted adult rat, a decrease of neuronal density, and particularly of GABAergic sub-populations density, was detected in the somato-sensory cortex. This neuronal deficit was associated with behavioral and cognitive disorders. Thus, these animal models of IUGR in rat mimick the histologic and behavioural deficit of preterm infants with low birth-weight. This study provides new elements for a better comprehension of the role of factors (hypoxia, ischemia, trophic factors deprivation) associated with IUGR in the pathophysiology of immature brain damage

L'étude immunocytochimique du développement du greffon a mis en évidence de la vasopressine, de l'ocytocine des neurophysines I et II associées. Examen des paramètres de la fonction rénale. La technique de greffe serait susceptible de recréer une restauration fonctionnelle au niveau du système nerveux diencéphalique

Nous avons recherché si un blocage répété du système de capture de la dopamine par un inhibiteur spécifique de la capture neuronale de dopamine, le GBR12783, pouvait mimer les sensibilisations observées après administrations de cocaïne, inhibiteur non sélectif de la recapture des monoamines. Des administrations répétées de GBR12783 ont induit une sensibilisation à ses effets stimulants moteurs, se développant au cours du temps et pouvant persister plusieurs semaines après la dernière administration. L'expression de cette sensibilisation dépend en partie de la durée des traitements chroniques ; elle est favorisée par le contexte environnemental. Les traitements chroniques par le GBR12783 ne modifient pas les taux tissulaires ni de la dopamine, ni de ses métabolites mesurés 48 heures ou 15 jours après l'arrêt des traitements dans le noyau accumbens et le striatum. Un traitement répété de 15 jours par le GBR12783 ou par la cocaïne diminue la densité du transporteur neuronal de la DA dans la partie coque du noyau accumbens. Cette diminution n'apparaît que 15 jours après l'arrêt des traitements ; elle pourrait participer à la sensibilisation des effets moteurs de ces substances. Des administrations répétées de GBR12783 induisant chez le rat une sensibilisation aux effets moteurs de cet inhibiteur de capture de la dopamine ont sensibilisé également les effets stimulants moteurs d'un dérivé de la neurotensine (résistant à la dégradation par les peptidases): la D tryptophane-11-neurotensine injectée par voie i. C. V. , Sans pour autant modifier la densité des récepteurs de la neurotensine

La période périnatale est une période critique du développement du parenchyme cérébral. L’impact d’un stress pro-inflammatoire durant cette période critique a été étudié à l’aide de travaux épidémiologiques et d’expérimentations précliniques.Différents aspects de l’impact de l’inflammation périnatale sur le cerveau en développement ont été abordés, de la dimension neurodéveloppementale à l’échelle endothéliale. Cette thèse met en évidence que : (1) l’exposition à une inflammation périnatale est indépendamment associée à une diminution des capacités motrices globales et des capacités de socialisation à 30 mois d’âge corrigé chez les enfants prématurés ne présentant pas de complication cérébrale néonatale sévère, (2) un traitement par ampicilline en fin de gestation majore l’inflammation placentaire dans notre modèle préclinique de chorioamniotite à streptocoque de groupe B (SGB) sans bactériémie associée, (3) l’inflammation périnatale est le seul facteur de risque indépendant consistant d’infarctus cérébral artériel néonatal, (4) une chorioamniotite à SGB entraîne une diminution diffuse de la perméabilité de la barrière hémato-encéphalique fœtale dans notre modèle préclinique murin.L’exposition à une inflammation périnatale peut être considérée comme une lésion cérébrale précoce. Cette considération ouvre la voie à de nouvelles perspectives de neuroprotection ciblées sur l’interleukine-1 et d’évaluation précoce
The perinatal period is critical in the development of the brain parenchyma. The impact of a pro-inflammatory stress during this period has been studied using epidemiological studies and preclinical experiments.Several aspects of the impact of perinatal inflammation on the developing brain have been studied, from neurodevelopmental outcomes to cerebral endothelium modifications. This thesis demonstrates that: (1) exposure to perinatal inflammation is independently associated with poorer social and motor abilities at 30 months of corrected age in premature infants without severe neonatal brain injury, (2) end-gestational treatment by ampicillin increases placental inflammation in our preclinical rat model of group B streptococcal (GBS) chorioamnionitis without maternal bacteremia, (3) perinatal inflammation is the only consistent independent risk factor of neonatal arterial ischemic stroke, (4) end-gestational inflammation leads to a diffuse decrease in the permeability of the fetal blood-brain barrier in our preclinical rat model of GBS chorioamnionitis.Exposure to perinatal inflammation can be considered as an early brain injury. This consideration paves the way to new perspectives of neuroprotection targeted on the interleukin-1 blockade and new perspectives of early evaluation