Academic literature on the topic 'Imagerie tridimensionnelle en biologie – Système nerveux'

L'observation de lacunes dans l'unique atlas stéréotaxique de cerveau de porc disponible dans la littérature nous a amené à construire un atlas stéréotaxique digital tridimensionnel (3D) de cerveau de porc afin qu'il réponde au mieux aux exigences de l'imagerie et de la chirurgie fonctionnelles. Nous avons, dans un premier temps, adapté à notre thématique de recherche puis déterminé les meilleurs paramètres d'acquisition possible sur une IRM 4,7T afin d'obtenir des images de haute résolution. Nous avons également adapté les techniques histologiques standards aux contraintes de taille et de tissu afin de sauvegarder au maximum la stéréotaxie du cerveau de porc. Dans un second temps nous avons construit un atlas anatomique de cerveau de porc à partir des données histologiques et d'imagerie d'un seul hémisphère en leur appliquant une symétrie au plan sagittal médian passant par la ligne CA-CP. Un atlas probabiliste a également été construit à partir de trois cerveaux de porcs en utilisant l'atlas précédent comme référentiel stéréotaxique. Nos résultats ont abouti à un atlas anatomique digital et 3D comportant les données spatiales de 178 structures corticales, sous-corticales et cérébelleuses dont 28 aires corticales nettement identifiées par hémisphère. L'atlas probabiliste comporte des données spatiales probabilistes de 62 structures sous-corticales. Le caractère digital et 3D de notre atlas a déjà permis de le confronter à des images multimodales de cerveau de porc. Les rares données neuroanatomiques disponibles dans la littérature soulignent la nécessité de valider nos résultats, dans le futur, à la lumière des prochaines études corticales et sous-corticales menées chez le porc. L'analyse anatomique du cerveau de porc démontre certaines analogies avec le cerveau humain et souligne l'intérêt de ce modèle animal dans les études fondamentales de neuroimagerie et de neurochirurgie
The presence of several lacks in the sole stereotaxic pig brain atlas available in the litterature led us to build a three dimensional (3D) digital and stereotaxic atlas from pig brain so that it fulfills the needs of functional neuroimaging and functional neurosurgery. In a first step we had to adapt to our theme the best acquisition parameters possible on a 4. 7 MRI to obtain high resolution images. We also adjusted the standard histological techniques to the constraints of size and tissue to respect pig brain stereotaxic coordinates integrity. In a second step we built an anatomical atlas of pig brain from MR and histological images of one hemisphere by applying a symmetrical transformation through the midsagittal plane. A probabilistic atlas has also been built from three pig brains using the former atlas as the spatial stereotaxic frame. Our results have led to an anatomical 3D and digital atlas containing data for 178 cortical, subcortical and cerebellar structures, including 28 clearly identified cortical areas per hemisphere. The probabilistic atlas contains spatial probabilistic coordinates of 62 deep brain structures. Our digital and 3D atlas has been successfully compared to pig brain multimodal images. The few neuroanatomical data available in the litterature emphasize the need to validate our results by future cortical and subcortical studies. The anatomical analysis of pig brain shows similarities with human brain and underlines the importance of this animal model in fundamental neuroimaging and neurosurgery studies

Dans un contexte d’étude des altérations biologiques survenant après un impact sur le système nerveux central (SNC), ma thèse porte sur l’étude des modifications protéomiques et lipidiques survenant après une lésion du SNC. Une étude spatio-temporelle a été menée sur un modèle TBI de rat afin d'identifier des marqueurs spécifiques de la lésion. En utilisant le MALDI-MSI, nous avons effectués une reconstruction 3D du cerveau lésé 3 jours post-lésion et nous avons représentés les molécules lipidiques spécifiques à la lésion. Après, cette analyse est réalisé avec d’autres délais après l’impact: 1, 3, 7 et 10 jours. En parallèle, une analyse microprotéomique est réalisée sur des coupes de tissus dans une approche visant à corréler les modifications lipidiques et protéiques. Nos résultats ont permis d'identifier une famille de lipides, les acylcarnitines, exprimés dans le cortex lésé avec une intensité maximale à 3 jours post-impact. Les données de protéomiques ont montrés une régulation positive de l’expression de protéines liées à la maladie de Parkinson. Dans l’ensemble, nos résultats décrivent un lien entre le TBI léger et la maladie de Parkinson dès 3 jours après l’impact, avec un rôle possible de l’acylcarnitine. Cette même famille de molécules est aussi présente dans les lésions médullaires. Dans une approche thérapeutique, les résultats précédents ont montrés que la protéine RhoA est un candidat majeur dans SCI. Après avoir utilisé un inhibiteur de RhoA, une étude protéomique a été réalisée pour évaluer l’impact sur ces lésions. Les résultats montrent que les traitements in-vivo et in-vitro avec l’inhibiteur stimule la croissance neuritique et la régénération axonale
In the context of studying biological alterations occurring post impact to the central nervous system, my thesis was focused on studying the proteomic and lipid changes occurring post injury to the brain and spinal cord. A fundamental spatio-temporal study was conducted on an open-head rat TBI model to identify potential injury-specific markers. Using MALDI MSI, we performed 3D reconstruction of the injured brain at 3 days after injury and depicted lesion-specific m/z lipid molecules. After, MALDI MSI was applied on the acute/sub-acute time frame post impact: 1 day, 3 days, 7 days, and 10 days. In parallel, a microproteomic analysis was carried out on tissue segments directly consecutive to the imaged ones in an approach to correlate both lipid and protein changes. Our results yielded the identification of a family of lipids, acylcarnitines, which are expressed within the injured cortex with maximum intensity 3 days post impact. These lipid molecules also were found to be expressed in the substantia nigra and microproteomics data showed an upregulation in expression of Parkinson’s related proteins. Taken altogether, our results depict a role of link between mild-TBI and Parkinson’s disease as early as 3 days post impact, with a possible role of acylcarnitine. This same family of molecules was also present in SCI. In a therapeutic approach previous results showed RhoA protein as a major candidate post impact in SCI. After using RhoA inhibitor treatment, a proteomic study was carried out to investigate its impact on SCI. The results showed that both in-vivo and in-vitro treatment with RhoA inhibitor stimulated neurite outgrowth and helped in axonal regeneration

Ces dernières années, l’imagerie par spectrométrie de masse MALDI s’est révélée être un outil puissant pour la recherche de biomarqueurs puisqu’elle permet d’effectuer l’analyse d’un large panel de composés endogènes et exogènes dans des coupes de tissu. Des développements restent néanmoins à faire pour l’amélioration de la détection des molécules. La préparation de l’échantillon, incluant les traitements chimiques et le dépôt de la matrice, est dépendante du tissu et des molécules d’intérêt et influence la qualité des spectres et des images. D’autre part, les outils bioinformatiques tels que les analyses multi variées apportent des informations sur les marqueurs en fonction des phénotypes. Ces étapes sont donc cruciales pour les applications de l’imagerie dans le domaine de la biologie. Tout d’abord, nous nous sommes donc axés sur le développement de nouvelles matrices adaptées à l’imagerie MALDI telles que les matrices ioniques. Ensuite, ces développements ont été appliqués au modèle invertébré sangsue médicinale, aux stades embryonnaires et adultes, afin de comparer les mécanismes biologiques intervenant lors de l’édification du système nerveux central et de la régénération nerveuse après lésion de ce système. Enfin, des études sur des atteintes neurologiques ont été entreprises afin de comprendre les facteurs clés impliqués dans la balance régénération/dégénérescence. Ainsi, les études des échantillons d’hippocampes humains ont révélés l’existence de protéines associées à une distribution particulière correspondant à des couches des neurones anormalement présents dans l’hippocampe des patients épileptiques
In recent years, MALDI mass spectrometric imaging has proved to be a powerful tool for biomarker research. This technology allows the analysis of a wide range of endogenous and exogenous compounds in tissue sections. Many developments need to be undertaken to improve the detection of molecules. The sample preparation, including chemical treatment and deposition of the matrix, is dependent on the tissue and molecules of interest and influences the quality of spectra and images. In addition, the bioinformatics tools such as multivariate analysis provide informations on the markers according to phenotypes. These steps are crucial for imaging applications in the field of biology. First of all, we focused on the development of new matrices suitable for MALDI imaging such as ionic matrices. Secondly, these developments have been applied to the invertebrate model, the medicinal leech, at embryonic and adult stages, to compare the biological mechanisms involved in the establishment of the central nervous system and nerve regeneration after injury of this system. Finally, studies of neurological damage have been undertaken to understand the key factors involved in the balance regeneration/degeneration. Thus, studies of human hippocampi samples have revealed the existence of proteins associated with a particular distribution corresponding to layers of neurons abnormally present in the hippocampus of epileptic patients

Les lipides constituent un ensemble de métabolites se déclinant en plusieurs classes. Outre leur rôle structural, ils peuvent aussi agir dans différents mécanismes biologiques en tant que messagers cellulaires. Des recherches en lipidomique sur les facultés de régénération du système nerveux central (SNC) d’Hirudo medicinalis après une lésion ont été entreprises. Des images par spectrométrie de masse de type Tof-SIMS (Time-of-fligh Secondary Ion Mass spectrometry) réalisées sur le système nerveux lésé d’Hirudo ont démontré au cours du temps une apparition localisée d’acides gras et de triglycérides au niveau des neurones lésés. Une approche par spectrométrie de masse MALDI Tof-Tof (Matrix-Assisted Laser Desorption Ionisation Time-of-fligh) sur des extraits lipidiques de chaînes nerveuses en régénération ont démontré la présence d’une forte modulation de messagers secondaires lipidiques: le 2 arachidonyl glycerol (2AG) et l'anandamide (AEA) régulant l’activité sécrétoire du monoxyde d’azote (NO) par les cellules microgliales du SNC. A l’inverse des vertébrés, Hirudo est capable de réguler très finement sa libération de NO à l’endroit lésé du SNC ce qui favorise les mécanismes de réparation cellulaire après lésion. En parallèle, une nouvelle approche de développement de l'imagerie par spectrométrie de masse MALDI Tof-Tof des lipides a permis pour la première fois, de valider l'utilisation de colorants histologiques lipophiles en vue de localiser et de caractériser des lipides in situ sur coupes de cerveaux de rat. Cette nouvelle approche par les colorants qualifiée de DALDI Tof-Tof (Dye-Assisted Laser Desorption Ionisation Time-of-fligh) a trouvé des applications directes dans le cancer de l'ovaire où une expression différentielle de lipides a été démontrée entre les régions saine et cancéreuse. Ce travail a donc permis d'une part de mettre en évidence une forte, implication des lipides de type cannabinoïdes sur le recrutement des cellules microgliales ainsi qu'une régulation de la production du NO au site de la lésion, et d'autre part, l'apparition de lipides spécifiques au sein des neurones au cours des phases de régénération nerveuse du SNC d'Hirudo. De plus, l'utilisation de colorants histologiques comme matrice en vue de détecter des lipides directement sur coupes de tissus permet d'associer l'application de l'imagerie MALDI des lipides à la recherche de marqueurs potentiels de nature lipidique dans le cancer de l'ovaire. Des perspectives d'interaction avec la biologie clinique et médicale pourraient être envisagées afin de compléter les diagnostics des anatomo-pathologistes par une localisation et une caractérisation des lipides impliqués dans une pathologie donnée
Lipids are metabolites which can be declined in many classes. Most of them are known to figure as structural molecules in the cell membrane but a significant key role is also played as cellular messenger when interacting with specific membrane receptors. The leech Hirudo medicinalis which is a model for the neurosciences is able to regenerate its central nervous system (CNS) after a lesion in opposition with the CNS of vertebrate. In this way, we showed by Tof-SIMS imaging changes in the lipidome of harmed leech brain directly on tissue. In particular lipids such as fatty acids and triglycerides have been characterized during injuries of the leech CNS. These lipids were expressed in specific areas of damaged neurons. We also characterized endocannabinoids in crude lipid extracts of harmed leech brain by MALDI-Tof Tof mass spectrometry. The identified endocannabinoids anandamide (AEA) and 2-arachidonyl glycerol (2AG) are lipids which act as cellular messenger. During the injury of the leech brain, an increase in the 2AG concentration in the brain were demonstrated while AEA was decreasing. As a consequence, a modulation in the chemotactic effect on microglial cells was observed in the harmed connective. 2AG and AEA have also been demonstrated to regulate the NO release in activated microglia under neurotoxic rate. A new approach in developpemental research in lipidomic using MALDI imaging mass spectrometry allowed us to validate for the first time the use of specific histochemical dies for lipids as a way to detect and characterize lipids directly on rat brain tissue. This new approach of studiying lipids using dies named DALDI Tof-Tof (Dye-Assisted Laser Desorption Ionisation Time-of-fligh)has been successfully applied to the ovarian cancer where different patterns in the lipid content were detected on tissue slices between benign and malignant areas. This work highlighted in one hand the roles played by cannabinoids on the microglia chemotaxis and the regulation of NO secretion at the lesion site and in the second hand, the expression of specific lipids on neurons close to the lesion site during the regeneration process of the damaged leech CNS. Moreover, by using histological dies specific the the lipid staining as matrices, we showed that MALDI imaging of lipids allowed to detect lipids which could be potentially biomarkers for ovarian cancer. A cross-talk with scientist and medical fields can emerged since using both the same way to detect lipids on tissue for diagnosis purposes

Le thème général du présent travail est celui de l'intégration des informations issues de différentes modalités d'imagerie anatomo-fonctionnelle cérébrale. L'étude que nous avons menée peut être divisée en deux parties distinctes dont le lien est assuré par l'aspect intégration d'informations. La première partie a consisté à améliorer la représentation cartographique 3D de l'activité électrique cérébrale en proposant de nouvelles méthodes d'interpolation. Trois méthodes sont présentées et comparées entre elles. Le choix de l'une d'elles dépend d'un compromis précision-vitesse de calcul. Dans la deuxième partie, nous nous sommes intéressés à l'intégration des informations anatomiques et fonctionnelles fournies au clinicien par les différentes modalités d'imagerie. Après une étude détaillée des différentes méthodes de fusion d'images utilisées actuellement, nous proposons une nouvelle méthode basée sur la transformée pyramidale en ondelettes. Cette dernière offre de meilleurs résultats que ceux des méthodes classiques.

A l'heure de la protéomique, la spectrométrie de masse s'est révélée un outil puissant pour la recherche et l'identification des biomolécules à partir d'échantillons purifiés. Une nouvelle ère s'ouvre, avec l'imagerie MALDI, permettant en plus la localisation de biomolécules telles que les peptides, les protéines ou les lipides au sein des tissus. Des développements cruciaux restent encore à réaliser pour améliorer les performances de cette technologie. Dans ce contexte, nous nous sommes tout d'abord intéressés à la mise au point de nouveaux protocoles adaptés à l'analyse directe et l'imagerie par spectrométrie de masse de petits organismes en particulier la sangsue Hirudo medicinalis. Ce modèle est particulièrement intéressant du point de vue des phénomènes de régénération nerveuse et nous avons débuté des études sur les lipides pouvant y être impliqués. Le deuxième point abordé est l'étude des apports de la métallisation pour la spectrométrie de masse. Tout d'abord un dépôt métallique sur des lames histologiques permet à la fois une corrélation des informations morphologiques obtenues en microscopie optique avec les images moléculaires d'IMS. La métallisation de l'échantillon quand à elle, a permis de supprimer les décalages de pics vers les plus hauts rapports m/z, d'obtenir des spectres MALDI de meilleures qualités et grâce à une reproductibilité plus importante entre 2 spectres, de produire des images MALDI de plus grandes qualités. Enfin, une partie des développements a été dédiée à la possibilité d'améliorer la résolution de l'image grâce à l'utilisation d'un système permettant de diminuer la zone accessible au laser.

En neuroradiologie interventionnelle, la machine d'angiographie RX est le moyen d'imagerie par excellence pour guider le médecin dans l'accomplissement de son
geste thérapeutique. Cette machine permet l'acquisition d'une image 3D montrant les artères du patient (ou 3DXA). Cependant, le contrôle visuel du déploiement des
outils (guide, cathéter...) est effectué en 2D avec une image temps réel (ou fluoroscopie). Cette thèse a pour ambition de contribuer à l'amélioration des techniqu
es de guidage en proposant des outils permettant une utilisation de l?image 3D durant le traitement.

Les images étant acquises avec la même machine d'angiographie, nous avons consacré une partie de notre travail au développement de méthodes fiables de calibrage de
la chaîne image portée par l'arceau rotatif de la machine. Le but était de comprendre si l'arceau se déformait ou non sous l'influence de son poids.

Tirant parti du fait que les images sont acquises avec la même machine, nous avons ensuite proposé une méthode de recalage 3D2D entre l'image 3DXA et la fluorosc
opie. Cette méthode exploite les capteurs de position du système et incorpore les déformations subies par le système.

Suite à ces travaux, un système permettant la fusion de l'image 3DXA avec la fluoroscopie a été développé en collaboration avec GE Healthcare et évalué au CHU de Nanc
y pour le traitement des anévrismes cérébraux.

Enfin, un nouveau système doté de deux chaînes images (ou système bi-plan) a été installé à Nancy durant notre thèse. Après avoir développé une méthode de détection 2D du g
uide dans les images fluoroscopiques, nous avons initié une première étude de la reconstruction 3D du guide à partir des images bi-plan.

L’utilisation de techniques de microscopie optique de plus en plus performantes a permis des avancées considérables en neurobiologie. Néanmoins, la population de neurones mise en jeu lors de la formation de la mémoire, ainsi que sa dynamique restent à ce jour très peu connues. L’objectif de la thèse est de développer puis d’utiliser deux types de microscopies originales couplées à des sondes fluorescentes de dernière génération (sondes calciques G-CaMP6f et sonde voltage ArcLight) pour l’étude in vivo des réseaux neuronaux impliqués dans la mémorisation chez la drosophile. Le choix du modèle Drosophila melanogaster pour cette étude neurobiologique est justifié par plusieurs atouts uniques : un cerveau peu volumineux, des capacités d’apprentissage remarquables, la possibilité d’analyser un réseau neuronal dans sa globalité avec une résolution cellulaire et la disponibilité d’outils génétiques très perfectionnés pour son étude. Le premier type de microscopie conçu est celui dite à illumination structurée de type HiLo permettant d'obtenir une coupe optique en profondeur. Nous avons alors étudié le rôle de divers récepteurs, tels que les récepteurs dopaminergiques et gabaergiques dans la transmission de l'information punitive jusqu'aux neurones des corps pédonculés. Nous avons également mis en évidence une non-homogénéité spatiale des neurones de type α/β des corps pédonculés en termes d’excitation et d’inhibition en réponse à une stimulation punitive pour une profondeur d’analyse d'environ 10 à 20 µm. Cette profondeur limite étant imposée par les aberrations, nous avons alors implémenté une boucle d’optique adaptative dans notre microscope. Cela a permis de réaliser des analyses morphologiques jusqu’à 50 µm de profondeur. Le second type de microscopie développé est la microscopie multiconfocale de type « spinning disk » dans le but d’imager l’ensemble des corps cellulaires des neurones des corps pédonculés. Le développement de ce projet n'est pas achevé, ce qui n’a pas encore permis de répondre à des questions biologiques d’intérêt
Cellular and neural network dynamics involved in memory formation remain poorly known despite the progress brought by advanced optical microscopies to neurobiology. The use of Drosophila melanogaster as a model organism constitute one of the most promising approaches due to its unique features: a small brain size, outstanding learning capabilities, very powerful genetic tools and the possibility to analyze a whole neural network with a cellular resolution. To this aim, we implemented two types of optical fluorescence microscopes coupled to cutting-edge fluorescent biosensors, calcic G-CaMP6f and voltage ArcLight probes. We used HiLo structured illumination, a technique able to provide axial optical sectioning, deep in the brain, to study the role of dopaminergic and gabaergic molecular receptors in the transmission of aversive stimulus to mushroom bodies neurons. We also evidenced a non-uniform response of type α/β mushroom bodies neurons under electrical stimulation at 10 to 20 µm depth of analysis. To penetrate deeper in the brain, we added an adaptive optics feedback loop into our microscope in order to overcome aberrations issues. We were then able to rebuild optical sections down to 50 µm depth. The second type of microscopy we developed is a multiconfocal microscope using spinning disk. The aim was to image all the mushroom bodies neurons, at the level of their cell bodies, with a cellular resolution. Since this project is at its beginning, it did not allow us to answer to advanced biological questions yet

Ces dernières années, un nouveau composant de l'environnement des tumeurs (ET) a été mis en évidence: les projections des neurones du système nerveux. En effet, les tumeurs sont infiltrées par des axones, ce qui pourrait réguler la progression du cancer.Le cancer du pancréas fait partie des cancers les plus mortels. Les traitements thérapeutiques actuels qui ciblent ce cancer ne sont pas efficaces. Il est donc important de mieux comprendre les différentes composantes de l'ET de ce cancer afin d’identifier de nouvelles cibles thérapeutiques. Nous proposons de décrire l’innervation des tumeurs pancréatiques ce qui est le point de départ pour mieux comprendre l’importance de cette composante de l'ET. Les objectifs ont été d’analyser en 3D les réseaux d'axones qui innervent le pancréas sain et cancéreux, ainsi que leurs relations avec d'autres types cellulaires de l'ET (vaisseaux sanguins (VS)).Pour cela, nous avons utilisé une méthode d'imagerie 3D de pancréas entiers, rendus transparents, qui proviennent de modèles génétiques de souris qui développent des cancers du pancréas similaires à ceux de l'homme. Nous avons observé que les réseaux d'axones sont plus denses et plus complexes dans les régions cancéreuses du pancréas par rapport aux régions saines. Alors que dans les tissus sains les axones sont associés aux VS, ils ne le sont plus dans les régions cancéreuses. Nous avons de plus identifié des groupes morphologiques de réseaux d'axones qui permettent de discriminer une région saine d'une région cancéreuse.L’analyse de la structure en 3D de ces réseaux d'axones pourrait donc représenter une donnée prédictive et pronostique de l'état d'avancé clinique de la maladie
Cancers are diseases in which cancer cells interact with a complex tumor environment (TE). In recent years, a new component of TE has been highlighted: neuronal projections of the nervous system. Indeed, the axons of neurons innervate the tumors, which could regulate cancer progression.Pancreatic cancer is among the most deadly cancers. Indeed, the current therapeutic treatments that target this cancer are not effective. It is therefore important to better understand the different components of the TE of this cancer in order to identify new potential therapeutic targets.In this thesis, we propose to describe the innervation of pancreatic tumors which is the starting point to better understand the importance of this component of the TE. The objectives were to visualize and analyze in 3D the networks of axons that innervate the healthy and cancerous pancreas, as well as their relations with other cell types of the TE (blood vessels (BV)).For this, we used a method of 3D imaging of whole pancreas, made transparent, which come from genetic models of mice that develop pancreatic cancer similar to that of humans.We observed that axon networks are denser and more complex in cancerous regions of the pancreas compared to healthy regions. Moreover, while in healthy tissue, axons are associated with BV, they are no longer in cancerous areas.We also identified morphological groups of axon networks that discriminate a healthy region from a cancerous region.The analysis of the 3D structure of these axon networks could thus represent a predictive and prognostic value for the progression of the disease

Chez les patients atteints de la sclérose en plaques (SEP), les lymphocytes T autoréactifs utilisent des molécules d'adhérence (CAM) pour traverser la barrière hémo-encéphalique (BHE), pénétrer dans le système nerveux central (SNC) et médier la détérioration de la myéline. Les lymphocytes T régulateurs (Treg) constituent l’un des éléments clés de la tolérance immunitaire, protégeant contre les réactions auto-immunes. Cependant, l'entrée et la fonction des Treg dans le SNC restent largement inconnues. Notre laboratoire a démontré la contribution de plusieurs CAM, dont la molécule melanoma cell adhesion molecule (MCAM), dans la migration des lymphocytes pathogéniques à travers la BHE. L'objectif de cette étude est de déterminer si les Treg migrent dans le SNC en utilisant MCAM et s’ils exercent des fonctions anti-inflammatoires qui pourraient atténuer l'inflammation du SNC. L'expression de MCAM, des marqueurs fonctionnels de Treg (CTLA-4, CCR6, CCR5), ainsi que leur sécrétion de cytokines (IL-10, GrzmB, TGF-ß, IFN-γ, TNF α, GM-CSF, IL-17a), ont été étudiées sur des Treg du sang périphérique, du liquide céphalo-rachidien (LCR) et de la culture in vitro, provenant de patients atteints de SEP et d’individus sains (HC), par cytométrie de flux, en corroboration avec qPCR et ELISA. De plus, la présence de MCAM+ Treg dans le SNC a été évaluée par immunohistofluorescence (CD4, CD25, Foxp3, MCAM, noyaux) sur des souris atteintes d'encéphalomyélite auto-immune expérimentale (EAE). Nos données ont montré une augmentation de l'expression de MCAM sur les Treg de patients atteints de la forme cyclique de SEP (RRMS) par rapport aux HC. Nous avons observé une tendance vers une fréquence plus élevée de MCAM+ Treg dans le LCR par rapport au sang périphérique des patients atteints de SEP, ce qui suggère que MCAM pourrait jouer un rôle important dans la migration des Treg. Ces cellules MCAM+ Treg semblent avoir un phénotype plus fonctionnel et anti-inflammatoire que leurs contreparties MCAM-. De plus, nous avons trouvé des niveaux plus élevés de MCAM+ Treg dans les périodes de rémission de l'EAE, ce qui souligne leur implication durant cette phase de la maladie. Dans l'ensemble, nos données montrent que MCAM est une CAM essentielle pour la migration des Treg vers le SNC.
In multiple sclerosis (MS), autoreactive T cells upregulate cellular adhesion molecules (CAMs) to cross the blood brain barrier (BBB), enter the central nervous system (CNS) and mediate damage to myelin. Regulatory T cells (Treg) are one of the key components of immune tolerance, protecting against autoimmune reactions. However, Treg's entry and function in the CNS remains largely unknown. Our lab has demonstrated the contribution of several CAMs, including melanoma cell adhesion molecule (MCAM), in the migration of pathogenic lymphocytes across the BBB. The goal of this study is to determine whether Treg migrate into the inflamed CNS using MCAM and exert anti-inflammatory functions, possibly dampening CNS inflammation. The expression of MCAM and Treg functional markers and chemokine receptors (CTLA-4, CCR6, CCR5,), as well as cytokine secretion (IL-10, GrzmB, TGF-ß, IFN-γ, TNF α, GM-CSF, IL-17a), were studied on MS patients and healthy individuals (HC) Treg from the peripheral blood, cerebrospinal fluid (CSF), and in vitro culture, by flow cytometry, in corroboration with qPCR and ELISA. Moreover, the presence of MCAM+ Treg in the CNS was assessed by immunohistofluorescence (CD4, CD25, Foxp3, MCAM, nuclei) on experimental autoimmune encephalomyelitis (EAE) affected mice. Our data showed an increase in the expression of MCAM on Treg during relapse-remitting MS patients (RRMS) compared to HC. We observed a trend for a higher frequency of MCAM+ Treg cells in the CSF versus the peripheral blood of MS patients, suggesting that MCAM might play an important role in the migration of Treg. These MCAM+ Treg seem to have a more functional and anti-inflammatory phenotype than their MCAM- counterparts. Moreover, we found higher levels of MCAM+ Treg in periods of EAE remission, underlining their involvement during this disease phase. Overall, our data depicts MCAM as an essential CAM for Treg homing to the CNS.