Etablissement d'un protocole haut débit d'acquisition et d'analyse d'images pour les études précliniques par microscopie bi-photonique intravitale multispectrale : application à l'étude de la neuroinflammation provoquée par un modèle murin de sclérose en plaque

par Alexandre Jaouën

Thèse de doctorat en Neurosciences

Sous la direction de Franck Debarbieux.

Le président du jury était Geneviève Rougon.

Le jury était composé de Geneviève Rougon, Denis Vivien, Darine Abi Haidar, Fabrice Schmitt, Olivier Raineteau.

Les rapporteurs étaient Denis Vivien, Darine Abi Haidar.


  • Résumé

    La sclérose en plaques est une maladie chronique, auto-immune et neurodégénérative qui se traduit par l’apparition de plaques inflammatoires démyélinisantes dans le système nerveux central. Pour caractériser la réponse immunitaire innée, j’ai développé des outils d’imagerie optique non linéaire multispectrale intravitale, et des solutions semi automatisées d’analyse d’images. J’ai participé à la mise au point d’un protocole d’identification des phénotypes immunitaires en cytométrie. Ces outils appliqués à l’étude de l’encéphalomyélite auto-immune expérimentale, un modèle murin de SEP, ont permis d’analyser la cascade immunitaire par immunomarquages et marquages fluorescents transgéniques, de décrire les distributions des populations cellulaires dans le SNC, et de les associer à la dégradation axonale sur des échelles de temps de la seconde à la semaine. Sur une lignée de souris transgénique, Thy1-CFP/Cd11c-EYFP/LysM-EGFP, j’ai suivi en microscopie biphotonique l’évolution des densités de cellules fluorescentes dans la moelle épinière pendant plusieurs semaines. J’ai conclu que la dégénération axonale et les déficits moteurs sont corrélés avec l’infiltration par les méninges de neutrophiles et monocytes. Les monocytes se différencient in situ en cellules dendritiques d’origine monocytaire (moDCs) parallèlement à l'activation de la microglie. Ces événements cellulaires, dont la maturation des moDCs sont corrélés avec la résorption de l’inflammation. La méthodologie est en place pour poursuivre ces investigations sur d’autres modèles. L’optimisation du microscope m’a aussi permis d’accéder simultanément au contraste endogène CARS pour visualiser la gaine de myéline.

  • Titre traduit

    Establishment of a high-speed acquisition and image analysis protocol for preclinical studies using intravital and multispectral two-photon microscopy : application to the study of neuroinflammation induced with a mouse model of multiple sclerosis


  • Résumé

    Multiple sclerosis is a chronic auto-immune neurodegenerative disease characterized by the appearance of inflammatory plaques in the central nervous system. To characterize the innate immune response I have developed nonlinear optical tools for intravital multispectral imaging as well as semi-automated image processing solutions. I also contributed to the development of a flow cytometry protocol allowing the identification of immune cell phenotypes. Applied to study of Experimental Autoimmune Encephalomyelitis, a mouse model of MS, these tools have allowed to analyze the immune cascade thanks to immunolabelings and transgenic expression of fluorescence, describe the distributions of cell populations in the CNS with regard to neuron degeneration on time scales ranging from seconds to weeks. On a transgenic mouse line Thy1-CFP/Cd11c-EYFP/LysM-EGFP, I have followed by two-photon microscopy the evolution of fluorescent cells densities in the same area of the spinal cord for several weeks. I conclude that axonal degeneration and motor deficits are correlated with neutrophils and monocytes infiltration from the meninges. The monocytes differentiate in situ in monocyte-derived dendritic cells (moDCs) along with the recruitment of activated microglia. These cellular events correlated with a stabilization/remission phase of the disease. MoDCS maturation thus seems involved in the dampening of inflammation. Methodology and tools are now set for further investigations with other models. The microscope optimization for multicolor excitation allowed me to access simultaneously to the endogenous CARS contrast to visualize the myelin sheath.


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