Characterization of spinal cord lesions in the marmoset EAE model using MRI and histopathology techniques

par Jennifer Lefeuvre

Thèse de doctorat en Neurosciences

Sous la direction de Stéphane Lehéricy et de Daniel S. Reich.

Le président du jury était Bruno Stankoff.

Le jury était composé de Anne Baron-Van Evercooren, Traian Popa.

Les rapporteurs étaient Jean-Philippe Ranjeva, Itamar Ronen.

  • Titre traduit

    Caractérisation des lésions médullaires dans le modèle du marmoset EAE par IRM et techniques d’histopathologie


  • Résumé

    Jusqu’à 90% des patients atteints de sclérose en plaque (SEP) présentent des lésions dans la moëlle épinière. L’imagerie par résonance magnétique (IRM) des lésions médullaires demeure un challenge difficile et par conséquent, leur développement et le lien avec la progression clinique du patient restent à ce jour fortement méconnus. Encéphalomyélite auto-immune expérimentale (EAE) chez le marmoset présente des caractéristiques lésionnelles cérébrales ainsi que des déficits sensori-moteurs se rapprochant fortement de la SEP. L’objectif de cette thèse a été de développer de nouveaux protocoles IRM à 7T en association avec des analyses histopathologiques afin de caractériser le type de lésions médullaires et de suivre leur évolution spatio-temporelles chez le marmoset EAE. Notre première étude postmortem nous a permis de démontrer une forte ressemblance des lésions focales avec celles retrouvées chez les patients SEP, ainsi que une grande hétérogénéité des lésions subpiales entre animaux le long de la moelle épinière. Dans un second temps, nous avons mis en place une routine expérimentale robuste adapter à la morphologie de l’animal, ainsi que la création d’une antenne 12-canaux en réseau phasé. Pour la toute première fois, nous avons imager in vivo la totalité de la moëlle épinière de nos primates au cours de la maladie. Nous avons trouvé une forte corrélation entre la charge lésionnelle médullaire et les scores cliniques. Ces nouveaux éléments soulignent la pertinence des lésions médullaires chez le marmoset EAE pour étudier les mécanismes de développement des lésions chez les patients SEP.


  • Résumé

    Up to 90% of multiple sclerosis (MS) patients present spinal cord lesions. Magnetic resonance imaging (MRI) of spinal cord lesions is still a difficult challenge. Consequently, the evolution of spinal cord lesions in MS and their contribution to disease progression remain poorly understood. The brain of common marmoset with experimental autoimmune encephalomyelitis (EAE) displays closer radiological and pathological features as well sensori-motor deficits with MS. The objective of this thesis was to develop new MRI protocols at 7 Tesla in association with histopathological analysis to better characterize the type of spinal cord lesions in the marmoset EAE, and to understand their spatiotemporal evolution. A first postmortem study demonstrated a strong resemblance to MS focal lesions in terms of shape and distribution, as well a heterogeneous subpial pathology between animals and along the spinal cord length. Secondly, we implemented a robust in vivo experimental setup in order to adapt to the morphology of the animals and created a 12-element phase-array coil. This new setup enabled us to image for the first time the entire spinal cord of nonhuman primates with EAE during the disease. We also found a strong association between the lesion load and the disability scores. These new findings highlight the relevance of the spinal cord lesions in the marmoset EAE model for studying the disease mechanisms of spinal cord lesions in MS.


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