The regulation of tPA in the brain:physio-pathological implications

Régulation physio-pathologique de l'activateur tissulaire du plasminogène au niveau cérébral

• Auteur / Autrice : Benoit Roussel
• Direction : Denis Vivien, Carine Ali
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Aspects moléculaires et cellulaires de la biologie
• Date : Soutenance en 2008
• Etablissement(s) : Caen

Mots clés

Mots clés contrôlés

Neurotoxicologie

Barrière hématoencéphalique

Thrombolyse

Activateur tissulaire du plasminogène

Vieillissement

Ischémie cérébrale

Résumé

L’injection intraveineuse de l’activateur tissulaire du plasminogène (tPA) est le seul traitement aigu de l’ischémie cérébrale autorisé chez l’Homme. Cependant, le tPA présente des limites d’utilisation comme son étroite fenêtre thérapeutique, un risque hémorragique et une efficacité de recanalisation malgré tout relativement peu élevée. De plus, la littérature suggère fortement que non seulement le tPA endogène, mais aussi exogène (capable de traverser la BHE) ont des effets pro-excitotoxiques en clivant la sous unité NR1 du récepteur NMDA. Sur ces bases, une partie de ces travaux de thèse a consisté à : - développer et tester des stratégies de thrombolyses plus sûres et/ou plus efficaces : utilisation de DSPA comme thrombolytique, co-injection de tPA et de cDSPA (DSPA inactif) ou de tPA et d’HMGB-1 (protéine qui se lie au tPA et qui augmente sa capacité de conversion du plasminogène en plasmine). - inclure le principal facteur de risque dans les études portant sur l’ischémie cérébrale, à savoir le vieillissement, qui demeure écarté dans la majorité des études et des essais cliniques. Nous montrons que le DSPA, tout comme le cDSPA, est capable de diminuer le passage du tPA à travers la BHE, ce qui a pour conséquence de diminuer l’effet aggravateur des lésions excitotoxiques provoquées par le tPA. Nous démontrons également que lorsque le tPA est lié à HMGB-1, ce passage dans le parenchyme est diminué et au niveau cérébral, cette liaison empêche le tPA de cliver la sous unité NR1 : la conséquence sera une neuroprotection. Nous nous sommes aussi intéressés aux effets du vieillissement sur le tPA endogène et ses conséquences sur l’ischémie cérébrale. Nous montrons que, chez l’Homme comme chez l’animal, il existe une diminution du volume de lésion ischémique corrélée à l’âge. Chez les animaux âgés nous avons également une diminution d’expression et d’activité du tPA au niveau cérébral qui serait responsable de la diminution du volume de lésion ischémique chez les animaux âgés. De plus, nous montrons que cette diminution de tPA est due à une diminution au cours du vieillissement d’un facteur de transcription : D-Site Albumin Binding Protein (DBP). Nous mettons donc en évidence deux populations de patients chez qui il serait envisageable d’avoir des traitements différentiels.

Recanalization with tPA is the only approved treatment for ischemic stroke. However, this treatment has some limitations, including a narrow therapeutic window, an elevated risk of hemorrhage transformation and a low level of effective recanalization. Moreover, there is a growing body of evidence that both endogenous and exogenous tPA could mediated pro-excitotoxic effects by cleaving the NR1 subunit of the NMDA receptor. Based on this, parts of my thesis work consisted in: - Developing and testing new thrombolytic strategies: the new thrombolytic agent DSPA, the co-treatment of tPA and cDSPA (an inactive form of DSPA), or the use of a tPA/HMGB-1 complexes (which confer increased fibrinolytic potency). - including the principal risk factor for stroke in experimental research, i. E. Aging, which remains excluded from most studies in the field of stroke. We show that DSPA, as well as cDSPA, decrease the passage of tPA acros the blood-brain barrier and lead to a decrease in the pro-excitotoxic effect of tPA. We also demonstrate that the binding of tPA to HMGB-1 antagonizes the passage of tPA in the brain parenchyma, and that such a complex also confers neuroprotection, by preventing tPA from cleaving the NR1 subunit of NMDA receptors. We have also investigated the impact of brain aging on the endogenous levels of tPA, and its consequences on cerebral ischemia. We evidence in both humans and animals an age-associated decrease in ischemic damages, which is correlated in mice to lower levels of the cerebral expression and activity of tPA. Moreover, we identify DBP (D-site albumin Binding Protein), as being the transcription factor responsible for the control of tPA levels as a function of age. Altogether, our results suggest that it could be pertinent to consider two subgroups of patients according to their age, and to develop specific therapeutic strategies for each category.