Implication de la composition de la composante vasculaire dans les effets protecteurs du VEGF sur les lésions cérébrales néonatales

par Faiza El Ghazi-Delattre

Thèse de doctorat en Biologie cellulaire. Neurosciences

Sous la direction de Bruno Gonzalez.

Soutenue en 2010

à Rouen .

mots clés

• Développement neurologique
• Apoptose
• Nécrose
• Vaisseaux sanguins
• Facteur de croissance des cellules endothéliales vasculaires
• Glutamate (ion)

Résumé

Il est connu à ce jour de nombreux facteurs susceptibles d'endommager le cerveau en développement. Toutefois, au niveau cellulaire, il semble qu'une libération excessive de glutamate soit une cause majeure dans le développement des lésions cérébrales. La dérégulation de sa neurotransmission peut engendrer des anomalies développementales et des dégâts cérébraux considérables identifiés sous le terme de cascade excitotoxique. Dans le cadre de cette thèse, nous nous sommes intéressés à deux stress responsables d'atteintes cérébrales chez le nourrisson et impliquant la transmission glutamatergique l'excitotoxicité et l'exposition périnatale à l'alcool. L'objectif du travail a consisté à tester l'hypothèse d'une implication de la composante vasculaire dans le développement de lésions cérébrales chez la souris nouveau-née. Dans une première étude, la caractérisation du modèle ex vivo de lésions cérébrales excitotoxiques a révélé un effet dual du glutamate au sein du néocortex immature. Un effet anti-apoptotique du NMDA est observé dans les couches immatures II-IV et est associé à une mobilisation transitoire de calcium dans les neurones. Dans les couches V-VI, constituées de cellules plus matures, le NMDA est pro-nécrotique et induit un influx massif et soutenu de calcium. L'effet apoptotique du MK801 induit l'expression de BAX, l'effondrement du potentiel mitochondrial et l'activation des caspases-3 et -9. La kétamine, un anesthésique aux propriétés antagonistes du NMDA, mime les effets apoptotiques du MK801. Une deuxième étude a porté sur la caractérisation de l'effet du VEGF sur la toxicité du glutamate dans les couches corticales V-VI. Nous avons montré que le VEGF exerce un effet protecteur sur la nécrose induite par une concentration excitotoxique de glutamate. Le VEGF diminue la mortalité neuronale et la mobilisation calcique induite par le glutamate via un mécanisme NO-dépendant. Nos résultats suggèrent un rôle bénéfique des NOS et du NO dans les couches corticales V-VI. Dans une troisième étude, nous nous sommes intéressés aux effets de l'exposition périnatale à l'alcool sur l'angiogénèse cérébrale. En effet, l'alcool, consommé durant la grossesse, constitue la première cause non génétique d'handicap mental chez l'enfant. Nous avons observé que l'exposition périnatale à l'alcool induit une désorganisation du réseau microvasculaire cortical chez les souris nouveau-nées ; cette perturbation vasculaire est retrouvée chez les enfants atteints de SAF. L'exposition périnatale à l'alcool agit également sur l'expression de VEGF-R1 et VEGF-R2 suggérant ainsi qu'un dérèglement de ces protéines pourrait expliquer la désorganisation du réseau vasculaire. De plus, nos données ex vivo indiquent que l'alcool, connu pour inhiber la neurotransmission glutamatergique, diminue la mobilisation calcique du glutamate sur les cellules endothéliales cérébrales. En conclusion, le glutamate exerce, selon le type cellulaire, des effets différents sur le cortex cérébral en développement. Au niveau neuronal, une même concentration de glutamate est pro-nécrotique dans la couche VI et anti-apoptotique dans les couches II-IV. Au niveau vasculaire, le glutamate stimule l'activité calcique des cellules endothéliales mais l'effet du neurotransmetteur sur l'angiogenèse reste encore à caractériser. En période périnatale, le VEGF apparaît protecteur contre deux types de stress. Au niveau neuronal, il prévient les effets délétères induits par l'excitotoxicité via un mécanisme NO-dépendant. Alors qu'au niveau vasculaire, il prévient les effets de l'alcool sur la rétraction des vaisseaux et l'activité des cellules endothéliales. Dans ces deux types de stress, une interaction avec les récepteurs glutamatergiques est probablement mise en jeu.

Titre traduit

Vascular implication in the protective effects of the vascular endothelial grouth factor in cerebral brain damage

Pas de résumé disponible.

Résumé

Numerous factors could damage the developing brain; however, it seems that excessive release of glutamate is a major process leading to brain lesion development. Glutamate is the major excitatory amino acid of the central nervous system; it regulates both neurodevelopment and adult brain activity. Consequently, the disturbances in glutamate neurotransmission can lead to developmental abnormalities and significant brain damages triggered by the excitotoxic cascade. In the present PhD thesis, we focused on two stresses responsible for brain lesions in newborns and involving the glutamatergic transmission: the excitotoxicity and the perinatal alcohol exposure. The objective of this project consisted in investigating implication of the vasculature in the development of brain damage in newborn mice. Our work showed that the VEGF system interferes with two toxic stresses frequently observed during the perinatal life i. E. The glutamatergic excitotaxicity and the prenatal alcohol exposure. Concerning excitotaxicity, we found that a given concentration of glutamate exerted trophic or deleterious effects depending of the cortical layer considered. In the deep cortical layers V and VI, where glutamate is pronecrotic, we found that VEGF exerted a neuroprotective effect through a NO-dependent mechanism. On the other hand, in a model of prenatal alcohol exposure, we found that ethanol altered brain vasculature and VEGF receptor expression both in mice and FAS patients. Because alcohol possess glutamate antagonist properties, all these data suggest that glutamatergic and VEGFergic systems interact during neuronal and vascular development in the immature brain.