La recherche expérimentale de la neurorrhaphie chirurgicale et des thérapies moléculaires pour les lésions du nerf périphérique

Experimental Research of Surgical Neurorrhaphy and Molecular Therapies for Peripheral Nerve Injury

• Auteur / Autrice : Shiwei Wang
• Direction : Song Liu
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de la vie et de la santé
• Date : Soutenance le 22/12/2017
• Etablissement(s) : Université Paris-Saclay (ComUE)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Signalisations et réseaux intégratifs en biologie (Le Kremlin-Bicêtre, Val-de-Marne ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Petites Molécules de neuroprotection, neurogénération et remyélinisation (Le Kremlin-Bicêtre, Val-de-Marne ; 2015-2019)
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : Université Paris-Sud (1970-2019)
• Jury : Président / Présidente : Fabrice Parker
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Song Liu, Fabrice Parker, Jean-Paul Marie, Phong Dam Hieu, Frédéric Charbonnier
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Jean-Paul Marie, Phong Dam Hieu

Mots clés

Mots clés contrôlés

Site donneur de greffe

Lésions des nerfs périphériques

Progestérone

Canaux potassiques

Stéroïdes

Mots clés libres

Lésion nerveuse périphérique

Neurorrhaphie

Greffon nerveux pré-Dégénéré

Neurostéroïdes

Ligand TSPO

Canal potassique activateur Kv7.2/7.3

Peripheral nerve injury

Neurorrhaphy

Predegenerated graft

Neurosteroids

TSPO ligand

Kv 7.2/7.3 channel activator

Résumé

Les lésions nerveuses périphériques (LNP) ont des origines variées. Elles peuvent être causées par un traumatisme, une inflammation, une ischémie mais également par la compression de nerfs par une tumeur. Ces lésions traumatiques entrainent une perte sensorielle mais aussi une atteinte motrice pouvant avoir une incidence importante sur la vie des patients et leurs familles. De nombreux progrès ont été réalisés dans le traitement des LNP ces dernières années, cependant, la récupération des patients reste incomplète. Ainsi, l’amélioration du pronostic clinique demeure un défi pour les chercheurs et les cliniciens avec l’utilisation de nouvelles techniques et produits thérapeutiques. Ceci m’a conduit pour ma thèse à utiliser une nouvelle approche avec deux types de greffons combinés avec plusieurs stades de lésion du nerf donneur, mais également à tester le potentiel thérapeutique de petites molécules de types neurostéroïdes, ligands TSPO et activateurs de canaux potassiques afin d’étudier les effets sur la neurorégénération et la neuroprotection lors d’une lésion traumatique. Ainsi, ma thèse se compose de deux parties, faisant appel à deux modèles expérimentaux de rats. 1) Afin de déterminer les meilleures conditions de lésion du nerf donneur lors de la greffe, une neurorrhaphie entre le nerf donneur et la greffe a été réalisée avec deux types de greffons (frais ou pré-dégénérés). Un marquage des neurones par un traceur rétrograde, l’analyse des axones myélinisés et l’évaluation des potentiels d’actions ont été réalisés pour étudier la neuroprotection et la neurorégénération. Cette approche a permis de montrer une régénération axonale efficace à condition que la partie axonale fournie par le nerf donneur atteigne 50 % du nombre total d’axones. De plus, l’utilisation du greffon pré-dégénéré a montré un effet bénéfique en potentialisant le processus de neurorégénération. 2) Dans le but d’étudier l’effet de l’administration de petites molécules telles que la progestérone, la Nestorone, l’étifoxine et les activateurs des canaux potassiques Kv7.2/7.3 sur la neuroprotection, la régénération axonale et les fonctions de récupération, on a utilisé un modèle de lésion par compression du nerf spinal cervical. Les analyses histologiques mentionnées ci dessus, la mesure des potentiels évoqués et des tests de comportements sensori-moteurs ont été effectués pour étudier la neuroprotection, la neurorégénération et les fonctions de récupération. La progestérone et la Nestorone ont montré des effets bénéfiques sur la neuroprotection à court terme, mais également sur la neurorégénération et la récupération fonctionnelle à long terme après une lésion nerveuse. D’une manière intéressante, l’action seule de l’étifoxine améliore la récupération fonctionnelle motrice tandis que le GRT12 seul a plutôt une action bénéfique sur la récupération sensitive. Les composés de synthèse associant les propriétés de ligands TSPO d'activateurs des canaux Kv7.2/7.3 ont montré des effets sur la récupération fonctionnelle à la fois motrice et sensitive. Notre étude met en évidence qu’une neurorrhaphy réalisée avec une lésion de 50% du nerf donneur est la meilleure condition pour la neurorégénération. Elle a également permis de vérifier l’avantage de l’utilisation d'un greffon nerf pré-dégénéré pour améliorer le processus de neurorégénération. Nous avons démontré l’action thérapeutique de la progestérone et de la Nestorone sur la neuroprotection et neurorégénération, mais également celle des nouveaux composés synthétiques (ligand TSPO combiné à l’activateur Kv7.2/7.3) sur la récupération sensori-motrice.

Peripheral nerve injury (PNI) results from multiple causes, including trauma, inflammation, ischemia and tumor compression. Dysfunction of affected muscles and sensory deprivation caused by PNI result in huge obstacles for suffering patients and their families. Even though many achievements for PNI treatment have been realized during the last decades, poor clinical prognosis remains a challenge for researchers and clinicians. This prompted me to explore new approaches for nerve repair by using two different types of nerve grafts associated with several nerve injuries of donor nerve, but also investigate the therapeutic potential of several small molecules including neurosteroids, TSPO agonist ligands and potassium channel activators for promoting neuroprotection and neuroregeneration. My thesis is divided into two parts and makes use of two experimental rat models. The major aims were : 1) To determine the optimal injury condition of a donor nerve for end-to-side neurorrhaphy by using a sciatic end-to-side neurorrhaphy model with different types of autologous nerve grafts (fresh or predegenerated). Neuronal retrograde labeling, analysis of myelinated axons and the evaluation of action potentials were performed to evaluate neuroprotection and neuroregeneration. This approach showed that effective axonal regeneration into a nerve graft occurred only when axonal resources supplied by the donor nerve reached 50% of its total number of axons. In addition, the use of a predegenerated nerve graft was beneficial for neuroregeneration by improving the environment of the nerve pathway. 2) To investigate the efficacy of the administration of small molecules including progesterone, Nestorone, etifoxine and Kv7.2/7.3 channel activators for neuroprotection, axonal regeneration and functional recovery. For these studies, we developed a cervical spinal nerve crush injury model. The same histological analysis mentioned above, measures of evoked potentials and motor or sensory behavioral tests were performed to evaluate neuroprotection, neuroregeneration and functional recovery. Progesterone and Nestorone showed benefits on neuroprotection at early stages and on neuroregeneration and functional recovery at later stages after nerve injury. Interestingly, the mono-therapy of etifoxine promoted motor functional recovery while the mono-therapy of GRT12 was beneficial for sensory functional recovery. The synthetic compounds combining TSPO ligand and Kv7.2/7.3 channel activator properties promoted both motor and sensory functional recovery. In conclusion, our study revealed that 50% axotomy of a donor nerve in the end-to-side neurorrhaphy paradigm is the optimal condition for neuroregeneration. We also verified the advantage of using predegenerated instead of a fresh nerve graft to improve the regenerative environment. We also demonstrated the effectiveness of progesterone and Nestorone in neuroprotection and neuroregeneration, and that new synthetic compounds with TSPO ligand and Kv7.2/7.3 channel activator properties promoted motor and sensory recovery.