Auteur / Autrice : | Venetia Cardona |
Direction : | Michel Bottlaender, Benoît Larrat |
Type : | Projet de thèse |
Discipline(s) : | Physiologie, physiopathologie |
Date : | Inscription en doctorat le 01/10/2018 |
Etablissement(s) : | université Paris-Saclay |
Ecole(s) doctorale(s) : | École doctorale Innovation thérapeutique : du fondamental à l'appliqué (Châtenay-Malabry, Hauts-de-Seine ; 2015-....) |
Partenaire(s) de recherche : | Laboratoire : Imagerie moleculaire in vivo |
établissement de préparation de la thèse : Université Paris-Sud (1970-2019) |
Mots clés
Résumé
Aujourdhui, la principale limite à lefficacité des traitements contre les maladies du système nerveux central réside dans lincapacité des molécules thérapeutiques à traverser la barrière hémato-encéphalique (BHE) et à atteindre le parenchyme cérébral. Depuis 2010, NeuroSpin a réalisé plusieurs études reconnues sur lutilisation des ultrasons transcrâniens pour la perméabilisation transitoire de la BHE sans dommage tissulaire(1,2) Lagrégation de protéines anormales au sein du parenchyme cérébral est à lorigine dune mort progressive des neurones, et est impliquée dans un grand nombre de maladies neurodégénératives. La maladie dAlzheimer (MA) est notamment une maladie neurodégénérative incurable se caractérisant par des dépôts amyloïdes. En 2015, Leinenga et Götz(3) détournent ainsi cette perméabilisation de la BHE par ultrasons, non pas pour faire parvenir davantage de molécules thérapeutiques au sein du parenchyme cérébral mais plutôt dans le but de soustraire des molécules néfastes pour le système nerveux. Il est alors apparu que lapplication dultrasons transcrâniens chez la souris modèle de la MA était à lorigine dune clairance amyloïde, associée de plus à lamélioration des performances cognitives. Ce «nettoyage» serait lié à une activation microgliale. En 2016, par une approche protéomique, Kovacs(4) a pu démontrer, après un traitement ultrasons de souris saines, la sécrétion précoce de cytokines pro-inflammatoires, potentiellement par la microglie activée qui pourrait être ensuite responsable dune sécrétion un peu plus tardive de cytokines anti-inflammatoires. Ces cytokines pro-inflammatoires pourraient être à lorigine des effets thérapeutiques ultrasons induits observés chez les modèles rongeurs de la MA. Ces résultats mis en perspectives avec létude sur patients Alzheimer dHamelin(5) permettent de formuler une hypothèse de recherche selon laquelle il existerait un phénomène inflammatoire bénéfique, non caractérisé encore, déclenché par louverture de la BHE. Lobjet de cette étude préclinique, sur une période de thèse de trois ans, sera ainsi de comprendre le mécanisme neuro-inflammatoire thérapeutique impliqué dans le nettoyage des plaques amyloïdes et lamélioration des symptômes cognitifs des rongeurs modèles de la maladie dAlzheimer lorsquils sont traités par des perméabilisations transitoires de la BHE par ultrasons. La caractérisation des phénomènes inflammatoires induits par les sessions répétées dultrasons transcrâniens sera réalisée sur deux modèles de la maladie dAlzheimer: un modèle de souris C57Bl6 possédant les mutations APP/PS1∆9 et un modèle de rat F344 possédant également les mutations APP/PS1∆9. Limagerie et la quantification de cibles moléculaires impliquées dans la neuro-inflammation sont dun intérêt considérable pour aider la compréhension mécanistique de limpact des ultrasons sur le cerveau dune manière générale, grâce notamment au suivi dun ligand radioactif par limagerie TEP (Tomographie par Emission de Positons) de la protéine translocatrice TSPO. En effet, la TSPO est à lheure actuelle considérée comme un marqueur de la neuro-inflammation : lactivation des microglies et astrocytes (cellules nerveuses de linflammation) saccompagne en particulier dune surexpression de la TSPO située dans les mitochondries de ces cellules gliales(6,7) Leffet neuro-inflammatoire thérapeutique des ultrasons na à ce jour pas encore été étudié sur des modèles de la MA par des techniques dimagerie réalisables in vivo au cours détudes longitudinales. Ce travail de recherche constituera une étape significative dans lélaboration ultérieure dune thérapie anti-amyloïde innovante et non invasive directement applicable sur des patients humains Alzheimer. Pour la première fois, linteraction des cellules gliales et des ultrasons sera ainsi étudiée par imagerie TEP (au Service Hospitalier Frédéric Joliot), sur des animaux non transgéniques et sur les animaux transgéniques APP/PS1 modèles de la MA traités périodiquement par ultrasons. Ces données seront corrélées à limmunohistologie afin de mettre en évidence les protagonistes neuro-inflammatoires impliqués dans la clairance thérapeutique des plaques amyloïdes grâce à des marquages spécifiques. Les données TEP obtenues in vivo avec la quantification ex vivo de la charge amyloïde (marquage immunohistologique, Western Blot, ) et les données en IRM très haute résolution (à Neurospin) permettront de comprendre les mécanismes biologiques et de valider les hypothèses émises sur lefficacité des ultrasons dans le cadre de MA. Enfin, des tests de comportements seront réalisés chez les animaux transgéniques traités par ultrasons (Open Field, Novel Object Recognition, Y, Barnes et Elevated Plus mazes) afin dexplorer et de caractériser des changements de comportement et des atteintes cognitives comme lanxiété et laltération de la mémoire principalement, deux symptômes que lon retrouve chez les patients atteints de la MA. Ceci permettra également de confirmer que leffet «anti-amyloïde» de la perméabilisation de la BHE par ultrasons saccompagne bien des restaurations cognitives attendues et pourra peut-être permettre à terme la caractérisation dun phénotype inflammatoire particulier ultrasons-induit directement associable avec la guérison des atteintes cognitives. Cette collaboration entre Neurospin et le SHFJ sera pour moi une double opportunité dacquérir une expertise des technologies de pointe uniques à ces centres dans linnovation thérapeutique et diagnostique. Mon travail au sein de ces équipes pourra je lespère sétoffer de la richesse intellectuelle et technologique des acteurs universitaires et industriels implantés ou qui simplanteront dans le cluster Paris-Saclay. (1)Marty et al. J Cereb Blood Flow Metab, 2012; (2)Magnin et al. J Ther ultrasound, 2015; (3)Leinenga, Götz. Sci Transl Med, 2015; (4)Kovacs et al. PNAS, 2016; (5)Hamelin et al.Brain, 2016; (6)Crawshaw. J Neurol, 2017 ; (7)Chaney et al. J Neurochem, 2017