Amélioration de la valeur prédictive des modèles animaux dans la recherche sur l’accident vasculaire cérébral (AVC) avec l’utilisation d’un modèle de diabète murin insulinodépendant pour tester de nouvelles stratégies thérapeutiques

Improving the predictive value of animal models in stroke research with the use of an insulin-dependent murine diabetes model to test new therapeutic strategies

• Auteur / Autrice : Florent Lebrun
• Direction : Cyrille Orset
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Aspects moleculaires et cellulaires de la biologie
• Date : Soutenance le 12/12/2022
• Etablissement(s) : Normandie
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Normande de biologie intégrative, santé, environnement (Mont-Saint-Aignan, Seine-Maritime)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Physiopathologie et imagerie des troubles neurologiques (Caen ; 2017-....)
• Partenaire(s) de recherche : établissement de préparation : Université de Caen Normandie (1971-....)
• Jury : Président / Présidente : Denis Vivien
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Marie-Christine Bouton, Tae-Hee Cho, Nicolas Violle, Emmanuelle Canet-Soulas
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Marie-Christine Bouton, Tae-Hee Cho

Mots clés

Mots clés contrôlés

Récepteurs NMDA

Transformation hémorragique

Comorbidité

Activateur tissulaire du plasminogène

Diabète insulinodépendant

Modèles animaux

Ischémie cérébrale

Mots clés libres

Imagerie cérébrale

Brain ischemia

Brain imaging

Diabetes

Hemorrhagic transformation

Animal models

Tissue plasminogen activator

N-Methyl-D-Aspartate Receptor

Comorbidity

Résumé

Les AVC ischémiques, l’une des principales causes de décès et d’invalidité dans le monde, surviennent principalement chez le sujet âgé atteint de pathologies concomitantes dites comorbidités. Or des années durant, les études précliniques ont testé des molécules thérapeutiques sur des animaux mâles, jeunes et en bonne santé, aboutissant à des prédictions précliniques erronées sur le potentiel chez l’Homme des traitements expérimentaux prometteurs. Ainsi, tous les traitements évalués chez l’animal ont échoué en phase clinique, excepté l’Altéplase (rtPA), seul traitement autorisé pour la phase aigüe de l’AVC ischémique à l’heure actuelle. Cependant, l’administration de rtPA en clinique est à l’origine d’un risque accru de transformation hémorragique (TH), complication majeure menaçant la survie des patients, exacerbé chez le patient diabétique. C’est pourquoi l’élaboration d’un modèle d’AVC ischémique sur des animaux développant un diabète chronique s’avère nécessaire. Dans le but de développer un modèle préclinique pertinent permettant de tester l’efficacité et l’innocuité de nouvelles stratégies thérapeutiques, nous avons induit le diabète de type 1, par injections répétées de streptozotocine, à des souris Swiss mâles avant de leur induire un AVC ischémique proche de la physiopathologie humaine.Nos résultats montrent que les animaux sans comorbidité présentent une réduction des volumes de lésions cérébrales ainsi qu’une amélioration de la récupération fonctionnelle suite à la recanalisation induite par le rtPA. Les animaux diabétiques présentent quant à eux des lésions plus importantes et des déficits sensorimoteurs plus marqués. De plus, nous avons constaté que le rtPA n’améliore pas la taille des lésions et la récupération neurologique tout en favorisant l’apparition de transformations hémorragiques. Ces résultats, proches de ceux observés en clinique, confirment la valeur translationnelle du modèle puisqu’il permet de modéliser différents effets connus du diabète sur la physiopathologie de l’AVC chez l’Homme.En l’absence d’effets bénéfiques du rtPA pour la population diabétique, deux stratégies thérapeutiques ont été testées. La n-acétyl-cystéine (NAC), qui avait prouvé ses effets bénéfiques dans le cadre de l’AVC préclinique chez l’animal normo-glycémique, a permis de réduire significativement les tailles de lésions et d’améliorer la récupération fonctionnelle chez les animaux diabétiques. Le Glunomab, un anticorps qui bloque l’interaction délétère du tPA avec les récepteurs NMDA, a permis de limiter drastiquement les dommages ischémiques tout en reversant les effets non-désirés du rtPA comme les TH et la sur-inflammation.Ainsi, nous disposons désormais d’un modèle expérimental permettant d’une part, d’étudier les mécanismes mal connus qui sous-tendent les effets du diabète sur l’évolution et la prise en charge de l’AVC, et d’autre part qui s’avère utile pour les tests des thérapeutiques de demain.

Ischemic strokes, one of the main causes of death and disability worldwide, occur mainly in the elderly with concomitant pathologies called comorbidities. However, for years, preclinical studies have tested therapeutic molecules on young, healthy male animals, leading to erroneous preclinical predictions about the potential of promising experimental treatments in humans. Thus, all the treatments evaluated in animals have failed in the clinical phase, except for alteplase (rtPA), the only treatment authorized for the acute phase of ischemic stroke at present. However, the administration of rtPA in the clinic is at the origin of an increased risk of haemorrhagic transformation (HT), a major complication threatening the survival of patients, exacerbated in diabetic patients. This is why the development of a model of ischemic stroke on animals developing chronic diabetes is necessary. In order to develop a relevant preclinical model to test the efficacy and safety of new therapeutic strategies, we induced type 1 diabetes, by repeated injections of streptozotocin, in male Swiss mice before inducing an ischemic stroke close to human pathophysiology.Our results show that animals without comorbidity exhibit reduced brain lesion volumes as well as improved functional recovery following rtPA-induced recanalization. Diabetic animals, on the other hand, present more significant lesions and more marked sensorimotor deficits. Furthermore, we found that rtPA does not improve lesion size and neurological recovery while promoting the onset of hemorrhagic transformations. These results, close to those observed in the clinic, confirm the translational value of the model since it makes it possible to model various known effects of diabetes on the pathophysiology of stroke in humans.In the absence of beneficial effects of rtPA for the diabetic population, two therapeutic strategies have been tested. N-acetyl-cysteine (NAC), which had proven its beneficial effects in the context of preclinical stroke in normoglycemic animals, known to reduce significantly the size of lesions and improve functional recovery in diabetic animals. Glunomab, an antibody that blocks the deleterious interaction of tPA with NMDA receptors, drastically limits ischemic damage while reversing the unwanted effects of rtPA such as HT and over-inflammation.Thus, we now have an experimental model allowing on the one hand, to study the poorly understood mechanisms underlying the effects of diabetes on the evolution and management of stroke, and on the other hand which proves to be useful for testing the therapies of tomorrow.