Contribution de la voie Wnt dans la stabilité de la barrière hémato-encéphalique

Wnt pathway contribution to blood-brain barrier stability

• Auteur / Autrice : Florian Gueniot
• Direction : Cécile Duplàa
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie Cellulaire et Physiopathologie
• Date : Soutenance le 19/12/2019
• Etablissement(s) : Bordeaux
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la vie et de la santé (Bordeaux)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Biologie des maladies cardiovasculaires (Pessac, Gironde)
• Jury : Président / Présidente : Stéphanie Debette
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Cécile Duplàa, Stéphanie Debette, Muriel Laffargue, Fabian Docagne, Jérôme Badaut
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Muriel Laffargue, Fabian Docagne

Mots clés

Mots clés contrôlés

Barrière hématoencéphalique

Maladies cardiovasculaires

Alzheimer, Maladie d'

Mots clés libres

Voie Wnt

BHE

Démence Vasculaire

Maladie d’Alzheimer

Perméabilité vasculaire

Wnt Pathway

BBB

Vascular Dementia

Alehimer’s disease

Vascular permeability

Résumé

La démence est caractérisée par une détérioration progressive des capacités mentales qui compromettent l’autonomie des patients. Le vieillissement en est le facteur de risque majeur. La population mondiale vieillissante, l’absence de traitement, ainsi que l’augmentation des individus touchés estimé à 50 millions, permettent d’estimer un coût de santé publique triplé à 4 trillions de dollars d’ici à 2050. Les études récentes tendent à montrer un rôle crucial de la dysfonction vasculaire dans les pathologies de démence. En effet une large étude neuropathologique basée sur l’autopsie des patients a permis de mettre en évidence que 80% des patients diagnostiqués de Maladie d’Alzheimer (MA) présentaient une pathologie vasculaire. Néanmoins, les mécanismes cellulaires et moléculaires entrainants ces dysfonctions vasculaires et altérant l’intégrité de la barrière hémato-encéphalique (BHE) dans le cas de la démence en général restent encore aujourd’hui méconnus. Au niveau moléculaire, la voie Wnt est impliqué dans le maintien de l’intégrité de la BHE. Le laboratoire a récemment identifié une E3-ubiquitine-ligase, PDZRN3 qui agit comme un médiateur de la signalisation Wnt non-canonique dans les cellules endothéliales en réprimant la voie Wnt canonique. Cette ubiquitine-ligase est impliquée dans la perméabilité vasculaire, faisant de cette dernière une cible pour réguler l’intégrité de cette barrière. Nous avons alors posé l’hypothèse suivante : La BHE ést déstabilisée dans la mise en place des démences dont la MA ; en maintenant l’intégrité de la BHE en réprimant la signalisation Wnt, permettrait de ralentir la sévérité de la MA et des altérations cognitives associées. Nous avons généré une lignée murine délétée pour Pdzrn3 dans l’endothélium de façon inductible (iECKO) et les avons soumises à une hypoperfusion cérébrale graduelle par la pose de constricteurs sur les artères carotides communes. Alors que les performances des souris contrôles sont impactées par l’hypoperfusion, celles des souris iECKO sont maintenues. Nos résultats montrent que les souris iECKO présentent une réduction significative des lésions cérébrales (micro-infarcts) ainsi qu’une réduction significative de la perte neuronale dans la zone CA1 de l’hippocampe jouant un rôle clé dans les processus mnésiques de reconnaisance spatiale. À l’inverse les souris surexprimant Pdzrn3 dans l’endothélium (iECOE) présentent le phénotype opposé à celui des souris iECKO, avec une détérioration mnésique plus importante que les contrôles associés à des fuites de la BHE, des lésions cérébrales, une perte neuronale hippocampale et une inflammation exacerbée. Nous avons aussi voulu étudier l’impact de la délétion dans les CE de Pdzrn3 dans le cadre de la MA. Nous avons généré et validé un modèle murin triple mutant en croisant les souris APP/PS1, modèle de MA, avec nos souris iECKO pour générer une souche APP/PS1 ; iECKO. Étonnamment, nos résultats montrent une réduction significative des dépôts amyloïdes à 6 mois dans les souris APP/PS1 ; Pdzrn3 iECKO comparés à leurs contrôles APP/PS1. À 8 mois les souris APP/PS1 apparaissent comme ayant une fonction cognitive sévèrement touchée dans un test mnésique de reconnaissance spatiale alors que les souris APP/PS1 ; Pdzrn3 iECKO ont une performance comparable à celle des contrôles de même âge non déments.

Dementia is characterized by a progressive deterioration of mental capacity that inevitably compromises independent living. Advancing age is the main risk factor, and due to the aging of the world population and lack of effective treatments, the number of affected individuals, estimated at 50 million worldwide, is anticipated to triple by 2050 at a cost approaching 4 trillion dollars. Recent studies tend to show a crucial role of vascular dysfunction in dementia pathologies. Indeed, a large autopsy-based neuropathological study has revealed that 80% of patients diagnosed with Alzheimer’s disease (AD) exhibit vascular pathology. However, the cellular and molecular mechanisms underlying vascular dysfunction and alteration of the blood brain barrier (BBB) integrity associated with dementia and AD remain to be elucidated. Body of evidences point out the Wnt pathway role in the maintenance of BBB integrity. The laboratory recently identified an E3-ubiquitin-ligase, PDZRN3 acting like Wnt non-canonical pathway modulator in endothelial cells repressing canonical Wnt pathway. This ubiquitin-ligase is involved in vascular permeability, making it a promising modulatory target to act upon alterations of the BBB integrity. We then hypothesized that: BBB is destabilized in the early onset of dementia & AD, keeping EC in a differentiated “barrier” state through Wnt signaling modulation should modulates early onset of dementia. We have generated Pdzrn3 inducible EC knockout (iECKO) mice and submitted them to gradual cerebral hypoperfusion by implanting ameroïd constrictors on both common carotid arteries. While memory performance of wild-type littermates is impaired under hypoperfusion, that of iECKO mice is preserved. Importantly, our data show that iECKO mice exhibit a significant decrease in the number of brain lesions (microinfarctions) as well as reduced neuronal loss in the CA1 hippocampal region known to play a crucial role in spatial recognition memory. Conversely, endothelial PDZRN3 overexpression (iECOE) produces phenotypes opposite to those of Pdzrn3-deleted mice (iECKO) with a clear deterioration of memory function associated with increased BBB leakage, brain lesions, hippocampal neuronal loss and inflammation compared to controls. We also wanted to investigate the impact of endothelial deletion of Pdzrn3 in AD. To this end, we have generated and validated a dedicated triple transgenic mouse model by crossing APP/PS1, AD mouse model with with Pdzrn3 iECKO mice to generate APP/PS1;Pdzrn3 iECKO colonies. Strikingly, our findings point to a significant decrease of Aβ-deposits at 6 months in APP/PS1;Pdzrn3 iECKO compared to APP/PS1 littermate control mice. At 8 months, APP/PS1 littermate controls appears severely impaired in a spatial recognition memory paradigm whereas APP/PS1;Pdzrn3 iECKO performed as well as non-demented age-matched Pdzrn3 iECKO and littermate controls.