Etude de la réponse différenciée à l'hypoxie-ischémie au cours du développement cérébral périnatal chez la souris

par Nicolas Dupré

Thèse de doctorat en Aspects moleculaires et cellulaires de la biologie

Sous la direction de Bruno Gonzalez et de Philippe Leroux.

Le président du jury était Valérie Besson.

Le jury était composé de Nathalie Bednarek, Vincent Bérézowski, Carine Ali, Stéphane Marret.

Les rapporteurs étaient Nathalie Bednarek, Vincent Bérézowski.


  • Résumé

    L’hypoxie-ischémie (HI) et l’inflammation sont les principaux facteurs de risques d’apparition de paralysies cérébrales (PC) chez le nouveau-né prématuré ou à terme. La PC est un ensemble de troubles moteurs et cognitifs nécessitant une prise en charge à vie. Sa prévalence en Europe est de 1,7‰ naissances vivantes, ce qui constitue un problème de santé publique. Les nouveau-nés prématurés et nés à terme montrent des atteintes structurales et des déficits à long terme différents aux plans quantitatif et qualitatif. À ces âges, les interventions thérapeutiques et de prévention sont limitées du fait des interférences probables avec le développement. Afin d’appréhender les mécanismes de ces lésions périnatales et de trouver de potentielles pistes d’intervention précoce, nous avons utilisé un modèle murin d’HI chez la souris de 5 et 10 jours (P5 et P10). À ces stades, le développement cortical chez la Souris mime celui d’enfants prématurés (vers 30 SG) ou à terme. Méthode. Afin d’étudier la réponse différenciée à l’HI entre ces deux stades, nous avons, dans un premier temps, réalisé une étude longitudinale par imagerie IRM suivie d’une étude comportementale des animaux à l’âge adulte, ainsi que des études enzymatiques ciblées en période périnatale. Dans un second temps, nous avons réalisé une étude globale et sans apriori des modifications précoces du transcriptome. Résultats I. Nos résultats renforcent la validité de ce modèle murin pour l’étude des lésions spécifiques correspondant aux lésions : soit de nouveau-nés prématurés soit d’enfants à terme. En effet, nous montrons une atteinte spécifique de la substance blanche (SB) chez les souris à P5, mimant les leucomalacies périventriculaires du grand prématuré. Nous montrons que l’atteinte de la SB est associée à une vulnérabilité vasculaire dépendante de l’âge. L’atteinte vasculaire passe par l’activité de la MMP-9, sous dépendance du tPA. À long terme, nous montrons des atteintes cognitivo-comportementales dépendantes de l’âge, permettant d’associer les lésions de la SB aux déficits d’interaction sociale et à l’hyperactivité, alors que les déficits d’apprentissage sont plus amples chez la souris exposée à l’HI à P10 et sont associés à des lésions de l’hippocampe et du cortex rétrosplénial. Résultats II. L’étude du transcriptome a permis de constituer une base de données utilisable pour des études ultérieures. Elle montre des différences importantes de la réponse induite par l’HI, en fonction de l’âge. Cinq faits parmi les plus marquants sont à retenir : i) si les processus affectés aux deux âges sont les mêmes, soit principalement la régulation de la transcription, l’inflammation, la mort cellulaire et l’angiogenèse, les gènes mis en jeu sont sensiblement différents, ii) une réponse à P10 qui, pour une grande partie, s’oppose à l’évolution ontogénique des niveaux de transcrits, peut être le signe d’un arrêt dans le processus de développement, iii) des cinétiques d’induction et de répression différentes à P5 et P10, la réponse étant retardée à P10 en termes de délai d’induction et de maximum d’amplitude, iv) la réponse transcriptomique à l’HI à P5 semble en voie d’extinction après 24h, alors qu’à ce même délai post-HI, la réponse montre une forte amplification chez les animaux lésés à P10, v) une répression coordonnée, à P5 seulement, de gènes codant des protéines impliquées dans les fonctions synaptiques 12h après l’HI, potentiellement responsable de l’extinction de la réponse à 24h. Conclusion. Ces études, complémentaires, permettent une meilleure compréhension de la pathogenèse des lésions cérébrales néonatales. Elles ouvrent notamment différentes pistes de recherche pour les années à venir, orientées vers : i) la spécificité vasculaire, dépendante de la structure et du stade de développement, ii) la prise en compte du stade de développement pour l’expérimentation et la mise au point de stratégies de neuroprotection spécifiques de l’âge.

  • Titre traduit

    Age dependent effects of hypoxia ischemia in the mouse neonatal brain


  • Résumé

    Hypoxia-ischemia and inflammation are the major triggers of cerebral palsy (CP) in preterm and term new-born. CP is defined as a group of nonprogressive disorders of movement and posture, associated with cognitive and behavioural disorders. CP prevalence is about 1.7‰ living birth and leads to life-long medical care which altogether makes CP a healthcare issue. Preterm and term new-born exhibit specific structural damages and long-term outcomes. In the perinatal period, therapeutic or preventive strategies are limited due to the risk of interference with the ongoing development. To further explore lesion mechanisms, we used the well described “Rice-Vannucci” model of HI adapted in mice aged 5 or 10 days (P5/P10). At these developmental stages, mouse cortical development mimics those of human preterm and term new-born respectively.Methods. To explore the differentiated response to HI between P5 and P10 mice, we first performed a longitudinal MRI study associated with learning and social behaviour testing at adulthood. We also used targeted enzymatic approaches in perinatal period. In a second time, we performed a global, non-targeted assessment of early HI-induced transcriptome modifications during the first 24h after HI.Results I. Our results validated the HI model for the study of age-dependent lesions corresponding to preterm or term new-born lesions. We confirmed the P5-specific white matter lesions mimicking periventricular leukomalacia of preterm infants (30GW). We showed that these white matter lesions originate from age-dependent vascular vulnerability. This vascular vulnerability involved P5 restricted vascular MMP-9 activity which also depends on tPA activity. We showed age-dependent long-term cognitivo-behavioural outcomes, allowing us to associate white matter damages to social behaviour and hyperactivity, whereas learning deficits were more pronounced in P10 mice and associated with hippocampal and retrosplenial cortex damages.Results II. The transcriptome study has generated a useful database for further research. It also showed very important differences in HI-induced transcriptomic responses. Five highlights emerged: i) identical processes (pathways, GO terms) were affected by HI in both P5 and P10 mice: i.e. regulation of transcription, inflammation, cell death/apoptosis and angiogenesis, but the genes induced or repressed associated to these processes were highly different at the two stages, ii) the HI-induced transcription response at P10 mainly counteracted the development-induced transcription changes, iii) the kinetics of induction/repression were different between P5 and P10 mice; P10 mice exhibiting a global delayed response to HI compared to P5 in terms of delay of induction/repression and maximum amplitude, iv) twenty-four hours after HI, the response at P5 was slowing down, apparently returning to basal state, whereas in P10 mice the changes appeared uncontrolled, v) a P5 specific coordinated repression of genes coding proteins involved in synaptic function was observed 12h post-HI, perhaps at the origin of the global slowing-down of transcription alterations observed 24h post-HI.Conclusion. These complementary studies provide a better understanding of the pathogenesis of neonatal brain injury. They also open routes towards new research areas such as: i) the specific vascular vulnerability, depending on brain structures and developmental stage, ii) the consideration of the maturation stage in the further development and experimentation of new neuroprotective strategies.



Le texte intégral de cette thèse sera accessible librement à partir du 19-03-2021


Il est disponible au sein de la bibliothèque de l'établissement de soutenance.

Autre version

Cette thèse a donné lieu à une publication

Etude de la réponse différenciée à l'hypoxie-ischémie au cours du développement cérébral périnatal chez la souris


Consulter en bibliothèque

La version de soutenance existe

Où se trouve cette thèse\u00a0?

  • Bibliothèque : Université de Rouen. BU Lettres, Sciences humaines. Service commun de la documentation.
Voir dans le Sudoc, catalogue collectif des bibliothèques de l'enseignement supérieur et de la recherche.

Consulter en bibliothèque

Cette thèse a donné lieu à une publication

Informations

  • Sous le titre : Etude de la réponse différenciée à l'hypoxie-ischémie au cours du développement cérébral périnatal chez la souris
  • Détails : 1 vol. (271 p.)
  • Annexes : Bibliogr. 459 références
La version de soutenance de cette thèse existe aussi sous forme papier.

Où se trouve cette thèse\u00a0?

Voir dans le Sudoc, catalogue collectif des bibliothèques de l'enseignement supérieur et de la recherche.