Étude de la propagation de l'alpha-synucléine de l'hôte vers le greffon dans la maladie de Parkinson

Host to graft propagation of alpha-synuclein in Parkinson’s disease : intra-nigral versus intra-striatal transplantation

• Auteur / Autrice : Maëlig Patrigeon
• Direction : Afsaneh Gaillard, Laure Belnoue
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Neurosciences
• Date : Soutenance le 09/11/2022
• Etablissement(s) : Poitiers
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences Biologiques et Santé (Limoges)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de neurosciences expérimentales et cliniques - LNEC (Poitiers ; 2012-....)
• Partenaire(s) de recherche : faculte : Université de Poitiers. UFR des sciences fondamentales et appliquées
• Jury : Président / Présidente : Lucie Karayan-Tapon
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Michael Decressac
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Benjamin Dehay, Anselme Perrier

Mots clés

Mots clés contrôlés

Virus adéno-associés

Cellules souches pluripotentes induites

Transplantation

Greffe intranigrale

Alpha-synucléine

Maladie de Parkinson

Mots clés libres

Maladie de Parkinson

Transplantation

Alpha-Synucléine

Synucléinopathie

Prion

Vecteur viral

Greffe nigrale

Greffe striatale

Parkinson's Disease

Cell transplantation

Alpha-Synuclein

Synucleinopathy

Prion

Viral vector

Nigral graft

Striatal graft

Résumé

La maladie de Parkinson (MP) est caractérisée par la dégénérescence des neurones dopaminergiques de la substance noire pars compacta (SNc) et par l'accumulation anormale d'alpha-synucléine (α-syn) agrégée. Cette dégénérescence entraîne la perte d'innervation dopaminergique au niveau du striatum dorsal, principale région de projection de la SNc, et aboutit au développement de troubles moteurs (akinésie, bradykinésie, tremblement de repos, posture anormale). La transplantation intrastriatale de neurones dopaminergiques issus du mésencéphale ventral foetal (MVF) chez des patients atteints de la MP a démontré le potentiel thérapeutique de cette technique. Cependant, 10 à 24 ans après la transplantation de neurones foetaux dans le striatum de patients parkinsoniens, plusieurs études ont mis en évidence la présence d'agrégats d'α-syn dans le greffon. La présence de ces agrégats semble être le résultat de la propagation de l'α-syn du cerveau de l'hôte vers les neurones greffés selon un mode de propagation de type prion. Le striatum n'étant pas le site endogène des neurones dopaminergiques nigraux, nous avons émis l'hypothèse qu'il représenterait un environnement défavorable au développement des neurones transplantés, les rendant ainsi plus vulnérable aux processus pathologiques.Mon projet de thèse avait donc pour objectif d'étudier la propagation de l'α-syn du cerveau de l'hôte vers les neurones greffés en comparant deux sites de transplantation, la SNc ou le striatum. Dans un premier temps, nous avons développé et caractérisé deux modèles murins de la MP obtenus par l'injection unilatérale d'un vecteur viral adénoassocié permettant l'expression d'α-syn humaine mutée A53T (AAV2/9-hα-synucléine A53T) dans la SNc ou le striatum de souris C57BL6. Nous avons ainsi mis en évidence que 5 semaines après l'injection du vecteur viral, les souris présentent une altération de la motricité associée au développement d'une lésion dopaminergique et d'une synucléinopathie dans la SNc et le striatum des animaux injectés. Dans un second temps, nous avons utilisé ces modèles animaux de la MP pour comparer la propagation de l'α-syn du cerveau de l'hôte vers les neurones greffés selon le site de transplantation. Pour cela, des progéniteurs dopaminergiques issus du MVf murin ont été transplantés dans la SNc ou le striatum d'animaux préalablement injectés avec le vecteur viral en position respectivement nigrale et striatale. La propagation de l'α-syn humaine a été évaluée dans les neurones greffés à 2, 5 et 8 mois après la transplantation. Dès 2 mois après la transplantation, nous avons mis en évidence l'accumulation d'α-syn humaine dans les greffons nigraux et striataux. A 2 et 8 mois après la transplantation, les greffons striataux contiennent environ 20% d'α-syn humaine de plus que les greffons nigraux. Des résultats similaires ont été obtenus avec la forme phosphorylée de l'α-syn, caractéristique des agrégats pathologiques dans la MP. Ces résultats soutiennent l'hypothèse selon laquelle le striatum représente un environnement défavorable pour les cellules greffées, les rendant plus vulnérables à l'accumulation pathologique d'α-syn.

Parkinson's disease (PD) is characterized by the degeneration of dopaminergic neurons in the substantia nigra pars compacta (SNc) and by the abnormal accumulation of aggregated alpha-synuclein (α-syn). This degeneration leads to the loss of dopaminergic innervation in the dorsal striatum, the main projection region of the SNc, and results in the development of motor disorders (akinesia, bradykinesia, tremor, abnormal posture). Intrastriatal transplantation of dopaminergic neurons from the fetal ventral mesencephalon (fVM) in PD patients has provided proof-of-principle for the cell replacement strategy in this disorder. However, 10 to 24 years after transplantation, several studies have revealed the presence of a-syn aggregates in the striatal grafts. The presence of these aggregates seems to be the result of the propagation of α-syn from the host brain to the transplanted neurons in a prion-like mode. As the striatum is not the endogenous site of dopaminergic neurons, we hypothesized that the striatum would be an unfavorable environment for the development of transplanted neurons, making them more vulnerable to pathological processesThe objective of my thesis project was to study the propagation of α-syn from the host brain to the transplanted neurons by comparing two transplantation sites, the SNc or the striatum. We developed and characterized two mouse models of PD obtained by unilateral injection of an adeno-associated viral vector allowing the expression of mutated human α-syn A53T (AAV2/9-hα-synuclein A53T) in the SNc or striatum of C57BL6 mice. We demonstrated at 5 weeks after injection of the viral vector the development of a motor deficit, associated with a dopaminergic lesion and a synucleinopathy. In these models, we compared the spread of α-syn from the host brain to the transplanted neurons depending on the transplantation site. For this purpose, dopaminergic progenitors derived from murine fMV were transplanted into the SNc or striatum of respectively SNc- and striatum-lesioned animals. The spread of human α-syn was assessed in transplanted neurons at 2, 5, and 8 months after transplantation. As early as 2 months after transplantation, we showed accumulation of human α-syn in nigral and striatal grafts. At 2 and 8 months after transplantation, striatal grafts contained about 20% more human a-syn than nigral grafts. Similar results were obtained for phosphorylated α-syn which is a marker of pathological α-syn aggregates. These results support the hypothesis that striatum is an unfavorable environment for grafted cells, making them more vulnerable to pathological a-syn accumulation.