Illumination proche infrarouge à visée neuroprotectrice dans la maladie de Parkinson : étude préclinique

Near infra-red stimulation with neuroprotective aim in Parkinson's disease : preclinical study

• Auteur / Autrice : Florian Reinhart
• Direction : François Berger
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Neurosciences
• Date : Soutenance le 22/01/2016
• Etablissement(s) : Université Grenoble Alpes (ComUE)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale ingénierie pour la santé, la cognition, l'environnement (Grenoble ; 1995-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Clinatec (Grenoble, Isère, France ; 2012-....)
• Jury : Président / Présidente : Alim-Louis Benabid
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : François Féron, Cécile Moro
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Stéphane Palfi, Emmanuel Rabischong

Mots clés

Mots clés contrôlés

Souris de laboratoire

Expérimentation animale

Neuroprotecteurs

Emploi en thérapeutique

Rayonnement infrarouge

Maladie de Parkinson

Mots clés libres

Illumination proche infra-Rouge

Etude pré clinique

Maladie de Parkinson

Near infra-Red stimulation

Preclinical study

Parkinson Disease

Résumé

La maladie de Parkinson est la seconde pathologie neurodégénérative la plus fréquente après la maladie d’Alzheimer. Elle se manifeste par une mort progressive et continue des neurones dopaminergiques de la voie nigro-striée, accompagnée de troubles moteurs et non moteurs lourdement handicapants. La maladie de Parkinson touche près de 6,3 millions de personnes dans le monde, avec une répartition homogène sur l’ensemble de la planète. Il existe plusieurs thérapeutiques permettant de diminuer les symptômes des malades, dont les plus efficaces sont la dopa-thérapie et la stimulation cérébrale profonde. Toutefois, à ce jour, aucune stratégie visant à protéger les neurones dopaminergiques de la dégénérescence n’a démontré son efficacité chez l’humain. En parallèle, un nombre grandissant d’études montre le potentiel cytoprotecteur d’une illumination proche infrarouge. Récemment, plusieurs études ont démontré le potentiel neuroprotecteur de cette gamme de lumière sur des modèles rongeurs de la maladie de Parkinson. L’objectif du présent travail est de confirmer ce potentiel et d’optimiser son efficacité afin de préfigurer l’essai clinique à venir. Pour ce faire, avec les modèles MPTP souris et 6-OHDA unilatéral rat, nous avons étudié la faisabilité d’une illumination intracérébrale chronique, l’influence de la longueur d’onde, de la fenêtre temporelle de traitement (pré-, post-traitement), de la quantité globale d’énergie optique apportée (continu vs discontinu, nombre de flashs lumineux, énergie d’un seul flash), de la durée d’un flash et de la puissance optique appliquée sur l’efficacité thérapeutique. Nous démontrons ici la faisabilité d’une illumination intracérébrale chronique et son potentiel neuroprotecteur. Nous montrons par ailleurs que les longueurs d’onde 670 et 810 nm protègent toutes deux les neurones dopaminergiques dans nos modèles d’étude. Nous montrons une mise en place rapide des mécanismes de protection (< 20 min), et un maintien dans le temps pendant au moins 48 heures. De plus, nous observons qu’une illumination discontinue est préférable à une illumination continue. La quantité globale d’énergie optique appliquée semble ne pas avoir de rôle significatif sur l’efficacité du traitement. En revanche, il existe un seuil bas pour la puissance optique, qui semble régie par un effet « tout-ou-rien ». L’efficacité thérapeutique est également liée à la durée d’un flash lumineux, par « un effet en cloche », Tous ces résultats sont en adéquation avec la littérature scientifique qu’ils confirment et complètent. Couplés aux travaux sur primates non humains de mon équipe d’accueil, ils serviront de base de travail à la conception du futur essai clinique.

Parkinson’s disease is the second most common neurodegenerative disease, after Alzheimer disease. It is characterized by a slow, continuous death of dopaminergic neurons in the nigrostriatal pathway, followed by severe motor and non-motor symptoms. Parkinson’s disease affects 6.3 million peoples, with a homogeneous distribution worldwide.There are several symptomatic strategies applied in clinic, such as the dopa-therapy (gold standard) and the deep brain stimulation. However, theses therapeutical approaches are not neuroprotective. Indeed, to date, there is no strategy able to effectively slow or rescue the course of the disease. Alternatively, a growing number of studies show the cytoprotective potential of a near infrared illumination. Recently, several studies showed the neuroprotective potential of these wavelengths in rodent models of Parkinson disease.The aim of this work is to confirm and optimize the efficacy of a near infrared treatment in Parkinson’s disease, as the first step for the future clinical trial.We used the MPTP mice and the 6-OHDA unilateral rat models to assess the feasibility and the effectiveness of an intracerebral chronical illumination. We also measured the influence of the wavelength, the time window (pre-, post-treatment), the global optical energy delivered (continuous vs discontinuous, number of flashs, energy of one flash), the duration of one flash and the optical power on the therapeutical efficacy.We demonstrate here the feasibility of an intracerebral chronical illumination and its neuroprotective potential. We show that the 670 and 810 nm wavelengths both protect the dopaminergic cells in the rodent models, and produce a quick activation of the protective mechanisms (< 20 min). The neuroprotective effect stays effective at least 48 hours after the illumination. Moreover, we show that a discontinuous illumination seems better than a continuous one. The global optical energy delivered has no significant influence on the efficacy. In contrast, the optical power has an everything-or-nothing effect. The therapeutic efficacy is also flash duration dependent (bell effect).All these results confirm and complete the scientific literature. Together with the work on non-human primates from my team, these results will be useful to design the future clinical trial.