Les effets protecteurs de la spadine et ses analogues dans la récupération motrice et cognitive post-AVC

Protective effects of Spadin and its analogs in motor and cognitive recovery after stroke

• Auteur / Autrice : Mariel Pietri
• Direction : Catherine Heurteaux, Marc Borsotto
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Interactions moléculaires et cellulaires
• Date : Soutenance le 21/06/2019
• Etablissement(s) : Université Côte d'Azur (ComUE)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la vie et de la santé (Nice ; 1992-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de pharmacologie moléculaire et cellulaire (Sophia Antipolis, Alpes-Maritimes)
• Jury : Président / Présidente : Serge Richard
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Catherine Heurteaux, Marc Borsotto, Serge Richard, Lorenz Hirt, Jean-Marie Vaugeois, Jean-Marc Muller, Brigitte Onteniente
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Lorenz Hirt, Jean-Marie Vaugeois

Mots clés

Mots clés contrôlés

Développement neurologique

Dépression -- Thérapeutique

Maladies cérébrovasculaires

Mots clés libres

AVC

Dépression post-AVC

TREK-1

Spadine

Neurogenèse

Comportement

Stroke

Post-stroke depression

TREK-1

Spadin

Neurogenesis

Behaviour

Résumé

Les Accidents Vasculaires Cérébraux (AVC) sont la deuxième cause de décès dans le monde (environ 500 000 par an en Europe). A ce jour, il n’existe pas de traitement neuroprotecteur efficace. Dans 20 à 60% des cas, les patients ayant subi un AVC développent un état dépressif dans les semaines qui suivent le trauma et, malgré leur efficacité, les traitements antidépresseurs (AD) actuels présentent des limites et des inconvénients. Il existe donc un besoin urgent de mettre au point de nouvelles approches thérapeutiques contre ces maladies. Il y a un peu plus de 10 ans, notre laboratoire a identifié le canal potassique TREK-1 comme étant une nouvelle cible face à l’AVC et face à la dépression. En 2010, le laboratoire a découvert la Spadine (PE 12-28), un peptide naturel issu de la maturation post-traductionnelle de la Sortiline. La spadine un bloqueur spécifique du canal TREK-1 qui possède des propriétés antidépressives particulières notamment sa rapidité d’action et son absence d’effets secondaires. Récemment, un essai clinique réalisé sur plus de 1000 patients a montré que la Fluoxétine, un antidépresseur couramment utilisé, administrée pendant plusieurs semaines à des personnes ayant subi un AVC permet une meilleure récupération neurologique. Nous avons donc formulé l’hypothèse que la Spadine pouvait correspondre à un nouveau concept de neuroprotection. Les tests in vivo ont démontré que les effets AD de la Spadine disparaissaient 6 heures après l’injection. Nous avons alors recherché et identifié des analogues possédant les mêmes propriétés mais ayant une efficacité et une durée d’effet in vivo plus supérieures. Plusieurs analogues plus courts de la Spadine ont été synthétisés. La première partie de ma thèse a été dédiée à mettre en évidence leurs effets AD grâce à des modèles animaux de comportement. Ce criblage, associé à un criblage électrophysiologique, a permis l’identification de 3 analogues de la Spadine manifestant une efficacité et une biodisponibilité supérieures à celles de la Spadine. Le chef de file de ces peptides est la Mini-Spadine ou PE 22-28. Les autres analogues ont été construits en utilisant le PE 22-28 comme peptide de base, le G/A-PE 22-28 et le G/A-PE 22-28 Biotinylé, où la Glycine en position N-terminale a été remplacée par une Alanine. Les premiers résultats confirmaient les effets AD des ces analogues courts. Par conséquent, j’ai pu entreprendre les études concernant leurs éventuelles capacités neuroprotectrices, avec une attention particulière sur la récupération post AVC. Nous avons choisi pour mimer un AVC d’utiliser le modèle de la MCAO (occlusion de l’artère cérébrale moyenne) sur souris adultes. Nous avons confirmé l’apparition d’un état dépressif 10 semaines après le trauma. Grâce à ce modèle, nous avons établi qu’un traitement par injection intrapéritonéale de Mini-Spadine avait des propriétés neuroprotectrices face au choc ischémique et permettait une meilleure récupération fonctionnelle des animaux. La mini Spadine réduit le taux de mortalité et prévient la perte de poids et les dysfonctionnements moteurs et cognitifs induits par l’ischémie. Par ailleurs, nous avons constaté grâce aux modèles FST (test de la nage forcée) et en NSF (Suppression de l’Alimentation induite par la Nouveauté) que la mini Spadine empêche le développement de la dépression post-AVC qui s’observe chez des souris non traitées. Enfin, le traitement mini Spadine augmente la neurogenèse et la synaptogenèse, et prévient la dégénération des neurones dopaminergiques de la substantia nigra. Ces résultats confirment que la mini Spadine représente un concept novateur en neuroprotection contre les AVC et les dépressions associées.

Stroke is the second leading cause of death in the world (about 500,000 per year in Europe). To date, there is no effective neuroprotective treatment. In 20 to 60% of cases, stroke patients develop depression within weeks of trauma and, despite their efficacy, current antidepressant (AD) treatments have limitations and deleterious side effects. There is therefore an urgent need to develop new therapeutic approaches against these diseases. About 10 years ago, our laboratory identified the potassium channel TREK-1 as a new target for stroke and depression. In 2010, the laboratory discovered Spadin (PE 12-28), a natural peptide derived from the posttranslational maturation of Sortilin. Spadin is a specific blocker of the TREK-1 channel that has particular antidepressant properties mainly its rapid action and its absence of side effects. Recently, a clinical trial involving more than 1000 patients showed that Fluoxetine, an antidepressant commonly used, administered for several weeks to people who have suffered from stroke, improves neurological recovery. We therefore hypothesized that Spadin could correspond to a new concept of neuroprotection. In vivo tests showed that the AD effects of Spadin disappeared 6 hours after injection. We then researched and identified analogues with the same properties but with greater efficacy and in vivo bioavailability. Several analogues shorter than Spadin have been synthesized. The first part of my thesis was dedicated to highlight their AD effects using animal behavioural models. This screening, combined with electrophysiological screening, allowed the identification of 3 Spadin analogues with greater efficacy and bioavailability than Spadin itself. The leader peptide is Mini-Spadin or PE 22-28. The other two were designed from this sequence, G/A-PE 22-28 and G/A-PE 22-28 Biotinylated, where the Glycine residue in the N-terminal position has been replaced by an Alanine residue. Our first results confirmed the AD effects of these short analogues. Consequently, I started to study their possible neuroprotective properties, with a particular focus on post-stroke recovery. We chose to use the MCAO (middle cerebral artery occlusion) model in adult mice to mimic stroke. We confirmed the onset of a depressive state 10 weeks after the trauma. Using this model, we have established that intraperitoneal injection of Mini-Spadin had neuroprotective properties against ischemic shock. The Mini-Spadin treatment also allows a better functional recovery of the animals. Mini-Spadin reduces the mortality rate, prevents weight loss and reduced motor and cognitive dysfunctions induced by ischemia. In addition, we showed by using FST (forced swimming test) and NSF (Novelty-Induced Feeding Suppression) models that mini Spadin prevents the development of a depressive behaviour that occurs in untreated mice. Finally, the Mini-Spadin treatment increases neurogenesis and synaptogenesis, and prevents the degeneration of dopaminergic neurons of the substantia nigra. These results confirmed that Mini-Spadin open the possibility of developing an innovative concept in neuroprotection against stroke and associated depression.