Modulation de la réponse gliale dans les traumatismes de la moelle épinière : approche pluridisciplinaire et translationnelle

Modulation of glial response in spinal cord injuries : multidisciplinary and translational approach

• Auteur / Autrice : Claire Bringuier
• Direction : Florence Perrin, Christophe Goze-Bac
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie Santé
• Date : Soutenance le 16/11/2020
• Etablissement(s) : Montpellier
• Ecole(s) doctorale(s) : Sciences Chimiques et Biologiques pour la Santé
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Mécanismes moléculaires dans les démences neurodégénératives (Montpellier)
• Jury : Président / Présidente : Etienne Audinat
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Florence Perrin, Christophe Goze-Bac, Etienne Audinat, Ché Serguera-Lagache, Sandrine Bertrand, Claire Wyart
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Ché Serguera-Lagache, Sandrine Bertrand

Mots clés

Mots clés contrôlés

Microglie

Astrocytes

traumatismes

Moelle épinière

Mots clés libres

Neurorégénération

Moelle épinière

Astrocytes

Traumatisme médullaire

In vivo

Souris

Neuroregeneration

Spinal cord

Astrocytes

Spinal cord injury

In vivo

Mice

Résumé

Les lésions de la moelle épinière (LME) touchent 4 millions de personnes dans le monde et induisent des handicaps majeurs pouvant aller jusqu'à la tétraplégie complète. Ces lésions déclenchent une vague inflammatoire dans laquelle la microglie joue un rôle majeur. Une cicatrice gliale, composée principalement d’astrocytes et de microglie se forme autour de la lésion et présente un rôle double, puisqu’elle permet d’une part de préserver le tissu sain du tissu lésé et constitue d’autre part un obstacle à la repousse des fibres nerveuses. L’objectif de cette thèse a été d’étudier l’effet d’une modulation des astrocytes et de la microglie dans un contexte de LME chez la souris.Dans un premier temps, nous étudions la modulation de l’expression du gène Fgfr4 dont l’expression est augmentée de façon spontanée et endogène dans les astrocytes réactifs après une LME. Dans ce travail de thèse, nous confirmons par des analyses transcriptomiques que ces astrocytes sont engagés dans une voie de transdifférenciation en neurones. Cette étude a ensuite consisté à augmenter l’expression de Fgfr4 dans les astrocytes immédiatement après la lésion médullaire (hémisection au niveau thoracique 9) grâce un vecteur lentiviral. Nous montrons que cette approche améliore la récupération fonctionnelle motrice de manière dépendante du sexe, avec une meilleure récupération des souris femelles. Cette amélioration s’accompagne d’une diminution de l'extension de la lésion et de la réactivité astrocytaire chez les femelles. Ces résultats mettent en évidence le rôle important de la transdifférenciation des astrocytes en neurones dans le contexte de LME et identifient un dimorphisme sexuel de la réponse astrocytaire après lésion.Dans un second temps, nous étudions le rôle de la prolifération de la microglie dans un contexte de LME. Pour ce faire, nous utilisons le GW2580, un inhibiteur de l’activité tyrosine kinase du CSF1R. Nous analysons l’effet du traitement dans le contexte d’inhibition continue avant et après lésion médullaire, puis dans le contexte d’une inhibition transitoire 1 semaine après la lésion. Nos résultats confirment que le traitement réduit la prolifération de la microglie et montrent que cette approche améliore la récupération fonctionnelle motrice fine, diminue la réactivité gliale et favorise la préservation du tissu. De plus, nous montrons qu’une inhibition transitoire de 1 semaine après la lésion médullaire est suffisante pour induire ces modifications et renforce la récupération fonctionnelle par rapport à un traitement continu. Ces résultats soulignent que la cinétique de prolifération de la microglie est un élément essentiel à prendre en compte pour déterminer une fenêtre d’efficacité optimale du traitement dans le contexte de LME.L’ensemble de ces études menées chez la souris montrent qu’augmenter l’expression de Fgfr4 dans les astrocytes et moduler la prolifération de la microglie après une LME sont deux approches efficaces pour promouvoir la récupération fonctionnelle motrice et favoriser la préservation du tissu après une LME.

: Spinal cord injuries (SCI) affect 4 million people worldwide and cause major impairments up to complete quadriplegia. These lesions trigger an inflammatory wave in which microglia play a major role. A glial scar, mainly composed of astrocytes and microglia forms around the lesion and shows a dual role, since on the one hand it preserves the spared tissue from damaged tissue and on the other hand it forms an obstacle to fibers nerve regrowth. The aim of this thesis was to study the effect of a modulation of astrocytes and microglia, in the context of SCI in mice.First, we study the modulation of Fgfr4 gene expression, which is spontaneously and endogenously increased in reactive astrocytes after SCI. In this thesis work, we confirm by transcriptomic analysis that these astrocytes are engaged in a process of transdifferentiation into neurons. The study then consisted in increasing the expression of Fgfr4 in astrocytes immediately after the spinal cord injury (hemisection at thoracic level 9) using a lentiviral vector. We show that this approach improves motor functional recovery in a sex-dependent manner, with better recovery in female mice. This improvement is associated with a decrease in lesion extension and astrocyte reactivity in females. These results highlight the important role of transdifferentiation of astrocytes into neurons in the context of SCI and identify a sexual dimorphism of the astrocytic response after injury.Secondly, we study the role of microglia proliferation in the context of SCI. To do so, we use GW2580, an inhibitor of the tyrosine kinase activity of CSF1R. We analyze the effect of treatment in the context of continuous inhibition before and after spinal cord injury, then in the context of transient inhibition 1 week after injury. Our results confirm that the treatment reduces microglia proliferation and show that this approach improves fine motor functional recovery, decreases glial reactivity and promotes tissue preservation. In addition, we show that a transient inhibition of 1 week after spinal cord injury is sufficient to induce these changes and enhances functional recovery compared to continuous treatment. These results highlight that the kinetics of microglia proliferation is an essential element to be taken into account to determine an optimal therapeutic window in the context of SCI.Taken together, these studies conducted in mice show that increasing Fgfr4 expression in astrocytes and modulating microglia proliferation after SCI are two effective approaches to promote motor functional recovery and promote tissue preservation after SCI.