Effet des prokinéticines sur le cerveau dans le contexte de la prééclampsie

Effect of Prokineticins on the Brain in the Context of Preeclampsia

• Auteur / Autrice : Hadi Younes
• Direction : Christel Marquette
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Neurosciences neurobiologie
• Date : Soutenance le 21/09/2023
• Etablissement(s) : Université Grenoble Alpes
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale chimie et science du vivant (Grenoble ; 199.-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire biologie et biotechnologie pour la santé (Grenoble, Isère, France ; 2021-....)
• Jury : Président / Présidente : Walid Rachidi
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Laurent Chatre, Tiphaine Barjat
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Daniel Vaiman, Eva Hamade

Mots clés

Mots clés contrôlés

Démence vasculaire

Toxémie gravidique

Mots clés libres

Prokinéticine

Prééclampsie

Cerveau

Antagoniste des récepteurs de la prokinéticine

Dysfonction de la barrière hémato-Encéphalique

Démence vasculaire

Prokineticin

Preeclampsia

Brain

Prokineticin receptor antagonist

Blood- brain barrier dysfunction

Vascular dementia

Résumé

La prééclampsie (PE), trouble hypertensif complexe de la grossesse, se caractérise par un dysfonctionnement de l’endothélium maternel et un dysfonctionnement des organes utéroplacentaires. Elle présente des risques pour la mère et le fœtus et contribue largement à la morbidité et à la mortalité dans le monde. Sa pathogénie fait intervenir des facteurs placentaires, une dérégulation immunitaire et des changements au niveau de plusieurs organes. La recherche de biomarqueurs offre des perspectives de diagnostic et de traitement de la pathologie au moment de la grossesse mais également pour les conséquences neurologiques à long terme. Les prokinéticines, famille de petites protéines PROK1 et PROK2 qui se lient à deux récepteurs couplés aux protéines G, PROKR1 et PROKR2, ont de multiples rôles physiologiques et un potentiel thérapeutique. Des dérégulations du système PROKs/PROKRs sont associés à l'infertilité, à des troubles ovariens, à l'endométriose et également à la prééclampsie. Leur implication au cours des événements de la prééclampsie soulignent donc l'importance de comprendre les mécanismes moléculaires, leurs régulations et leur effets cellulaires afin de définir leur potentiel thérapeutique.Dans une première section, cette étude s'est penchée sur les effets de PROK1 et PROK2 sur diverses lignées cellulaires cérébrales murines, incluant les cellules endothéliales microvasculaires, les astrocytes et les neurones, ainsi qu'un modèle murin de co-culture simulant la barrière hématoencéphalique (BHE). Les résultats ont révélé une expression différentielle des récepteurs PROKRs au sein des lignées cellulaires, avec une présence négligeable de PROKR1 dans les neurones. L'impact des PROKs sur la prolifération et la migration cellulaire a été évalué par microscopie time-lapse, montrant que PROK1 réduit la prolifération neuronale tandis que PROK2 diminue la prolifération de toutes les lignées testées. Les deux PROKs favorisent la migration de ces lignées, mais ces effets ont été confirmés spécifiques grâce à l'utilisation d'antagonistes de récepteurs, PC7 et PKR-A (préférentiellement anti- PROKR1 et PROKR2 respectivement), qui inhibent la migration astrocytaire induite par PROK2.Dans une seconde étude, les complications cérébrales associées à la prééclampsie (PE) et leur lien avec le système PROKs ont été explorées via un modèle de souris gestantes souffrant de PE, avec ou sans traitement par l'antagoniste PROKR, PC1, pendant la gestation. Les souris PE non traitées ont montré une hausse de la pression artérielle, de la protéinurie et des niveaux circulants de PROK1 et PROK2 pendant la gestation, avec ces symptômes atténués par le traitement au PC1. De plus, des examens IRM huit mois après la gestation ont démontré des lésions hémorragiques et non hémorragiques chez les souris PE non traitées, mais absentes chez les souris PE traitées au PC1 ainsi que les souris contrôles. L'analyse des profils d'expression des protéines PROK1, PROK2, PROKR1 monomères et oligomères, ainsi que PROKR2, a révélé des régulations différentes dans diverses régions cérébrales chez les souris PE. Le traitement au PC1 a présenté des effets préventifs sur ces régulations chez les souris PE.En conclusion, cette recherche doctorale est la première à explorer l'élévation des niveaux de PROK2 en lien avec la prééclampsie. De plus, elle a examiné l'effet des PROKs sur la perturbation de l'intégrité du BBB en augmentant sa perméabilité. L'étude a également révélé des altérations dans l'expression du système PROK dans différentes régions cérébrales maternelles pendant la prééclampsie. Ces découvertes mettent en évidence le potentiel thérapeutique des antagonistes des récepteurs PROK pour réduire l'hypertension, prévenir les perturbations du BBB, atténuer l'inflammation et les lésions, ainsi que pour contrecarrer les altérations cérébrales associées à la prééclampsie.

Preeclampsia, a complex hypertensive disorder of pregnancy, is characterized by maternal endothelial dysfunction and uteroplacental/maternal organ dysfunction. It poses risks to both mother and fetus and is a major contributor to global morbidity and mortality. Its pathogenesis involves placental factors, immune dysregulation and multi-organ changes. Biomarkers offer diagnostic insights, and long-term neurological consequences warrant preventive strategies. Meanwhile, prokineticins, the family of small proteins PROK1 and PROK2 that bind to 2 G-protein coupled receptors PROKR1 and PROKR2, have multiple physiological roles and therapeutic potential. Disorders in this system are associated with infertility, ovarian disorders, endometriosis and preeclampsia. Both fields emphasize the importance of understanding prokineticin signaling mechanisms and their disease implications, noting common features between preeclampsia and the prokineticin system - immune dysregulation, multi-organ involvement, and therapeutic promise.The aim of this dissertation project was to investigate the role of the prokineticin system in the maternal brain during preeclampsia. Two main studies were performed, the aim of the first study was to investigate the effects of PROK1 and PROK2 on murine cerebral cell lines, i.e. microvascular endothelial cells, astrocytes and neurons, and on an established murine BBB co-culture model. The results showed that PROKRs were differentially expressed in the cell lines, with negligible expression of PROKR1 in neurons. The effect of PROKs on cell proliferation and migration was assessed using time-lapse microscopy. PROK1 decreased neuronal proliferation, while it had no effect on endothelial cells and astrocytes. In contrast, PROK2 reduced the proliferation of all cell lines tested. Both PROK1 and PROK2 increased migration of the various cell lines, and blocking PROKRs with anti-PROKR1 (PC7) and anti-PROKR2 (PKR-A) inhibited astrocyte migration induced by PROK2. In addition, using insert co-culture model of BBB, PROKs increased BBB permeability, which could be prevented by PROKRs antagonists.Then, the second part was to investigate the alteration of cerebral PROKs system and its relationship with brain complications using PE transgenic mice model (STOX1), with or without treatment with PROKR antagonist, PC1. Results showed elevated blood pressure, proteinuria and PROKs levels in PE blood, which were effectively prevented by PC1 treatment. MRI studies showed hemorrhagic and non-hemorrhagic lesions in PE mice at 8 months postpartum. These lesions were not observed in PC1-treated PE mice. Altered expression patterns of PROK1, PROK2, PROKR1 monomer and oligomers, and PROKR2 were identified in various brain regions in PE mice. PC1 showed preventive effects by preventing the alteration of PROKs system in some brain regions.In conclusion, the present doctoral research represents the pioneering investigation of the upregulation of PROK2 levels in the context of preeclampsia. Furthermore, the study investigated the effect of PROKs on the disruption of BBB integrity by increasing its permeability. In addition, the study revealed the altered expression of the PROK system in different maternal brain regions during preeclampsia. Notably, the study elucidated the therapeutic potential of PROK receptor antagonists in ameliorating hypertension, preventing BBB disruption, mitigating inflammation and injury, and counteracting selected alterations within the brain PROK system that occur during preeclampsia. Together, these findings highlight the potential of the PROK system as a viable therapeutic target for the treatment of preeclampsia and associated cerebrovascular complications.