En raison de la complexité de sa pathogenèse, le traumatisme crânien (TC) entraîne de nombreuses lésions cérébrales pour lesquelles il n’existe aucun traitement neuroprotecteur. Il est aujourd’hui clairement établi que la neuro-inflammation est fortement impliquée dans les conséquences post-traumatiques. Cette neuro-inflammation se manifeste entre autres par l’induction de la cyclo-oxygénase de type 2 (COX-2). Bien que plusieurs données soient en faveur d’un rôle délétère de cette enzyme au cours de ce processus dévastateur, l’implication de la COX-2 dans les lésions induites par le TC reste encore controversée. Dans un modèle du TC par percussion mécanique chez la souris, nous avons mis en évidence une augmentation précoce et transitoire du contenu cérébral en COX-2 à 6 et 12 heures après le trauma. Cette induction protéique était à l’origine d’une production accrue de la prostacycline. Cependant, l’inhibition préférentielle de COX-2 était sans effet sur l’œdème cérébral et le déficit neurologique, deux indicateurs de pertinence clinique. Ces données montrent que la COX-2 ne peut pas constituer à elle seule une cible intéressante pour le traitement des conséquences post-traumatiques malgré son induction et son activité après le trauma. Par ailleurs, nous avons montré un effet bénéfique induit par l’indométacine au niveau fonctionnel, ce qui est en faveur d’un rôle délétère des COXs dans le déficit neurologique post-traumatique. Cet effet bénéfique peut impliquer uniquement la COX-1 ou en association avec la COX-2. Ces données constituent un argument supplémentaire qui s’ajoute à plusieurs preuves récentes fournies par la littérature en faveur d’un rôle délétère de COX-1 dans la neuro-inflammation. Malheureusement, ce rôle ne pourra pas être confirmé dans notre modèle car les inhibiteurs sélectifs de COX-1 disponibles à ce jour sont inexploitables dans nos conditions expérimentales. Ce travail constitue une nouvelle piste pour évaluer l’intérêt de l’inhibition des COXs au cours de la phase précoce de la prise en charge du patient traumatisé crânien. La bonne tolérance de l’usage à court terme des inhibiteurs de COX, leur disponibilité sur le marché, leur prix abordable, leur simplicité d’administration, leurs caractéristiques pharmacocinétiques et pharmacodynamiques bien connus sont des facteurs suscitant un intérêt croissant d’élargir le spectre de leurs utilisations en clinique et de la mise en place de nouveaux essais thérapeutiques dans les années à venir. / Because of its complex pathology, Traumatic Brain Injury (TBI) leads to numerous cerebral lesions for which there is no neuroprotective treatment. It is clearly known nowadays that neuro-inflammation is highly involved in post-traumatic consequences. This devastating process is manifested among others by the induction of cyclo-oxygenase type 2 (COX-2). Although many data are in agreement with a deleterious role of COX-2 in neuro-inflammation, the implication of this isoform in the TBI-induced lesions is still controversial. In a mouse model of TBI induced by mechanical percussion, we have shown an early and a transitory increase in the cerebral content of COX-2 at 6 and 12 hours after trauma. This protein induction was the source of an increased production of prostacyclin. However, the preferential inhibition of COX-2 had no effect against cerebral œdema and neurological deficit, two indicators of high clinical relevance. These data show that COX-2 cannot be considered by itself as an interesting target for the treatment of post-traumatic consequences despite its induction and activity after trauma. Besides, we have shown a beneficial effect that was induced by indomethacin at the functional level. This effect highly suggests a deleterious role of COXs in the post-traumatic neurological deficit. This neuroprotection could solely involve COX-1 or both COX isoforms. In accordance with several proofs that were recently supplied by literature, our data constitute an additional argument suggesting a deleterious role of COX-1 in neuro-inflammation. Unfortunately, this hypothesis cannot be confirmed in our model of TBI because the selective inhibitors of COX-1 available this day cannot be exploited in our experimental conditions. This experimental work is a new indication to evaluate the potential interest of COXs inhibition during the early phase of clinical management of patients with TBI. The good tolerance of the short-term intake of COX inhibitors, their availability on the market, their affordable price, their simple way of administration, their well-known pharmacokinetic and pharmacodynamic characteristics increase the need to widen the spectrum of their therapeutic indications and to design new clinical trials during the upcoming years.

La résistance aux médicaments antiépileptiques (MAEs) est un des problèmes majeurs des épilepsies infantiles, comme par exemple le syndrome de Dravet. La pharmacoresistance de l’épilepsie pourrait s’expliquer par une diminution du passage des MAEs dans le cerveau, à travers la Barrière Hémato-Encéphalique (BHE). La BHE comporte des transporteurs des familles « ATP-binding cassette » (ABC) et « SoLute Carrier » (SLC) localisés au niveau de la membrane des cellules endothéliales qui contrôlent leur passage entre le sang et le cerveau. La pharmacoresistance des épilepsies a été associée à ces transporteurs car des MAEs ont été identifiés comme substrats de transporteurs comme la glycoprotéine-P (P-gP) et la « Breast Cancer Resistance Protein » (BCRP). L’hypothèse de cette relation est confortée par l’observation de l’augmentation de l’expression de ces transporteurs d’efflux dans le foyer épileptogène et par l’identification des polymorphismes dans les gènes des transporteurs chez des patients pharmacorésistants. L’interaction au cours du développement cérébral entre les cellules endothéliales et les neurones et astrocytes pourrait modifier le profil des transporteurs de la BHE. Les MAEs sont aussi connus pour être soit des inducteurs, soit des inhibiteurs des enzymes du métabolisme des médicaments et des transporteurs membranaires. Ces données nous permettent de faire les hypothèses suivantes: 1) La BHE en développement présente un profil de transporteurs différent de la BHE mature qui pourrait modifier le passage des MAEs vers le cerveau ; et 2) le traitement chronique administré au cours du syndrome de Dravet pourrait changer le phénotype des transporteurs de la BHE en développement. Nous résultats ont montré que la P-gP et la BCRP augment leur expression au cours du développement. La maturation de la BHE a aussi un impact sur le passage des MAEs étudiés. Nous avons constaté une augmentation de l’expression des différents transporteurs ABC et SLC étudiés pendant le développement de la BHE, suite au traitement chronique avec la thérapie du Syndrome de Dravet. L’acide valproïque, un des MAEs utilisé dans ce traitement, diminue l’activité d’efflux de la P-gP chez les rats en développement et adultes, ce qui a été confirmé dans un modèle in-vitro de BHE immature. Ces résultats mettent en évidence l’interaction entre la BHE en développement et le traitement chronique par les MAEs peut modifier leur distribution au niveau du cerveau et la réponse aux MAEs. / Resistance to Antiepileptic Drugs (AEDs) has been a major concern in infantile epilepsies such as for example the Dravet Syndrome. One hypothesis concerning the pharmacoresistance in epilepsy is that a decreased delivery of these drugs to the brain may occur in relation to changes in the Blood-Brain Barrier (BBB) function. BBB exhibits ATP-binding cassette (ABC) and SoLute Carrier (SLC) transporters at the surface of endothelial cells that control the blood-brain transport. Pharmacoresistance in epilepsy may be linked to changes in the functions of these transporters since some AEDs are substrates of the P-glycoprotein (P-gP) and Breast Cancer Resistance Protein (BCRP) transporters. The increased expression of efflux transporters in epileptogenic tissue and the identification of polymorphisms in the efflux transporters genes of resistant patients further support this potential relationship. The interaction of endothelial cells with astrocytes and neurons during brain development could change the pattern of transporters in the BBB. AEDs are also known as either inducers or inhibitors of drug metabolic enzymes and membrane transporters. Taken together, these facts led us to test the following hypothesis: 1) the developing BBB in immature animals presents a different pattern of transporters that could change AEDs disposition in the brain of immature subjects; and 2) the chronic pharmacotherapy used in infantile epilepsies such as the Dravet Syndrome may change the transporters phenotype of the BBB. Our work showed that the expression of P-gP and BCRP increases during development as a function of age. We also showed the maturation of the BBB has an impact on brain disposition of the studied AEDs. We finally observed an increase in the expression of various ABC and SLC transporters induced by the pharmacotherapy of the Dravet Syndrome in immature animals. One of the drugs used, valproic acid, appeared nonetheless to reduce the efflux activity of P-gP in developing and adult animals, which was confirmed in an in-vitro model of the immature BBB. Taken together, these results demonstrated that the interaction between the developing BBB and the AEDs chronic treatment may lead to differences in brain disposition of the AEDs that may impact on the response to AEDs.

Les antidépresseurs ISRS (inhibiteurs sélectifs de la recapture de sérotonine) sont parmi les plus prescrits pour traiter les épisodes dépressifs majeurs. Cependant, leur efficacité n’est pas optimale. En effet, ils montrent un long délai d’action, de nombreux effets indésirables et sont inefficaces pour une proportion non négligeable de patients. La dépression étant actuellement un enjeu de santé publique majeur, il est donc nécessaire de développer de nouvelles molécules possédant un meilleur profil thérapeutique. Récemment, un intérêt croissant a été porté sur le récepteur 5-HT3, notamment depuis le développement de la vortioxétine, ISRS de nouvelle génération ayant des propriétés antagonistes pour ce récepteur localisé dans les zones cérébrales contrôlant l’humeur. Le but de ce travail de thèse a été d’étudier le rôle du récepteur 5-HT3 dans la réponse aux antidépresseurs, ainsi que dans la physiopathologie de la dépression. Dans ce cadre, nous avons utilisé une approche génétique, en caractérisant un modèle de souris knockout (KO) dont le gène de la sous-unité 3A du récepteur 5-HT3 a été invalidé. Le phénotype de ces animaux et leurs contrôles de type sauvage (Wild-Type, WT) a tout d’abord été évalué dans des tests comportementaux de screening de molécules anxiolytiques et antidépressives, puis leur réponse à des traitements aigus d’ISRS a été mesurée par ces mêmes approches. L’effet de traitements antidépresseurs chroniques a quant à lui été évalué par une technique d’électrophysiologie in vitro. Enfin, les souris ont été soumises au modèle du stress de défaite sociale chronique (CSDS), afin de déterminer le rôle du récepteur 5-HT3 dans la réponse au stress. En conditions basales, le turn-over de la sérotonine est diminué chez les souris 5-HT3 KO par rapport aux souris WT. Cet effet est accompagné par une augmentation de l’expression génique des récepteurs 5-HT1A et de leur couplage aux protéines G au niveau du noyau raphé dorsal (NRD) des souris KO par rapport aux WT. Au niveau comportemental, les souris KO 5-HT3 montrent un phénotype apparenté à celui induit par un anxiolytique et par un antidépresseur. Lorsqu’elles reçoivent une injection de citalopram, un ISRS sélectif, les souris 5-HT3 KO ne se comportent pas différemment de leurs contrôles WT dans les tests de screening des antidépresseurs. Cependant, dans ces mêmes tests, l’effet de la fluoxétine, ISRS possédant des propriétés antagonistes pour le récepteur 5-HT3, est perdu chez les souris 5-HT3 KO. Le traitement chronique par le citalopram (20 mg/kg/j) induit une désensibilisation similaire des autorécepteurs 5-HT1A localisés sur les neurones sérotoninergiques du NRD chez les animaux WT et KO. Dans les mêmes conditions, mais en utilisant une dose de citalopram plus faible (5 mg/kg/j), la désensibilisation des autorécepteurs 5-HT1A est plus forte chez les animaux KO que chez les WT, confortant ainsi l’effet potentialisateur de l’invalidation des récepteurs 5-HT3 dans l’efficacité thérapeutique des ISRS. Afin de disséquer le rôle des récepteurs 5-HT3 dans la réponse au stress chronique, le CSDS a fait l’objet d’une validation avec l’agomélatine, antidépresseur de nouvelle génération. Ce stress a engendré des altérations de la mémoire à long terme, en lien avec des modifications de l’expression génique de l’exon IV du BDNF et d’enzymes de régulation épigénétique. Ces effets délétères du stress ont été traités efficacement par l’agomélatine (50 mg/kg/j) en injection chronique, mais cette molécule n’a cependant pas modifié les effets du CSDS sur les phénotypes de type anxieux et dépressifs observés après le stress. Nous avons montré que le CSDS augmentait l’expression génique de la sous-unité 3A du récepteur 5-HT3 dans différentes structures cérébrales des souris WT. De plus, les altérations de l’expression génique de CamkIIa et SOD1 induites par le stress dans le cortex préfrontal des souris WT n’ont pas été retrouvées chez les souris 5-HT3 KO (...) / SSRI (selective serotonin reuptake inhibitor) antidepressants are among the most prescribed drugs to treat major depression. However, their efficacy is not optimal yet. Indeed, they possess a long delay of action, various side effects and show not efficacy in some patients. As depression is currently a global burden, there is a great need for new molecules with a better therapeutic efficacy. Recently, an increased attention has been taking to 5-HT3 receptors, notably since the development of vortioxetine, a new generation SSRI that antagonizes this receptor. The aim of the study was to assess the role of 5-HT3 receptor in the antidepressant response and the physiopathology of depression. In this context, we used a genetic approach, by characterizing a knockout (KO) mice model lacking the 3A subunit of the 5-HT3 receptor. Their phenotype and the one of wild-type (WT) control mice was first evaluated in behavioral tests widely used for antidepressant and anxiolytic drugs screening, then following acute SSRI treatments. Effect of chronic SSRI administration was assessed by in vitro electrophysiology. Finally, mice were submitted to the chronic social defeat stress (CSDS) model, to determine the role of 5-HT3 receptor in stress response. In basal conditions, 5-HT turnover was decreased in 5-HT3 KO mice compared with WT mice. This effect was accompanied by an increase in the 5-HT1A receptor gene expression and their coupling to G proteins at the dorsal raphe nucleus (DRN) level. 5-HT3 KO mice displayed anxiolytic-like and antidepressive-like phenotype. When injected with citalopram, a very selective SSRI, 5-HT3 KO mice behaved similarly as WT mice in antidepressant screening tests. However, in the same tests, the effect of fluoxetine, a SSRI that possesses 5-HT3 receptor antagonist properties, was blunted in 5-HT3 KO mice. Chronic treatment with citalopram (20 mg/kg/d) induced in WT and KO mice a similar desensitization of 5-HT1A autoreceptors located on DRN 5-HT neurons. In the same conditions, but using a lower citalopram dose (5 mg/kg/d), 5-HT1A autoreceptor desensitization was higher in 5-HT3 KO mice than in WT mice, thus reinforcing the potentiating effect of the 5-HT3 receptor in the SSRI efficacy. In order to assess the role of 5-HT3 receptor in chronic stress response, CSDS paradigm was validated using agomelatine, a new generation antidepressant drug. This stress model provoked long term memory alterations, linked with modifications in hippocampal mRNA levels of BDNF exon IV and epigenetic modifying enzymes. These deleterious stress effects were prevented by chronic agomelatine treatment (50 mg/kg/d), but this molecule did not modify the stress-induced anxious- and depressive-like phenotypes. We showed that subunit 3A gene expression was increased in various WT mice brain structures subjected to CSDS. Moreover, stress-induced modifications of CamkIIa and SOD1 gene expression in the prefrontal cortex of WT mice were not present in KO mice. Genetic invalidation of 5-HT3 receptor blocked the effects of social stress in some behavioral tests (splash test, saccharine preference test) and on body weight gain. Taken altogether, these data show that 5-HT3 receptor plays an important role in anxiety- and depression-related behaviors. Moreover, invalidation of this receptor increased the effect of a low dose chronic SSRI treatment, and blunted the effect of a SSRI targeting 5-HT3 receptor. These results highlight the interest of this receptor in the development of innovating therapies to treat anxio-depressive disorders. Finally, the reduced sensitivity of 5-HT3 KO mice to chronic stress suggests an involvement of this receptor in stress-related behaviors and depression physiopathology.

Κύριος στόχος της εργασίας ήταν η συγκριτική μελέτη της παλίνδρομης αναστολής μεταξύ του ραχιαίου και του κοιλιακού πόλου του ιππόκαμπου αρουραίου. Χρησιμοποιήθηκε η μεθοδολογία της in vitro διατήρησης τομών ιππόκαμπου και εξωκυττάριων καταγραφών προκλητών δυναμικών πεδίου. Τα αποτελέσματά μας έδειξαν ότι η GABAA εξαρτώμενη παλίνδρομη αναστολή είναι ασθενέστερη, έχει μικρότερη διάρκεια και φθίνει πιο γρήγορα στον κοιλιακό σε σχέση με το ραχιαίο ιππόκαμπο. Χρησιμοποιώντας διάφορα φάρμακα που δρουν ενισχυτικά στον GABAA υποδοχέα δείξαμε ότι υπάρχει λειτουργική διαφοροποίηση του GABAA εξαρτώμενου ανασταλτικού μηχανισμού μεταξύ των δύο πόλων του ιππόκαμπου, ενισχύοντας την υπόθεση της λειτουργικής διαφοροποίησης στο επίπεδο του υποδοχέα μεταξύ των δύο πόλων. Στην in vivo μελέτη, χρησιμοποιώντας το μοντέλο επαγωγής επιληπτικών κρίσεων με χορήγηση πεντυλενοτετραζόλης, δείξαμε ότι η ενίσχυση της GABAA εξαρτώμενης αναστολής απο τα κατασταλτικά φάρμακα συσχετίζεται με το μέγεθος της αντιεπιληπτικής τους δράσης. Επιπλέον, η βιταμίνη D δεν παρουσίασε αντιεπιληπτική δράση στους C57BL/6J μύες, ούτε ενίσχυσε την αναστολή, κάτι που δείχνει ότι δεν έχει επίδραση στον GABAA υποδοχέα ή, τουλάχιστον, στους υπότυπούς του στον ιππόκαμπο. / The major aim of this work was the comparative study of recurrent inhibition between the dorsal and ventral pole of the rat hippocampus. We used the methodology of in vitro maintenance of hippocampal slices and recording of evoked field potentials. We showed that the GABAA mediated recurrent inhibition is weaker, lasts less and decays faster in ventral than in dorsal hippocampus. Using various drugs that act as positive allosteric modulators of the GABAA receptor, we showed that there is a functional differentiation of the GABAA inhibitory mechanism between the two hippocampal poles, strengthening the hypothesis of the functional differentiation at the level of the receptor between the two poles. In the in vivo study, using the pentylenetetrazole model for inducing epileptic seizures, we showed that the enhancement of the GABAA mediated recurrent inhibition correlates with the strength of antiepileptic action of the sedative drugs used. In addition vitamin D did not show antiepileptic action in C57BL/6J mice. Moreover it didn’t enhance recurrent inhibition, showing that it doesn’t have any action on the GABAA receptor or, at least, on its subtypes in hippocampus.

La sclérose en plaques (SEP) est une maladie autoimmune inflammatoire et neurodégénérative du système nerveux central (SNC) chez le jeune adulte résultant d’une altération ciblée de la myéline. Les premiers symptômes de la SEP sont une détérioration cognitive, des vertiges, des douleurs, de la fatigue et une perte de la vision. En condition physiologique, les axones des neurones sont entourés par une gaine de myéline synthétisée par les oligodendrocytes permettant d’accélérer la vitesse de conduction des influx nerveux et de prévenir la mort neuronale. Le modèle expérimental le plus utilisé dans l’étude des mécanismes de la SEP est le modèle de l’encéphalomyélite autoimmune expérimentale (EAE). Après une immunisation contre la glycoprotéine oligodendrocytaire de la myéline 35-55 (MOG35-55), les lymphocytes T Cluster of differentiation (CD)4+ helper (Th)1 et Th17 auto-réactifs induisent une réponse inflammatoire aiguë à la périphérie puis migrent dans le SNC. Ils provoquent alors une réponse inflammatoire dirigée contre la myéline, avec l’intervention descellules myéloïdes. Cela aboutit à la destruction des gaines de myéline diminuant la vitesse de conduction des influx nerveux et une perte axonale, responsables des symptômes mentionnés précédemment. A l’heure actuelle, les traitements contre la SEP peuvent ralentir la progression de la paralysie et diminuer la sévérité ainsi que l’incidence des symptômes diminuant l’inflammation. En revanche, ils n’ont pas d’effets sur les formes progressives de la maladie au cours desquellesles processus neurodégénératifs s’amplifient et dominent ceux de l’inflammation. Il est donc nécessaire de trouver de nouvelles thérapies qui pourront à la fois bloquer l’inflammation et promouvoir la remyélinisation et la neurorégénération. Dans cette optique, de nouvelles cibles thérapeutiques ont émergé pour traiter la SEP : le Vasoactive Intestinal Peptide (VIP), le Pituitary Adenylate Cyclase-Activating Polypeptide (PACAP), l’orexine A, leurs récepteurs ainsi queleurs analogues. En effet, ces neuropeptides présentent des activités anti-inflammatoires et neuroprotectrices. Mes travaux de thèse ont porté sur l’étude des effets d’un agoniste de VPAC2, l’un des récepteurs de VIP et PACAP, et de l’orexine A sur les processus inflammatoires et neurodégénératifs dans le modèle d’EAE ainsi que dans le modèle toxique de la cuprizone (CPZ), induisant la mort des oligodendrocytes matures et la démyélinisation indépendamment des lymphocytes T. Après une immunisation contre la MOG35-55, un traitement systémique de court durée avec BAY55-9837, un agoniste de VPAC2, diminue la sévérité de l’EAE chronique en diminuant la réponse inflammatoire à la périphérie avec une baisse de l’activation lymphocytaire, de l’activité de présentation antigénique des cellules dendritiques et des monocytes ainsi qu’une modulation de la population des lymphocytes T régulateurs. Au niveau de la moelle épinière, l’infiltration descellules immunitaires est moindre et la proportion en microglie/macrophages est plus élevée après traitement par l’agoniste de VPAC2. De plus, BAY55-9837 diminue les processus de démyélinisation et favorise ceux de remyélinisation dans le modèle de la CPZ. En parallèle, l’administration intrapéritonéale à court terme de l’orexine A diminue drastiquement la sévérité de l’EAE chronique. Le traitement ne présente pas d’effet sur la phase d’immunisation de l’EAE mais limite la phase effectriceavec une diminution de l’infiltration des lymphocytes T CD4+, des médiateurs inflammatoires, de la démyélinisation, de l’astrogliose et de l’activation microgliale au niveau du SNC. Par contre, l’administration systémique de l’orexine A ne semble pas avoir d’effet sur les phases de démyélinisation et de remyélinisation au cours du modèle de la CPZ / Multiple sclerosis (MS) is a chronic autoimmune and neurodegenerative disease of the central nervous system (CNS). First MS symptoms are cognitive deterioration, dizziness, pain, fatigue and loss of vision. In physiological condition, the axons of neurons are surrounded by a myelin sheath synthesized by oligodendrocytes to accelerate the conduction velocity of nerve impulses and to prevent neuronal death. The most widely used experimental model of MS is the EAE model. After immunization against MOG35-55, self-reactive Th1 and Th17 cells induce an acute inflammatory response at the periphery and then migrate into the SNC. Then they induce an inflammatory response against myelin, with the intervention of myeloid cells. This results in the destruction of myelin sheaths decreasing the rate of conduction of nerve impulses and axonal loss, responsible for the aforementioned symptoms. Currently, MS treatments can slow the progression of paralysis and decrease the severity and the incidence of symptoms by targeting immune responses. However, these treatments have no effect on the progressive forms of the disease when the neurodegenerative processes amplify and dominate the inflammatory component. It is therefore necessary to find effective therapies that can both block inflammation and also promote remyelination and neuroregeneration.In this context, new therapeutic targets have emerged to treat MS: VIP, PACAP, orexin A, their receptors and their analogs. These neuropeptides have several effects such as anti-inflammatory and neuroprotective activities. My thesis works were focused on the effect of a VPAC2 receptor agonist, one of the three receptors of VIP and PACAP, and orexin A in inflammatory and neurodegenerative processes during MOG35-55-induced EAE model and toxic model using CPZ, which induces mature oligodendrocyte death and demyelination without the influence of lymphocytes.A short term and systemic treatment of BAY55-9837, a VPAC2 agonist, decreases chronic EAE severity with less activation of T lymphocytes and antigen presentation activities of dendritic cells and monocytes as well as Treg population modulation at the periphery. In the CNS, immune cell infiltration is reduced in VPAC2-treated mice compared to PBS-treated mice with an higher microglia/macrophage proportion. Moreover, VPAC2 agonist decreases demyelination processes and enhances remyelination during cuprizone model. In parallel, short term and intraperitoneal administration of orexin A decreases drastically the severity of chronic EAE. Orexin A treatment has no effect on immunization phase of EAE but limits effective phase with a lower infiltration of CD4+ T lymphocytes, inflammatory mediators, demyelination, astrogliosis and microglial activation in the CNS. In contrast, systemic administration of orexin A seems to have no effect during demyelination and remyelination phases in CPZ model.

La gravité du traumatisme crânien (TC) dépend de la sévérité immédiate des lésions primaires mais également de leur aggravation dans les heures et les jours qui suivent le TC, avec l’apparition de lésions secondaires. La neuro-inflammation constitue l’une des cascades physiopathologiques post-TC dont le contrôle a été décrit comme une stratégie neuroprotectrice potentielle. Elle compromet le taux de la forme soluble α du précurseur du peptide ß amyloÏde, sAPPα, un neuroprotecteur endogène issu de l’action des enzymes α-sécrétases (ADAMs). Dans ce contexte, mon travail de thèse a eu pour but d’étudier l’intérêt thérapeutique des composés pharmacologiques modulant le taux de sAPPα post-TC sur les conséquences biochimiques, histopathologiques et fonctionnelles, à court et à long terme, dans un modèle de TC par percussion mécanique chez la souris. Parmi les différents composés, la minocycline, une tetracycline de 2e génération aux effets anti-inflammatoires, et l’étazolate, une pyrazolopyridine récemment décrite comme activateur des α-sécrétases, ont été sélectionnés. Le traitement anti-inflammatoire par la minocycline permet de restaurer le taux de la sAPPα, et cet effet dans la phase précoce est accompagné d’une réduction des conséquences histopathologiques (atrophie callosale et striatale, lésion des bulbes olfactifs et ventriculomégalie) à 3 mois post-TC. Sur le plan fonctionnel, le test d’aversion olfactive a été pour la première fois mis au point sur un modèle expérimental de TC et a permis de révéler un déficit olfactif persistant dans notre modèle. De plus, un déficit cognitif persistant a été également mis en évidence par le test NORT « Novel Object Recognition Test ». Le même traitement par la minocycline a permis de corriger ces déficits olfactif et cognitif à court et à long terme (3 mois) post-TC. Les résultats obtenus sur l’étazolate (étude de fenêtre thérapeutique, étude d’effet-dose) ont montré, pour la première fois dans un modèle de lésion cérébrale, son potentiel anti-inflammatoire et anti-œdémateux, associé à la restauration du taux de la sAPPα, avec une fenêtre thérapeutique d’au moins de 2h. Le même traitement réduit les conséquences histopathologiques (activation microgliale, ventriculomégalie, lésion des bulbes olfactives) et fonctionnelles (hyperactivité locomotrice, déficit cognitif), à court à long terme (3 mois) post-TC. En conclusion, l’ensemble de ce travail a permis d’établir les bénéfices d’une stratégie pharmacologique s’opposant à la fois à la neuro-inflammation et à la chute du taux de la sAPPα dans la phase précoce de TC avec une amélioration histologique et fonctionnelle à long terme, soulignant son intérêt thérapeutique. Il est important de souligner que la minocycline est déjà entrée en essai clinique pour le traitement de TC, et que malgré le peu de données précliniques, l’étazolate (EHT-0202) est tout récemment entré en phase II pour le traitement de la maladie d’Alzheimer. / The severity of the sequelae of traumatic brain injury (TBI) depends on the extent of primary damage as well as the implication of secondary injury cascades that are triggered within the hours and days post- insult. Neuroinflammation is an important post-TBI cascade whose inhibition has been described as a potential neuroprotective strategy. Neuroinflammation has been associated to the decrease of an endogenous neuroprotector, the soluble form α of the amyloid precursor protein (sAPPα), generated by the activity of the enzymes α-secretases or ADAMs. The aim of this work was to evaluate the therapeutic interest of pharmacological compounds that restore sAPPα levels on short- and long-term biochemical, histological and functional outcome in a mouse model of TBI by mechanical percussion. Among the potential candidates, the compounds selected were minocycline, a tetracycline that exerts anti-inflammatory activity, and etazolate, a pyrazolopyridine that activates α-secretases. The anti-inflammatory treatment with minocycline was able to restore post-TBI sAPPα levels, and this acute effect was accompanied by lasting neuroprotection, namely reduction of lesion size (corpus callosum, striatum and olfactory bulbs) and ventriculomegaly and attenuation of glial reactivity. The olfactory aversion test, developped for the first time in experimental TBI, unraveled a persistant olfactory deficit. Moreover, a durable cognitive deficit was revealed by the Novel Object Recognition Task (NORT). Treatment with minocycline was able to attenuate both the olfactory and cognitive deficits in an effective manner. Moreover, the results obtained in the pharmacological study with etazolate (therapeutic window, dose-response) demonstrated, for the very first time, the anti-inflammatory and anti-oedematous efficacy of etazolate, when administered at least 2 hours post-TBI. The same treatment protocol was also able to attenuate sAPPα levels and offered persistent neuroprotection, namely reduction of lesion size (ventriculomegaly, olfactory bulb lesion) and microglial activation, and attenuation of functional deficits (hyperactivity, cognitive deficit). In conclusion, the findings of this work highlight the therapeutic efficacy of compounds that attenuate neuroinflammation and restore sAPPa levels within the acute and critical post-TBI aftermath, on histological and functional outcome. It is worth noting that minocycline is actually in a clinical trial for the treatment of traumatic brain injury and etazolate (EHT 0202), despite the poor experimental data available, has managed to enter a clinical trial for the treatment of Alzheimer’s disease.

La démyélinisation et la mort oligodendrocytaire sont bien connues dans la sclérose en plaques (SEP). Au cours de ces dernières années, plusieurs études ont également décrit ce type de lésion après un traumatisme crânien (TC), participant à l’aggravation des lésions de la substance blanche, responsables des dysfonctionnements cognitifs et moteurs. Malgré de nombreux efforts, aucune thérapie efficace n’est disponible à ce jour pour traiter les lésions de la substance blanche. Dans ce contexte, une stratégie thérapeutique prometteuse serait de freiner la neuro-inflammation et la démyélinisation, en plus de promouvoir la maturation des oligodendrocytes afin de favoriser la remyélinisation des axones et de limiter ainsi leur dégénérescence. Notre choix de stratégie porte sur la stimulation des processus de réparation endogène via la protéine neuroprotectrice et neurotrophique sAPPα, forme soluble de la protéine βAPP libérée par l’action des α-sécrétases (ADAM10). Dans ce contexte, l’objectif de mes travaux de thèse était d’étudier l’intérêt thérapeutique de l’étazolate, un activateur desα-sécrétases, sur les conséquences biochimiques, histologiques et fonctionnelles, dans différents modèles de TC et de SEP in vivo chez la souris, et ex vivo sur des tranches organotypiques de cervelet. Les résultats obtenus sur le modèle de TC par percussion mécanique chez la souris ont montré pour la première fois le potentiel anti-inflammatoire de l’étazolate, associé à la restauration du taux de la sAPPα. De plus, l’étazolate s’est également opposé aux troubles fonctionnels post-TC tels que l’hyperactivité locomotrice et le déficit cognitif à court et à long terme. Par la suite, j’ai développé un nouveau modèle ex vivo de TC par percussion mécanique sur des tranches organotypiques de cervelet. Nous avons montré pour la première fois que l’étazolate était neuroprotecteur dans le tissu cérébelleux, et qu’il s’opposait à la démyélinisation post-traumatique. Par ailleurs, les effets bénéfiques de l’étazolate sur les gaines de myéline ont été reproduits dans un modèle ex vivo de démyélinisation induite par la lysolécithine, modèle ex vivo de SEP. De façon intéressante nous avons montré que l’étazolate exerçait un effet remyélinisant en stimulant la différenciation des oligodendrocytes. Cet effet a été reproduit in vitro dans des cultures primaires mixtes de cellules gliales issues de souris PLP-eGFP, où la maturation morphologique des oligodendrocytes a été favorisée en présence d’étazolate. L’ensemble des effets bénéfiques exercés par l’étazolate a été inhibé en présence d’un inhibiteur pharmacologique spécifique d’ADAM10, le GI254023X, suggérant que l’effet remyélinisant de l’étazolate dépend, au moins en partie, d’ADAM10. Par la suite, l’effet remyélinisant de l’étazolate a été étudié dans un modèle in vivo de démyélinisation chronique induite par la cuprizone. Dans ce modèle, l’étazolate a été capable de promouvoir la remyélinisation en stimulant la différenciation des oligodendrocytes, confirmant nos résultats in vitro et ex vivo. L’ensemble de mon travail permet de considérer le potentiel thérapeutique de l’étazolate, en visant l’ADAM10 comme nouvelle cible thérapeutique neuroprotectrice et remyélinisante. Cela aura pour intérêt de limiter la neuro-inflammation, la démyélinisation, ainsi que de promouvoir la différenciation des oligodendrocytes et la remyélinisation, afin de favoriser la récupération fonctionnelle suite aux lésions de la substance blanche survenant après un TC ou la SEP chez l’homme. / Demyelination and oligodendrocyte cell death are well established in multiple sclerosis (MS) and are increasingly described after traumatic brain injury (TBI), participating in the aggravation of white matter injury responsible of motor and cognitive deficits. Despite many efforts in clinical research, no efficient therapy against white matter injury progression is available nowadays. Thus, promoting remyelination and counteracting neuroinflammation and demyelination are major therapeutic strategies in order to restore white matter integrity. Here, we studied the stimulation of endogenous repair mechanisms through the neuroprotective and neurotrophic protein sAPPα, the soluble form of βAPP protein released by the α-secretases (ADAM10). In this context, the aim of this work was to evaluate the therapeutic potential of etazolate, an α-secretase activator on short- and long-term biochemical, histological and functional outcome in different mouse models of TBI and MS in vivo, and ex vivo on organotypic cerebellar slices. The results obtained from the TBI mouse model by mechanical percussion showed for the first time the anti-inflammatory effect of etazolate associated to a restoration of sAPPα levels. The same treatment was able to attenuate functional deficits (hyperactivity, cognitive deficit). We also developed a new ex vivo model of TBI by mechanical percussion on organotypic cerebellar slices. We confirmed the neuroprotective effect of etazolate on cerebellar tissue reducing the lesion size. Interestingly, etazolate treatment attenuated post-traumatic ex vivo demyelination. Moreover, the beneficial effect of etazolate on myelin sheaths have been well reproduced after lysolecithin-induced demyelination, an ex vivo model of MS. Interestingly, etazolate was able to enhance remyelination promoting oligodendrocyte differentiation. This effect has been reproduced in the primary mixed glial culture from PLP-eGFP mice, enhancing oligodendrocyte morphological maturation. However, etazolate failed to promote its beneficial effects in the presence of GI254023X, a specific ADAM10 (α-secretase) inhibitor, suggesting that the mechanism of action of etazolate is partly through the activation of ADAM10. Furthermore, etazolate reproduced in vivo the oligodendrocyte differentiation, accompanied by an increase of the myelinated axons, observed by electron microscopy in a mouse model of cuprizone-induced chronic demyelination. Taken together, the findings of this work provide a first evidence for the therapeutic potential of etazolate, with ADAM10 as new therapeutic target in white matter repair. The interest of this approach is to attenuate neuroinflammation and demyelination and to enhance oligodendrocyte differentiation and thus remyelination, in order to promote functional recovery following white matter lesions arising after TBI or MS.