Bien que le streptocoque de groupe B (SGB) soit une des bactéries les plus fréquentes au cours de la grossesse, l’impact de l’inflammation maternelle induite par le SGB sur le cerveau en développement n'a jamais été étudié. Selon notre hypothèse, l’activation immunitaire maternelle relevant de la présence du SGB en fin de grossesse joue un rôle dans la genèse des dommages cérébraux périnataux et des troubles neurodéveloppementaux qui en découlent, par exemple l’autisme. D'ailleurs, la génétique ne permet d'expliquer qu'environ 10 à 20% des cas d'autisme. De plus en plus d'études épidémiologiques tendent à montrer que les facteurs environnementaux sont aussi à considérer dans les origines de l’autisme. Nos résultats, issus d'un nouveau modèle animal pré-clinique d'inflammation maternelle induite chez le rat par le SGB, montrent des dommages à la fois placentaires et cérébraux ainsi que des troubles comportementaux dans la progéniture. Contrairement aux résultats obtenus à l’aide d'autres modèles d'inflammation prénatale induite par des bactéries Gram négatives (agissant principalement via le Toll-like receptor (TLR)-4) ou par des composants viraux (TLR-3), l’inflammation maternelle induite par la bactérie Gram positive (TLR-2) SGB entraîne un patron distinctif de chorioamnionite et de lésions cérébrales. Une dysmyélinisation sous-corticale est observée dans le prosencéphale mais toutefois, il n'y a aucune prolifération des cellules gliales. Des traits comportementaux associés à l’autisme, notamment des déficits de la communication et de la socialisation, ont été remarqués dans la progéniture exposée au SGB. Cette combinaison de traits associés à l’autisme est présente seulement chez les mâles. Nos résultats montrent pour la première fois que la réponse inflammatoire maternofoetale au SGB joue un rôle dans l’induction de lésions placentaires et cérébrales, et récapitule plusieurs caractéristiques cardinales de l’autisme chez l’humain telle que la susceptibilité liée au genre, la dysconnectivité cérébrale ainsi que plusieurs traits comportementaux typiques. Cela demeure un défi de modéliser les troubles du spectre autistique, cependant, ces résultats appuient les théories selon lesquelles, au-delà de l’influence génétique, les facteurs environnementaux jouent un rôle dans l’autisme et sa prévalence selon le genre.

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal.

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

Depuis les dernières décennies, plusieurs études épidémiologiques montrent des associations entre l’infection/inflammation durant la grossesse, les accouchements prématurés, les lésions cérébrales périnatales et les troubles neuro-développementaux ultérieurs tels que l’autisme. Le pathogène le plus fréquemment rencontré durant la grossesse est le streptocoque de groupe B (SGB). Le SGB colonise le tractus gastro-intestinal et/ou vaginal de 10 à 30% des femmes enceintes et provoque une combinaison d’infection et d’inflammation dont la cible la plus fréquente est le placenta (chorioamnionite). Nous avions précédemment montré, à l’aide d’un modèle animal pré-clinique (rat), que l’exposition systémique au SGB inactivé en fin de gestation induit une chorioamnionite, des lésions cérébrales ainsi que des traits comportementaux de type autistique dans la progéniture mâle. Dans le cadre de ce travail, nous avons précisé la nature de la réaction inflammatoire sous-jacente à l’exposition maternelle au SGB inactivé en fin de gestation. Cette réaction inflammatoire est caractérisée par une surexpression d’IL-1β à la fois dans le plasma maternel, le placenta et le plasma foetal. Les placentas présentent une chorioamnionite sévère, principalement caractérisée par des infiltrations de cellules inflammatoires (majoritairement des cellules polymorphonucléaires neutrophiles (PMN), s’étendant jusqu’au versant foetal placentaire. De manière générale, les tissus associés aux foetus mâles présentent des niveaux d’inflammation supérieurs, autant par le profil d’expression des cytokines pro-inflammatoires (IL-1β, IL-6 et TNF-α) que par les infiltrations de PMN. Puisque l’IL-1 est une cytokine pro-inflammatoire associée au travail préterme, aux lésions cérébrales ainsi qu’à l’autisme, nous avons tenté de valider son rôle dans la genèse des troubles neuro-développementaux SGB-induits dans notre modèle. Toutefois, le rôle de l’IL-1 n’a pu être élucidé. Ces résultats supportent les évidences croissantes que le sexe foetal impacte la susceptibilité du foetus face aux agressions inflammatoires. Ces résultats ouvrent plusieurs nouvelles avenues de recherche, notamment sur l’identification de joueurs clés dans la réaction inflammatoire materno-foetale suivant l’exposition au SGB et ainsi développer de nouvelles mesures pour protéger le placenta et le cerveau du foetus en développement. / Abstract : For the last decades, epidemiological studies have associated preterm birth, cerebral lesions and neurodevelopmental disorders to infection and/or inflammation during pregnancy. One of the most common pathogen encountered during gestation is Group B Streptococcus (GBS), which colonizes 10 to 30% of pregnant women’s gastro-intestinal and/or vaginal tracts. We have previously shown - with a preclinical rat model - that exposure to killed GBS at the end of gestation leads to placental and cerebral lesions. Moreover, only male offspring from mothers who experienced GBS-induced gestational inflammation displayed autistic-like behavior. In this work, we analyzed the inflammatory response to maternal inactivated GBS exposure at the end of gestation. This inflammatory response involves IL-1β, which is over expressed in maternal plasma, placenta and fetal plasma. Placentas displayed acute signs of histological chorioamnionitis, with polymorphonuclear cells (PMN) infiltrations even on the fetal side of placenta. Following GBS-induced inflammation, tissues associated to male fetuses generally showed increased inflammatory response as compared to females (IL-1β, IL-6 and TNF-α) and higher PMN placental infiltrations. Because IL-1β is associated to preterm birth, cerebral damage and autism, we wanted to validate the role of IL-1 in the onset of GBS-induced autism-like behavior in our animal model. However, at this stage, we have not been able to demonstrate this role. These results support the evidences that fetal sex matters for fetal susceptibility to inflammatory aggressions during pregnancy. These results pave the way toward the identification of key molecules in chorioamnionitis, brain damage and subsequent neurobehavioral disorders. This will help to find new strategies to protect the placenta and the fetal brain.

Résumé : Le streptocoque de groupe B (SGB) est une bactérie commensale présente dans le tractus génito-urinaire de 10 à 30 % des femmes enceintes en santé. Ce pathogène est responsable de chorioamnionite, associée aux naissances prématurées et aux dommages cérébraux du nouveau-né. Les infections durant la grossesse, la chorioamnionite et la prématurité sont associées au développement de troubles du spectre de l’autisme. Notre hypothèse est qu’une exposition subclinique au SGB induit une réponse inflammatoire maternofoetale, menant à des troubles neurodéveloppementaux et comportementaux de type autistique dans la progéniture. L’objectif principal est d’étudier, à l’aide d’un nouveau modèle animal (rat) préclinique, les impacts d’une exposition au SGB en période prénatale sur le développement cérébral de la progéniture. Les rates Lewis gestantes sont injectées au jour de gestation 19 avec une dose de SGB de sérotype Ia (108 UFC/100µl) ou de saline. La réponse inflammatoire placentaire est caractérisée par immunohistochimie. Des tests comportementaux sont effectués entre les jours postnataux 7 et 40 afin d’évaluer la communication, le comportement exploratoire, l’intégration sensorielle et les interactions sociales. Une chorioamnionite dichotomique selon le genre est observée dans les placentas exposés au SGB, via une infiltration de cellules polymorphonucléaires. Cette infiltration est significativement plus proéminente dans les placentas associés aux fœtus mâles que ceux des fœtus femelles. Les mâles exposés au SGB ont un amincissement de la substance blanche cérébrale adjacente aux ventricules latéraux élargis. La progéniture mâle exposée au SGB présente des anomalies comportementales associées aux traits cardinaux des troubles du spectre de l’autisme, soit des déficits au niveau de la communication, des interactions sociales, du traitement de l’information sensorielle ainsi qu’au niveau d’autres comorbidités classiques de l’autisme, comme l’hyperactivité. Ces données démontrent pour la première fois que l’activation immune maternelle induite par l’infection au SGB joue un rôle dans l’induction d’anomalies neurodéveloppementales récapitulant celles observées chez les patients autistes, incluant la dichotomie de genre et le phénotype neurocomportemental. Ces résultats fournissent de nouvelles évidences en faveur du rôle dans la physiopathologie de l’autisme d’un facteur environnemental commun, et modifiable, d’inflammation gestationnelle. / Abstract : Group B Streptococcus (GBS) is a commensal bacterium present in the vagina of 10 to 30% of healthy pregnant women. GBS is responsible for chorioamnionitis, which can cause preterm birth and cerebral injuries in the newborn most often in the absence of maternofetal pathogen translocation. Maternal infection, chorioamnionitis and preterm birth are associated to autism spectrum disorders (ASD) in the progeny. Our hypothesis is that GBS-induced gestational infection induces a maternofetal inflammatory response leading to neurodevelopmental impairments and ASD-like behaviour in the offspring. Our goal was to study, with a new preclinical animal model, the impacts of GBS-induced gestational inflammation on the neurodevelopmental features in the offspring. We characterized GBS-induced placental and neurobehavioural outcomes. Dams were exposed at gestational day 19 to live GBS or saline. The placental inflammatory response was studied by immunohistochemistry. Behavioural tests were performed between postnatal days 7 and 40 to assess communication, exploratory abilities, sensory integration and social interactions. GBS-exposed placentas displayed chorioamnionitis featured by infiltration of polymorphonuclear cells, which was significantly more prominent in males than in females. GBS-exposed males showed a reduced thickness of periventricular white matter. Male offspring exposed to GBS had early onset of cardinal ASD-like traits affecting social interaction, communication (ultrasonic vocalizations), treatment of sensory information (prepulse inhibition), preference toward mother cue (nest-seeking), and some other classic ASD comorbidities such as hyperactivity (open field). Overall, these data show for the first time that maternal immune activation due to live GBS plays a key role in the induction of neurodevelopmental abnormalities recapitulating those of human ASD, including gender dichotomy and neurobehavioural phenotype. These results provide new evidence in favor of the role of a common and modifiable infectious/inflammatory environmental factor in human ASD pathophysiology.