La Sclérose en plaques (SEP) est une maladie neurologique caractérisée par une perte d’oligodendrocytes qui sont les cellules myélinisantes du système nerveux central (SNC). Malgré le développement de thérapies visant à arrêter l’attaque des oligodendrocytes par le système immunitaire, il n’existe pas encore de moyens permettant d’activer efficacement la remyélinisation. Dans la SEP, une remyélinisation spontanée peut se faire à partir de cellules précurseurs d’oligodendrocyte (POs) qui sont présentes dans l’ensemble du cerveau, mais ce processus devient inefficace avec l’âge. Le fait que, d’une part, on puisse observer des POs au sein des lésions mais que, d’autre part, on ne retrouve pas d’oligodendrocytes matures en nombre suffisant, suggère que l’entrée en différenciation des POs soit une étape critique pour une remyélinisation complète. Ce travail avait pour but de caractériser un nouveau régulateur de la différenciation des oligodendrocytes, Tensin 3 (Tns3). Ici, nous démontrons que Tns3, protéine de liaison à l’actine, est un régulateur de la différenciation des oligodendrocytes et que son expression est contrôlée par Ascl1 et Olig2, qui sont deux facteurs de transcription clés de l’oligodendrogenese. Dans un premier temps, nous avons montré que l’expression de Tns3 est fortement induite au moment de l’entrée en différenciation des oligodendrocytes, puis réprimée dans les oligodendrocytes matures. Tns3 est, par conséquence, un nouveau marqueur spécifique des oligodendrocytes en cours de différenciation. L’utilisation de modèles animaux de démyélinisation nous a permis de mettre en évidence que les nouveaux oligodendrocytes en différenciation dans la zone de remyélinisation expriment Tns3. Il pourrait donc être utilisé comme marqueur de remyélinisation dans les lésions actives. Ensuite, nous avons trouvé que la protéine Tns3 est surtout localisée dans le noyau des cellules neurales, contrairement à sa localisation cytoplasmique observée en dehors du SNC. Cela suggère une fonction spécifique aux cellules neurales et différente de son rôle dans l’adhésion cellulaire montré jusqu’à lors. D’autre part, le développement des techniques d’édition du génome CRISPR/Cas9 nous ont permis de démontrer, au stade néonatale, que la perte de Tns3 dans les cellules souches neurales diminue fortement la différenciation des oligodendrocytes in vivo. Finalement, Tns3 est un nouveau facteur impliqué dans le contrôle de la différenciation des oligodendrocytes et est un marqueur des oligodendrocytes en différenciation pendant le développement et dans les lésions remyélinisantes du cerveau adulte. Nous espérons que cette caractérisation du mécanisme d’action de Tns3 aidera à développer des stratégies thérapeutiques activant la différenciation des oligodendrocytes et la remyélinisation, permettant une amélioration de la santé des patients atteints de Sclérose en Plaques. / Multiple sclerosis (MS) is a neurological disease characterized by the loss oligodendrocytes, the myelinating cells of the Central Nervous System (CNS). Despite recent advances leading to stop the immune system from attacking oligodendrocytes, efficient remyelinating therapies are still lacking. In MS, there is a spontaneous remyelination attempt from oligodendrocyte precursor cells (OPCs) present all over the brain, but this phenomenon is inefficient and diminishes with age. The observation that OPCs are present within demyelinating MS lesions, but fail to differentiate into myelinating cells, suggests that induction of OPC differentiation is a critical event for successful remyelination. This work has aimed to characterize a novel regulator of oligodendrocyte differentiation, Tensin 3 (Tns3). Here we demonstrate that Tns3 actin binding protein is a regulator of oligodendrocyte differentiation, acting downstream of Ascl1 and Olig2, two key oligodendrogenic transcription factors. We show that Tns3 expression is strongly induced at the onset of oligodendrocyte differentiation, while downregulated in mature oligodendrocytes. Tns3 is therefore a novel specific marker of differentiating oligodendrocytes. Using demyelinating mouse models, we provide evidence that Tns3 expression characterizes newly differentiating oligodendrocytes within remyelinating areas and may thus be used as a hallmark for remyelination in MS lesions. We also found that Tns3 protein is mainly localized in the nucleus of neural cells, contrary to its cytoplasmic expression outside the CNS, suggesting a neural specific function beyond its role in cell adhesion junctions. Finally, developing CRISPR/Cas9 genome editing techniques in our lab, we demonstrate that Tns3 loss-of-function in neonatal neural stem cells (NSCs) strongly impairs oligodendrocyte differentiation in vivo. Therefore, Tns3 is a novel factor involved in the control of oligodendrocyte differentiation and a hallmark for differentiating oligodendrocytes during development and in remyelinating lesions of the adult brain. We expect that our in deep characterization of Tns3 mechanism of action will help to develop therapeutic strategies fostering oligodendrocyte differentiation, and therefore remyelination and functional repair in MS patients.

Abstract Multiple sclerosis (MS) is one of the major causes of disability in the young, mostly affecting people between 20–45 years of age. MS is considered as an autoimmune disorder, characterized by discrete areas of central nervous system inflammation, demyelination and axonal injury. Symptoms related to alterations of the autonomic nervous system are frequent in patients with MS. Bladder dysfunction or impairment of sexual performance is highly distressing for most MS patients, whereas the clinical relevance of other autonomic symptoms is less clear. The present study was designed to clarify the involvement of cardiovascular and sudomotor dysfunctions in patients with MS, to study the sudomotor functions in patients with optic neuritis (optic neuritis being a frequent initial manifestation of MS), and to assess the extent of demyelinative lesions in the CNS by using magnetic resonance imaging and by correlating the findings thus obtained with autonomic nervous system responses. The study showed cardiovascular autonomic regulation failure in MS patients manifesting itself both in the heart rate responses to deep breathing and in the heart rate and blood pressure responses in the tilt table test. In particular, midbrain lesions were found to be associated with cardiovascular dysfunction. MS patients also showed abnormal sympathetic skin responses indicating sudomotor failure. Focal MS lesions in the temporal lobe, in the pons and in the cerebellum were also associated with abnormal sympathetic skin responses. MS patients were also found to have an impairment in thermoregulatory sweating, which seemed to be related to disease severity and to total lesion volume in the brain. Sympathetic skin responses were also abnormal in optic neuritis patients, suggesting sudomotor autonomic failure. Patients with optic neuritis showed no thermoregulatory dysfunction.

The aim of the this dissertation was to introduce a set of examinations of clinical functions in patients with multiple sclerosis (MS), which would be optimum for utilisation in physiotherapeutic practice, and also to compare changes to the individual examinations of this set after the patients underwent therapy consisting of aerobics training. We also monitored the persistence of the therapy's effect a month after its termination. The research was conducted on a set of 6 probands in the case of whom MS had been definitively confirmed, motor handicaps predominated, and the EDSS ranking was 3 to 5. Aerobic training took place twice a week for eight weeks. The intensity and length délka zátěže were stipulated individually according to the zátěžového vyšetření. After the therapy there were significant improvements (a p-value less than 0.05) only in the examination of cognitive functions, though we recorded a relatively significant improvement (a p-value of almost 0.05) in the case of investigations of balance, the functions of the upper limbs, and trembling in the upper limbs. On the other hand there was a relatively significant deterioration in the investigation of dysmetry in the lower limbs. We ascribe the overall minimal improvements in most of the functions investigated partly to the very unfavourable...

The aim of the thesis " A Physiotherapist's View of Overactive Bladder function in Multiple Sclerosis Patients" and the influence of physiotherapy on the symptoms of the overactive bladder. This thesis deals with exert influence on symptoms of an overactive bladder by physiotherapy. Therapy is based on the fact that guarding reflexes that maintains continence at the level of spine and subcortical (micturition centre in pons) are activated by the contraction of the pelvic floor muscles. Physiotherapy contains pelvic floor muscle training with biofeedback, behavioral training and training of stabilizing function of pelvic floor muscles. Powered by TCPDF (www.tcpdf.org)

INTRODUCTION._Le handicap associé aux maladies inflammatoires du système nerveux central (SNC), représentées par la sclérose en plaques (SEP) et la neuromyélite optique de Devic (NMOSD), est sous-tendu par la perte neuronale._x000D_La tomographie par cohérence optique (OCT) et l'imagerie par résonance magnétique (IRM) sont des outils robustes et reproductibles permettant de mesurer la perte axonale in vivo.OBJECTIFS.Développer des biomarqueurs OCT et IRM pour le diagnostic, le pronostic et le suivi des patients atteints de maladies inflammatoires du SNC.MATERIELS et METHODES.Notre IRM est de champ magnétique 3 teslas (Achieva, Philips, Best, Pays Bas). L'appareil OCT est de 4éme génération (Heidelberg Spectralis, Allemagne). (1) Nous avons développé une séquence en tenseur de diffusion (DTI) de la moelle épinière cervicale en acquisition coronale et (2) évalué les corrélations entre les paramètres DTI et le handicap clinique d'une cohorte de patients SEP. (3) Nous avons comparé la séquence 3D-Double Inversion Récupération (DIR) à la séquence 2D-STIR FLAIR coronal pour la détection des hypersignaux inflammatoires du nerf optique.Sur le plan OCT, (4) nous avons participé à une étude multicentrique pour la validation de critères de qualité OCT. (5) Nous avons réalisé une étude OCT comparative de patients SEP, NMOSD et de sujets sains, afin de mettre en évidence des paramètres OCT différenciant les 2 maladies, parmi lesquels l'épaisseur de la pRNFL (globale ou en secteurs) et des couches maculaires (logiciel de segmentation HEYEX). (6) Nous avons évalué la longueur de l'hypersignal DIR du nerf optique comme potentiel biomarqueur de la perte axonale rétinienne évaluée en OCT.RESULTATS.(1) Les paramètres DTI (fraction d'anisotropie [FA], diffusivité moyenne [MD] et radiale [rD]) étaient significativement différents entre les sujets SEP et sains. Chez les sujets SEP, la FA diminue, la MD et la rD augmentent.(2) Dans la SEP, la FA mesurée au sein de la moelle épinière cervicale (C2-C6) était modérément corrélée au handicap clinique du patient mesuré par le score EDSS et les scores fonctionnels pyramidal, sensitif et sphinctérien._x000D_(3) La séquence 3D-DIR était plus précise que le 2D STIR FLAIR pour la détection d'un hypersignal inflammatoire du nerf optique (Se 95%, Sp 94%) et montrait une concordance inter-observateur plus élevée (kappa = 0.96).(4) La concordance inter-observateur des critères de qualité OCT OSCAR-IB était substantielle (kappa = 0.7).(5) Nous mettons en évidence une atrophie rétinienne post ON comparable entre la SEP et la NMOSD. Les patients SEP présentent une atrophie maculaire et de la pRNFL temporale sur les yeux sans névrite optique. Nos résultats suggèrent une possible atrophie maculaire infraclinique chez les sujets NMOSD. Les corrélations entre OCT et handicap visuel étaient bonnes et nombreuses. Dans la NMOSD, les corrélations entre OCT et handicap clinique étaient moins nombreuses et liée à la présence d'un handicap visuel.(6) Nous avons mis en évidence une bonne association (p<0.0001) entre la longueur de l'hypersignal DIR du nerf optique, l'épaisseur de la pRNFL, le volume des couches maculaires internes et le handicap visuel. Près de 40% des yeux indemnes de NO présentaient un hypersignal du nerf optique.CONCLUSIONS.Nous avons développé une séquence DTI analysant la moelle épinière cervicale, applicable en routine et de façon prospective. Les corrélations entre la FA ou la MD et le handicap restent toutefois modérées [...] / BACKGROUND.Inflammatory diseases affecting the central nervous system (CNS) are mainly represented by multiple sclerosis (MS) and neuromyelitis optica spectrum disorders (NMOSD). Both diseases may be associated with slight to severe clinical disability. There is a need for developing imaging biomarkers which could be used for diagnostic purposes and as potential therapeutic biomarkers. Optical coherence tomography (OCT) and magnetic resonance imaging (MRI) are robust and reproducible tools enabling us to measure axonal loss in vivo.OBJECTIVES.To develop OCT and MRI biomarkers for the diagnosis, prognosis and follow-up of inflammatory diseases affecting CNS.METHODS.Our MRI is a 3 teslas MRI (Achieva, Philips, Best the Netherlands) devoted to research at CHRU de Lille. The OCT tool is a 4th generation spectral-domain OCT (Heidelberg Spectralis, Germany).(1) We firstly developped a coronal diffusion tensor imaging (DTI) sequence for cervical spinal cord and (2) applied it to a large MS cohort in order to evaluate potential DTI/clinical disability correlations. (3) We interested in 3D-Double Inversion Recovery (DIR) sequence for the detection of T2 optic nerve hypersignal and compare its diagnosis accuracy with coronal 2D STIR-FLAIR sequence.Considering OCT, (4) we participated to a multicenter study for validating OCT quality criteria by measuring inter rater agreement. (5) We made a comparative OCT study in MS, NMOSD and healthy controls (HC), in order to describe potential OCT parameters differentiating both diseases. OCT parameters will be peripapillary retinal nerve fiber layers thickness (pRNFL; global and values per quadrants) and macular layers thickness evaluated by HEYEX segmentation software. (6) We investigated the length of optic nerve DIR hypersignal as a potential biomarker for retinal axonal loss measured by OCT.RESULTS.(1) The DTI parameters (fractional anisotropy [FA], mean diffusivity [MD], radial diffusivity [rD]) were significantly different between HC and MS patients. FA was reduced. MD and rD were increased.(2) In MS, FA within cervical spinal cord (C2-C6) was moderately correlated with physical disability measured by EDSS, pyramidal, sensory and bowel/urinary functional scores.(3) 3D-DIR sequence was more accurate than 2D STIR FLAIR for the detection of optic nerve hypersignal (Se 95%, Sp 94%) and showed the higher inter-rater agreement (kappa = 0.96).(4) The inter-rater agreement for OSCAR-IB quality criteria for retinal OCT was substantial (kappa = 0.7).(5) We found comparable post ON atrophy between MS and NMOSD and significant macular and temporal pRNFL atrophy in MS non ON eyes. We suggested possible subclinical macular atrophy in NMOSD. Correlations were good and numerous between OCT parameters and visual disability in both diseases. In NMOSD, correlations between OCT and clinical disability were fewer and more related to visual disability.(6) We found good associations (p<0.0001) between optic nerve DIR hypersignal length, pRNFL thicknesses, inner retinal layers volumes and visual disability. A subclinical radiological involvement of non ON eyes was found in 38.5%.CONCLUSION.We developed a DTI sequence for cervical spinal cord analysis which seems applicable in routine and in a prospective follow-up. However, correlations between FA or MD and clinical disability remain moderate.OCT may help to differentiate NMOSD and MS by focusing on the non ON eyes (temporal pRNFL atrophy more severe in MS). Moreover we discuss the possibility of subclinical retinal degenerative process in NMOSD.We showed the 3D-DIR interest in optic nerve inflammatory lesion detection. 3D-DIR sequence which has largely been considered as a marker of demyelination, may be more pathologically specific (i.e retinal axonal loss) by focusing on a specific part of the CNS (i.e optic nerve). Optic nerve DIR hypersignal may be a new biomarker of retinal axonal loss.

La sclérose en plaques (SEP) est une maladie auto-immune inflammatoire du jeune adulte causant des handicaps variables et progressifs irréversibles. Cette maladie est présente de manière prépondérante dans l’hémisphère nord. Cette thèse s’attache à la caractérisation et à la modélisation de signatures IRM multimodales des lésions de sclérose en plaques. L’objectif est d’améliorer les modèles de représentation de l’image et d’adapter les méthodes d’apprentissage pour la reconnaissance visuelle, dans le cas où des informations de haut niveau telles que les lésions SEP incluses dans l’IRM sont extraites. Nous proposons dans cette thèse un nouvel algorithme de normalisation d’intensité en IRM, particulièrement centré sur la normalisation d’images longitudinales multimodales, afin de produire des détections d’évolution de lésion robustes. Cette normalisation est centrée sur la modélisation de l’histogramme de l’image par un modèle de mixture de Gaussiennes robuste à la présence de lésions. Faisant suite à cet algorithme, nous proposons également deux nouvelles méthodes de détection de lésions SEP basées sur (1) une comparaison statistique du patient vis à vis d’une population de sujets contrôle et (2) un cadre probabiliste de détection basé sur un apprentissage d’une classe (tissus sains). Nous avons évalué les algorithmes proposés sur plusieurs jeux de données multi-centriques et vérifié leur efficacité dans la détection de lésions. / Multiple Sclerosis (MS) is an acquired inflammatory disease, which causes disabilities in young adults and it is common in northern hemisphere. This PhD work focuses on characterization and modeling of multidimensional MRI signatures in MS Lesions (MSL). The objective is to improve image representation and learning for visual recognition, where high level information such as MSL contained in MRI are automatically extracted. We propose a new longitudinal intensity normalization algorithm for multichannel MRI in the presence of MS lesions, which provides consistent and reliable longitudinal detections. This is primarily based on learning the tissue intensities from multichannel MRI using robust Gaussian Mixture Modeling. Further, we proposed two MSL detection methods based on a statistical patient to population comparison framework and probabilistic one class learning. We evaluated our proposed algorithms on multi-center databases to verify its efficacy.

Les maladies neurodégénaratives (MNDs) sont les troubles neurologiques les plus fréquents chez l’homme et touchent des millions de personnes à travers le monde. Elles affectent le fonctionnement du système nerveux de façon chronique et progressive et conduisent souvent au décès du malade. L’évolution de ces maladies est très variable et les traitements disponibles actuellement ne permettent pas de modifier leur progression mais seulement d’atténuer les manifestations symptomatiques.Les récepteurs σ1 correspondent à une classe unique de récepteurs transmembranaires du réticulum endoplasmique. Exprimés au niveau du SNC et en particulier dans les neurones, les lymphocytes et les oligodendrocytes, ces récepteurs sont connus pour être impliqués dans la régulation de nombreux neurotransmetteurs. Même si les mécanismes de transduction après leur activation ne sont pas complètement élucidés, de plus en plus d’études mettent en évidence le potentiel thérapeutique de ces récepteurs. En effet, depuis leur découverte, les récepteurs σ1 ont été impliqués dans de nombreuses pathologies dont des MNDs.Ces travaux de thèse s’inscrivent donc dans ce contexte. Le projet consistait à concevoir, synthétiser et évaluer de nouveaux ligands σ1 pour une utilisation en neuroprotection. Les dérivés tétrahydroquinolin-hydantoïnes préalablement conçus au laboratoire, ont montré des affinités nanomolaires envers la protéine σ1, une bonne sélectivité, une faible cytotoxicité et des propriétés ADME compatibles avec un développement thérapeutique. Evalués dans différents modèles, ces composés ont montrés des propriétés anti-inflammatoires associées à une action neuroprotective. Cependant, bien que les Tic-hydantoïnes soient des composés chimiquement stables, ils ont montré une faible stabilité métabolique. Trois nouvelles familles de composés ont donc été conçues et synthétisées afin de pallier à ces problèmes. Leurs affinités, sélectivités, cytotoxicités et propriétés ADME ont été évaluées. Des tests comportementaux ont également été réalisés sur les composés les plus intéressants afin de déterminer leur profil agoniste ou antagoniste. Finalement, le meilleur candidat, évalué dans un modèle in vivo de sclérose en plaques, a montré des propriétés neuroprotectrices intéréssantes. / Neurodegenerative diseases are the most common neurological disorders in humans, affecting millions of people worldwide. They affect the nervous systems in chronic and progressive way and often lead to the death of the patient. The evolution of these diseases is highly variable and currently available treatments do not alter their growth but only moderate symptomatic manifestations.Sigma-1 receptors represent a structurally unique class of transmembrane receptors of the endoplasmic reticulum. Expressed in the central nervous system and especially in neurons, lymphocytes and oligodendrocytes, these receptors are known to be involved in the regulation of numerous neurotransmitters. Even if the signal transduction pathway after activation of σ1 receptors is not completely understood, more and more evidences suggest that they represent a potential therapeutic target in many diseases. Indeed, since their discovery, the σ1 receptors have been implicated in various pathologies including neurodegenerative disorders. Thus, it is in this context that our interest is focused on the conception and synthesis of novel σ1 receptors ligands for the treatment of neurodegenerative diseases. Fused and optimized tetrahydroquinoline-hydantoin derivatives designed in our laboratory showed nanomolar σ1 affinity, σ2 /σ1 selectivity, very low cytotoxicity and ADME properties compatible with therapeutic development. Evaluated in different models, these compounds showed an anti-inflammatory activity associated with a neuroprotective action. However, while the Tic-Hydantoin derivatives are chemically stable, they showed a low metabolic stability. Thus, three novel families of compounds were synthesized in order to compensate for these problems. Their affinities, selectivities, cytotoxicities and their ADME properties were evaluated. Behavioural testing was carried out on the most interesting compounds to determine the agonist or antagonist profil. Finally, evaluated in in vivo model of multiple sclerosis, the best compound showed interesting neuroprotective properties.

La sclérose en plaques (SEP) a longtemps été considérée comme une affection inflammatoire démyélinisante de la substance blanche. (SB) Hors, de nombreuses études ont démontré l’implication extensive de la substance grise (SG). La souffrance neuronale joue un rôle majeur dans la détérioration physique et cognitive des patients atteints de SEP. Le développement de nouvelles techniques d’imagerie capables de quantifier cette atteinte neuronale est devenu crucial. Grace à la tomographie par émission de positons (TEP) et au radiotraceur [11C]flumazenil ([11C]FMZ), antagoniste du récepteur central aux benzodiazépines, nous avons quantifié de façon non-invasive la souffrance neuronale de la SG chez des patients atteints de SEP à différents stades de la maladie. Une cohorte de 18 patients atteints de SEP a été comparée à 8 sujets sains. Les participants ont bénéficié d’une évaluation clinique, cognitive, et radiologique par TEP au [11C]FMZ et IRM. Les données TEP ont été évaluées par région d’intérêt et vertex-à- vertex. Des réductions significatives de l’activité TEP au [11C]FMZ ont été mises en évidence au sein de la SG corticale et sous-corticale des patients comparés aux contrôles. Ces changements étaient présents dès le stade rémittent de la maladie et corrélaient modérément avec la charge lésionnelle de la SB. L’activité TEP corticale était aussi associée à la performance cognitive des patients. Cette étude pilote est la première à quantifier in vivo la souffrance neuronale chez des patients atteints de SEP. Nos résultats permettent de proposer la TEP au [11C]FMZ comme marqueur spécifique et discriminant de l’atteinte neuronale de la SG dans la SEP. / Multiple sclerosis (MS) has long been regarded as an inflammatory demyelinating disorder of the white matter. But post-mortem studies have recently shed light on the extensive involvement of the grey matter (GM). Neuronal damage, characterized by synaptic and dendritic loss as well as neuronal apoptosis, is thought to be a major substrate of physical and cognitive deterioration in MS patients. There is a crucial need for new imaging techniques able to specifically assess neuronal damage in MS. Using positron emission tomography (PET) with [11C]flumazenil ([11C]FMZ), an antagonist of the central benzodiazepine site located within the GABAA receptor, and a non-invasive quantification method, we measured and mapped neurodegenerative changes in the GM of patients with MS at distinct disease stages. A cohort of 18 MS patients was compared to 8 healthy controls and underwent neurological and cognitive evaluations, high-resolution dynamic [11C]FMZ PET imaging and brain MRI. PET data were evaluated using a region of interest and a surface-based approach. [11C]FMZ binding was significantly decreased in the cortical and subcortical GM of MS patients compared to controls. These changes were significant in both progressive and relapsing-remitting forms of the disease and correlated moderately with white matter lesion load. [11C]FMZ cortical binding was also associated with cognitive performance. This pilot study is the first to quantify in vivo the neurodegenerative changes occurring in MS. Our results show that PET with [11C]FMZ could be a promising and sensitive quantitative marker to assess and map the neuronal substrate of GM pathology in MS.

La lutte contre des pathologies, notamment inflammatoires ou chroniques, nécessite de nouvelles stratégies pour proposer une médecine améliorée et personnalisée. La recherche de biomarqueurs répond à cette problématique. Un criblage innovant basé sur une molécule scavenger activée est décrit ici. En participant à l’élimination des éléments du non-soi ou du soi altéré, cette molécule scavenger activée a la capacité d’interagir avec les biomolécules qui sont à l’origine de la pathologie ou qui résultent du déséquilibre pathologique. Il est donc probable que les ligands de ce scavenger comptent une proportion importante de biomarqueurs. Ce criblage fonctionnel peut ainsi éclairer notre compréhension de la physiopathologie et même identifier de potentiels compagnons diagnostiques ou candidats médicaments. Cette approche est appliquée à l’hépatite C, une pathologie d’étiologie virale connue, et à la sclérose en plaques, une neuropathologie plus complexe. / The fight against pathologies, especially inflammatory or chronic ones, needs new strategies to propose an improved and personalized medicine. The search for biomarkers deals with this challenge. A novel screening system based on an activated scavenger molecule is described here. Due to its implication in the elimination of non-self and altered-self, this activated scavenger has the ability to interact with biomolecules that cause pathologies or that result from the pathological imbalance. It is therefore very probable that the ligands of this scavenger count a high proportion of biomarkers. This functional screening may then help understand the physiopathology and might even identify potential diagnostic companions or drug candidates. This approach is applied to Hepatitis C, a condition of known viral etiology, and to multiple sclerosis, a more complex neuropathology.

La sclérose en plaques (SEP) est une maladie inflammatoire auto-immune du SNC qui affecte 90 000 personnes en France et génère un coût important pour la société. La forme la plus fréquente (85% des cas) est la SEP récurrente-rémittente (RRMS) caractérisée par des poussées démyélinisantes entrecoupées de périodes de rémission après un syndrome cliniquement isolé (CIS). La conversion en RRMS après un CIS, caractérisée par une nouvelle poussée ou de nouvelles lésions sur les IRM de suivi, survient après un délai variant de quelques mois à plus de 10 ans (20% des cas, « SEP bénigne »). Les traitements disponibles (immunomodulateurs et immunosuppresseurs) ont une efficacité indéniable pour la prévention des poussées et doivent être initiés dès le diagnostic pour une efficacité maximale, surtout chez les patients montrant une conversion rapide en SEP après un CIS. Leur intérêt est en revanche négligeable pour les formes bénignes. Ainsi, il existe un besoin d’identifier des biomarqueurs pronostiques précoces de la SEP pour une prise en charge optimale des patients. Le but de ma thèse est d’identifier des biomarqueurs pronostiques de SEP en utilisant différentes approches de protéomique quantitative,. Dans un premier temps, nous avons utilisé des échantillons cliniques de LCR de patients. Ces travaux m’ont permis d’identifier, en protéomique quantitative utilisant un marquage chimique des peptides (TMT), plusieurs candidats biomarqueurs de SEP. Ceux-ci incluent deux chitinase-3-like protéines, CHI3L1 et CHI3L2 dont le taux mesuré en ELISA, dans le LCR, augmente avec l’évolution de la maladie. Ces travaux ont également démontré que la concentration sanguine de CHI3L1 constituait un biomarqueur de la progression de la maladie. Dans un second temps, nous avons combiné l’analyse du LCR de différents patients SEP et contrôles en protéomique Label-Free avec un modèle préclinique analysant les modifications du sécrétome d’oligodendrocytes murins en culture primaire par approche SILAC. Les biomarqueurs potentiels, 87 protéines correspondant à 226 peptides cibles, ont été ensuite vérifiés en protéomique quantitative ciblée ou parallel reaction monitoring (PRM), à l’aide de peptides marqués servant de référence. Les 11 candidats les plus discriminants issus de cette étape ont ensuite été vérifiés en PRM sur une cohorte plus large d’échantillons de patients. Finalement, 7 candidats ont montré un profil significatif au cours de cette première validation. Ces candidats biomarqueurs permettent notamment de discriminer les différentes formes évolutives de la SEP et de distinguer cette pathologie d’autres maladies inflammatoires et neurologiques. De plus, ces derniers pourraient avoir un intérêt prognostique permettant d’identifier les patients qui vont développer une SEP après la découverte fortuite de lésions typiques de la maladie à l’IRM. Ce travail de thèse a donc caractérisé de nouveaux biomarqueurs de SEP devant être validés sur de larges cohortes multicentriques de patients et ouvre de nouvelles perspectives sur la compréhension des mécanismes physiopathologiques de la SEP. / Discovery, confirmation and verification of candidate biomarkers for multiple sclerosis diagnosis and prognosis in cerebrospinal fluid.Multiple sclerosis (MS) is an inflammatory disease of the central nervous system. Most often the disease initiates by a first demyelinating event called clinically isolated syndrome (CIS), followed by remission periods and relapses occurring at irregular intervals. Clinical symptoms and MRI are used for diagnosis, but clinicians lack tools to predict the rate of disease progression. This study aims at identifying biomarkers that predict the delay of conversion to MS after a CIS. We compared the cerebrospinal fluid (CSF) proteome from MS patients and symptomatic controls and the CSF from CIS patients with rapid conversion to MS (<1 year) and CIS patients with slow conversion to MS (>2 years). For the discovery step, human CSF samples (n=40) depleted of the 20 major plasma proteins were digested using a modified filter-assisted sample preparation (FASP) and analysed by high-resolution mass spectrometry using isobaric mass tag labelling or label-free quantification procedures. Proteins upregulated in CSF from MS patients included two proteins involved in tissue remodeling, namely chitinase-3-like protein-1 (CHI3L1) and chitinase-3-like protein-2 (CHI3L2). Their increased level in CSF of MS patients was confirmed by ELISA in a new cohort comprising CIS and MS patients (n=123) at different disease stages. Moreover, CHI3L1 levels in CSF and serum from CIS patients discriminated patients with rapid conversion to MS (< one year) from those with slower conversion.We also implemented a PRM method (peptide selection, dilution optimization of heavy isotope labeled non-purified peptides, reproducibility evaluation and method validation) to qualify a larger set of candidate biomarkers (226 peptides corresponding to 87 proteins) in a cohort different from the one used for the discovery step (n=60), including CSF from controls and MS patients at different disease stages. Finally, to further verify the 11 candidate biomarkers that passed this qualification step, we monitored 16 peptides in a new PRM assay, using shorter gradient and high-purity heavy isotope labeled peptides. This new PRM analysis was performed on a larger cohort (n=189) that included CSF of patients with other inflammatory and non-inflammatory neurological disorders in addition to control and MS patients. These analyses identified seven robust candidate biomarkers, which might help to discriminate patients suffering from MS or other neurological disorders.