Depuis sa réémergence durant l'épidémie de 2013-2017 dans les régions du Pacifique et des Amériques, le virus Zika a été associé à plusieurs complications neurologiques chez l'adulte. L'immunité innée représente une composante importante de la réponse immunitaire au sein du système nerveux central (SNC). Nous avons donc postulé que les microglies, macrophages résidents du SNC, jouent un rôle actif dans le développement de la réponse initiale à l'infection du cerveau mature par le virus Zika. Nous avons utilisé un modèle murin non létal, déficient pour des composantes de l'immunité innée, pour étudier le rôle des microglies dans la pathogénèse et la réponse immunitaire lors de l'infection du SNC. Les souris infectées présentaient une virémie et une charge virale cérébrale élevées sans manifestations cliniques de l'infection. Une analyse immunohistochimique a montré que le virus Zika était distribué dans plusieurs régions du cerveau, particulièrement dans l'hippocampe dorsal. Dans cette région, le nombre de microglies est demeuré stable après l'infection, mais elles montraient des caractéristiques morphologiques compatibles avec un état de réactivité. Une analyse ultrastructurelle en microscopie électronique a révélé que les microglies présentaient une activité phagocytaire et une digestion extracellulaire accrues durant l'infection. La déplétion pharmacologique des microglies a provoqué une augmentation de la réplication virale et les astrocytes présentaient une activité phagocytaire compensatoire. Dans l'ensemble, ces résultats montrent que les microglies sont impliquées dans le contrôle de la réplication du virus Zika et dans son élimination phagocytaire au sein du SNC de souris jeunes adultes immunodéficientes. / Since its re-emergence during the 2013-2017 epidemic across the Pacific and the Americas, Zika virus has been associated with several neurological complications in adults. Because innate immunity is an important component of the immune response within the central nervous system (CNS), we postulated that microglia, the resident macrophages of the CNS, play an active role in the development of the initial response to infection of the mature brain with Zika virus. We used a non-lethal mouse model deficient in components of innate immunity to study the role of microglia in the pathogenesis and immune response of Zika virus infection of the CNS. Infected mice developed elevated viremia and brain viral load without showing clinical signs of infection. Immunohistochemical analysis showed that Zika virus was distributed in several regions of the brain, predominantly in the dorsal hippocampus. In this region, the number of microglia remained steady after infection with Zika virus, but microglia adopted morphological characteristics consistent with a state of reactivity. Ultrastructural analysis by electron microscopy revealed that microglia exhibited increased phagocytic activity and extracellular digestion during infection. Pharmacological depletion of microglia caused an increase in viral replication and astrocytes exhibited compensatory phagocytic activity. Taken together, these results show that microglia are involved in the control of Zika virus replication and its phagocytic elimination within the brain of immunodeficient young adult mice.

Au vu de la relative inefficacité des traitements actuels de la douleur cancéreuse osseuse (DCO) il est devenu nécessaire aujourd'hui d'identifier de nouvelles cibles (cellulaires et/ou moléculaires) pour développer de nouveaux outils thérapeutiques. Dans ce contexte, ces dernières années, de nombreuses études ont suggéré que les cellules gliales, principalement les astrocytes et la microglie, pourraient contribuer au développement et au maintien de la douleur chronique. D'autre part, dans des modèles d'études précliniques de la DCO, plusieurs auteurs ont récemment constaté une réactivité astrocytaire importante dans les cornes dorsales de la moelle épinière et ont montré que, si on empêche cette réactivité, les symptômes douloureux sont diminués. Cependant, la relation exacte existant entre la réactivité des cellules gliales et les symptômes douloureux en condition de DCO est inconnue. Afin de décrypter cette relation, nous avons dans un premier temps étudié le décours temporel des comportements douloureux et caractérisé l’état de sensibilisation centrale dans un modèle de DCO chez le rat induit par l'injection de cellules de carcinome glandulaire mammaire (MRMT-1) dans le tibia. Nous montrons par des approches radiologiques, comportementales (tests de douleur évoquée et de distribution pondérale dynamique) et immunohistochimiques (immunodétection de la protéine Fos après palpation non douloureuse de la patte) que les animaux cancéreux MRMT développent graduellement une tumeur osseuse (premiers signes au 10ème jour post-inoculation), une allodynie et une hyperalgésie mécaniques (à partir du 10ème jour) et thermiques (à partir du 14ème jour), un inconfort de la patte injectée (à partir du 14ème jour ) et des phénomènes de sensibilisation centrale. Dans un deuxième temps, nous avons recherché des indices structuraux et fonctionnels de réactivité gliale spinale dans notre modèle de DCO. L'objectif était donc de dater l'apparition de la réactivité gliale, et de déterminer la nature des cellules gliales impliquées : microglie et/ou astrocytes. Nous montrons par des approches immunohistochimiques qu’aucun signe morphologique de réactivité astrocytaire ni microgliale n’est observable pendant l’établissement et le maintien de la DCO alors que ces signes existent dans un modèle de douleur neuropathique (ligature de nerfs spinaux). De plus, par des approches moléculaire (qRT-PCR) et biochimique (technique du Bio-Plex) nous montrons que, parmi les 20 marqueurs structuraux et fonctionnels de réactivité gliale testés, seule l’expression de l’aquaporine 4 (un canal à eau spécifique des astrocytes) est significativement augmentée en condition de DCO. Nos résultats suggèrent donc que les astrocytes et les cellules microgliales jouent des rôles différents dans la douleur cancéreuse et dans la douleur neuropathique. Enfin, dans un troisième temps, nous avons cherché à mettre en évidence une implication des astrocytes dans la pathologie DCO au travers d’une caractérisation des transmissions glutamatergique et glycinergique, qui sont toutes deux fortement modulées par l’environnement astrocytaire. Par la quantification de l’expression de l’ARNm (qRT-PCR) et par dosage des taux d’acides aminés (électrophorèse capillaire), nous montrons que les principaux acteurs (transporteurs, récepteurs, agonistes et co-agonistes) de la transmission glutamatergique et glycinergique spinale ne subissent pas d’altération significative en condition de DCO. En conclusion, nous montrons que des symptômes douloureux chroniques peuvent se développer et se maintenir (1) sans signe d’astrogliose et de réactivité microgliale spinale ; et (2) sans altération de l’expression des principaux acteurs de la transmission spinale glutamatergique et glycinergique. Nos résultats invitent donc à revoir le lien très fort qui est fait actuellement entre douleur chronique et astrogliose. / The relative lack of efficiency of current treatments used to relieve bone cancer pain prompts to the identification of new molecular and/or cellular targets for the development of new therapeutic strategies. In that context, a large number of recent studies have suggested the involvement of glial cells, among which astrocytes and microglial cells, in the onset and maintenance of chronic pain symptoms. In few animal models of bone cancer pain, several authors have recently evidenced an increased glial reactivity in spinal cord dorsal horn, and demonstrated that preventing astrocytic reactivity was sufficient to reduce pain symptoms in these models. However, the exact relationship of glial reactivity with bone cancer pain symptoms remains poorly understood. In order to decipher this link, we have first studied the temporal development of pain symptoms, and characterized the degree of central sensitization in a rat model of bone cancer pain induced by the injection of mammary gland carcinoma cells (MRMT-1) in the tibial bone. Using radiologic assessment of tumor development, behavioral measurements to quantify evoked (von Frey hairs) and spontaneous (dynamic weight bearing) pain and immunodetection of Fos after non nociceptive palpation of cancer bearing limb, we demonstrate that animals injected with MRMT-1 cells gradually develop a bone tumor (first detectable 10 days after inoculation), a mechanical allodynia and hyperalgesia (first noticeable at day 10), and later on a thermal allodynia and hyperalgesia (first detectable at day 14) as well as discomfort of the injected limb (day 14) and finally central sensitization phenomenons. Second, we have investigated the presence of structural and functional markers of spinal glial reactivity in our model of bone cancer pain. Our objectives were to date the onset of spinal glial reactivity, for microglial and astrocytic cells. Using immunohistochemical approaches, we show that none of the classical markers of astrocytic and microglial reactivity can be observed during the onset and the persistent phase of bone cancer pain whereas the markerswere easily identified in a neuropathic pain model (spinal nerve ligation). Furthermore, using molecular (qRT-PCR) as well as biochemical (Bio-Plex) approaches, we show that among the 20 structural and functional markers of glial reactivity tested, only aquaporin-4 displays increased mRNA levels in bone cancer pain model. Hence, our results suggest that astrocytes and microglial cells play different roles in bone cancer and neuropathic pain. Finally, we tried to evidence the involvement of astrocytes in bone cancer pain by characterizing glutamatergic and glycinergic synaptic transmission, both of which are heavily modulated by astrocytic environment. By quantifying mRNA levels (qRT-PCR) and measuring the level of inhibitory and excitatory amino acids (capillary electrophoresis), we show that the main actors (transporters, receptors, agonists and co-agonists) of glutamatergic and glycinergic transmissions in the spinal cord do not undergo any significant alteration in bone cancer pain conditions. We conclude that chronic painful symptoms may develop and persist (1) without any sign of astrogliosis or enhanced microglial reactivity in the spinal cord, and (2) without any alteration in the expression/levels of the main actors involved in glutamatergic and glycinergic transmission. These results therefore question the strong link that is frequently made between astrogliosis and chronic pain.

Le système de l’immunité innée cérébrale (SIIC) est principalement composé des cellules microgliales. En réponse à des stimuli immuns, inflammatoires ou un trauma neurologique, la microglie s’active et produit des facteurs pro et anti-inflammatoires qui d’une part coordonnent la réponse de l’immunité innée cérébrale et d’autre part modulent l’activité neuronale et, in fine, le comportement. Plus récemment, les cellules microgliales se sont révélées jouer un rôle clé dans le développement cérébral. Ainsi, par leurs activités de phagocytose, elles participent à la maturation des réseaux neuronaux. Si l’activation du SIIC permet de défendre le tissu cérébral des agressions, l’activation prolongée des cellules microgliales a aussi des effets délétères. Ainsi, dans le cerveau adulte, la production soutenue de cytokines inflammatoires contribue au développement de pathologies neurodégénératives. Au cours du développement les stimuli inflammatoires, en perturbant l’activité des cellules microgliales conduisent à une dysfonction de circuits neuronaux qui pourrait être impliquée dans des pathologies neuropsychiatriques à composante neurodéveloppementale. La compréhension de la régulation des cellules microgliales et de leur réponse est donc capitale. L’activité microgliale repose sur ses propriétés morphologique, dynamique et sa communication avec les neurones qui impliquent des profils de synthèse de facteurs (cytokines, chemokines, facteurs de croissance, etc..) et de récepteurs particuliers, la polarisation vers un phénotype pro ou anti-inflammatoire et la phagocytose. Peu d’études ont caractérisé l’ensemble des propriétés morphofonctionnelles des cellules microgliales in vivo. Par la combinaison d’approches de FACS, immunohistochimie, microscopie confocale et reconstruction en 3D, microscopie bi-photonique et dosage des facteurs de communication, il est aujourd’hui possible de mieux caractériser ces cellules afin de comprendre leur régulation par l’environnement et l’impact (bénéfique ou délétère) sur les fonctions neuronales. L’objectif général de cette thèse a été d’étudier les propriétés morphofonctionnelles des cellules microgliales in vivo dans deux situations physiopathologiques, une inflammation induite par l’administration périphérique de lipopolysaccharide (LPS) et une déficience alimentaire en acides gras polyinsaturés (AGPI) de type n-3, connus pour leurs propriétés immunomodulatrices. La première étude nous a permis de développer des outils nécessaires à l’étude de la plasticité morphofonctionnelle de la microglie et d’apporter de nouveaux éléments de compréhension de l’impact d’une inflammation périphérique sur l’activité de ces cellules in vivo. Dans la deuxième partie de cette thèse, nous avons montré pour la première fois que le statut alimentaire maternel en AGPI n-3 influence les propriétés morphofonctionnelles des cellules microgliales au cours du développement post-natal ainsi que l’activité des réseaux neuronaux. De façon générale, nos résultats apportent des éléments de compréhension des relations entre plasticité morphologique et fonctionnelle des cellules microgliales in vivo. / The brain innate immune system is mainly composed of microglial cells. Microglia are activated in response to an immune or inflammatory stimuli or a trauma, and then produce pro- and anti-inflammatory factors. These factors drive the innate immune response and can modulate neuronal activity and in fine, learning and memory. Recently, microglia have been shown to play a key role during brain development. Via their phagocytic activity, microglial cells can participate to neuronal networks maturation. Although brain innate immune system defends brain tissue from aggression, chronic activation of microglia can also be deleterious. In the adult brain, chronic production of inflammatory cytokines can contribute to the pathogenesis of neurodegenerative diseases. During development, inflammatory stimuli modifying microglia activity and homeostasis could lead to neuropsychiatric diseases with a neurodevelopmental origin. Understanding how microglia are regulated and how they respond to various stimuli is therefore crucial.Microglia activity is characterized by morphological and dynamic properties of microglia,by its communication with neurons by its polarization into a specific phenotype, and by their phagocytic profile. Few studies have characterized all the morphofunctional properties of microglial cells in vivo. Using a combination of approaches including FACS, immunohistochemistry, confocal microscopy, 3D reconstruction, two-photon microscopy and communication factors assays, it is now possible to better characterize these cells in order to understand their regulation by the environment and the resulting impact (beneficial or deleterious) on neuronal functions. The main goal of this thesis was to study the morphofunctional properties of microglial cells in vivo in two pathophysiological states: a peripheral inflammation induced by a peripheral injection of lipopolysaccharide (LPS) and in an n-3 PUFAs nutritional state. In the first study, we developed tools to investigate microglial morphofunctional plasticity and gained a better understanding of the impact of peripheral inflammation on the activity of these cells in vivo. In the second part of this thesis, we showed for the first time that maternal nutritional status in n-3 PUFAs affect the morphofunctional properties of microglial cells and the establishment of neural circuits during the postnatal development of the pups. Overall, our results provide new insights in the relationship between morphological and functional plasticity of microglial cells in vivo.

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Les microglies, les cellules de l’immunité innée, résidentes du cerveau, sont impliquées dans la réponse inflammatoire cérébrale et le modelage des réseaux neuronaux au cours du développement. La perturbation de leurs activités par des stimuli environnementaux pouvant conduire à des altérations psychopathologiques, dans cette thèse, nous avons étudié le rôle des microglies dans les effets neurobiologiques et comportementaux d’un stimulus inflammatoire. Les travaux précédents ont révélé que l’administration de lipopolysaccharide (LPS), une endotoxine bactérienne, provoque des comportements de type dépressifs. Le rôle des microglies dans ces altérations a fait l’objet de la première étude de cette thèse (Chapitre 2). Afin de dépléter les microglies du cerveau, des souris adultes ont reçu par voie d’administration intra-hippocampique des liposomes contenant du clodronate, provoquant ainsi l’apoptose des microglies phagocytaires. L’administration de LPS active dans l’hippocampe la synthèse de cytokines pro-inflammatoires [interleukine (IL)-1b et facteur de nécrose tumorale (TNF)-a] et anti-inflammatoires (IL-10), et de l'indoleamine 2,3-dioxygénase, une enzyme impliquée dans le métabolisme du tryptophane aux activités pro-dépressives. La déplétion des microglies phagocytaires atténue les effets du LPS, à l’exception de l’IL-1b, dont l’expression est exacerbée. De plus, l’administration de clodronate prévient les effets du LPS sur les comportements de type dépressif. Dans leur ensemble, ces résultats ont révélé que les microglies phagocytaires sont impliquées dans les effets inflammatoires et comportementaux de type dépressif induits par le LPS. Nous avons ensuite étudié le rôle des microglies dans les effets comportementaux d’une inflammation maternelle précoce provoquée lors de la colonisation du cerveau fœtal par les microglies (Chapitres 3 & 4). Ainsi, nous avons administré au jour gestationnel (JG)9.5 du LPS à des souris gestantes et évalué la trajectoire développementale pré- et post-natale des microglies et du comportement de la progéniture (Chapitre 3). L’administration de LPS à JG9.5 provoque une réduction du pourcentage représenté par les microglies matures aux JG14.5 et 18.5 et des déficits comportementaux persistants à l’âge adulte avec un dimorphisme sexuel prononcé. Nous avons alors recherché à identifier les mécanismes moléculaires impliqués dans les effets du LPS administré à JG9.5, en étudiant la piste de l’action des cytokines inflammatoires (Chapitre 4). Pour cela, nous nous sommes focalisé sur l’IL-1b, la cytokine inflammatoire effectrice principale de l’activité microgliale. L’expression de l'IL-1b et des cytokines associées (IL-6, TNFa et IL-10) augmente dans le plasma maternel, le placenta et le cerveau fœtal, 2 et 4 heures après l’administration de LPS. Ces changements sont accompagnés d'un phénotype microglial immature à JG18.5 et d’une réduction de la population microgliale totale au jour postnatal (JPN)9. À l’âge adulte (JPN65), nous avons observé une modification morphologique de la microglie dans plusieurs structures cérébrales. Enfin, les souris adultes, prénatalement traitées au LPS, développent des altérations des comportements de type sociaux et des comportements répétitifs. Les altérations du nombre de microglies induites par le LPS sont corrélées aux troubles comportementaux, et ce, de façon spécifique en fonction du sexe des souris. Enfin, la co-administration de l'antagoniste du récepteur de l'IL-1 et de LPS chez les femelles gestantes au JG9.5 réduit, voire prévient les effets inflammatoires et comportementaux du LPS. [...] / Recent research on microglia has uncovered a multitude of activities that extends the role of these cells well beyond their traditional function as immune sentinels. The most prominent of these newly described activities is an intricate role in neuronal network remodeling notably upon environmental challenge or during brain development, the disruption of which can result in long lasting consequences relevant to several psychopathologies. We sought, in the current thesis, to identify some of the mechanisms involved. Our initial approach was to target the immune function of microglia, based on our previous findings linking systemic immunogenic challenge with lipopolysaccharide (LPS) in mice with the development of despair-like behavior/depression. Here, we sought to identify immune mediators activated in microglia following a single systemic challenge with LPS (Chapter 2). These studies were conducted in adult mice in which phagocytic microglia were depleted using a single injection of liposomal clodronate in the CA3 region of the hippocampus. LPS challenge significantly upregulated the expression of both pro-inflammatory [interleukin (IL)-1b and tumor necrosis factor (TNF)-a] and anti-inflammatory (IL-10) cytokines compared to saline treated animals. In addition, LPS highly increased the expression of indoleamine 2,3-dioxygenase (IDO), an important rate limiting enzyme for metabolizing tryptophan in the brain and an established indicator of the activation of this depression mediating pathway. Clodronate-mediated depletion attenuated all of these effects apart from IL-1b expression which was further exacerbated. Behavioral assessment of the mice demonstrated a significant LPS-induced increase of immobility in the forced swim test (FST), which was prevented by clodronate. This experimental approach provided a snapshot of the role of inflammation in the development of brain dysfunction mediated by microglia. In subsequent studies (chapter 3 & 4), and in order to perform a more comprehensive, longer-term investigation of microglia activity in neurodevelopment, we utilized a prenatal infection model using LPS to activate maternal immunity at a relatively early [Gestational Day (GD)9.5] time point when microglia colonize the fetal brain to assess the impact on microglial population during development and the subsequent behavior of the progeny (Chapter 3). The results demonstrated LPS reduced the percentage of mature microglial population at GD14.5 and GD18.5 representing mid to late gestation. In addition, prenatal LPS had a significant effect on the offspring’s neonatal as well as adult behavior, with a clear divergence along sex lines in adulthood. In the final study (Chapter 4), we sought to investigate the mechanisms underlying the changes we noted in microglial development and the sexually dimorphic behavioral deficits. For this, we focused on the role played by pro-inflammatory cytokines, particularly IL-1b which represents the main effector of microglial activation following infection or injury. Detailed analysis of the expression of IL-1b and other related cytokines (IL-6, TNF-a and IL-10) revealed an increased expression of these mediators in maternal plasma, placenta and fetal brain, 2 and 4 hours after the prenatal LPS treatment. These changes were accompanied with a decreased percentage of mature microglia in the brain of embryos at GD18.5 and of total microglia population at post-natal day (PND)9. In the adult offspring (PND65), we detected an increased density and altered microglial morphology in specific higher-order structures implicated in complex behaviors, as well as altered social preference and memory and increased repetitive actions. [...]

L'inflammation chronique relayée par la glie activée contribue à la dégénérescence des neurones dopaminergiques (ND) au cours de la maladie de Parkinson (MP). L'étendue des dégâts cellulaires provoqués par la réaction inflammatoire dépend de l'efficacité des mécanismes régulateurs de l'inflammation. Les glucocorticoïdes endogènes sont des régulateurs puissants de l'inflammation agissant via le récepteur des glucocorticoïdes (GR). Notre équipe a récemment montré le rôle central du GR microglial dans la régulation de la mort neuronale dont la sévérité est corrélée à l'intensité et la durée de l'inflammation. Mon projet de thèse a été d'étudier le rôle des GR microglial et astrocytaire dans la régulation des réponses inflammatoires au cours de la dégénerescence des ND. Dans la première partie de ma thèse, nous avons effectué une analyse transcriptomique comparative de microglie ex vivo isolée de souris traitées au MPTP (modèle de parkinsonisme) et avons identifié des gènes régulés par le GR microglial, potentiellement impliqués dans l'inflammation chronique. Dans la deuxième partie de ma thèse, nous avons mis en évidence la régulation par le GR microglial de la mort neuronale induite par l'activation de TLR9. L'ADN mitochondrial endogène peut engendrer la mort neuronale en activant le TLR9, en cas de dysfonction du GR microglial. Dans la troisième partie de mon travail, nous avons démontré que le GR astrocytaire régule la survie des ND en modulant l'expression de gènes pro-inflammatoires et l'activité excessive des hémicanaux à connexine 43. Globalement, les GR microglial et astroglial jouent des rôles essentiels dans la régulation de l'inflammation aigue et chronique. / Chronic inflammation, mounted by activated glia, contributes to dopamine neuron (DN) loss, a major hallmark of Parkinson’s disease. It can be postulated that the extent of DN injury inflicted by inflammation is affected by the efficacy of regulatory mechanisms. The activation of hypothalamic–pituitary–adrenal axis results in release of glucocorticoids, which activate glucocorticoid receptor (GR). GR exerts adaptive responses including resolution of inflammation to restore the homeostatic state. We previously demonstrated the role of microglial GR in regulating the intensity and duration of inflammation, which influences DN survival. My thesis was centered on dissecting the roles of microglial and astrocytic GR during DN degeneration in experimental Parkinsonism. In the first part of my thesis, we conducted comparative transcriptome experiments of ex vivo microglia acutely isolated from mice treated with MPTP (model of parkinsonism) and identified genes and pathways in microglia regulated by GR, potentially involved in chronic inflammation in PD. In the second part of my thesis, we found that microglial GR regulates Toll-Like Receptor 9-induced DN loss by regulating the lysosomal compartment and demonstrated that diminished sensitivity of GR in microglia creates a permissive environment for TLR9 activation by endogenous mitochondrial DNA to become lethal for DNs. In the third part of my work, we showed that during DN degeneration, astrocytic GR regulates inflammatory gene expression and prevents connexin-43 hemichannel activity that contributes to DN loss. Overall, both microglial and astrocytic GR play essential roles in regulating chronic and acute inflammation.

L’adrénoleucodystrophie liée à l’X (X-ALD) est une maladie neurodégénérative sévère caractérisée par une accumulation d’acides gras à très longue chaîne (AGTLC), conséquence d’un défaut de β-oxydation peroxysomale. La maladie est associée à l’absence de la protéine ABCD1, transporteur ABC du peroxysome qui, tout comme son homologue le plus proche, ABCD2, participe à l’import des AGTLC-CoA au sein du peroxysome, l’unique site de leur dégradation par β-oxydation. La compréhension des mécanismes physiopathologiques est aujourd’hui limitée par le manque de modèles expérimentaux pertinents, cellulaires ou animaux. Puisque le défaut peroxysomal dans la microglie apparait comme un événement pathogénique majeur, nous avons généré des lignées de cellules microgliales incapable de transporter et/ou β-oxyder les AGTLC au sein du peroxysome. Quatre lignées cellulaires microgliales BV-2 déficientes en ABCD1, ABCD2, ABCD1 et ABCD2 ou ACOX1 (l’enzyme limitante de la β-oxydation peroxysomale) ont ainsi été générées par édition génique par CRISPR-Cas9. Ces cellules déficientes présentent d’importants défauts biochimiques, une accumulation d’AGTLC mais aussi des changements des contenus en acides gras et cholestérol. Les analyses ultrastructurales effectuées démontrent l’existence d’importantes inclusions lipidiques et indiquent également une augmentation du nombre de peroxysomes et mitochondries dans ces cellules. Les profils transcriptomiques signalent des altérations de la plasticité de ces cellules microgliales et de leur capacité de reprogrammation métabolique en réponse à un stimulus inflammatoire. Les fonctions de phagocytose ou de présentation antigénique des cellules microgliales semblent être affectées par le défaut peroxysomal. Enfin, les résultats obtenus à l’aide de ces modèles suggèrent que l’altération du métabolisme lipidique peroxysomal modifie l’organisation des membranes cellulaires. Ces lignées cellulaires apparaissent donc comme des modèles prometteurs, d’un grand intérêt pour la compréhension de la physiopathologie et l’identification de cibles thérapeutiques de cette maladie neurodégénérative complexe. / X-linked adrenoleukodystrophy (X-ALD) is a severe neurodegenerative disorder characterized by very-long-chain fatty acid (VLCFA) accumulation resulting from a peroxisomal β-oxidation defect. The disease is caused by mutations in the ABCD1 gene, which encodes for a peroxisomal half ABC transporter predicted, like its closest homologue ABCD2, to participate in the entry of VLCFA-CoA into the peroxisome, the unique site of their β-oxidation. Progress in understanding the physiopathogenesis of X-ALD suffers from the lack of appropriate cell and animal models. Since peroxisomal defects in microglia seem to be a key element of the onset of the disease, we generated four microglial cell lines unable to transport and/or β-oxidize VLCFA into the peroxisome. BV-2 microglial cells were engineered with CRISPR-Cas9 to generate four microglial cell lines deficient in ABCD1, ABCD2, both ABCD1 and ABCD2 or ACOX-1 (the first rate-limiting enzyme of the peroxisomal β-oxidation system). Biochemical defects and lipid content changes associated with VLCFA accumulation but also fatty acids and cholesterol changes were identified in deficient microglia. Ultrastructural investigations confirmed cytosolic lipid inclusions and an increased number of peroxisome and mitochondria. Transcriptomic profiles of deficient microglia are indicative of an impaired plasticity and an impaired capacity to operate the metabolic shift required upon an inflammatory stimulation. Peroxisomal defect is likely to affect phagocytosis and antigen presentation capacity of microglia. Peroxisomal lipid metabolism defect is also suggested to modify cell membranes organization. Altogether, these novel mutant cell lines represent a promising model that should permit identification of new therapeutic targets for this complex neurodegenerative disease.

Reproduction de : Thèse de doctorat : Médecine. Neuroimmunologie : Nantes : 2007. / Bibliogr.

Les cellules microgliales, qui sont les macrophages du système nerveux central, ont été principalement étudiées en conditions pathologiques. Néanmoins, l'étude de la microglie aux stades périnataux indique qu'elle influence le développement normal du système nerveux central. Des interactions directes et indirectes entre la microglie et les synapses existent mais les mécanismes par lesquels ces cellules immunitaires ciblent les synapses et modulent leur maturation fonctionnelle durant le développement postnatal sont peu connus. Au cours de mon travail de thèse, je me suis intéressée aux cellules microgliales et à leurs fonctions dans le développement postnatal du cortex somato-sensoriel de la souris. Dans une première étude, nous avons montré qu'au cours de la première semaine post-natale le recrutement des cellules microgliales aux sites synaptiques en maturation met en jeu une voie de signalisation impliquant la chimiokine neuronale fractalkine et de son récepteur microglial CX3CR1. En effet, un défaut d'expression de ce récepteur retarde le recrutement des cellules microgliales aux sites synaptiques et entraine un retard de maturation fonctionnelle des synapses thalamocorticales. Dans une seconde étude, nous avons caractérisé le phénotype des cellules microgliales lors de la maturation fonctionnelle des réseaux synaptiques corticaux. Nous avons montré que les cellules microgliales adoptent un phénotype particulier lorsqu'elles sont recrutées aux synapses en maturation. Ce phénotype diffère de celui exprimé par la microglie adulte en conditions physiologiques et pathologiques et pourrait permettre aux cellules microgliales d'accomplir des fonctions spécifiques nécessaires à la maturation synaptique. Dans une troisième étude, nous avons testé les effets de la minocycline sur le développement cortical. Cette tétracycline est connue pour bloquer l'activation microgliale chez l'adulte. De façon surprenante, nous avons observé que pendant une période critique se situant à la fin de la première semaine post-natale la minocycline induit une importante mort cellulaire qui s'accompagne d'une altération de la distribution des cellules microgliales et déclenche leur activation. L'ensemble de mes données montrent que les cellules microgliales sont très sensibles aux changements de leur environnement, que leur phénotype fonctionnel change en conditions physiologiques en fonction de cet environnement et que des interactions réciproques entre neurones et microglie influencent la maturation fonctionnelle des réseaux synaptiques corticaux lors du développement postnatal.

Les cellules microgliales, qui sont les macrophages du système nerveux central, ont été principalement étudiées en conditions pathologiques. Néanmoins, l'étude de la microglie aux stades périnataux indique qu'elle influence le développement normal du système nerveux central. Des interactions directes et indirectes entre la microglie et les synapses existent mais les mécanismes par lesquels ces cellules immunitaires ciblent les synapses et modulent leur maturation fonctionnelle durant le développement postnatal sont peu connus. Au cours de mon travail de thèse, je me suis intéressée aux cellules microgliales et à leurs fonctions dans le développement postnatal du cortex somato-sensoriel de la souris. Dans une première étude, nous avons montré qu'au cours de la première semaine post-natale le recrutement des cellules microgliales aux sites synaptiques en maturation met en jeu une voie de signalisation impliquant la chimiokine neuronale fractalkine et de son récepteur microglial CX3CR1. En effet, un défaut d'expression de ce récepteur retarde le recrutement des cellules microgliales aux sites synaptiques et entraine un retard de maturation fonctionnelle des synapses thalamocorticales. Dans une seconde étude, nous avons caractérisé le phénotype des cellules microgliales lors de la maturation fonctionnelle des réseaux synaptiques corticaux. Nous avons montré que les cellules microgliales adoptent un phénotype particulier lorsqu'elles sont recrutées aux synapses en maturation. Ce phénotype diffère de celui exprimé par la microglie adulte en conditions physiologiques et pathologiques et pourrait permettre aux cellules microgliales d'accomplir des fonctions spécifiques nécessaires à la maturation synaptique. Dans une troisième étude, nous avons testé les effets de la minocycline sur le développement cortical. Cette tétracycline est connue pour bloquer l'activation microgliale chez l'adulte. De façon surprenante, nous avons observé que pendant une période critique se situant à la fin de la première semaine post-natale la minocycline induit une importante mort cellulaire qui s'accompagne d'une altération de la distribution des cellules microgliales et déclenche leur activation. L'ensemble de mes données montrent que les cellules microgliales sont très sensibles aux changements de leur environnement, que leur phénotype fonctionnel change en conditions physiologiques en fonction de cet environnement et que des interactions réciproques entre neurones et microglie influencent la maturation fonctionnelle des réseaux synaptiques corticaux lors du développement postnatal.