Les cellules précurseur d'oligodendrocytes (CPOs) représentent la majeure source d'oligodendrocytesmyélinisants durant le développement post-natal. Ces progéniteurs, identifiés par l'expression du protéoglycane NG2, sont non seulement extrêmement abondants avant la myélinisation, mais ils persistent aussi dans le cerveau mature. À l'instar d'autres cellules non-neuronales, elles expriment un large panel de canaux ioniques et de récepteurs pour des neurotransmetteurs. Cependant, ils sont uniques de part leur capacité à recevoir de véritables contacts synaptiques neuronaux glutamatergiqueset GABAergiques. Durant cette thèse, nous avons caractérisé les propriétés électrophysiologiques des CPOs durant le développement post-natal du cortex en champ de tonneaux de la souris (premier mois post-natal). En effectuant des enregistrements de patch-clamp, des analyses par RT-PCR sur cellule unique et des analyses pharmacologiques, nous avons observé que la courbe I-V à rectification sortante devient linéaire durant le développement, résultant d'une régulation positive de l'expression des canaux potassiques de type Kir4.1. Dotés de ces canaux, les CPOs adultes sont capables de détecter les augmentations locales de potassium extracellulaire générées par l'activité neuronale. Cette régulation positive développementale des canaux Kir4.1 dans les CPOs révèle que ces cellules ont un gain de fonction durant le développement, leur conférant la capacité de communiquer avec les neurones via un mécanisme non-synaptique lié au potassium. Ce changement développemental soutient aussi l'idée que les CPOs sont probablement plus que des progéniteurs. Dans la deuxième partie de cette thèse, nous nous sommes intéressés à l'étude des patrons de connectivité du réseau GABAergique interneurones-CPOs dans le cortex en champ de tonneaux jeune (deuxième semaine post-natale). Dans un premier temps, nous avons tiré avantage de la haute précision latérale et axiale de la photolyse holographique en mono-photon pour stimuler les interneurones GABAergiques avec une résolution à l'échelle de la cellule, de manière à évoquer un potentiel d'action. Nous avons ensuite utilisé cette technique pour cartographier la connectivité entre interneurones et CPOs. Nous avons trouvé que la probabilité de connexion des CPOs est près de moitié moins que celle des cellules pyramidales, et implique plutôt une microcircuitrie locale. De plus, en effectuant des enregistrements pairés, nous avons observé que les CPOs sont contactés transitoirement par des interneurones à décharge rapide et à décharge régulière. Ces connections se caractérisents pour la présence d'un ou deux sites de libération uniquement. Étonnamment, les sites post-synaptiques contenant des récepteurs GABAA avec la sous-unité γ2 sont principalement connectés par les interneurones à décharge rapide, indiquant que ces cellules constituent une afférence spécifique auprès des CPOs. Ici nous décrivons pour la première fois l'émergence de réseaux corticaux spécifiques entre neurones et cellules non-neuronales.

Bakgrund: Deposition av fibrillär amyloid beta 1-42 (Aβ) i hjärnan är ett välkänt kännetecken för den neurodegenerativa sjukdomen Alzheimer’s (AD). Dessa ansamlingar påverkar pericyter, en celltyp involverad i blodkärlsfunktion och upprätthållande av blodhjärnbarriären (BBB). Pericyter uttrycker både receptorn low density lipoprotein receptor related protein 1 (LRP-1) till vilken Aβ1-42 binder, och proteoglykanet NG2. NG2 har stor betydelse för pericyters samspel med endotelceller och i sin lösliga form (sNG2) främjar den angiogenes. Tidigare studier har visat att mängden NG2 som klyvs från pericyter förändras när de stimuleras med Aβ1-42. Syfte: Att undersöka om Aβ1-42 påverkar NG2 klyvning via LRP-1 Metod: Human brain vascular pericytes (HBVP) stimulerades med monomera, oligomera och fibrillära Aβ1-42 preparationer. Uttrycket av LRP-1 tystades med small interfering (si) LRP-1 och knockdown efficiency analyserades med Western Blot (WB). Även Aβ1-42 preparationer undersöktes med WB. Cellviabilitet mättes med laktatdehydrogenas (LDH) test och proteininnehåll med Bradford analys. Slutligen mättes mängden sNG2 i pericytmedium med hjälp av enzyme-linked immunosorbant assay (ELISA) baserad på electrochemiluminescence (Mesoscale). Resultat: Preparationerna med monomer och oligomer Aβ1-42 ökade NG2 klyvning. Denna Aβ1-42 inducerade ökning försvann när cellernas LRP-1 tystats. Aβ1-42 fibrillpreparationerna inhiberade däremot NG2 klyvningen oavsett närvaro av LRP-1. Aβ1-42 monomerpreparationer inducerade celldöd hos HBVP med LRP-1 men inte hos de HBVP där LRP-1 tystats, och cellviabiliteten hos HBVP ökade hos celler som stimulerats med Aβ1-42 fibrillpreparation och där LRP-1 tystats. Konklusion: Resultaten visar att Aβ1-42 monomer och oligomer påverkar NG2 klyvning via LRP-1. Däremot verkar Aβ1-42 fibrill istället påverka NG2 klyvning via en annan signalväg. Studien belyser hur Aβ1-42 kan påverka pericyter, vilket kan föreligga vaskulära förändringar kopplade till AD patologi. / Background: The deposition of fibrillar amyloid beta 1-42 (Aβ) in the brain is a well-known characteristic for the neurodegenerative Alzheimer’s disease (AD). These accumulations affect pericytes, a cell type implicated in vessel function and maintenance of the blood-brain barrier (BBB). Pericytes express both the receptor low-density lipoprotein receptor related protein 1 (LRP-1), to which Aβ1-42 binds, and the proteoglycan NG2. NG2 is important for the interaction between pericytes and endothelial cells and in its soluble form (sNG2) it promotes angiogenesis. Earlier studies have shown that the amount of NG2 shed from pericytes is altered when stimulated with Aβ1-42. Purpose: To investigate whether the Aβ1-42 influence on NG2 shedding is mediated via LRP-1. Method: Human brain vascular pericytes (HBVP) were stimulated with monomeric, oligomeric and fibrillar preparations of Aβ1-42. Expression of LRP-1 was knocked down by small interfering (si) LRP-1 silencing and knockdown efficiency was analysed with Western blot (WB). Aβ1-42 preparations were also analysed with WB. Cell viability was measured with lactate dehydrogenase (LDH) test and protein concentrations were determined with Bradford assay. Finally the amount of sNG2 in pericytemedium was measured with enzyme-linked immunosorbant assay (ELISA) baserad på electrochemiluminescence (Mesoscale) Results: Monomer and oligomer Aβ1-42 increased NG2 shedding, this Aβ1-42 induced increase was not found in HBVP with a silenced LRP-1. In contrast, fibrillar Aβ1-42 inhibited NG2 shedding regardless of LRP-1 presence. Monomer Aβ1-42 preparations induced cell death of HBVP with LRP-1 but not of HBVP without LRP-1, and cell viability of HBVP lacking LRP-1 was increased after fibrillar Aβ1-42 exposure. Conclusion: The results indicate a monomeric and oligomeric Aβ1-42 induced impact on NG2 shedding via LRP-1. However it appears as if fibrillar Aβ1-42 doesn’t affect NG2 shedding via LRP-1 but rather inhibits the process via another unknown receptor. The study highlights how Aβ1-42 can affect pericytes, which may underlie the vascular changes linked to AD pathology.

Characterization of new pharmacological targets is a promising approach in research of neurorepair mechanisms. The G protein-coupled receptor 17 (GPR17) has recently been proposed as an interesting pharmacological target, e.g., in neuroregenerative processes. Using the well-established ex vivo model of organotypic slice co-cultures of the mesocortical dopaminergic system (prefrontal cortex (PFC) and substantia nigra/ventral tegmental area (SN/VTA) complex), the influence of GPR17 ligands on neurite outgrowth from SN/VTA to the PFC was investigated. The growthpromoting effects of Montelukast (MTK; GPR17- and cysteinyl-leukotriene receptor antagonist), the glial cell line-derived neurotrophic factor (GDNF) and of two potent, selective GPR17 agonists (PSB-16484 and PSB-16282) were characterized. Treatment with MTK resulted in a significant increase in mean neurite density, comparable with the effects of GDNF. The combination of MTK and GPR17 agonist PSB-16484 significantly inhibited neuronal growth. qPCR studies revealed an MTK-induced elevated mRNA-expression of genes relevant for neuronal growth. Immunofluorescence labelling showed a marked expression of GPR17 on NG2-positive glia. Western blot and RT-qPCR analysis of untreated cultures suggest a time-dependent, injury-induced stimulation of GPR17. In conclusion, MTK was identified as a stimulator of neurite fibre outgrowth, mediating its effects through GPR17, highlighting GPR17 as an interesting therapeutic target in neuronal regeneration.