Le vieillissement de la population est à l’origine de l’augmentation du nombre de personnes souffrant de démences, dont la plus fréquente est la maladie d’Alzheimer (MA). La MA est une maladie neurodégénérative incurable caractérisée par une atteinte progressive des fonctions cognitives, en premier lieu les fonctions mnésiques. Son diagnostic formel repose sur l’examen post-mortem du cerveau des patients. Il est basé sur la présence conjointe de deux lésions caractéristiques: des dépôts extracellulaires majoritairement composés de peptide amyloïde fibrillaire, résultat d’un clivage anormal du précurseur transmembranaire APP, et d’une dégénérescence neurofibrillaire ou pathologie tau, caractérisée par l’accumulation intra-neuronale de protéines tau hyper- et anormalement phosphorylées. Parallèlement à ces deux lésions se développe une réponse neuro-inflammatoire, notamment caractérisée par une augmentation du nombre et de l’activité des cellules microgliales et astrocytaires. Bien que les relations entre la pathologie amyloïde et la mise en place des processus neuro-inflammatoires aient fait l’objet d’intenses investigations, peu d’études se sont intéressés aux liens réciproques existants entre ces processus et la pathologie tau. A travers l’utilisation d’un modèle murin transgénique mimant le versant tau de la MA, la lignée THY-Tau22, un des objectifs de ma thèse a consisté à caractériser les différents aspects de leur réponse neuro-inflammatoire. Ces souris développent une pathologie tau hippocampique progressive associée à des altérations mnésiques. Les études transcriptomiques, biochimiques et histologiques réalisées ont mis en évidence une augmentation progressive de l’expression hippocampique de marqueurs de l’immunité innée mais également adaptative chez les souris THY-Tau22. Nous observons particulièrement l’établissement progressif de réactions microgliales et astrocytaires, une augmentation des niveaux de différentes chimiokines (CCL3, CCL4 et CCL5) conjointement à une infiltration parenchymateuse de lymphocytes T, en l’absence d’altération majeure de l’intégrité de la barrière hémato-encéphalique. Ces résultats mettent en exergue une corrélation entre le développement de troubles mnésiques et de la pathologie Tau hippocampique d’une part, et la présence d’une réponse neuro-inflammatoire d’autre part. La MA est une maladie multifactorielle dont la survenue est modulée par différents facteurs génétiques et environnementaux. Parmi les facteurs environnementaux mis en évidence par les études épidémiologiques, la consommation de caféine réduit notablement le risque de développer la MA. La caféine est une substance psychoactive dont les effets sont essentiellement médiés par le blocage des récepteurs adénosinergiques A1 et A2A, ces derniers étant particulièrement décrits pour moduler les processus neuroinflammatoires. Le rôle de ces récepteurs étant mal connus dans le contexte de la MA, et inconnu concernant ses relations à la pathologie Tau, la seconde partie de ma thèse a consisté à évaluer les effets de la caféine mais également d’un blocage spécifique des récepteurs A2A, par des approches génétiques et pharmacologiques, vis-à-vis des altérations comportementales, de la pathologie tau et de la réponse neuro-inflammatoire dans le modèle THY-Tau22. Les résultats obtenus démontrent que la caféine et le blocage spécifique des récepteurs A2A exercent des effets bénéfiques dans ce modèle de Tauopathie, avec une prévention des altérations mnésiques, une réduction de l’hyperphosphorylation de Tau et des effets anti-inflammatoires. Ces modifications sont associées à des effets bénéfiques en terme neurochimique et synaptique. L’ensemble de ces résultats démontrent pour la première fois un effet bénéfique de la caféine et du blocage des récepteurs A2A dans un modèle murin de tauopathie et suggèrent qu’un ciblage thérapeutique de ces récepteurs puisse être d’intérêt dans la MA. / Population ageing is a major risk factor for dementia, the most prevalent being Alzheimer disease (AD). AD is a neurodegenerative disorder characterized by a progressive cognitive decline, notably impacting memory functions. Its formal diagnosis is based on the post-mortem examination of AD patients’ brains and defined by the combination of two lesions: extracellular deposition of fibrillar amyloid peptide, resulting from the abnormal cleavage of transmembrane APP precursor, and neurofibrillary tangles, characterized by intraneuronal accumulation of hyper- and abnormal phosphorylated tau protein (Tau pathology). Besides these two lesions hallmarks, neuro-inflammatory processes, mainly defined by an increase of the number and the activity of microglial and astroglial cells, are considered as a third pathological component. Although the relationships between amyloid pathology and neuro-inflammatory processes had been the subject of intense investigations, few studies has been achieved with regards to tau pathology. As a first aim of this work, neuro-inflammatory processes associated with Tau pathology has been evaluated using a transgenic mouse model mimicking AD-like Tau pathology, THY-Tau22 strain.. These mice overexpress a mutated human tau protein under the control of a neuronal promoter and progressively hippocampal tau pathology associated to memory decline. Transcriptomic, biochemical and histological evaluations revealed a progressive increase several markers of both innate and adaptive immunity in the hippocampus of THY-Tau22 transgenic mice. We notably observed a progressive rise of microglial and astrogliale reactions, the overproduction of many chemokines (CCL3, CCL4, CCL5) in association with a parenchymatous infiltration of T cells, without major disruption of blood brain barrier (BBB). These results highlight a correlation between the establishments of memory alterations and hippocampal tau pathology on the one hand, and the occurrence of a neuro-inflammatory response on the other hand. AD is a multifactorial disorder whose occurrence depends on different genetic and environmental factors. Among the latter, epidemiological studies have shown that caffeine consumption significantly reduces the risk to develop AD. Caffeine is a psychoactive drug, whose effects are mainly ascribed to the blockade of A1 and A2A adenosinergic receptors, the latter beeing known to modulate neuro-inflammatory processes. The role of A2A receptors in AD is far from understood, and relationship with tau pathology currently unknown. The second part of my PhD aimed at evaluating effects of caffeine but also of a specific A2AR blockade, using genetic and pharmacological means, towards behavioural alterations, tau pathology and neuro-inflammatory processes in THY-Tau22 model. Results obtained demonstrate that caffeine and specific A2AR blockade lead to beneficial effects towards memory dysfunction, tau hyperphosphorylation and hippocampal neuro-inflammation. These improvements are associated with beneficial neurochemical and electrophysiological changes. Theses results demonstrate for the first time a beneficial effect of caffeine and A2A receptor blockade in a mouse model of tauopathy and support that therapeutic targeting of A2A receptors could be of interest in AD.

La neuro-inflammation induite par l'inflammation systémique ou générée en réponse à une lésion cérébrale aiguë a des conséquences cliniques néfastes : elle est mise en cause dans l'aggravation des lésions cérébrales aiguës chez l'homme, aussi bien chez l'adulte que chez l'enfant. La microglie est l'effecteur cérébral principal de cette réponse inflammatoire, et peut présenter selon les situations un profil neurotoxique ou, au contraire, anti-inflammatoire et régulateur. La compréhension des mécanismes d'activation microgliale et de leurs conséquences est capitale pour une meilleure prise en charge des malades. La première partie de ce travail de thèse s'intéresse aux conséquences de l'inflammation néonatale associée à la prématurité sur la réponse microgliale à l'âge adulte, face à de nouvelles agressions cérébrales que sont l'inflammation systémique et les lésions cérébrales aiguës. Dans un modèle murin d'inflammation néonatale, nous avons mis en évidence d'importantes modifications du transcriptome microglial une fois ces souris adultes. De plus, un stimulus inflammatoire à l'âge adulte modifie le profil d'activation microgliale, le pic des marqueurs pro-inflammatoires et immuno-régulateurs survenant plus précocement et intensément, démontrant l'existence d'une mémoire du système immunitaire inné cérébral. Ces modifications dans le profil d'activation microgliale s'accompagnent dans un modèle de lésion cérébrale excitotoxique d'une majoration de la taille des lésions de la substance blanche. Un traitement par mélatonine des souriceaux prévient cette aggravation. La deuxième partie de ce travail a consisté à caractériser in vitro le profil d'activation microgliale en réponse à une stimulation par HMGB1, une alarmine relarguée lors de la mort cellulaire et donc présente en cas de lésion cérébrale aiguë mais aussi de lésions extra-crâniennes associées. Nous avons montré que le profil d'activation microgliale dépend du type d'HMGB1 utilisé. Les microglies exposées à la forme recombinante de chez Sigma présentent un profil transcriptomique proinflammatoire mais une baisse des taux de cytokines sécrétées dans le milieu. Ces résultats mettent en évidence l'importance de l'inflammation et de l'activation microgliale dans le pronostic des lésions cérébrales et offrent la possibilité de mettre en place des stratégies neuroprotectrices innovantes / Neuroinflammation induced by systemic inflammation or generated in response to acute brain injury has adverse clinical consequences: it is implicated in exacerbation of acute brain injury in humans, for adults as well as for children. Microglia is the main effector of this cerebral inflammatory response, and may present, depending on the situation, a neurotoxic or - on the opposite - anti-inflammatory and regulating profile. To decipher the mechanisms of microglial activation and their consequences is essential for better management of patients.The first part of this thesis focuses on the consequences of neonatal inflammation associated with prematurity on the microglial response in adulthood, in case of new cerebral aggressions such as systemic inflammation or acute brain injury. Relying on a mouse model of inflammation of the preterm infant, we have demonstrated drastic modifications of the microglial transcriptome once these mice are adults. Moreover, when an inflammatory stimulus occurs in adulthood, the microglial activation profile is altered, the peak of pro-inflammatory and immuno-regulatory markers occurring earlier, demonstrating the existence of a memory of the cerebral innate immune system. These changes in the microglial activation profile are accompanied in a model of excitotoxic brain injury by an increase of the white matter lesion size. Melatonin treatment of mice prevents the happening of this worse outcome. In the second part of this thesis, we characterized the microglial activation profile in vitro, in response to stimulation by HMGB1, a damage associated molecular pattern released during cell death and therefore present in acute brain injuries but also in associated extra-cranial injuries. We have shown that the microglial activation profile depends of the kind of HMGB1 used. Microglia exposed to Sigma recombinant form have a proinflammatory transcriptomic profile but a lower release of cytokines in the culture medium. These results highlight the importance of inflammation and microglial activation in the prognosis of brain injuries and offer the opportunity to implement innovative neuroprotective strategies

Neuroinflammation is an important contributor to the pathogenesis of many neurological diseases. A key component of the innate immune response in the central nervous system is the migration of neutrophils into the brain parenchyma, where they exacerbate neuronal injury and worsen clinical outcome. A greater understanding of the mechanisms underlying neutrophil influx into the brain may aid the development of novel therapeutic interventions for the variety of diseases to which neutrophils contribute, notably including stroke and epilepsy. In vitro evidence implicates the pro- inflammatory cytokine, interleukin-1α (IL-1α), derived from platelets as a key mediator of cerebrovascular inflammation and neutrophil migration across brain endothelial cells.The aim of the work in this thesis was to test if this mechanism is important in vivo.We investigated the contribution of platelets and IL-1 in a murine model of neutrophil migration into the peritoneal cavity in response to injection of lipopolysaccharide (LPS). Depletion of platelets abrogated the migration of neutrophils in response to LPS- induced peritonitis, indicating an important role for platelets in the process. Genetic knockout of IL-1 had no effect on neutrophil influx, demonstrating that migration in the peritoneum occurs independently of IL-1.The discovery that neutrophil migration in LPS-induced peritonitis was independent of IL-1 contrasted with the finding that platelet-derived IL-1 was a mediator of neutrophil influx across mouse brain endothelial cells in vitro. The question arose as to whether IL-1 was required as a mediator of neutrophil migration in extra-cerebral tissues. Hence, we tested the contribution of platelets and IL-1 in two further in vivo models of neutrophil migration: LPS injection into a subcutaneous air pouch, and acute lung injury induced by LPS inhalation. Platelet depletion significantly reduced neutrophil migration into the air pouch in response to LPS, yet had no effect in acute lung injury. This indicated that neutrophil migration into the air pouch was dependent on platelets, and that migration into the lungs was platelet-independent. LPS induced the same degree of neutrophil migration in wild-type and IL-1 knockout mice, demonstrating that IL-1 was not required for neutrophil migration in either model.To determine the contribution of platelets and IL-1 to neutrophil migration in response to cerebrovascular inflammation, we injected LPS into the mouse striatum. In this model, neutrophil influx to the brain parenchyma in response to LPS was reduced by depletion of circulating platelets, and inhibition of the platelet adhesion molecule, GpIb. Genetic knockout of IL-1α significantly reduced the number of invading neutrophils induced by LPS. These data confirmed that both platelets and IL-1α were important contributors to cerebral neutrophil migration in vivo. To determine whether platelets in systemic circulation may be the source of IL-1α, we treated mice with IL-1 receptor antagonist or anti-IL-1 antibodies to block systemic IL-1 action. Neither intervention affected cerebral neutrophil migration in response to LPS, suggesting that the IL-1α that mediates neutrophil migration may originate in the brain.Overall, these data demonstrate that IL-1α and platelets make an important contribution to neutrophil migration to the brain, yet independently of each other. Our data also suggest there may be specific mechanisms driving innate immune responses in vivo even in response to the same inflammatory stimulus.

Les processus neuro-inflammatoires sont observés dans de nombreux troubles neurodégénératifs. Les cellules microgliales étant les principales cellules immunitaires du système nerveux central, plusieurs recherches ont été menées afin de déterminer des molécules possédant des propriétés anti-inflammatoires au niveau de ces cellules. Une famille de polyphénols, les stilbènes (des dérivés du resvératrol), présentent des activités anti-inflammatoires au niveau périphérique et central. Dans notre étude, nous avons premièrement évalué les propriétés anti-inflammatoires de 25 stilbènes en déterminant leur capacité à inhiber la libération de NO dans un modèle de cellules microgliales BV-2 activées par le LPS. Dix stilbènes inhibent significativement cette production avec des IC50 comprises entre 3,9 ± 0,7 et 23,4 ±1,0 µM. Parmi ces composés, 1 monomère (moracine M) et 2 tétramères du resvératrol (vitisines A et B) diminuent la synthèse d’iNOS, enzyme responsable à la libération de NO, au niveau transcriptionnel et traductionnel. Nous avons ensuite mis en évidence que la moracine M inhibe la phosphorylation d’ERK1/2 et JNK (deux MAPK) et d’Akt (la voie PI3K/Akt) dans des cellules BV-2 activées. Ces enzymes étant impliquées dans la signalisation de la réponse inflammatoire, elles induisent la production de plusieurs médiateurs inflammatoires. La moracine M inhibe significativement la production de certains d'entre eux (NO, TNF-α, IL-1β et PGE2). Ce stilbène attenue également la synthèse de la protéine de mPGEs-1 (enzyme impliquée à la production de PGE2). Ainsi, la moracine M pourrait être un candidat potentiel pour prévenir l’inflammation impliquée dans les maladies neurodégénératives. / Chronic neuro-inflammatory processes observed in many neurodegenerative disorders. Microglia are the main immune cells of the central nervous system. Many studies have been conducted to find molecules with anti-inflammatory properties in the central nervous system. A family of polyphénols, Stilbenoids (resveratrol derivatives), showed anti-inflammatory effects in peripheral and central levels.In this study, we have first evaluated anti-inflammatory effects of 25 stilbenes for their potential to inhibit NO release by LPS-activated BV-2 microglial cells. Ten stilbenes significantly reduced LPS-induced NO production with IC50 ranging from 3.9 ± 0.7 to 23.4 ±1.0 µM. Among these molecules 1 monomer (moracin M) and two tetramers (vitisins A and B) attenuated the expression of iNOS, a responsible enzyme for NO release on transcriptional and translational levels. Then, we have demonstrated that moracin M inhibits ERK1/2 and JNK phosphorylation of MAPK pathway and Akt phosphorylation of PI3K/Akt pathway, two signaling pathways involved in the inflammatory response in activated BV-2 cells. Indeed, the activation of these pathways leads to the production of several inflammatory mediators. We have shown that moracin M significantly inhibits the production of certain mediators such as NO, TNF-α, IL-1β and PGE2. This stilbene reduces the synthesis of mPGES-1 protein (an enzyme involved in the production of PGE2). In conclusion, we suggest that moracine M could be a potential candidate prevents the inflammation which involved in the progress of neurodegenerative diseases.

Les douleurs oculaires aiguës et chroniques sont parmi les plus invalidantes et les plus difficiles à traiter. Elles touchent plus particulièrement la cornée, tissu le plus innervé et le plus sensible du corps humain. Cette riche innervation provient des neurones sensoriels primaires localisés dans le ganglion trijumeau (GT) qui transmettent directement l'information douloureuse au niveau du complexe sensitif du trijumeau (CST). Cependant, les mécanismes physiopathologiques de la douleur oculaire de nature neurogène et/ou inflammatoire demeurent de nos jours encore mal connus. Un approfondissement des connaissances fondamentales sur l'anatomie du système nociceptif cornéen mais aussi sur les mécanismes cellulaires et moléculaires impliqués dans l'initiation et la chronicisation de la douleur oculaire, sont donc indispensables à l'amélioration des thérapies actuelles. Dès lors, les travaux de cette thèse se sont donc orientés sur deux axes principaux ; 1) approfondir les connaissances neuroanatomiques du système nociceptif cornéen en établissant la première cartographie tridimensionnelle des neurones cornéens au sein du GT ; 2) étudier les conséquences neuro-inflammatoires des voies trigéminées cornéennes (cornée, GT et CST) dans un modèle murin de douleur oculaire induit par des instillations chroniques de chlorure de benzalkonium (conservateur neurotoxique). Dans l'ensemble, nos travaux expérimentaux montrent qu'une lésion cornéenne chez la souris induit une neuro-inflammation qui se propage de la périphérie jusqu'au système nerveux central, et offrent de nouvelles perspectives thérapeutiques pour les patients atteints de douleurs oculaires aiguës ou chroniques. / Acute and chronic eye pain are among the most debilitating and difficult to treat. They particularly affect the cornea, the most innervated and most sensitive tissue of the human body. Corneal innervation comes from primary sensory neurons localized in the trigeminal ganglion (TG) that directly transmit pain information to the trigeminal sensory complex (TSC). However, pathophysiological mechanisms of ocular pain with neurogenic and /or inflammatory type remain poorly understood. Deeper fundamental knowledge about the anatomy of the corneal nociceptive system and the cellular and molecular mechanisms involved in the initiation and chronicity of eye pain, are essential to improving current therapies. Therefore, the work of this thesis are focused on two main topic: 1) expand our current knowledge about the neuroanatomy of the corneal nociceptive system by establishing the first three-dimensional mapping of corneal neurons within the TG; 2) study the neuro-inflammatory consequences in the corneal trigeminal pathways (cornea, TG and TSC) in a murine model of ocular pain induced by chronic instillations of benzalkonium chloride (neurotoxic preservative). Overall, our experimental work reveals that a corneal lesion in mice induces neuroinflammation that spreads from the periphery to the central nervous system, and offer new therapeutic opportunities for patients with acute or chronic eye pain.

Les dommages cellulaires consécutifs à l'EME induits par une intoxication par le soman sont accompagnés par une réaction neuro-inflammatoire dont les conséquences sur le les lésions cérébrales restent mal connues. Les antagonistes du récepteur glutamatergique NMDA, comme la kétamine (KET), ont prouvé leur efficacité antiépileptique et neuroprotectrice même pendant la période réfractaire au traitement par benzodiazépines, au-delà de 10 à 20 min après le début des crises. La KET semble posséder également une action anti-inflammatoire périphérique. Pour compléter les données existantes, nous avons évalué l'impact de l'intoxication sur la réponse inflammatoire au moyen de différentes approches (RT-qPCR, dosages protéiques multiplex, histologie) dans le cortex et l'hippocampe de souris intoxiquées par le soman. Afin d'étudier l'efficacité de la KET sur la neuro-inflammation induite, nous avons mesuré, 48 h après l'intoxication, les effets de deux combinaisons de KET associée au sulfate d'atropine (SA) administrées à partir de 30 min ou 60 min après l'intoxication sur l'évolution de la masse corporelle, les dommages cérébraux, l'activation gliale et les taux des ARNm et des protéines de cytokines pro-inflammatoires, de chimiokines et de molécules d'adhésion. Après intoxication par le soman, nous avons mis en évidence une importante activation gliale et une augmentation des ARNm et des protéines de la plupart des médiateurs de l'inflammation étudiés. Les deux protocoles KET/SA ont montré une importante efficacité neuroprotectrice sans totalement supprimer la gliose mais en limitant la production des paramètres inflammatoires étudiés. En conclusion, nos résultats indiquent que de multiples voies inflammatoires sont activées après l'intoxication par le soman. L'utilisation d'une combinaison KET/SA est neuroprotectrice et limite la réponse inflammatoire même lorsque le début du traitement est retardé une heure après l'intoxication.

La dégénérescence des photorécepteurs dans la pathologie de la dégénérescence maculaire liée à l'âge (DMLA) est associée à une infiltration et accumulation des phagocytes mononuclées (PM). Nous avons montré précédemment que les souris déficientes pour Cx3cr1 développent une accumulation des PM sous-rétiniens avec l'âge et avec le stress, qui est associée une dégénérescence des photorécepteurs. Dans le cerveau, la déficience de Cx3cr1 dans les PM induit une augmentation de la mort des neurones via IL-1β. La raison de l'augmentation de la sécrétion d'IL-1β par les PM déficients en Cx3cr1 reste inconnue. Nous montrons que les PM déficients en Cx3cr1 surexpriment le récepteur P2RX7 qui stimule la maturation et la sécrétion d'IL-1β. L'inhibition de P2RX7 et d'Il-1β diminuent la mort des photorécepteurs dans un modèle de cocultures de monocytes/rétine et avec le modèle d'illumination in vivo. Nos résultats suggèrent que l'inhibition de P2RX7 ou d'Il-1β peut diminuer l'inflammation sous-rétinienne qui est associée à la mort des photorécepteurs dans la pathologie de la DMLA, où il n'existe aucun traitement à l'heure actuelle pour la forme atrophique. / Photoreceptor degeneration in age-related macular degeneration (AMD) is associated with an infiltration and chronic accumulation of mononuclear phagocytes (MPs). We have previously shown that Cx3cr1 -deficient mice develop age- and stress- related subretinal accumulation of MPs, which is associated with photoreceptor degeneration. Cx3cr1 -deficient MPs have been shown to increase neuronal apoptosis through IL-1β in neuroinflammation of the brain. The reason for increased IL-1 β secretion from Cx3cr1 -deficient MPs, and whether IL-1β is responsible for increased photoreceptor apoptosis in Cx3cr1 -deficient mice, has not been elucidated. Here we show that Cx3cr1 -deficient MPs express increased surface P2X7 receptor (P2RX7), which stimulates IL-1β maturation and secretion. P2RX7 and IL-1_β inhibition efficiently blunted Cx3cr1 -MP-dependent photoreceptor apoptosis in a monocyte/retina coculture system and in light induced subretinal inflammation of Cx3cr1 -deficient mice in vivo. Our results provide an explanation for increased CX3CR1-dependent IL-1β secretion and suggest that IL-1β or P2RX7 inhibition can help inhibit the inflammation-associated photoreceptor cell loss in late AMD, including geographic atrophy, for which no efficient treatment currently exists.

La sclérose en plaques (SEP) est une maladie neuro-inflammatoire chronique, première cause de handicap chez le jeune adulte. Actuellement, aucun traitement ne freine l'aggravation des symptômes liée aux formes progressives. Bien que connue, l'implication des macrophages et de la microglie dans la démyélinisation et l'atteinte axonale doit être plus finement caractérisée. Ce d'autant plus que la plasticité fonctionnelle de ces cellules suggère une réponse spécifique selon la pathologie, la localisation des lésions et le stade évolutif de la maladie. Ce travail de thèse a consisté en une caractérisation moléculaire des programmes d'activation macrophagique/ microgliale dans deux types d'altérations tissulaires du système nerveux central des patients SEP : les zones partiellement démyélinisées bordant les plaques de la moelle épinière et les lésions corticales. Cette étude a été réalisée sur des tissus post-mortem de patients atteints de formes progressives, formes dans lesquelles les lésions médullaires et corticales sont nombreuses et impliquées dans le handicap progressif et irréversible. Nous avons identifié des spécificités moléculaires caractérisant l'activation macrophagique/microgliale au cours de la SEP en comparant, par une approche in silico, les profils caractérisés à ceux observés dans des pathologies neuro-dégénératives à composantes inflammatoires, la maladie d'Alzheimer et de Parkinson notamment. Dans l'ensemble, ces résultats suggèrent que l'activation chronique des macrophages/cellules microgliales contribue à l'extension à bas bruit des lésions médullaires et corticales pendant la phase progressive de la SEP et proposent de nouvelles cibles thérapeutiques / Multiple sclerosis (MS) is a chronic neuro-inflammatory disease and the most common cause of chronic neurological disability in young adults. No treatment is currently available to prevent the aggravation of symptoms in the progressive forms of the disease. The involvement of macrophages and microglia in demyelination and axonal injury is well known but need to be further characterized. Especially, the high level of functional plasticity harboured by macrophages/ microglia suggests that these cells engage specific activation programs depending on the disease, its evolution stage and the localization of lesions. In this context, this phD thesis was essentially aimed to characterize macrophage/microglia activation programs in two categories of tissue alterations observed in the post-mortem central nervous system from MS patients: 1) partially demyelinated areas at the border of spinal cord plaques and 2) cortical lesions. These two particular types of lesions are both highly frequent in progressive forms of MS and suspected to be involved in chronic and irreversible neurological disability. Using an in silico approach, the macrophage/microglia activation programs identified in MS were then compared to those observed in neurodegenerative and inflammatory disorders such as Alzheimer's disease and Parkinson's disease. Overall, our results suggest that the chronic activation of macrophages and microglia largely contributes to the slow and chronic expansion of MS lesions in progressive forms of the disease. Our work also proposes new therapeutic targets

La sclérose en plaques (SEP) est une maladie neuro-inflammatoire chronique, première cause de handicap chez le jeune adulte. Actuellement, aucun traitement ne freine l'aggravation des symptômes liée aux formes progressives. Bien que connue, l'implication des macrophages et de la microglie dans la démyélinisation et l'atteinte axonale doit être plus finement caractérisée. Ce d'autant plus que la plasticité fonctionnelle de ces cellules suggère une réponse spécifique selon la pathologie, la localisation des lésions et le stade évolutif de la maladie. Ce travail de thèse a consisté en une caractérisation moléculaire des programmes d'activation macrophagique/ microgliale dans deux types d'altérations tissulaires du système nerveux central des patients SEP : les zones partiellement démyélinisées bordant les plaques de la moelle épinière et les lésions corticales. Cette étude a été réalisée sur des tissus post-mortem de patients atteints de formes progressives, formes dans lesquelles les lésions médullaires et corticales sont nombreuses et impliquées dans le handicap progressif et irréversible. Nous avons identifié des spécificités moléculaires caractérisant l'activation macrophagique/microgliale au cours de la SEP en comparant, par une approche in silico, les profils caractérisés à ceux observés dans des pathologies neuro-dégénératives à composantes inflammatoires, la maladie d'Alzheimer et de Parkinson notamment. Dans l'ensemble, ces résultats suggèrent que l'activation chronique des macrophages/cellules microgliales contribue à l'extension à bas bruit des lésions médullaires et corticales pendant la phase progressive de la SEP et proposent de nouvelles cibles thérapeutiques

La neuropathie optique glaucomateuse est une pathologie du système visuel entrainant une cécité irréversible qui affectera 80 millions de personnes en 2020. Le principal facteur de risque du glaucome est l'élévation de la pression intraoculaire qui mène à la mort progressive des cellules ganglionnaires de la rétine (CGR) du nerf optique jusqu'aux voies visuelles dans le cerveau. Il a été montré que le glaucome partageait des mécanismes neuro-inflammatoires communs avec les pathologies neurodégénératives. Nous avons émis l'hypothèse que ces mécanismes contribueraient à la progression du glaucome. L'objectif de ma thèse a été d'analyser les processus neuro-inflammatoires observés de la rétine jusqu'aux colliculus supérieurs sur un modèle expérimental d'hypertension oculaire unilatérale chez le rat obtenu après la cautérisation des veines épisclérales. Par des approches de biologie cellulaire et moléculaire, nous avons montré que ce modèle animal se caractérise par 1) une atteinte neuronale des CGR de l'oeil cautérisé; 2) l'augmentation de marqueurs pro-inflammatoires dans la rétine de l'oeil cautérisé, dans la rétine de l'oeil controlatéral, dans le nerf optique et dans les colliculus supérieurs et 3) la transmission de la neuro-inflammation à l'oeil controlatéral se fait majoritairement par les fibres des CGR qui projettent dans les deux colliculus supérieurs. Toutes ces données mettent en évidence le rôle complexe joué par le colliculus supérieur chez le rat dans la propagation de la neuro-inflammation induite par l'hypertension oculaire unilatérale. / Glaucoma is a visual system disorder leading to irreversible blindness and affecting 80 millions people worldwide by 2020. The major risk factor is elevated intraocular pressure leading to progressive retinal ganglion cell (RGC) death from the optic nerve (ON) to visual pathways in the brain. Glaucoma has been reported to share neuroinflammatory mechanisms with neurodegenerative disorders. We therefore hypothesize that mechanisms in central visual pathways may contribute to the spread of glaucoma disease. The aim of the present study was to analyze the neuroinflammation processes that occur from the pathological retina to the superior colliculi (SCs) in a rat model of unilateral ocular hypertension induced by episcleral vein cauterization. By molecular and cell biology methods, we have shown that this animal model is characterized by 1) neuronal damage of CGR from the cauterized eye; 2) the increase in proinflammatory markers in the retina of the cauterized eye, in the retina of the contralateral eye, in the optic nerve and in the superior colliculus and 3) transmission of neuroinflammation in contralateral eye is done mainly by CGR fibers that project into the two superior colliculus. All these data evidence the complex role played by the SCs, in rat, in the propagation of neuroinflammatory events induced by unilateral ocular hypertension.