Notre travail a porté : 1) sur l'étude des modifications d'excitabilité corticale au cours du traitement des poussées de sclérose en plaques (SEP) et de l'évolution naturelle des formes progressives de SEP ; 2) sur la caractérisation du tremblement d'action, fréquemment observé dans le cadre de cette maladie et qui constitue une importante source de handicap. Ceci a conduit à la réalisation de 5 études. La première étude a démontré que l'amélioration rapide des performances motrices observées à la suite du traitement de poussées de SEP par une corticothérapie administrée en flash quotidien sur plusieurs jours, s'accompagnait de modifications significatives d'excitabilité corticale étudiée par stimulation magnétique transcrânienne. Ces modifications portaient sur la balance d'influences GABAergiques et glutamatergiques au sein du cortex moteur. Cette augmentation d'excitabilité survient bien avant toute possibilité de remyélinisation ou de régénérescence axonale et constitue donc une amélioration fonctionnelle induite par le traitement. Dans la deuxième étude, différents paramètres d'excitabilité corticale ont été suivis sur un an chez des patients présentant une forme progressive de SEP, traitée ou non traitée. Cette étude a mis en évidence une diminution de l'inhibition intracorticale et une augmentation du seuil moteur au repos chez les patients non traités, accompagnant une augmentation des scores cliniques de handicap. En revanche, les patients traités restaient stables, aussi bien sur le plan neurophysiologique que clinique. Ces résultats montrent que l'évolution de la SEP progressive est associée à une altération globale et évolutive de l'excitabilité du cortex moteur, portant aussi bien sur les neurones pyramidaux que sur les circuits de contrôle inhibiteur, probablement liée à l'aggravation de la perte neuronale au fil du temps. Nos résultats montrent également que différents types de traitement immunomodulateur peuvent arrêter ce cours évolutif. Dans une troisième étude, nous avons caractérisé l'existence d'un tremblement chez 32 patients atteints de SEP au moyen d'enregistrements électromyographiques et accélérométriques réalisés au membre supérieur. Ces enregistrements n'ont permis de confirmer l'existence d'un véritable tremblement que chez un seul patient. L'étude neurophysiologique concomitante de circuits de contrôle cérébelleux et protubérantiels a permis de montrer que la plupart des aspects cliniques de tremblement dans la SEP ne révélait en fait qu'un pseudo-tremblement lié en grande partie à des dysfonctions cérébelleuses. Nos deux dernières études ont permis de préciser ce résultat, au moyen d'une analyse du signal électromyographique et accélérométrique par décomposition modale empirique associée à une transformée de Hilbert-Huang. Cette méthode d'analyse apparaît valide et performante pour caractériser les tremblements et pseudo-tremblements survenant dans la SEP et les distinguer d'autres types de tremblement, comme le tremblement essentiel. / Our work focused on: 1) the study of cortical excitability changes in the treatment of multiple sclerosis (MS) relapses and the natural history of progressive forms of MS; 2) the characterization of action tremor, which is frequently observed in the course of the disease and is a major source of disability. This has led to the realization of five studies. The first study demonstrated that a rapid improvement in motor performance can be observed following treatment of MS relapses by intravenous corticosteroids administered daily over several days, accompanied by significant changes in cortical excitability parameters studied by transcranial magnetic stimulation techniques. These changes focused on the balance between GABAergic and glutamatergic influences in the motor cortex. An increase in cortical excitability occurs well before any possibility of remyelination or axonal regeneration, demonstrating a functional improvement induced by the treatment. In the second study, different parameters of cortical excitability were followed over one year in patients with progressive MS, treated or untreated. This study showed a decrease of intracortical inhibition and increased motor threshold at rest in untreated patients, accompanying a worsening of clinical disability scores. In contrast, treated patients remained stable, both on clinical and neurophysiological parameters. These results show that the evolution of progressive MS is associated with a global and progressive impairment of motor cortex excitability, concerning both pyramidal neurons on inhibitory control circuits, probably due to the progression of cortical neuronal loss over time. Our results also showed that different types of immunomodulatory therapy can stop this evolutionary course. In a third study, we characterized the existence of action tremor in 32 MS patients using electromyographic and accelerometer recordings in the upper limb. These recordings confirmed the existence of a real tremor in only one patient. Concomitant neurophysiological study of cerebellar and pontine circuits of control showed that most of the clinical aspects of tremor in MS in fact revealed a pseudo-tremor largely due to cerebellar dysfunctions. Our last two studies have clarified this result by means of an analysis of the electromyographic and accelerometer signal using empirical mode decomposition associated with Hilbert-Huang transform. This method of analysis appears valid and effective to characterize tremor or pseudo-tremor occurring in MS patients and to distinguish them from other types of tremor, such as essential tremor.

Si l'imagerie par résonance magnétique (IRM) montre la charge lésionnelle qui reflète le caractère inflammatoire de la sclérose en plaques (SEP), il n'existe pas de marqueur permettant de prédire son évolution ou de caractériser les phénomènes de neurodégénérescence. Par conséquent, cette étude a pour objectif premièrement d'identifier des marqueurs de l'intégrité tissulaire par IRM de tenseur de diffusion (DTI), permettant de détecter les dommages tissulaires de type inflammatoire et/ou dégénératif, et deuxièmement de caractériser leur évolution par une analyse longitudinale, chez des patients de différentes formes cliniques. A cette fin, nous avons proposé une première approche régionale des substances blanche (SB) et grise (SG) sous-corticale et une deuxième approche statistique globale analysant par TBSS les variations d'anisotropie de la SB et par VBM la densité de la SG. Les résultats obtenus dans la SB montrent des variations de la fraction d'anisotropie (FA), et des diffusivités radiales et axiales reflétant respectivement une atteinte myélinique et une atteinte axonale alors que la SG présente une augmentation de la FA suggérant une atteinte dendritique neuronale. L'analyse par TBSS et VBM montre des anomalies touchant plutôt les régions sous-corticales chez les patients rémittents qui s'étendent aux régions corticales chez les patients de forme progressive. Longitudinalement, on retrouve essentiellement des changements de FA dans la SB et d'atrophie de la SG chez les patients rémittents. Ces travaux montrent que la DTI constitue une méthode sensible pour une meilleure détection et compréhension des altérations cérébrales et de leur évolution dans la SEP.

De très nombreuses pathologies cérébrales s’accompagnent de phénomènes inflammatoires soit primitifs comme dans la sclérose en plaques (SEP), soit secondaires comme après un infarctus cérébral ou un traumatisme crânien. Dans tous les cas on observe la présence d’œdème vasogénique et de cellules inflammatoires.Dans une première approche chez l’animal, nous avons étudié la régulation et le rôle de la protéine canal aquaporine 4 (AQP4) dans l’œdème associé à l’inflammation et dans la sévérité de l’inflammation elle-même. Nous avons, de plus, validé un modèle de lésion inflammatoire focale type SEP pour étudier l’œdème et l’inflammation en fonction du microenvironnement, soit dans la substance blanche (SB), soit dans la substance grise (SG). Dans une seconde approche translationnelle chez les patients SEP, nous avons combiné un marqueur IRM d’altération de la barrière hémato-encéphalique (gadolinium) avec un marqueur plus spécifique de la composante cellulaire (USPIO) pour détecter les lésions « actives » et déterminer leur pronostic.Nous avons d’abord montré qu’AQP4 était surexprimée en situation d’œdème vasogénique associé à l’inflammation. Plus précisément, la surexpression d’AQP4 était plus marquée lors de la phase de résorption que lors de la phase de formation de l‘œdème. De plus, le fait d’inhiber AQP4 aggravait la sévérité de l’œdème et de l’inflammation dans la SB et dans la SG. Nous avons conclu au rôle protecteur d’AQP4 en situation d’inflammation en accord avec les données sur l’implication d’AQP4 dans la résorption de l’œdème et la mise en place de la cicatrice gliale. La surexpression d’AQP4, en tant que mécanisme protecteur, semblait insuffisante pour contrer la phase initiale de l’inflammation car elle ne devenait importante que secondairement. Deuxièmement, lorsque l’on induisait la même attaque inflammatoire dans la SB et dans la SG (modèle focal de SEP), les différences de microenvironnement ne permettaient pas d’induire de différence en termes de sévérité de l’œdème et de l’inflammation. Cette observation suggère de rechercher des différences de physiopathologie entre les lésions de la SB et celles de la SG pour expliquer le caractère faiblement inflammatoire et œdémateux des lésions de la SG chez les patients SEP. Pour finir, nous avons montré que l’observation de la composante cellulaire de l’inflammation in vivo grâce aux USPIO augmentait la sensibilité pour la détection des lésions actives de SEP. Les USPIO montraient également la faible inflammation résiduelle dans les formes chroniques de SEP. L’association des USPIO et du gadolinium augmentait également la spécificité en identifiant un sous-groupe de lésions se rehaussant avec les deux agents et apparaissant plus sévère.Nous avons apporté des connaissances nouvelles sur la physiopathologie de l’œdème et de la composante cellulaire de l’inflammation. Si nos résultats se confirment chez l’homme, l’AQP4 pourrait devenir une nouvelle cible thérapeutique. La meilleure compréhension des différences entre les lésions de la SB et de la SG dans la SEP est également une étape importante pour des thérapeutiques plus ciblées. Un bio-marqueur utilisable in vivo reflétant la composante cellulaire de l’inflammation (USPIO) améliore la sensibilité et la spécificité et pourrait aider à évaluer les nouvelles thérapeutiques. / Inflammation is a contributing factor in many diseases of the brain, including primary inflammatory disorders such as multiple sclerosis (MS) and secondary inflammation following stroke, brain trauma or even tumors. Vasogenic edema and white blood cell infiltration are common features of all inflammatory reaction subtypes. We first performed experimental studies in rodent animal models to better understand the regulation and role of the water channel protein aquaporin 4 (AQP4) in edema associated with inflammation and in the severity of the inflammation itself. We further validated a focal animal model of MS-like lesions to explore whether inflammation and edema differed according to the microenvironment either in gray matter (GM) or white matter (WM). In a second approach in MS patients, we combined a MR marker of blood brain barrier alteration (gadolinium) with a more specific marker of the cellular component of inflammation (USPIO) to detect active lesions and address their prognosis.First, we found that AQP4 was upregulated under conditions associated with vasogenic edema such as inflammation. Specifically, AQP4 upregulation was more important in the edema resolution phase than in the edema build-up phase. Furthermore, silencing AQP4 aggravated the severity of edema and inflammation in both WM and GM. We concluded that AQP4 has a protective role under inflammatory conditions, in agreement with the previously demonstrated role of AQP4 in edema resolution and glial scar formation. AQP4 upregulation, a potential protective mechanism, seems insufficient to counter the initial phase of inflammation because it reached a maximum only after a delay. Second, the severity of the edema and inflammation in WM and GM was not significantly different according to the microenvironment (either WM or GM) upon induction by the same inflammatory attack. This suggests that the pathogenesis in WM and GM is different and should be further explored to explain why little inflammation and edema is encountered in GM lesions of MS patients. Finally, we found that tracking the cellular macrophage component of inflammation with USPIO increased the sensitivity to active lesions in MS patients. It could even detect mild residual inflammation in patients with a progressive MS. Combining USPIO and gadolinium also increased the specificity; the subgroup of lesions that were enhanced with both contrast agents had more severe features. We have provided a better understanding of edema and the cellular component of inflammation. If confirmed in humans, AQP4 could be a new target for medication of edema. A better understanding of the WM/GM difference in MS is also a first step in developing more specific therapeutic strategies. Finally, the in vivo marker of the cellular component of inflammation (USPIO) provides more sensitive and specific information that could be useful in monitoring the efficacy of treatments.

La réalisation d’une performance sportive dans un environnement chaud est un challenge majeur que doivent surmonter les athlètes de haut niveau notamment à l’occasion des Jeux Olympiques d’été. Depuis plusieurs décennies, les scientifiques ont tenté de trouver des solutions innovantes. Parmi les réponses proposées, on distingue aujourd’hui le refroidissement corporel préalable ou consécutif à l’effort (le pré et le post-cooling, respectivement), qui permettrait de minimiser les risques d’hyperthermie et améliorerait la récupération de l’athlète. Cependant, les modalités d’utilisation de ces méthodes et leur efficacité font l’objet de conclusions pour le moins contradictoires en raison notamment des techniques de refroidissement mises en œuvre (refroidissement par immersion, vêtements thermorégulants, brumisation…), de la durée d’application, du type d’exercice réalisé et des conditions environnementales explorées. La préparation des Jeux Olympiques à Pékin, en Août 2008, a été une occasion unique de faire un état de l’art sur les méthodes existantes. Nous avons testé chez des cyclistes de haut niveau l’hypothèse selon laquelle une stratégie de refroidissement utilisant une veste garnie d’accumulateurs thermiques permettrait d’améliorer le confort thermique et la performance lors d’un exercice de type anaérobie (Wingate test) et lors d’une épreuve d’endurance de 20 minutes. L’étude menée sur le test de Wingate ne montre aucun effet significatif du pré-cooling sur le pic de puissance ni sur la puissance moyenne mais permet néanmoins d’améliorer significativement (P < 0,05) l’indice de fatigue des athlètes testés. Sur l’épreuve de 20 minutes, le pré-cooling permet une amélioration significative (P < 0,05) de la puissance moyenne développée, du confort thermique et une baisse significative des températures cutanées et rectales. Une autre étude portant sur l’influence de différents maillots sur les réponses physiologiques et perceptives de coureurs cyclistes a montré qu’un maillot constitué de larges mailles offrait un meilleur confort thermique en diminuant significativement (P < 0,05) la température cutanée, mais sans modifier la perception de l’effort. Les bénéfices observés chez les cyclistes de haut niveau nous ont orientés vers la mise en œuvre d’un protocole similaire appliqué à des personnes atteintes de pathologies affectant la thermorégulation. Ainsi, nous avons débuté un protocole de recherche clinique exploratoire visant à étudier les effets du port d’une veste thermorégulante sur les performances motrices et cognitives de patients atteints de sclérose en plaques. Ce protocole, qui a obtenu l’accord du Comité de Protection des Personnes du Grand Est –II, devrait commencer fin 2012. / Abstract: Exercising in the heat and high relative humidity is a major challenge that athletes have to overcome, especially during the summer Olympic Games. For decades, scientists investigated innovative solutions amongst which the body cooling before competing (pre-cooling) or after competing (post-cooling) seemed to be a valuable mean of minimizing hyperthermia threats and increasing the recovery of the athletes. However, contradictory results have been reported concerning body cooling protocols (cold water immersion, cooling vests, water sprays, etc.), exposure time, exercise duration, environmental conditions and their efficiency. By preparing the 2008 Beijing Olympic Games, we managed to review the existing literature on those methods. We hypothesized that a cooling vest combined with a cooling headband would increase thermal comfort of elite cyclists and their performances on an anaerobic (Wingate Test) and endurance (20 minutes time-trial) exercises. The Wingate Test study showed no significant effect of pre-cooling on peak or mean power output despite a significant increase (P < 0.05) of fatigue indexes. During the endurance study, pre-cooling maneuvers induced significant improvement (P < 0.05) of the mean power output, of the thermal comfort and a significant decrease in rectal and skin temperatures. Another study concerning the influence of wearing different cycling shirt on perceived and physiological responses of cyclists showed that a large knitted shirt provided a better thermal comfort by decreasing significantly (P < 0.05) skin temperatures, but without affecting perceived exertion. Those positive results on elite athletes lead us to apply similar cooling strategies on a population experiencing disease-related thermoregulation troubles. We decided to initiate an exploratory clinical study aiming at investigating the effects of a cooling vest on motor and cognitive skills of patients with multiple sclerosis disease. This protocol obtained the clearance of the French National Ethics Committee – East Section II, and should start on the late of 2012.

La réalisation d’une performance sportive dans un environnement chaud est un challenge majeur que doivent surmonter les athlètes de haut niveau notamment à l’occasion des Jeux Olympiques d’été. Depuis plusieurs décennies, les scientifiques ont tenté de trouver des solutions innovantes. Parmi les réponses proposées, on distingue aujourd’hui le refroidissement corporel préalable ou consécutif à l’effort (le pré et le post-cooling, respectivement), qui permettrait de minimiser les risques d’hyperthermie et améliorerait la récupération de l’athlète. Cependant, les modalités d’utilisation de ces méthodes et leur efficacité font l’objet de conclusions pour le moins contradictoires en raison notamment des techniques de refroidissement mises en œuvre (refroidissement par immersion, vêtements thermorégulants, brumisation…), de la durée d’application, du type d’exercice réalisé et des conditions environnementales explorées. La préparation des Jeux Olympiques à Pékin, en Août 2008, a été une occasion unique de faire un état de l’art sur les méthodes existantes. Nous avons testé chez des cyclistes de haut niveau l’hypothèse selon laquelle une stratégie de refroidissement utilisant une veste garnie d’accumulateurs thermiques permettrait d’améliorer le confort thermique et la performance lors d’un exercice de type anaérobie (Wingate test) et lors d’une épreuve d’endurance de 20 minutes. L’étude menée sur le test de Wingate ne montre aucun effet significatif du pré-cooling sur le pic de puissance ni sur la puissance moyenne mais permet néanmoins d’améliorer significativement (P < 0,05) l’indice de fatigue des athlètes testés. Sur l’épreuve de 20 minutes, le pré-cooling permet une amélioration significative (P < 0,05) de la puissance moyenne développée, du confort thermique et une baisse significative des températures cutanées et rectales. Une autre étude portant sur l’influence de différents maillots sur les réponses physiologiques et perceptives de coureurs cyclistes a montré qu’un maillot constitué de larges mailles offrait un meilleur confort thermique en diminuant significativement (P < 0,05) la température cutanée, mais sans modifier la perception de l’effort. Les bénéfices observés chez les cyclistes de haut niveau nous ont orientés vers la mise en œuvre d’un protocole similaire appliqué à des personnes atteintes de pathologies affectant la thermorégulation. Ainsi, nous avons débuté un protocole de recherche clinique exploratoire visant à étudier les effets du port d’une veste thermorégulante sur les performances motrices et cognitives de patients atteints de sclérose en plaques. Ce protocole, qui a obtenu l’accord du Comité de Protection des Personnes du Grand Est –II, devrait commencer fin 2012. / Abstract: Exercising in the heat and high relative humidity is a major challenge that athletes have to overcome, especially during the summer Olympic Games. For decades, scientists investigated innovative solutions amongst which the body cooling before competing (pre-cooling) or after competing (post-cooling) seemed to be a valuable mean of minimizing hyperthermia threats and increasing the recovery of the athletes. However, contradictory results have been reported concerning body cooling protocols (cold water immersion, cooling vests, water sprays, etc.), exposure time, exercise duration, environmental conditions and their efficiency. By preparing the 2008 Beijing Olympic Games, we managed to review the existing literature on those methods. We hypothesized that a cooling vest combined with a cooling headband would increase thermal comfort of elite cyclists and their performances on an anaerobic (Wingate Test) and endurance (20 minutes time-trial) exercises. The Wingate Test study showed no significant effect of pre-cooling on peak or mean power output despite a significant increase (P < 0.05) of fatigue indexes. During the endurance study, pre-cooling maneuvers induced significant improvement (P < 0.05) of the mean power output, of the thermal comfort and a significant decrease in rectal and skin temperatures. Another study concerning the influence of wearing different cycling shirt on perceived and physiological responses of cyclists showed that a large knitted shirt provided a better thermal comfort by decreasing significantly (P < 0.05) skin temperatures, but without affecting perceived exertion. Those positive results on elite athletes lead us to apply similar cooling strategies on a population experiencing disease-related thermoregulation troubles. We decided to initiate an exploratory clinical study aiming at investigating the effects of a cooling vest on motor and cognitive skills of patients with multiple sclerosis disease. This protocol obtained the clearance of the French National Ethics Committee – East Section II, and should start on the late of 2012.

Si l’imagerie par résonance magnétique (IRM) montre la charge lésionnelle qui reflète le caractère inflammatoire de la sclérose en plaques (SEP), il n’existe pas de marqueur permettant de prédire son évolution ou de caractériser les phénomènes de neurodégénérescence. Par conséquent, cette étude a pour objectif premièrement d’identifier des marqueurs de l’intégrité tissulaire par IRM de tenseur de diffusion (DTI), permettant de détecter les dommages tissulaires de type inflammatoire et/ou dégénératif, et deuxièmement de caractériser leur évolution par une analyse longitudinale, chez des patients de différentes formes cliniques. A cette fin, nous avons proposé une première approche régionale des substances blanche (SB) et grise (SG) sous-corticale et une deuxième approche statistique globale analysant par TBSS les variations d’anisotropie de la SB et par VBM la densité de la SG. Les résultats obtenus dans la SB montrent des variations de la fraction d’anisotropie (FA), et des diffusivités radiales et axiales reflétant respectivement une atteinte myélinique et une atteinte axonale alors que la SG présente une augmentation de la FA suggérant une atteinte dendritique neuronale. L’analyse par TBSS et VBM montre des anomalies touchant plutôt les régions sous-corticales chez les patients rémittents qui s’étendent aux régions corticales chez les patients de forme progressive. Longitudinalement, on retrouve essentiellement des changements de FA dans la SB et d’atrophie de la SG chez les patients rémittents. Ces travaux montrent que la DTI constitue une méthode sensible pour une meilleure détection et compréhension des altérations cérébrales et de leur évolution dans la SEP. / If magnetic resonance imaging (MRI) shows the inflammatory nature of multiple sclerosis (MS) lesions, there is no marker capable of predicting its evolution or characterizing neurodegeneration. Therefore, the aim of this work was first, to identify markers of tissue integrity by diffusion tensor MRI (DTI) for the detection of inflammatory and/or degenerative tissue damages, and second, to characterize their changes with time using a longitudinal analysis of patients with different clinical forms. To this end, we first proposed a regional approach based on several white (WM) and gray (GM) matter regions of interest, and second, a statistical approach for the analysis of global WM anisotropy changes (TBSS) and GM density changes (VBM). WM analysis showed variations of the fractional anisotropy (FA), and radial and axial diffusivities, reflecting myelin and axonal damage respectively, while the GM analysis showed increased FA suggesting neuronal dendritic loss. TBSS and VBM analysis showed abnormalities affecting mostly subcortical regions in patients with relapsing-remitting (RR) MS which extended to cortical regions in patients with progressive MS. Longitudinally, we mainly observed WM FA changes and GM atrophy in RR patients. This work showed that DTI is a sensitive method for the detection and a better understanding of brain alterations and their progression in MS

Cette these en cotutelle entre le Laboratoire Peptlab de l’Université de Florence en Italie et le Laboratoire de Pharmacognosie de l’Université de Bourgogne Franche-Comté en France, porte sur l’extraction, la purification et l’élucidation structurale de saponines d’origine végétale en tant que mimétiques d’antigènes impliqués dans une réponse immunitaire. L’étude phytochimique de cinq espèces végétales appartenant à trois familles différentes, Fabaceae : Wisteria frustecens, Wisteria floribunda “macrobotrys”, Wisteria floribunda “rosea”, Caprifoliaceae : Weigela florida “rumba” et Polygalaceae : Polygala acicularis, a conduit à l’isolement de seize glycosides triterpéniques naturels parmi lesquelles six sont de structure nouvelle, une a été isolée sous sa forme native pour la première fois, et neuf déjà répertoriées dans la littérature. Les composés ont été isolés grâce à l’utilisation de différentes méthodes chromatographiques. Leurs structures ont été élucidées en utilisant principalement la RMN 2D et la spectrométrie de masse. Parmis ces seize molécules, six ont été sélectionnées pour être testées en tant que mimétiques d’antigènes impliqués dans une réponse immunitaire. De plus, un flavonoïde glycosylé extrait de Sophora japonica et un acide triterpénique commercial, l’acide ursolique, ont eux aussi été choisis comme mimétiques d’antigènes. Des tests immunochimiques (ELISA) ont été réalisés afin d’évaluer leur potentiel en tant que mimétiques d’antigènes dans le sang de patients atteints de sclérose en plaque ou du syndrome de Rett. Le taux IgM dans le sérum des patients atteints de sclérose en plaque ou du syndrome de Rett a été mesuré et comparé à celui de donneurs sains. Concernant la sclérose en plaque, les résultats sont peu significatifs concernant le potentiel des saponines en tant que mimétiques d’antigènes. Mais dans le cas du syndrome de Rett des résultats intéressants et surprenants ont été obtenus. En effet, l’hypothèse de départ était l’implication de la partie glycosylée dans la reconnaissance d’autoanticorps. Pour le syndrome de Rett, l’acide ursolique, qui est un aglycone, démontre une grande efficacité dans la reconnaissance d’IgM. Par contre, un triterpène glycosylé démontre lui aussi une efficacité semblable. Les résultats obtenus sont donc à analyser afin d’établir des relations structure/activité fiables. / This PhD in co-direction between the Peptlab Laboratory of the University of Firenze (Italy) and the Laboratory of Pharmacognosy of the University of Bourgogne Franche-Comté (France), deals with extraction, purification and structural elucidation of saponins from plants as mimetic antigens involved in an immune response. The phytochemical study of five species from three different families, Wisteria frustecens, Wisteria floribunda “macrobotrys” and Wisteria floribunda “rosea” from Fabaceae, Weigela florida “rumba” from Caprifoliaceae, and Polygala acicularis from Polygalaceae, allowed us to isolate sixteen natural glycosides: six with new structures, one analyzed for the first time in its native form, and nine which have been already described in the literature. These compounds were isolated using various chromatographic methods, and their structures were elucidated using mainly 2D NMR and mass spectrometry. From the isolated glycosides, six were selected and tested as mimetics of native antigens involved in the immune response. Moreover, one flavonoid glycoside extracted from Sophora japonica, and one commercial triterpenic acid, ursolic acid, were also chosen as mimetics of native antigens. Immunoenzymatic assays (ELISA) were performed for each compound to evaluate their potential as mimetics of native antigens of multiple sclerosis and Rett syndrome. The IgM levels in sera of patients affected by multiple sclerosis and Rett syndrome were measured and compared to normal blood donors. Concerning multiple sclerosis, no significant results were obtained for saponins, but in the case of Rett syndrome, interesting and surprising results were obtained. Indeed, the first hypothesis was that the glycosyl part of the molecule could be relevant for antibody recognition. In the case of Rett syndrome ursolic acid, an aglycone without any glycosidic part, demonstrated a good efficiency in IgM recognition. On the other hand, one triterpenic glycoside showed similar results. These results were discussed to define possible structure/activity relationships.

1ère Etude (Fatigue et ATP dans la SEP): La fatigue dans la SEP est un symptôme fréquent et retentit sur la qualité de vie. L’évaluation clinique est réalisée par le score FSS (fatigue scale score). Cependant, il est nécessaire d’avoir des biomarqueurs fiables et objectifs, notamment si une perspective thérapeutique est envisagée. L’ATP (adénosine tri-phosphate) est un marqueur du métabolisme énergétique et peut être mesuré in vivo à l’étage cérébral par spectroscopie du phosphore (31P-MRS). L’objectif de cette étude est d’évaluer s’il existe une corrélation du β-ATP (spécifique de l’ATP) avec la fatigue évaluée par le FSS. 30 patients présentant une SEP progressives ont été explorés en IRM 3T avec une antenne spécifique du phosphore par une séquence 31P-MRS multivoxel centrée sur les centres semi-ovales. 2 régions ont été segmentées: (a) les hémisphères fronto-pariétaux et (b) substance blanche normale repérée à partir d’une séquence FLAIR. Les ratios des métabolites énergétiques évalués étaient le PCr% et le β-ATP%. Les corrélations statistiques entre les métabolites énergétiques avec le FSS ont été calculées par les tests de Spearman. Les résultats ont montré que le β-ATP% était corrélé avec le FSS (r=0.46; p=0,01) dans les hémisphères fronto-pariétaux.2ème Etude (Cortex moteur et faisceau cortico-spinal évalués par IRM et excitabilité corticale dans la SEP): Les lésions corticales, notamment de l’aire motrice, sont source de handicap. Les séquences de double (DIR) et phase sensitive inversion récupération (PSIR) permettent d’évaluer les lésions corticales et la séquence en imagerie en tenseur de diffusion (DTI) permet quant à elle d’évaluer le faisceau cortico-spinal (CS). L’excitabilité corticale permet aussi d’évaluer ces régions anatomiques par SMT (stimulation magnétique transcrânienne). L’objectif de cette étude a été de rechercher une corrélation entre les données IRM et d’excitabilité corticale. 25 SEP progressives ont eu une SMT pour évaluer l’excitabilité corticale du cortex moteur pour obtenir les paramètres de FICmoy, FICmax, IICmoy, IICmax (facilitation et inhibition intra-corticale). Ces patients ont aussi eu une IRM avec les séquences: 3D DIR (0,7x0,7x0,8mm), axiales PSIR (0,6x0,6x3mm) pour compter le nombre de lésion du cortex moteur du côté ipsilatéral, et une séquence DTI 12 directions pour extraire les paramètres de fraction d’anisotropie (FA), coefficient apparent de diffusion (ADC), diffusivité radiale et axiale du CS ipsilatéral. Les corrélations entre les données IRM avec les données d’excitabilité sont calculées par tests de Spearman. Les résultats ne montrent pas de corrélation entre le nombre de lésions corticales avec les données d’excitabilité corticale. Il existe en revanche une corrélation entre FICmoy et FICmax avec la diffusivité radiale (r=0.56 ; p=0.004 et r=-0.59 ; p=0.002, respectivement) et avec l’ADC (r=-0.44; p=0.03 et r=-0.45 ; p=0.02, respectivement) suggérant un épuisement de compensation de la FIC par les lésions de démyélinisation. / 1st Study (Fatigue and ATP in MS): Fatigue in MS is a common symptom and impact on quality of life. Clinical examination relies on FSS (fatigue scale score). However, it is important to have reliable and objective biomarkers. ATP (adenosin tri-phosphate) is an energetic metabolite which can be measured by brain phosphorous magnetic spectroscopy (31P-MRS) in vivo. We aimed to assess correlation between β-ATP (specific of ATP) with FSS. 30 progressive MS were assessed by 3T MRI with a phosphorous coil and a multivoxel 31P-MRS sequence. 2 areas were segmented in: (a) fronto-parietal hemispheres and (b) normal appearing white matter (NAWM) defined by FLAIR sequence. The energetic metabolites ratios assessed were: PCr% and β-ATP%. Correlations between energetic metabolites with FSS were computed by Spearman tests. Results showed β-ATP% correlated with FSS (r=0.46; p=0,01) in fronto-parietal hemispheres.2nd Study (Motor cortex and cortico-spinal tract assessed by MRI et cortical excitability in MS): Cortical lesions, especially from motor cortex, result in disability. Double and phase sensitive inversion recovery sequences can assess cortical lesions while diffusion tractography imaging (DTI) can assess cortico-spinal tract (CST). Cortical excitability can also assess these anatomical areas by transcranial magnetic stimulation (TMS). We aimed to assess correlation between MRI data with cortical excitability. 25 progressive MS had cortical excitability from motor cortex assessed by TMS: ICFmean, ICFmax, ICImean, ICImax (intra-cortical facilitation and inhibition). These patients also had a MRI with the following sequences: 3D DIR (0,7x0,7x0,8mm), axial PSIR (0,6x0,6x3mm) to count ipsitaleral motor cortical lesions, and a 12-directions DTI sequence to obtain fractional anisotropy (FA), apparent diffusion coefficient (ADC), radial and axial diffusivity parameters of ipsilateral CST. Correlations between MRI data with cortical excitability data were computed by Spearman tests. The results did not show correlation between cortical lesions count and cortical excitability data. There was a correlation between ICFmean and ICFmax with radial diffusivity (r=0.56; p=0.004 et r=-0.59; p=0.002, respectively) and with ADC (r=-0.44; p=0.03 et r=-0.45; p=0.02, respectively) which suggests a defective ICF by demyelinated lesions.