La protéostasie désigne l’ensemble de stratégies développées par la cellule pour assurer la préservation de son protéome. Parmi celles-ci on peut citer le contrôle du repliement, de la concentration, et de la distribution des protéines. Les neurones en raison de leur importante activité métabolique représentent une population cellulaire particulièrement vulnérable à l’altération de la protéostasie, auquel cas on parle de protéinopathie. C’est notamment le cas des tauopathies et β-amyloidopathies, deux troubles neurodégénératifs, respectivement caractérisés par le dysfonctionnement de la protéine tau et du peptide amyloïde-β (Aβ). La protéine tau par le biais de son état de phosphorylation contrôle la stabilisation des microtubules, tandis que l’Aβ issu du clivage de l’APP (Amyloid Precursor Protein) serait impliqué dans la plasticité synaptique ; de telle sorte que l’altération du fonctionnement ou de la protéostasie de ces deux molécules engendre de graves troubles neuronaux. Le glaucome, principale cause de cécité irréversible au monde, est une neuropathie dégénérative caractérisée par la perte spécifique des somas des cellules ganglionnaires de la rétine (CGR) et de leurs axones dans le nerf optique. Bien que l’hypertension oculaire (HTO) soit le principal facteur de risque, on ignore la cause du glaucome raison pour laquelle il n’existe aucun remède contre la maladie. La maladie d’Alzheimer (MA), principale cause de démence, est caractérisée par la présence d’enchevêtrement neurofibrillaires formés de la protéine tau dans les neurones et de plaques séniles constitué d’agrégats d’Aβ dans le parenchyme cérébral. De manière surprenante, de nombreuses études révèlent que le glaucome et la MA présentent de nombreux points communs. C’est ainsi que des agrégats d’Aβ et de tau ont été trouvés dans les CGR de sujets atteints du glaucome. De même les sujets victimes de la MA présentent des déficits visuels et une dégénérescence des CGR. Vu l’importance de tau pour la physiologie neuronale et son rôle de médiateur de la toxicité d’Aβ, nous proposons l’hypothèse selon laquelle le dysfonctionnement de la protéine tau résulte en la perte des CGR. Les résultats présentés dans cette thèse reposent sur deux modèles expérimentaux de neurodégénérescence : un modèle de glaucome dépendant de HTO chez les rats (modèle de Morrison) et le modèle 3xTg de la MA chez lequel les souris expriment des mutations dans la protéine tau et la voie Aβ (PS1M146V, APPSWE, TauP301L). Chez ces animaux nous avons prélevé la rétine, le nerf optique et le cerveau, sur lesquels nous avons étudié l’expression, la distribution, et la neurotoxicité de tau par western blot, immunohistochimie et PCR quantitative. Nos résultats révèlent que comparativement aux contrôles sains, les rétines malades (glaucome et MA) présentent une accumulation de tau anormalement phosphorylée, tandis que son expression génique reste inchangée. Cette hausse de tau est la conséquence de sa relocalisation vers le compartiment somatodendritique et le segment axonal intrarétinien des CGR, ceci au détriment des axones myélinisés inclus dans le nerf optique. Nos données montrent que les CGR 3xTg présentent une baisse drastique du transport axonal antérograde, indiquant que l’altération de la distribution de tau pourrait être à la base de cette perte de fonction axonale. Finalement, nous démontrons que l’accumulation de tau dans la rétine malade provoque éventuellement la mort des CGR. Au total, cette thèse démontre que les rétines atteintes du glaucome et de la MA présentent les manifestations cardinales des tauopathies à savoir l’accumulation, l’altération de la phosphorylation, et une distribution anormale de tau le tout culminant en la perte de fonction et la dégénérescence des CGR. / Proteostasis refers to a set of strategies developed by the cell to ensure the maintenance of its proteome. These strategies include the control of protein folding, the amount, and the distribution of the proteins. Neurons are endowed with a high metabolic rate and, as such, are highly vulnerable to alterations in proteostasis, a situation referred to as proteinopathy. Tauopathies and β-amyloidopathies are two such instances wherein tau and amyloid-β, respectively, undergo dysfunction. Tau protein is a microtubule stabilising protein which function is regulated by its phosphorylation state, while Aβ a product of the cleavage of APP (Amyloid Precursor Protein) which is thought to be involved in the regulation of synaptic plasticity. Therefore, functional or proteostatic alterations of these proteins result in harmful consequences for neurons. Glaucoma, the main cause of irreversible blindness, is a degenerative optic neuropathy characterised by the selective loss of retinal ganglion cells (RGC) and their axons in the optic nerve. Although ocular hypertension (OHT) is the main risk factor for the development of glaucoma, the cause of the disease is still unknown. There is currently no cure for glaucoma and the only available treatment is to reduce OHT pharmacologically or surgically. Alzheimer’s disease, the main cause of dementia, is characterized by the presence of neurofibrillary tangles made of tau protein in neurons and senile plaques made of Aβ in the cerebral parenchyma. Intriguingly, several studies have shown that glaucoma and AD share several common features. For instance, aggregates of tau and Aβ have been described in the retina of glaucoma subjects. Likewise, AD patients show visual defects associated with RGC degeneration. Mindful of the importance of tau for neuronal physiology, and of its role as mediator of Aβ toxicity, we put forward the hypothesis that tau protein alterations leads to RGC dysfunction and death. vii The results presented in this thesis were based on two experimental models of neurodegeneration: a model of OHT-dependent glaucoma in rats leading to RGC death (Morrison model), and the 3xTg model of AD wherein mice overexpress mutant forms of tau and Aβ (PS1M146V, APPSWE, TauP301L). Using these animals, we collected retina, optic nerve, and brains which we used to study tau expression, distribution and neurotoxicity by western blot, immunohistochemistry and real-time PCR. Our results show that, when compared to healthy controls, the diseased retina (glaucoma or AD) display accumulation of abnormally phosphorylated tau while its gene expression remains unchanged. The increase of retinal tau protein might result from the redistribution of the protein in the somatodendritic compartment and intraretinal axonal segment of RGCs at the expense of the extraocular axonal segment enclosed within the optic nerve. Our data also demonstrate that RGCs from 3xTg mice show a drastic reduction of anterograde axonal transport suggesting that missorted tau might underlie these functional deficits. Lastly, we demonstrate that tau accumulation in the diseased retina eventually promotes RGC death. Altogether, this thesis demonstrates that the glaucomatous and AD retinas present the cardinal features of tauopathies including tau accumulation, altered phosphorylation, and mislocalization which contribute to RGC dysfunction and subsequent death.

Purpose: To review the roles of the different vascular beds nourishing the inner retina [retinal ganglion cells (RGCs)] during normal development of the human eye, using our own tissue specimens to support our conclusions. Methods: An extensive search of the appropriate literature included PubMed, Google scholar, and numerous available textbooks. In addition, choroidal and retinal NADPH-diaphorase stained whole mount preparations were investigated. Results: The first critical interaction between vascular bed and RGC formation occurs in the sixth to eighth month of gestation leading to a massive reduction of RGCs mainly in the peripheral retina. The first 3 years of age are characterized by an intense growth of the eyeball to near adult size. In the adult eye, the influence of the choroid on inner retinal nutrition was determined by examining the peripheral retinal watershed zones in more detail. Conclusion: This delicately balanced situation of RGC nutrition is described in the different regions of the eye, and a new graphic presentation is introduced to combine morphological measurements and clinical visual field data.

Le glaucome est la principale cause de cécité irréversible dans le monde. Chez les patients atteints de cette pathologie, la perte de la vue résulte de la mort sélective des cellules ganglionnaires (CGR) de la rétine ainsi que de la dégénérescence axonale. La pression intraoculaire élevée est considérée le facteur de risque majeur pour le développement de cette maladie. Les thérapies actuelles emploient des traitements pharmacologiques et/ou chirurgicaux pour diminuer la pression oculaire. Néanmoins, la perte du champ visuel continue à progresser, impliquant des mécanismes indépendants de la pression intraoculaire dans la progression de la maladie. Il a été récemment démontré que des facteurs neuroinflammatoires pourraient être impliqués dans le développement du glaucome. Cette réponse est caractérisée par une régulation positive des cytokines pro-inflammatoires, en particulier du facteur de nécrose tumorale alpha (TNFα). Cependant, le mécanisme par lequel le processus neuroinflammatoire agit sur la mort neuronale reste à clarifier. L’hypothèse principale de ce doctorat propose que les facteurs pro-inflammatoires comme le TNFα et la phosphodiestérase 4 (PDE4) interagissent avec les mécanismes moléculaires de la mort neuronale, favorisant ainsi la survie et la protection des CGRs au cours du glaucome. Dans la première partie de ma thèse, J’ai utilisé un modèle in vivo de glaucome chez des rats Brown Norway pour montrer que l’expression du TNFα est augmentée après l'induction de l'hypertension oculaire. L'hypothèse spécifique de cette étude suggère que les niveaux élevés de TNFα provoquent la mort des CGRs en favorisant l'insertion de récepteurs AMPA perméables au calcium (CP-AMPAR) à la membrane cytoplasmique. Pour tester cette hypothèse, j’ai utilisé un inhibiteur sélectif de la forme soluble du TNFα, le XPro1595. L'administration de cet agent pharmacologique a induit une protection significative des somas et des axones des neurones rétiniens. L'évaluation de la perméabilité au cobalt a montré que le TNFα soluble est impliqué dans l'insertion de CP-AMPAR à la membrane des CGRs lors du glaucome. L’exposition des neurones à une pression oculaire élevée est à l’origine de la hausse de la densité membranaire des CP-AMPARs, grâce à une diminution de l’expression de la sous-unité GluA2. La présence de GluA2 au sein du récepteur ne permet pas l’entrée du calcium à l’intérieur de la cellule. L'administration intraoculaire d’antagonistes spécifiques des CP-AMPARs promeut la protection des somas et des axones des CGRs. Ces résultats montrent que les CP-AMPARs jouent un rôle important dans la pathologie du glaucome. Dans la deuxième partie de ma thèse, j’ai caractérisé l'effet neuroprotecteur d’un inhibiteur de la PDE4, l’ibudilast, dans notre modèle de glaucome. L'hypothèse spécifique s’oriente vers une atténuation de la réponse neuroinflammatoire et de la gliose par l’administration d’ibudilast, favorisant ainsi la protection neuronale. Les résultats montrent que dans les rétines glaucomateuses, l’ibudilast diminue la gliose et l'expression de plusieurs facteurs tels que le TNFα, l'interleukine-1β (IL-1β), l’interleukine-6 (IL-6) et le facteur inhibiteur de la migration des macrophages (MIF). Chez les rats glaucomateux, nous avons observé une expression notable de PDE4A dans les cellules de Müller, qui est en corrélation avec l'accumulation de l’AMP cyclique (AMPc) dans ces cellules après un traitement d’ibudilast. Finalement, nous avons démontré que la protection des CGRs via l’administration d’ibudilast est un mécanisme dépendent de l’AMPc et de la protéine kinase A (PKA). En conclusion, les résultats présentés dans cette thèse identifient deux mécanismes différents impliqués dans la perte des CGRs au cours du glaucome. Ces mécanismes pourraient fournir des perspectives potentielles pour le développement de nouvelles stratégies de traitement du glaucome. / Glaucoma is the leading cause of irreversible blindness worldwide. Loss of vision in glaucoma results from the selective death of retinal ganglion cells (RGCs) and axonal degeneration. Elevated intraocular pressure (IOP) is the major risk factor for developing glaucoma, and current therapies have focused on pharmacological or surgical strategies to lower IOP. However, visual field loss continues to progress in spite of effective pressure control, indicating that mechanisms other than elevated IOP contribute to disease progression. Recent data demonstrate a neuroinflammatory component in glaucoma, characterized by upregulation of proinflammatory cytokines, most notably tumor necrosis factor α (TNFα). However, the mechanism by which the neuroinflammatory response acts on RGC death needs to be clarified. The main hypothesis of this thesis is that targeting pro-inflammatory factors including TNFα and phosphodiesterase-type 4 (PDE4), interferes with molecular mechanisms that contribute to RGC death and this will thus successfully promote neuronal protection. In the first part of my thesis, I used an in vivo glaucoma model in Brown Norway rats to show that TNFα is upregulated early after induction of ocular hypertension. The specific hypothesis of this study is that high levels of TNFα promote RGC death by mediating the membrane insertion of Ca2+-permeable AMPA receptors (CP-AMPARs). I blocked TNFα function with XPro1595, a selective inhibitor of soluble TNFα. Administration of XPro1595 effectively protected RGC soma and axons. The cobalt permeability assay was used to show that soluble TNFα triggers the membrane insertion of CP-AMPAR in RGCs of glaucomatous retinas. This CP-AMPAR activation is caused by the downregulation of GluA2 which occurs when neurons are exposed to elevated IOP. Finally, intraocular administration of specific CP-AMPAR antagonists promoted RGC soma and axon protection. Taken together, these results show that CP-AMPARs play an important role in in the pathology of glaucoma. In the second part of my thesis, I characterized the neuroprotective effect of ibudilast, an inhibitor of PDE4, in the Brown Norway glaucoma model. We hypothesized that ibudilast promotes neuron protection by attenuating gliosis and the neuroinflammatory response. The results show that in glaucomatous retinas, ibudilast attenuates gliosis and the expression of TNFα, interleukin-1β (IL-1β), interleukin-6 (IL-6) and macrophage migration inhibitory factor (MIF). Interestingly, elevated IOP leads to substantial expression of PDE4A in Müller cells, which correlates with the accumulation of cAMP in these cells after ibudilast treatment. Lastly, ibudilast promoted RGC soma and axons protection through the activation of the cAMP/PKA pathway. In conclusion, the findings presented in this thesis identify two different mechanisms underlying RGC loss in glaucoma. These mechanisms can potentially provide new insights to develop novel strategies for the treatment of glaucoma

L’évolution des techniques d’acquisition de l’activité neuronale permet désormais d'enregistrer simultanément jusqu’à plusieurs centaines de neurones dans le cortex ou dans la rétine. L’analyse de ces données nécessite des méthodes mathématiques et numériques pour décrire les corrélations spatiotemporelles de la population neuronale. Une méthode couramment employée est basée sur le principe d’entropie maximale. Dans ce cas, le produit N×R, où N est le nombre de neurones et R le temps maximal considéré dans les corrélations, est un paramètre crucial. Les méthodes de physique statistique usuelles sont limitées aux corrélations spatiales avec R = 1 (Ising) alors que les méthodes basées sur des matrices de transfert, permettant l’analyse des corrélations spatio-temporelles (R > 1), sont limitées à N×R≤20. Dans une première partie, nous proposons une version modifiée de la méthode de matrice de transfert, basée sur un algorithme de Monte-Carlo parallèle, qui nous permet d’aller jusqu’à N×R=100. Dans la deuxième partie, nous présentons la bibliothèque C++ Enas, dotée d’une interface graphique développée pour les neurobiologistes. Enas offre un environnement hautement interactif permettant aux utilisateurs de gérer les données, effectuer des analyses empiriques, interpoler des modèles statistiques et visualiser les résultats. Enfin, dans une troisième partie, nous testons notre méthode sur des données synthétiques et réelles (rétine, fournies par nos partenaires biologistes). Notre analyse non exhaustive montre l’avantage de considérer des corrélations spatio-temporelles pour l’analyse des données rétiniennes; mais elle montre aussi les limites des méthodes d’entropie maximale. / Recent experimental advances have made it possible to record up to several hundreds of neurons simultaneously in the cortex or in the retina. Analyzing such data requires mathematical and numerical methods to describe the spatio-temporal correlations in population activity. This can be done thanks to Maximum Entropy method. Here, a crucial parameter is the product N×R where N is the number of neurons and R the memory depth of correlations (how far in the past does the spike activity affects the current state). Standard statistical mechanics methods are limited to spatial correlation structure with R = 1 (e.g. Ising model) whereas methods based on transfer matrices, allowing the analysis of spatio-temporal correlations, are limited to NR ≤ 20. In the first part of the thesis we propose a modified version of the transfer matrix method, based on the parallel version of the Montecarlo algorithm, allowing us to go to NR=100. In a second part we present EnaS, a C++ library with a Graphical User Interface developed for neuroscientists. EnaS offers highly interactive tools that allow users to manage data, perform empirical statistics, modeling and visualizing results. Finally, in a third part, we test our method on synthetic and real data sets. Real data set correspond to retina data provided by our partners neuroscientists. Our non-extensive analysis shows the advantages of considering spatio-temporal correlations for the analysis of retina spike trains, but it also outlines the limits of Maximum Entropy methods.

As afecções que acometem a via óptica anterior podem acarretar perda de fibras das células ganglionares retinianas, gerando alterações na camada de fibras nervosas da retina (CFNR). O objetivo deste trabalho foi o de comparar a capacidade da tomografia de coerência óptica (OCT-1), do OCT 3 (Stratus OCT) e do polarímetro de varredura a laser (GDx) em diferenciar olhos normais de olhos com atrofia em banda do nervo óptico e hemianopsia temporal, assim como, comparar o desempenho de tais tecnologias entre si. Foram estudados 37 indivíduos num total de 46 olhos divididos igualmente em dois grupos. O Stratus OCT, o OCT 1 e o GDx se mostraram capazes de identificar corretamente a redução global (average) da espessura da CFNR dos indivíduos com AB comparados com uma população normal. Observamos uma melhora progressiva das sensibilidades/especificidades e das AROC, com o desempenho melhor do OCT1 sobre o GDx e do Stratus OCT sobre o OCT 1 / Most diseases that affect the optic pathways present clinically with loss of one or more visual functions.When optic pathway injuries involve the anterior visual pathways they may cause loss of the retinal nerve fiber layer (RNFL) and "band atrophy" (BA). The purpose of this study was therefore to compare the ability of the optical coherence tomography (OCT) 1, the OCT 3 (Stratus OCT) and the scanning laser polarimetry (GDx) to differentiate normal eyes from eyes with BA of the optic nerve and temporal hemianopsia. Thirty-seven individuals in a total of 46 eyes divided equally in two groups were studied. Each one of the parameters, except the values from the nasal quadrant measured by the GDx, showed statistically significant difference when we compare normal patients with the BA group. The study also showed a gradual improvement of the sensibilities/specificities and of the AROC, with a better performance of the OCT1 compared to GDx and of the Stratus OCT compared to the OCT 1

La biopsie du ganglion sentinelle (GS) est actuellement la technique de référence pour le diagnostic des métastases ganglionnaires du cancer du sein. Cependant, les traceurs utilisés pour la cartographie du GS (colorant bleu et radiocolloïde) ne sont pas idéaux et peuvent occasionner des réactions allergiques et engendrer des coûts importants. Une alternative à l'utilisation de ces traceurs repose sur le repérage du GS par imagerie de fluorescence proche infrarouge à l'aide de nanoparticules. Deux types de nanoparticules ont été étudiés : les Quantum Dots (QDs) à base d'indium et les nanoparticules de silice (NPSi) renfermant de la cyanine 7. Dans un modèle murin de carcinome mammaire, tous les GS envahis par les métastases ont pu être visualisés grâce à la fluorescence des QDs-indium. L'étude de biodistribution a mis en évidence une capture majeure des QDs au point d'injection et dans les ganglions associée à une faible concentration dans le foie et la rate. La toxicité des QDs a été évaluée in vitro et a démontré une toxicité fortement réduite des QDs-indium par rapport aux QDs-cadmium. Les NPSi présentent les avantages suivants : biocompatibilité, amélioration de la rétention dans le ganglion et des propriétés photophysiques par rapport au fluorophore libre. Le GS est rapidement visualisable par fluorescence suite à l'injection de NPSi. Le suivi des souris, pendant 3 mois post-injection, n'a révélé aucun signe de toxicité générale ou hépatique. Ces deux types de nanoparticules fluorescentes sont particulièrement bien adaptés à la cartographie du GS et pourraient avantageusement remplacer les traceurs employés actuellement / Sentinel lymph node (SLN) biopsy is a reliable technique for the diagnosis of metastases in breast cancer. However, the tracers used (blue dye and radiocolloid) are not optimal because they can cause allergic reactions and major costs in waste processing. Our strategy was to use near-infrared emitting nanoparticles for the mapping of SLN: indium-based Quantum Dots (QDs) and cyanine 7 embedded in silica nanoparticles (SiNP). In a murine model of mammary carcinoma, all SLN containing lymphatic metastases could be visualized with fluorescent indium-based QDs. The biodistribution study concluded that the major organs of retention were the injection point and lymph nodes whereas liver and spleen accumulated fewer QDs. The cytotoxicity tests demonstrated a weak in vitro toxicity of indium- compared to cadmium-based QDs. SiNP show several advantages over free fluorophore such as biocompatibility, better retention in the SLN and greatest photophysical properties. SLN could be mapped as soon as 5 minutes after SiNP injection. The in vivo toxicity in mice was followed during 3 months after injection and did not reveal any signs of general or hepatic toxicity. Both fluorescent nanoparticles are thus well adapted for the mapping of the SLN and could be a favourable substitute to the actually tracers

Au cours du développement tumoral, le système immunitaire est constamment exposé aux antigènes tumoraux, mais le plus souvent dans un contexte non-inflammatoire qui favorise l'induction d'une tolérance envers ces antigènes. La tolérance peut être médiée par des mécanismes passifs (ignorance, anergie ou délétion des clones spécifiques de la tumeur) ou actifs, pour lesquels les lymphocytes T régulateurs (Tregs) jouent un rôle prépondérant. Les lymphocytes T (LT) CD4+ sont la source principale des Tregs mais présentent également des fonctions antitumorales directes et indirectes. Les connaissances actuelles sur le rôle des LT CD4+ au cours du développement tumoral proviennent en grande partie d'études de modèles murins de tumeurs transplantées. Cependant, l'inflammation initiée lors de l'inoculation de ces tumeurs due à une mort cellulaire importante favorise la présentation persistante par le MHC-II des antigènes tumoraux dans un environnement inflammatoire artificiel. Nous tentons ici de contourner ce problème en utilisant deux modèles murins différents: le premier est un modèle de tumeur transplantée dans lequel un néoantigène de classe II (DBY) est induit à distance du moment de l'inoculation de la tumeur. Le deuxième est un modèle d'adénocarcinome pulmonaire induit génétiquement exprimant l’epitope DBY, dans lequel la tumorigenèse est initiée par l'expression d’un oncogène associée à la délétion d’un gène suppresseur de tumeurs. La réponse antitumorale des LT CD4+ est suivie par le transfert de LT CD4+ spécifiques de DBY "Marilyn". Dans le modèle de tumeur transplantée, nous montrons que l'apparition d'un néoantigène dans une tumeur bien établie n'est pas ignorée par le système immunitaire. Bien au contraire, le néoantigène arrive au ganglion drainant la tumeur et induit une activation efficace des cellules Marilyn, qui prolifèrent, produisent de l'IFN-γ et recirculent jusqu'à la tumeur. En revanche, malgré une activation efficace des LT CD4+, les tumeurs ne sont pas rejetées. Dans le modèle génétiquement induit, nous montrons que des néoantigènes exprimés dès le début du développement tumoral, arrivent jusqu'au ganglion drainant la tumeur en quantité suffisante pour induire l'activation et la prolifération des LT CD4+, mais que cette activation est non-optimale et ne permet qu'une faible migration vers le site de la tumeur. En revanche, une partie des cellules Marilyn acquièrent l'expression de FOXP3 ainsi qu'une signature transcriptomique de Tregs et ce dès les stades précoces du développement tumoral, tandis que le reste des cellules Marilyn présentent un phénotype anergique (CD44hiCD73hiFR4hi). L'administration de CpG n'empêche pas la conversion en Treg des cellules Marilyn, malgré l'augmentation de la maturation des cellules dendritiques dans le poumon et le ganglion drainant la tumeur. La déplétion des Tregs de l'hôte en revanche inhibe cette conversion et favorise l'activation des cellules Marilyn en cellules effectrices compétentes, capables de migrer jusqu'au site tumoral. Enfin, les cellules Marilyn, lorsqu'elles sont activées hors du ganglion drainant la tumeur échappent à l'inhibition induite par la tumeur et deviennent des cellules effectrices compétentes. Ainsi, dans un modèle tumoral reproduisant le développement naturel progressif des tumeurs humaines, un état de tolérance est induit par la tumeur. Cette tolérance est dépendante des Tregs présents dans le ganglion drainant la tumeur, qui confèrent une tolérance aux LT CD4+ naïfs arrivant dans le ganglion. / During tumor development, the immune system is persistently exposed to tumor-associated antigens, frequently in a non-inflammatory context, favoring the establishment of tolerance. Passive (ignorance, anergy or deletion of tumor-specific T cells) or active mechanisms mediated by regulatory T cells (Tregs) may be involved in tolerance. CD4+ T cells are the main source of Tregs but they also display indirect and direct antitumor activity. So far, the contribution of CD4+ T cells during tumor development has been mainly addressed in murine transplanted tumor models. However, in these models the artificial inflammation associated with the presence of dying tumor cells at the time of tumor inoculation favors a long-lasting MHC-II-restricted tumor antigen presentation in an artificial inflammatory context. Here, we addressed this issue using two different models: a transplanted one in which the MHC-II neoantigen (DBY) is induced long after tumor implantation and a genetically engineered mouse (GEM) model of lung adenocarcinoma also expressing the DBY epitope, in which malignant transformation results from both the expression of an oncogene and the deletion of a tumor suppressor gene. Tumor-specific CD4+ T cell response was followed by transfer of naive DBY-specific Marilyn CD4+ T cells. In the transplanted tumor model, we found that the appearance of a neoantigen in established tumors was not ignored by the immune system. On the contrary, the neoantigen reached the tumor-draining lymph node (TdLN) and induced efficient priming of Marilyn cells that proliferated, produced IFN-γ, and recirculated to the tumor site. However, despite efficient induction of a tumor-specific CD4+ T cell response, tumors were not rejected. In the GEM model, we found that starting at the early tumor stages, neoantigens were expressed and reached the TdLN in sufficient amount to induce activation and proliferation of naive Marilyn T cells. However, this priming was suboptimal and resulted in a weak migration to the tumor site. Instead, some of the activated Marilyn cells acquired the expression of FOXP3 and a Treg gene signature while the remaining FOXP3- cells displayed a CD44hiCD73hiFR4hi anergic phenotype. CpG administration did not revert the Marilyn Treg conversion despite reinforcing dendritic cell maturation in the lung and the TdLN. Depletion of the host Treg compartment however, inhibited this conversion and favored Marilyn cell activation into full-blown effector cells able to migrate to the tumor site. Finally, Marilyn cells that were primed at distance of the TdLN, escaped tumor induced inhibition and became full effectors. Thus, in a tumor model reproducing the natural development of slowly growing human tumors, a tumor-associated dominant tolerance is established in the lymph node draining the tumor. This state of unresponsiveness is highly dependent on the presence of Treg cells in the TdLN, conferring tolerance to incoming tumor-specific naive CD4+ T cells.

O objetivo deste estudo foi descrever a distribuição dos neurofilamentos (NFs) e da proteína associada ao microtúbulo do tipo 2 (MAP-2) em retinas humanas e murinas. Para isso, usamos camundongos C57BL/6, submetidos à cirurgia estereotáxica para realização de lesão eletrolítica no colículo superior direito provocando degeneração retrógrada de células ganglionares da retina. Utilizamos ensaios de imunohistoquímica e PCR em tempo real (qPCR) para a caracterização dessas proteínas nas duas espécies. Na retina humana, observou-se que NFs e MAP-2 estão presentes nas células ganglionares do tipo M. No modelo animal, houve diminuição dos NFs e aumento de MAP-2, na análise de imuno-histoquímica. Já o ensaio com qPCR mostrou um aumento e diminuição da expressão dos NFs e MAP-2, respectivamente. Assim, concluímos que houve alterações na expressão do RNAm e na marcação dos NFs e do MAP-2 nas retinas murinas, e esses resultados podem ser extrapolados para os seres humanos, uma vez que essas proteínas estão presentes nas células M que são inicialmente afetadas no glaucoma. / This study aimed to describe the distribution of NFs and type 2 protein associated with microtubule (MAP-2) in human retinas of these proteins and evaluate a model of retrograde retinal ganglion cell degeneration in murine retinas. To achieve this, we submitted C57bl/6 to a stereotaxic surgery for superior colliculus electrolytic lesion in the right side. The characterization of these proteins was obtained through immunohistochemical essays and real-time PCR (qPCR). The results revealed that both proteins are present in the ganglion cell M in the human retina. In the experimental animal model the immunohistochemical essays demonstrated decrease of NFs and increased MAP-2. However, the qPCR analysis demonstrated increased NFs and decreased MAP-2 expression. We can conclude that there was variation of mRNA expression and structural protein levels in the experimental retina. And, the results related to NFs and MAP-2 in this animal model can be extrapolated to humans, as these proteins are also present in the human ganglion cell that are affected early in glaucoma.

Axonal protein synthesis is rapidly regulated by extrinsic cues during neural wiring but the full landscape of proteomic changes and their translational control mechanisms remain unknown. The ability to investigate the nascent proteome on subcellular compartments has been hampered by the low sensitivity of existing methodology on quantity-limited samples combined with the difficulty of obtaining sufficient amounts of pure material. By combining pulsed Stable Isotope Labelling by Amino acids in Cell culture (pSILAC) with Single-Pot Solid-Phase-enhanced Sample Preparation (SP3), I have established an approach to characterize the nascent proteome from quantity-limited somaless retinal axons (~2μg) on an unparalleled rapid time-scale (5 min). The results show that a surprisingly large number of proteins (>350) is translated constitutively in axons, many of which are linked to neurological disease. Axons stimulated by different cues (Netrin-1, BDNF, Sema3A) each show a signature set of up/down newly synthesised protein (NSP) changes (>100) within 5 min. Remarkably, conversion of Netrin-1-induced responses from repulsion to attraction triggers opposite translational regulation for 73% of a common subset corresponding to >100 NSPs. Further, I show that pharmacological increase in cAMP, known to induce chemoattractive response, also leads to rapid and wide-scale remodelling of the nascent axonal proteome (~100 NSP changes). I find that the cAMP-elicited NSP changes underlie the attractive turning but are distinct from those induced by the physiological chemoattractant Netrin-1, suggesting that the same type of chemotropic response can be mediated by different protein synthesis-dependent mechanisms. Finally, I show that Sema3A, but not Slit1, triggers a physiological and non-canonical PERK-eIF2α-eIF2B signalling pathway required in neural wiring to elicit the rapid (< 15 min) local translation control of a specific subset of NSPs. Collectively my findings lead to the general conclusion that guidance molecules rapidly induce cue-specific remodelling of the nascent axonal proteome via distinct regulatory mechanisms.

La douleur neuropathique est due à une lésion ou une pathologie du système nerveux somatosensoriel. La prégabaline, un anticonvulsivant, et la duloxétine, un antidépresseur, sont des traitements de référence, efficaces chez un tiers des patients. Mieux comprendre leurs mécanismes d’action est crucial pour améliorer leur tolérance et leur efficacité. En utilisant un modèle murin de douleur neuropathique périphérique, nous montrons que : 1) la prégabaline, dont l’action est indépendante du système opioïdergique, agit sur la composante neuroimmunitaire périphérique de la douleur ; 2) la duloxétine agit via deux mécanismes indépendants, l’un central (contrôles descendants) pour un traitement aigu et l’autre périphérique (ganglion rachidien) pour un traitement chronique. Dans ce cas, l’analyse transcriptomique met en évidence une inhibition de l’inflammation neurogène. La comparaison des taux plasmatiques de duloxétine chez l’homme et chez la souris suggère une action périphérique chez l’homme. / Neuropathic pain is caused by a lesion or a disease of the somatosensory nervous system. Pregabalin, an anticonvulsant, and duloxetine, an antidepressant, are the standard treatments, effective in one-third of patients. A better understanding of their mechanisms of action is a crucial point to improve their tolerance and efficiency. By using a murine model of peripheral neuropathy, we have shown that : 1) pregabalin, whose effect is independent from the opioid system, acts on the peripheral neuroimmune component of pain ; 2) duloxetine acts via two independent mechanisms, one central (descending controls) for an acute treatment and the other peripheral (dorsal root ganglia) for a chronic treatment. In this case, transcriptomic analysis hightlights an inhibition of the neurogenic inflammation. Comparison of duloxetine plasmatic levels in humans and mice suggests a peripheral action in humans.