Suite à un traumatisme cérébral, les microglies sont impliquées dans la réponse cellulaire inflammatoire. Le passage de la forme quiescente à la forme activée des microglies est associé à l’augmentation marquée du récepteur membranaire TLR2 (Toll-like receptor). Le rôle de ce récepteur sur la récupération fonctionnelle à court et à longs termes demeure incertain. C’est pourquoi cette thèse a pour but de clarifier la dynamique et le rôle de l’activation des microglies en utilisant le récepteur TLR2 comme marqueur suite à une ischémie cérébrale transitoire. Pour ce faire, nous avons entre autre utilisé un modèle murin généré dans le laboratoire, la souris TLR2-luc-GFP, pour étudier de façon longitudinale la réponse inflammatoire in-vivo. En premier lieu, l’activation microgliale, suite à la lésion, a été analysée chez une souris n’exprimant pas le récepteur TLR2. Les résultats de cette étude démontrent que l’absence du récepteur TLR2 retarde la réponse immunitaire et cause à long terme une augmentation du volume ischémique. De plus, la perte des récepteurs TLR2 corrèle avec la baisse des niveaux de IGF-1, un facteur anti-apoptotique et neurotrophique exprimé par les microglies dans la région ischémique. En deuxième lieu, nous avons évalué l’effet de l’environnement sur la réponse microgliale suite à une ischémie cérébrale induite par photothrombose. Une baisse d’activation microgliale fut mesurée chez les souris en milieu enrichi et cette diminution est accompagnée d’une meilleure récupération fonctionnelle. En troisième lieu, l’activation microgliale, en absence d’estrogène a été analysée chez une souris ErαKO à la suite d’une ischémie cérébrale transitoire. Les résultats de cette étude démontrent que l’absence du récepteur Erα diminue l’activation microgliale. De plus, la voie signalétique JAK/STAT, via la cytokine IL-6, serait préférentiellement utilisée chez ces souris au cours de la réponse inflammatoire. Finalement, cette thèse démontre l’importance de la microglie dans l’établissement de la réponse immunitaire ainsi que dans la récupération fonctionnelle suite à une ischémie cérébrale dans différents modèles. Grâce à une compréhension plus approfondie des mécanismes inflammatoires, la mise en place de stratégies thérapeutiques ne sera que plus efficace. / Cerebral ischemia is associated with a strong inflammatory response. Glial activation that ensues contributes to neuronal damage and/or provides trophic support to injured neurons. Activated microglia is one of the key components of the cellular response to CNS injuries and the passage from the quiescent to reactive microglia is associated with an upregulation of a membrane receptor called the toll-like receptor 2 (TLR2). Although upregulation of TLR2 his known to play a major role in the innate immune response, the functional significance and the dynamics of this response in a model of focal cerebral ischemia is still unclear. Therefore, to further clarify the role of TLR2 after a cerebral ischemia, we developed a model system for in vivo, non-invasive analysis of the TLR2 activation in the brain. This thesis is divided in three distinct chapters. In the first chapter the role of the TLR2 signaling and microglial activation in a TLR2KO mouse was investigated beyond 72 hours. This work clearly demonstrates that the lack of TLR2 affects the neuroinflammatory response causing a delayed exacerbation of the ischemic lesion. Furthermore, TLR2 deficient mice reduced levels of IGF-1, a neurotrophic and antiapoptotic factor express by microglial cells. In the second chapter, we evaluated the effect of environmental enrichement on the inflammatory response after phototrombotic stroke in our TLR2-luc-gfp mice. Study of microglial activation showed that multisensory stimulation attenuated TLR2-induced microglial activation, thus leading to a greater neurological outcome. In the third chapter, we crossed TLR2-luc-gfp mice with ErαKO mice to study the effect of a major oestrogen signalling pathway on microglial activation after cerebral ischemia. The lack of Erα receptor reduced microglial activation in normal female mice as well as oestrogen-deprived mice. Likewise a shift toward the JAK/STAT pathway was observed suggesting its implication in the inflammatory process. Finally this thesis illustrates the significant impact of the microglia on the immune response and the recovery after a cerebral ischemia in different mouse models. With this newly acquired knowledge on inflammatory process the establishment of better therapeutic strategy could only benefit from it.

L'accident vasculaire cérébral (AVC) est l'une des trois principales maladies dans le monde. Jusqu'à présent, les thérapies disponibles dans l'application clinique sont limitées et s'appliquent à un nombre restreint de groupes de patients en raison de la complexité et de la gravité de l'incidence des accidents vasculaires cérébraux ischémiques. La modulation de la neuroinflammation a été au centre de l'attention de la recherche translationnelle car elle est le principal acteur de la gravité de l'AVC et de ses résultats. Par conséquent, plusieurs découvertes thérapeutiques ont été faites pour moduler la neuroinflammation après un accident vasculaire cérébral ischémique. La microglie est connue pour être un régulateur important de l'inflammation. Cependant, les mécanismes de régulation précis qui influencent l'activation microgliale dans l'AVC ischémique sont encore moins connus. Dans le chapitre 2, nous avons découvert un mécanisme de régulation dans la microglie activée dans les conditions de l'AVC ischémique, similaire à nos découvertes précédentes dans la microglie due à la réponse immunitaire innée (inflammation déclenchée par le LPS). En utilisant un modèle de souris transgénique exprimant la grande sous-unité ribosomique L10a sous le contrôle transcriptionnel du promoteur CD11b spécifique des myéloïdes et en utilisant une méthode modifiée de purification par affinité du ribosome traducteur, nous avons pu réaliser une analyse parallèle de la transcription et de l'expression de la sous-unité ribosomique L10a. Nous avons pu réaliser un profilage transcriptomique et protéomique parallèle de la microglie, ce qui nous a permis d'analyser l'instantané de l'état dynamique de traduction du complexe ribosomique microglial. En analysant les données transcriptomiques et protéomiques, nous avons identifié une dissociation distincte entre l'ARNm microglial et les gènes peptidiques due à l'arrêt de la traduction par une protéine de liaison à l'ARN, SRSF3. Une analyse plus poussée de l'UTR 3'd'un groupe de gènes immunitaires fortement régulés a confirmé l'existence d'une modification post-transcriptionnelle de l'ARNm par SRSF3 dans l'accident vasculaire cérébral ischémique chez l'homme. Pour valider davantage, nous avons ciblé SRSF3 en utilisant le siRNA-SRSF3 après 24 heures d'accident vasculaire cérébral ischémique, et nous avons vu qu'il y a une synthèse de-novo des protéines qui ont été réprimées par SRSF3 dans la microglie activée. Nous avons constaté que la synthèse des protéines réprimées par le SRSF3 dans la microglie activée se renouvelait. Nos résultats concluent donc que le SRSF3 pourrait être utilisé comme approche thérapeutique pour moduler la réponse microgliale chez les hommes victimes d'un accident vasculaire cérébral ischémique. La prochaine question urgente dans le domaine des accidents vasculaires cérébraux est l'importance de développer des thérapies dépendantes du sexe, car il devient clair qu'il existe des voies immunitaires dépendantes du sexe qui répondent différemment aux cibles thérapeutiques anti-inflammatoires, ce qui fait que les résultats thérapeutiques ne sont pas efficaces pour les femmes (les femmes ménopausées qui sont touchées par un accident vasculaire cérébral) par rapport aux hommes touchés par l'accident vasculaire cérébral. En conséquence, les femmes présentent moins de cas de récupération et restent avec de graves handicaps, parfois même jusqu'à la mort. Ces dernières années, un mécanisme basé sur le genre a été découvert dans la microglie, ce qui nous a permis de mieux connaître sa diversité et son profil moléculaire distinct. Dans cette optique, ma thèse s'attache à comprendre les mécanismes de régulation précis qui modifient les phénotypes microgliaux après un accident vasculaire cérébral ischémique. Dans le chapitre 3, nous avons étudié les phénotypes moléculaires de la microglie provenant d'hommes, de femmes et de femmes ménopausées à la suite d'un AVC ischémique. / Stroke is one of the top three leading diseases worldwide. So far, the therapies available in the clinical application are finite and apply to a smaller group of patients due to the complexity and severity of Ischemic incidence. One of the most targeted approaches for ischemic stroke is modulating neuroinflammation since it has been the major player of stroke severity. Microglia are known to be an important regulator of inflammation. Therefore, there have been several therapeutic findings to improve neuroinflammation after ischemic stroke; often, these findings have not been efficient for women (menopausal women who are affected by stroke) compared to men affected by stroke. As a result, women show fewer recovery cases and are left with severe disabilities, sometimes even death. In the past few years, a sex-based mechanism has been discovered in microglia, giving us more knowledge of its diversity and distinct molecular profile. However, there are still lesser-known precise regulatory mechanisms that modulate microglial activation. Therefore, the importance of developing sex-dependent therapies is becoming inevitable. Hence, my thesis is focused on understanding multiple facets of microglial response to Ischemic stroke, where we dissected the sex and age-dependent regulatory mechanisms involved in microglia response. Additionally, we developed therapies targeted toward those mechanisms. First, in chapter 1, we discovered a regulatory mechanism in activated microglia under stroke conditions, similar to our previous findings from microglia in innate immune response (LPS-triggered inflammation). We have proved that the RNA-binding protein SRSF3 is responsible for mRNA post-transcriptional modifications in male ischemic stroke. Using both transcriptomic and proteomic techniques from the same microglial ribosome-complex pool, we have identified the complete dissociation of microglial mRNA and peptides due to translational arrest. Therefore, we tested this by using siRNA targeted towards SRSF3, and we saw that there is a de-*novo* synthesis of proteins repressed due to SRSF3. Consequently, it could be used as a therapeutic approach for modulating microglial response in males after stroke. In chapter 2, we focused on identifying the molecular mechanisms in microglia derived from males, females, and menopausal females after stroke to better understand the sex and age-oriented dissimilarities. For dissecting this, we aimed to identify microglial proteomic profiles using transgenic mice (CD11brGFP) to elucidate the underlying disease-associated changes in microglia after Ischemic stroke. To our surprise, we found sex-dependent cytoskeletal disorganization exists in the actin-based non-smooth muscular myosin II isoforms, including the translational difference in all three groups of activated microglia regulating different molecular responses. Further, we dissected the functional role in invitro, which supports our findings from proteomic data. Based on these novel findings, we suggest that there is sex-and age-dependent regulation of microglial response to Ischemic stroke, and our translational discovery should be implicated in the clinical management of stroke patience of both genders.

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L'ischémie cérébrale induit une réponse inflammatoire aiguë et prolongée caractérisée par la production de cytokines, l'infiltration de leukocytes dans le cerveau, ainsi que l'activation des cellules gliales résidentes dont les microglies. Les microglies sont impliquées dans l'élimination des débris cellulaires, la production de cytokines proinflammatoires et de facteurs trophiques. Un rôle neuroprotecteur des microglies suite à une dégénérescence du SNC est proposé dans la littérature. Cependant, l'activation des cellules microgliales est aussi associée avec la sécrétion de molécules toxiques et l'atténuation de l'activation microgliale est bénéfique dans certaines maladies neurodegeneratives. Dans l'ischémie cérébrale, le rôle de la prolifération microgliale et de la dynamique de la réponse inflammatoire reste méconnu. L'analyse de la souris CDllb-TKmut³⁰ après l'ischémie cérébrale, a permis de montrer que l'élimination sélective des microglies en prolifération amplifie la réponse inflammatoire après l'ischémie cérébrale et augmente la taille de la lésion ischémique. La caractérisation de cette population a permis de déterminer que les premières cellules microgliales à proliférer sont les cellules résidentes exprimant le marqueur d'activation galectine-3. De plus, après l'ischémie cérébrale, cette population sert de source endogène d'IGF-1, une molécule neurotrophique. L'inactivation génétique de la galectine 3 chez la souris a permis de confirmer le rôle bénéfique de cette population microgliale ainsi que de lien potentiel entre la galectine 3 et l'induction de la réponse mitogénique d'IGF-1. De plus, l'étude longitudinale de l'activation des microglies à l'aide la souris transgénique TLR2-Fluc-GFP a permis de montrer que l'activation microgliale après l'ischémie cérébrale est biphasique et perdure plusieurs mois après l'attaque initiale. Deux sites majeurs d'activation ont pu aussi être détectés : la région ischémique et le bulbe olfactif. D'ailleurs, l'augmentation de signal au site de la lésion ischémique est toujours précédée par une augmentation significative du signal TLR2 dans le bulbe olfactif. Par leur position anatomique particulière, les cellules microgliales du bulbe olfactif sont plus sensibles aux signaux provenant autant de l'environnement que de l'intérieur du cerveau et pourraient servir de senseurs et/ou modulateurs de l'inflammation cérébrale. Les résultats obtenus par l'étude de différents modèles de souris transgéniques ont permis de montrer la dynamique de la réponse inflammatoire, le rôle neuroprotecteur des microglies en prolifération et le lien potentiel entre la galectine 3 et le facteur neuroprotecteur IGF-1

La barrière hémato-encéphalique (BHE) est une interface localisée au niveau des cellules endothéliales des capillaires cérébraux. Elle présente des caractéristiques physiques et métaboliques spécifiques restreignant les échanges entre le sang et le cerveau dans le but de maintenir l’homéostasie du système nerveux central. Dans des conditions pathologiques comme l’ischémie cérébrale, la perte de son intégrité provoque l’apparition d’un oedème vasogénique qui aggrave considérablement le pronostic vital des patients. Malheureusement, les mécanismes impliqués dans l’hyperperméabilité vasculaire demeurent inconnus, ce qui limite l’utilisation de la seule thérapie disponible à 5% des patients. Depuis qu’aucun agent pharmacologique n’a réussit à être neuroprotecteur, notre compréhension des rapports entre le sang et le cerveau est remise en cause. La complexité des interactions entre la BHE et les cellules nerveuses a mené au concept d’une unité fonctionnelle dite neurovasculaire. Ainsi de nouvelles stratégies de protection émergent à partir d’observations au niveau vasculaire. Ainsi la première partie de nos travaux a consisté à étudier l’effet vasculoprotecteur potentiel du fénofibrate, un hypolipémiant agoniste du récepteur nucléaire PPAR-a (Peroxisome Proliferator- Activated Receptor-alpha), dont le bénéfice est observé en clinique depuis quelques années et plus récemment dans une étude expérimentale menée chez la souris. Les mécanismes de cette protection aujourd’hui inconnus, pourraient impliquer la BHE réputée très peu perméable à ce fibrate. Un renforcement de la BHE limiterait la formation de l’oedème cérébral. Pour cela nous avons adapté un modèle in vitro syngénique murin de BHE aux études de perméabilité en condition d’OGD (oxygen and glucose deprivation) mimant les conséquences immédiates de l’occlusion, toute première étape de l’accident vasculaire cérébral (AVC) ischémique. Le modèle consiste en une co-culture de cellules endothéliales primaires de capillaires cérébraux et de cellules gliales primaires. Nos travaux démontrent qu’un traitement préventif au fénofibrate protège l’endothélium en limitant l’hyperperméabilité induite par l’OGD. Cette action protectrice cible exclusivement l’endothélium et dépend de l’activation de PPAR-a démontré par l’absence d’effet protecteur sur les cellules endothéliales dont le gène codant pour PPAR-a a été invalidé. La seconde partie de l’étude s’est intéressée aux dommages vasculaires de la reperfusion, étape plus tardive de l’ischémie cérébrale connue pour aggraver l’oedème vasogénique et mener à des hémorragies fatales. A l’aide de notre modèle in vitro, nous avons étudié l’effet de la réoxygénation sur la perméabilité vasculaire dans le but de se rapprocher des conditions ischémiques in vivo. Après une incubation en condition d’OGD, la co-culture est replacée dans un milieu réoxygéné pendant une période allant de 2h à 24h. La mesure de la perméabilité vasculaire a démontré un profil multiphasique de l’ouverture de la BHE dépendant de la présence des cellules gliales. L’analyse en microscopie électronique des cellules endothéliales a suggéré une modulation fine de la fonctionnalité des jonctions serrées endothéliales. De plus, l’étude en IRM de diffusion chez la souris in vivo a révélé des mouvements d’eau qui suggèrent une perturbation de l’homéostasie hydrique du parenchyme cérébral au voisinage de l’occlusion dans les étapes précoces mais aussi dans les étapes tardives. En conclusion, l’ensemble des travaux met en avant la possibilité d’une préservation pharmacologique de l’intégrité de la BHE au début de l’ischémie cérébrale. Celle-ci montre l’intérêt des approches in vitro utilisant un modèle cellulaire pertinent et caractérisé. La validation de la cible cellulaire et moléculaire du fénofibrate à l’aide de notre modèle ouvre une première voie d’exploration des mécanismes impliqués dans ce phénomène de protection microvasculaire précoce. Cependant, la dysfonction retardée de la BHE est également un élément à prendre en compte pour se rapprocher de la physiopathologie de l’ischémie in vivo et espérer à terme une amélioration de l’approche thérapeutique de cette pathologie. / The Blood brain barrier (BBB) is an interface localised at brain capillary endothelial cells. The BBB possesses both physical and metabolic restrictive properties aiming at the maintenance of the central nervous system homeostasis. But under pathological conditions like ischemic stroke, the loss of BBB integrity induces a cerebral vasogenic edema which considerably worsens the vital prognosis of patients. The mechanisms underlying this vascular hyperpermeability are currently unknown thus limiting the use of the only medical intervention available at only 5% of stroke patients. Since no pharmacological molecule succeeded in being neuroprotective, our understanding of the relationships between blood and brain is questioned. The complex interactions between the BBB and nervous cells have lead to the concept of a functional unit, termed the neurovascular unit. Thus, new strategies are recently emerging from observation of vascular events. Thus, the first aim of our study was to test the potential vasculoprotective action of fenofibrate, a hypolipemic drug known as an activator of the nuclear receptor PPAR-a a (Peroxisome Proliferator-Activated Receptor-alpha), as benefit against stroke was observed in clinics since a few years, and recently reported in an experimental study. Yet unknown mechanisms, the protective effect may be exerted on the BBB since reported as impermeable to this compound. An early tightening of the BBB would limit the extent of brain edema. Hence, we have adapted a mouse syngenic BBB in vitro cell model to permeability studies under the stress condition found at the early stage of ischemic stroke defined in vitro as oxygen and glucose deprivation (OGD). This stress simulates the early consequences of occlusion. This model consists of a co-culture of primary brain capillary endothelial cells together with primary glial cells. We have demonstrated that a preventive treatment with fenofibrate has a protective effect on the BBB by limiting the hyperpermeability induced by the OGD condition. This effect targets endothelial cells exclusively and depends on PPAR-a activation, as revealed by the absence of protective action of fenofibrate on PPAR-a deficient endothelial cells. The second part of the study has focused on vascular reperfusion injury, a later stage of ischemia known to worsen vasogenic oedema and to lead to fatal haemorrhage. Using our in vitro BBB model, we have studied the effect of reoxygenation on vascular permeability in order to closely simulate in vivo ischemic condition. Following incubation under OGD condition, the co-cultures were placed into an oxygenated culture medium from 2h to 24h. The BBB permeability demonstrated a multiphasic opening of the BBB which depended on glial cells presence. Electronic microscopy analysis of BBB endothelial cells suggested a fine modulation of tight junction functionality. Moreover, the MRI diffusion analysis in mice has revealed particular water movements suggesting an early disturbance in water homeostasis of brain parenchyma in the vicinity of occlusion. In conclusion, this work put forward the idea of a pharmacological BBB protection at the early stage of ischemic stroke. This demonstrates the relevance of in vitro approaches using a pertinent and well characterised cell model. The validation of cellular and molecular targets of fenofibrate opens a way of first exploration of mechanisms involved in this early microvascular protection phenomenon. But the late BBB dysfunction also needs to be taken into account for a complete fitting with in vivo stroke pathophysiology and an improvement of the therapeutic approaches to this pathology.

Les accidents vasculaires cérébraux (AVC) représentent, dans nos contrées, une cause importante de handicap et de mortalité. Les approches thérapeutiques restent toutefois relativement impuissantes face à ce problème de santé publique. Elles reposent essentiellement sur la prévention ou la suppression de facteurs de risques tels que le tabagisme, l'hypertension ou encore l'hypercholestérolémie. L'AVC peut être hémorragique, mais dans 80% des cas son origine vasculaire est obstructive. Son traitement aigu peut dans ce cas bénéficier d'agents thrombolytiques dont l'administration est cependant soumise à une fenêtre d'intervention immédiate relativement étroite. L'efficacité d'agents neuroprotecteurs, dont la finalité est de protéger le cerveau des conséquences délétères de l'ischémie/reperfusion cérébrale inhérente à l'AVC (lésions irréversibles et handicap), reste aujourd'hui assez décevante.<br>La recherche de nouvelles cibles thérapeutiques s'impose dès lors plus que jamais dans ce domaine. S'intéressant aux protéines dont la concentration peut varier au cours du temps, une étude protéomique préliminaire a mis en évidence l'augmentation de la protéine disulfure isomérase (PDI) au cours de l'ischémie reperfusion cérébrale (IRC), un résultat en accord avec les données de la littérature (Tanaka, S., Uehara, T., Nomura, Y., 2000, J. Biol. Chem. 275, 10388-10393). La PDI est une protéine chaperonne dotée d'une activité oxydoréductase/isomérase et est principalement localisée dans le réticulum endoplasmique. Elle assiste le repliement des protéines par la formation ou le déplacement de ponts disulfures.<br>Les agents modulateurs de la PDI incluent l'alcool 4-hydroxybenzylique<br>(4-HBA) et la bacitracine, respectivement inducteur et inhibiteur de cette protéine. Pour déterminer le rôle potentiellement bénéfique ou délétère de la PDI dans l'IRC, l'impact cérébral des modulateurs précités a été étudié dans un modèle murin d'IRC basé sur l'occlusion unilatérale et transitoire de l'artère cérébrale moyenne chez la souris. Dans ce modèle expérimental, le 4-HBA réduit significativement (respectivement de 22 et 55%). la taille de l'infarctus cérébral touchant le cortex et le striatum. L'implication de la PDI dans cette protection cérébrale est confirmée par la suppression de l'effet protecteur du 4-HBA par la bacitracine, le 4-HBA ne manifestant par ailleurs aucune propriété anti-oedémateuse dans le modèle expérimental d'IRC. L'induction de la PDI par le 4-HBA a elle été démontrée sur le cerveau sain de souris, la protéine étant quantifiée par immuno-chemiluminescence après migration électrophorétique (Western blots). Différents isomères de position (alcool 2-hydroxybenzylique et alcool 3-hydroxybenzylique) ainsi que des analogues aliphatiques (1,4-butanediol et 1,5-pentanediol) du 4-HBA se sont avérés, à l'inverse du dernier, incapables de réduire la taille des lésions cérébrales dans le modèle expérimental d'IRC et d'induire la PDI cérébrale.<br>Le potentiel neuroprotecteur du 4-HBA a été étudié dans un autre modèle d'évaluation, à savoir celui des crises audiogènes chez la souris déficiente en magnésium, connu pour sa réponse aux agents anticonvulsivants mais aussi aux composés antioxydants (Vamecq, J., Maurois, P., Bac, P., Bailly, F., Bernier, J.L., Stables, J.P., Husson, I.,Gressens, P., 2003, Eur. J. Neurosci. 18, 1110-1120). La dose de 4-HBA protégeant 50% des animaux vis-à-vis de la crise audiogène était de 25 mg/kg contre 35mg/kg pour la 6-hydroxyflavanone (6-HFN), une flavone de référence active dans ce test. Ces résultats suggérant un potentiel antioxydant similaire des deux composés ont conduit à une étude comparative de leurs effets protecteurs dans le modèle murin d'IRC. Cette étude tout en confirmant la protection offerte par le 4-HBA dans l'IRC expérimentale a révélé l'incapacité du 6-HFN d'induire une protection significative dans ce modèle. A l'inverse du 4-HBA, le 6-HFN n'induisait pas la PDI cérébrale murine, confortant ici l'hypothèse que la protection du 4-HBA vis-à-vis de l'IRC résulte plus de sa capacité à induire la PDI que d'autres de ses propriétés parmi lesquelles son potentiel antioxydant. Finalement, le 4-HBA, à des doses atteignant 200 mg/kg, s'est avéré dénué de toxicité dans le test de la barre tournante.<br>En conclusion, le 4-HBA représente un agent neuroprotecteur actif dans plusieurs modèles d'évaluation. Son efficacité vis-à-vis des lésions induites par l'IRC semble étroitement liée à sa capacité à induire la PDI cérébrale, faisant dès lors de cette protéine une cible pharmacologique prometteuse pour le développement pharmacologique de composés actifs dans l'AVC.

La pratique régulière d’une activité physique (AP) est un important message de santé publique tant pour ces bénéfices cardiovasculaires que cérébraux. Par ailleurs, la rééducation par le mouvement et notamment l’exercice sur tapis roulant est de plus en plus utilisée pour accélérer la récupération après un accident vasculaire cérébral (AVC). Il est admis que l’AP impacte positivement le fonctionnement cérébral via l’augmentation des taux de BDNF (brain-derived neurotrophic factor) dans le cerveau et que son bénéfice cardiovasculaire est à relier à une modification du phénotype endothélial. Dans un premier temps, nous avons mis au point le dosage par Western blotting du proBDNF et du BDNF mature (BDNFm) ainsi que les techniques immunohistochimiques permettant de localiser le BDNF à l’étage cellulaire. Dans un second temps, nous avons comparé l’effet d’une AP (tapis roulant, 30min/j, 18m/min, 7 jours consécutifs) sur le métabolisme et la localisation du BDNF chez des rats sains versus soumis à une ischémie cérébrale focale. Dans un dernier temps, nous nous sommes intéressés à l’expression du BDNF cardiovasculaire chez des rats normo- ou hypertendus, sédentaires ou soumis au modèle d’AP précédent. Les principaux résultats montrent que 1) l’AP augmente les taux de proBDNF et de BDNFm aussi bien dans le cerveau (neurones et cellules endothéliales) que dans le système cardiovasculaire (endothélium vasculaire et cardiaque), 2) l’ischémie cérébrale n’entrave pas les effets cérébraux de l’AP sur le BDNFm, 3) l’expression endothéliale (cœur, aorte, artère coronaire) du BDNF est moindre en cas d’hypertension, 4) la synthèse et la sécrétion de BDNF par des cellules endothéliales en culture augmentent lorsque les cellules sont soumises à des contraintes de cisaillement, 5) le BDNF exerce un effet vasodilatateur sur le modèle d’aorte isolée. En conclusion, notre travail montre qu’il est possible de sélectionner, chez des rats sains, des protocoles d’AP capables d’augmenter la neuroplasticité dépendante du BDNF chez des rats ischémiés. Il identifie également le BDNF d’origine endothéliale comme un marqueur potentiel de la fonction endothéliale et un acteur jusque-là ignoré des changements neuroplastiques induits par l’AP. / The regular practice of physical activity is an important message for public health as it has both cardiovascular and brain benefits. Furthermore, rehabilitation programs involving movement especially the treadmill exercise are being used increasingly to accelerate post stroke recovery. It is recognised that the physical activity has a positive impact on brain function through increased levels of BDNF (brain-derived neurotrophic factor) in the brain and that its cardiovascular benefit is connected to a change in endothelial phenotype. As a first step, we developped the dosage by Western blotting of proBDNF and mature BDNF (mBDNF) and the immunohistochemical techniques in order to localise BDNF in the cell floor. As a second step, we compared the effect of physical activity (treadmill exercise, 30min/d, 18m/min, 7 consecutive days) on the metabolism and localisation of BDNF in healthy rats versus rats subjected to focal cerebral ischemia. As a final step, we looked into the expression of cardiovascular BDNF in normotensive or hypertensive rats, sedentary or subjected to the same physical activity. The main results show that 1) physical activity increases the levels of proBDNF and mBDNF in both brain (neurons and endothelial cells) and cardiovascular system (heart and vascular endothelium), 2) cerebral ischemia does not change the cerebral effects of physical activity on mBDNF, 3) endothelial expression (heart, aorta, coronary artery) of BDNF is reduced in the presence of hypertension, 4) the synthesis and secretion of BDNF by endothelial cells in culture increase when the cells are subjected to shear stress, 5) BDNF has a vasodilatator effect on the isolated aorta model. In conclusion, our work shows that it is possible to select, in healthy rats, protocols of physical activity that are able to increase the BDNF-dependent neuroplasticity in ischemic rats. It also identifies endothelial BDNF as a potential marker of endothelial function as well as a potential contributor of physical activity-induced neuroplasticity.

L’accident vasculaire cérébral ischémique reste un problème majeur de santé publique, contre lequel l’arsenal thérapeutique reste très limité. L’atorvastatine (AT), utilisée en prévention cardiovasculaire, possède des effets pléiotropes lui conférant un pouvoir protecteur dans l’AVC. Les objectifs de cette thèse étaient d’évaluer et de caractériser les effets neuro- et vasculoprotecteurs de l’AT dans l’ischémie cérébrale, et la part jouée par le récepteur nucléaire PPARα. Des souris C57BL/6J sauvages et KO-PPARα ont été soumises à ischémie-reperfusion (I/R) cérébrale. Elles étaient traitées par AT préventivement pendant 14 jours ou après I/R pendant 24 ou 72 heures. L’effet neuroprotecteur est évalué histologiquement et par des tests fonctionnels moteurs. L’effet vasculoprotecteur est évalué sur l’artère cérébrale moyenne par étude de la fonction endothéliale et sur les microvaisseaux cérébraux par étude de leur structure et des interactions leucocytes-endothélium. Le traitement préventif et aigu par AT induit une diminution du volume lésionnel, et une amélioration de la récupération fonctionnelle chez les animaux traités à la phase aiguë. Le traitement aigu permet de préserver la fonction endothéliale et l’intégrité des microvaisseaux cérébraux, et de limiter les interactions leucocytes-endothélium. PPARα est nécessaire aux effets neuro- et vasculoprotecteurs de l’AT dans l’ischémie cérébrale. Ce travail met en évidence l’intérêt de l’atorvastatine en tant qu’agent neuroprotecteur pléiotrope dans l’ischémie cérébrale. / Ischemic stroke still is a heavy public health burden, as effective therapeutic means remain scarce. Atorvastatin (AT), widely used as a preventive treatment in the cardiovascular field, possesses pleiotropic effects that give it protective properties in stroke. The goals of this work were to assess and characterize the neuro- and vasculoprotective effects of AT in cerebral ischemia, and the part played by PPARα. Wild-type and PPARα-KO C57BL/6J mice were submitted to cerebral ischemia-reperfusion (I/R). They were treated with AT before I/R for 14 days or acutely after I/R for 24 or 72 hours. Neuroprotection is assessed histologically and by a motor functional evaluation. Vasculoprotection is assessed on the middle cerebral artery by evaluating the endothelial function and on cerebral microvessels by evaluating their structure and the interactions between leukocytes and the vascular wall. Preventive and acute treatments with AT induce a reduction in lesion volumes, functional recovery was improved in acutely treated animals. The acute treatment with AT preserves the endothelial function and the microvascular integrity, and reduces the interactions between leukocytes and the endothelium. PPARα is necessary for AT neuro- and vasculoprotective effects to take place. This works highlights the interest of atorvastatin as a pleiotropic neuroprotective agent in ischemic stroke.

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Suite à un traumatisme cérébral, l'activation des astrocytes est impliquée dans la réponse cellulaire inflammatoire. Le passage de la forme quiescente à la forme activée des astrocytes est associé à l'augmentation marquée du filament intermédiaire de type GFAP (glial fibrillary acidic protein). Des études utilisent la protéine GFAP comme marqueur indirect des dommages neuronaux sans toutefois connaître l'implication réelle des astrocytes dans le processus inflammatoire suite à une ischémie cérébrale. C'est pourquoi ce projet a pour but de clarifier la dynamique et le rôle de l'activation des astrocytes suite à une ischémie cérébrale. Pour ce faire, nous avons mis au point un modèle murin pour étudier de façon longitudinale la réponse inflammatoire in-vivo. / Cerebral ischemia is associated with strong inflammatory and glial responses that may contribute to neuronal damage and/or provide trophic support to injured neurons. Reactive astrogliosis is one of the key components of the cellular responses to CNS injuries and the passage from the quiescent to reactive astrocytes is associated with an upregulation of the intermediate filament, glial fibrillary acidic protein (GFAP). Although upregulation of the GFAP has been widely used as an alternative marker of neuronal damage, the functional significance and the dynamics of the astrocytic response surrounding focal cerebral infarcts is still unclear. Therefore, to further clarify the role of astrocytes in cerebral ischemia we developed a model system for in vivo, non-invasive analysis of astrocytes activation in the brain.