The nervous system and immune system have broad and overlapping distributions in the body, and interactions of these ubiquitous systems are central to the field of neuroimmunology. Over the past two decades, there has been explosive growth in our understanding of neuroanatomical, cellular, and molecular mechanisms that mediate central modulation of immune functions through the autonomic nervous system. A major catalyst for growth in this field was the discovery that vagal nerve stimulation (VNS) caused a prominent attenuation of the systemic inflammatory response evoked by endotoxin in experimental animals. This effect was mediated by acetylcholine (ACh) stimulation of nicotinic receptors on splenic macrophages. Hence, the circuit was dubbed the “cholinergic anti-inflammatory pathway”. Subsequent work identified the α7 nicotinic ACh receptor (α7nAChR) as the crucial target for attenuation of pro-inflammatory cytokine release from macrophages and dendritic cells. Further investigation made the important discovery that cholinergic T cells within the spleen and not cholinergic nerve cells were the source of ACh that stimulated α7 receptors on splenic macrophages. Given the important role that inflammation plays in numerous disease processes, cholinergic anti-inflammatory mechanisms are under intensive investigation from a basic science perspective and in translational studies of animal models of diseases such as inflammatory bowel disease and rheumatoid arthritis. This basic work has already fostered several clinical trials examining the efficacy of VNS and cholinergic therapeutics in human inflammatory diseases. This review provides an overview of basic and translational aspects of the cholinergic anti-inflammatory response and relevant pharmacology of drugs acting at the α7nAChR.

Staphylococcus aureus est une bactérie responsable de nombreuses infections. Divers facteurs de virulence sont décrits comme ayant un rôle aggravant dans l’infection staphylococcique. La leucocidine de Panton-Valentine (LPV) en est un. Elle interagit par l’intermédiaire du récepteur de C5a (C5aR) avec les leucocytes et les cellules neuronales dans différents tissus, mais son action au niveau rétinien est méconnue. Nous avons recherché des cibles rétiniennes cellulaires de l’intoxination à la LPV et étudié ses conséquences cellulaires et inflammatoires précoces dans les tissus rétiniens. AINSI, deux modèles de lapins ont été créés : l'injection intravitréenne in vivo et les explants rétiniens ex vivo. Dans les deux modèles, les cellules ganglionnaires étaient les principales cibles cellulaires rétiniennes de la LPV et le seul type de neurones rétiniennes qui exprimait C5aR. Les cellules de Müller comme la microglie étaient activées. L’explant rétinien était facilement manipulé, ils peuvent servir à la recherche de la LPV sur la rétine. La LPV seule pourrait induire une inflammation rétinienne après avoir ciblé spécifiquement les cellules neuronales. / Staphylococcus aureus is responsible for many infections. It secretes various virulence factors aggravating the staphylococcal infections. Panton-Valentine leucocidin (PVL) is a virulent leukotoxin from S. aureus and presents active effects towards leukocytes and neuronal cells via the C5a receptor (C5aR). The effects of PVL on retina is little known. We explored PVL retinal cell target and early retinal inflammation and tried to find the processes of bacterial toxins aggravating bacterial endophthalmitis. We employed two different rabbit models to study the PVL effects on retina: intravitreal injection in vivo and retinal explant ex vivo. In the two models, retinal ganglion cells were the only retinal neurons which express C5aR and the major cell targets of PVL in retina. PVL induced retinal Müller and microglial cell activation. The retinal explants were easily manipulated and showed obvious cellular targets of PVL and glial cell activations, they can contribute to research the effects of PVL on retina in future. PVL alone without S. aureus could induce great retinal inflammation after targeting specifically retinal neurons.

La rétinopathie du prématuré, modélisée par les modèles de rétinopathie induite par l’oxygène (OIR), est l’une des principales causes de cécité dans l’enfance. Elle est constituée d’une première phase de vaso-oblitération rétinienne et choroïdienne suivie d’une phase de néovascularisation post-ischmémique rétinienne. La phase de dégénérescence vasculaire est entre autres liée d’une part à une baisse de l’expression des facteurs pro-angiogéniques et d’autre part à une inflammation rétinienne excessive. Toutefois, les mécanismes post-transcriptionnels à l’origine de ces phénomènes demeurent peu connus. La dérégulation des microARNs (miRs), des ARNs non codants régulant négativement l'expression des gènes, est impliquée dans la modulation de multiples processus physiologiques et pathologiques dont l’angiogenèse et l'inflammation. Cependant, le rôle des miRs dans l’angiogenèse et l’inflammation au cours de l’OIR reste à explorer. Basé sur l’établissement préalable d’un profil de modulation de l’expression des miRs au cours de l’OIR, nous avons sélectionné et caractérisé dans cette thèse le rôle d’un miR sur la fonction angiogénique puis d’un miR sur la fonction inflammatoire dans l’OIR. Nous avons caractérisé dans un premier temps, le miR-96. L’expression du miR-96 était significativement diminuée in vivo dans la rétine et la choroïde lors de la phase de vaso-oblitération du modèle murin de l’OIR. In vitro, le miR-96 était régulé négativement par l’hyperoxie dans les cellules endothéliales rétiniennes. La supplémentation en miR-96 avait un effet pro-angiogénique sur les cellules endothéliales rétiniennes soumises à l’hyperoxie par la préservation de la signalisation de facteurs angiogéniques, tels que VEGF et Ang2, leur permettant de maintenir leur capacité de migration et de tubulogenèse. In vivo, la supplémentation intravitréenne en miR-96 exerçait également ces fonctions vaso-protectives et permettait de préserver la microvascularisation rétinienne et choroïdienne par le maintien du niveau d’expression physiologique de VEGF et Ang2. Dans un second temps, nous avons caractérisé le miR-125a. L’expression du miR-125a était significativement diminuée in vivo dans la rétine lors de la phase de vaso-oblitération du modèle murin de l’OIR, mais également in vitro dans les cellules microgliales soumises à l’inflammation par hyperoxie ou LPS, ce qui était inversement corrélé à une augmentation de cytokines pro-inflammatoires telles que TNF-a, IL-6 et IL-16. Le miR-125a a été caractérisé comme anti-inflammatoire et sa supplémentation dans les cellules microgliales activées diminuait significativement l’expression de ces marqueurs pro-inflammatoires. La modification du sécrétome des cellules microgliales permettait une récupération des capacités angiogéniques des cellules endothéliales rétiniennes avec amélioration de leur prolifération et de leur tubulogenèse. In vivo, la supplémentation intravitréenne en mir-125a permettait de maintenir une expression physiologique de TNF-a, IL-6 et IL-16, ce qui était associé à une diminution de la vaso-oblitération rétinienne. Collectivement, ces travaux ont permis d’identifier et de caractériser le rôle du miR-96 dans la dysfonction angiogénique et du miR-125a dans la dysfonction inflammatoire lors de l’OIR. Cette thèse démontre pour la première fois qu’une thérapie basée sur la modulation de miRs spécifiques permettait de prévenir la dégénérescence vasculaire de l’OIR. Ces résultats pourraient constituer la base de nouvelles stratégies thérapeutiques dans le traitement précoce des rétinopathies ischémiques comme la rétinopathie du prématuré. / Retinopathy of prematurity is one of the leading causes of blindness in childhood and is represented by oxygen-induced retinopathy (OIR) models. It’s characterized by a first phase of retinal and choroidal vasoobliteration followed by a retinal neovascularization. The vascular degeneration is partly linked to a decrease in the expression of pro-angiogenic factors and to an excessive retinal inflammation. However, the post-transcriptional mechanisms implicated remain poorly understood. microRNAs (miRs) are non-coding RNAs that negatively regulate gene expression. Dysregulation of miRs is involved in the modulation of multiple physiological and pathological processes including angiogenesis and inflammation. However, the role of miRs in angiogenesis and inflammation during OIR remains to be explored. Based on the prior establishment of the modulation profile of miRs expression during OIR, we selected and characterized in this thesis the role of a miR on the angiogenic function then another miR on the inflammatory function in OIR. We first characterized the miR-96. In vivo, miR-96 expression was significantly downregulated in the retina and choroid during the vaso-obliteration phase of OIR rat. In vitro, miR-96 was downregulated by hyperoxia in retinal endothelial cells. miR-96 overexpression had a pro-angiogenic effect on retinal endothelial cells subjected to hyperoxia by preserving the signaling of angiogenic factors including VEGF and Ang2. This allowed to maintain their capacity for migration and tubulogenesis. In vivo, intravitreal supplementation with miR-96 also exerted these vasoprotective functions and preserved retinal and choroidal microvasculature by maintaining the physiological expression level of VEGF and Ang2. Secondly, we characterized the miR-125a. In vivo, the expression of miR-125a was significantly reduced in the retina during the vaso-obliteration phase of the OIR rat. In vitro, miR-125a was downregulated in microglial cells subjected to inflammation by hyperoxia or LPS, which was inversely correlated with an increase in pro-inflammatory cytokines such as TNF-a, IL-6 and IL-16. miR-125a was characterized as anti-inflammatory and its overexpression in activated microglial cells significantly decreased the expression of these pro-inflammatory markers. The modification of the secretome of the microglial cells allowed a recovery of the angiogenic capacities of the retinal endothelial cells with improvement of their proliferation and their tubulogenesis. In vivo, intravitreal supplementation with mir-125a maintained a physiological expression of TNF-a, IL-6 and IL-16, which was associated with a decrease in retinal vaso-obliteration. Collectively, these tasks identified and characterized the role of miR-96 in angiogenic dysfunction and miR-125a in inflammatory dysfunction during OIR. This thesis demonstrates for the first time that a therapy based on the modulation of specific miRs can prevent the OIR vascular degeneration. These results could form the basis of new therapeutic strategies in the early treatment of ischemic retinopathies such as retinopathy of prematurity.