La gravité du traumatisme crânien (TC) dépend de la sévérité immédiate des lésions primaires mais également de leur aggravation dans les heures et les jours qui suivent le TC, avec l’apparition de lésions secondaires. La neuro-inflammation constitue l’une des cascades physiopathologiques post-TC dont le contrôle a été décrit comme une stratégie neuroprotectrice potentielle. Elle compromet le taux de la forme soluble α du précurseur du peptide ß amyloÏde, sAPPα, un neuroprotecteur endogène issu de l’action des enzymes α-sécrétases (ADAMs). Dans ce contexte, mon travail de thèse a eu pour but d’étudier l’intérêt thérapeutique des composés pharmacologiques modulant le taux de sAPPα post-TC sur les conséquences biochimiques, histopathologiques et fonctionnelles, à court et à long terme, dans un modèle de TC par percussion mécanique chez la souris. Parmi les différents composés, la minocycline, une tetracycline de 2e génération aux effets anti-inflammatoires, et l’étazolate, une pyrazolopyridine récemment décrite comme activateur des α-sécrétases, ont été sélectionnés. Le traitement anti-inflammatoire par la minocycline permet de restaurer le taux de la sAPPα, et cet effet dans la phase précoce est accompagné d’une réduction des conséquences histopathologiques (atrophie callosale et striatale, lésion des bulbes olfactifs et ventriculomégalie) à 3 mois post-TC. Sur le plan fonctionnel, le test d’aversion olfactive a été pour la première fois mis au point sur un modèle expérimental de TC et a permis de révéler un déficit olfactif persistant dans notre modèle. De plus, un déficit cognitif persistant a été également mis en évidence par le test NORT « Novel Object Recognition Test ». Le même traitement par la minocycline a permis de corriger ces déficits olfactif et cognitif à court et à long terme (3 mois) post-TC. Les résultats obtenus sur l’étazolate (étude de fenêtre thérapeutique, étude d’effet-dose) ont montré, pour la première fois dans un modèle de lésion cérébrale, son potentiel anti-inflammatoire et anti-œdémateux, associé à la restauration du taux de la sAPPα, avec une fenêtre thérapeutique d’au moins de 2h. Le même traitement réduit les conséquences histopathologiques (activation microgliale, ventriculomégalie, lésion des bulbes olfactives) et fonctionnelles (hyperactivité locomotrice, déficit cognitif), à court à long terme (3 mois) post-TC. En conclusion, l’ensemble de ce travail a permis d’établir les bénéfices d’une stratégie pharmacologique s’opposant à la fois à la neuro-inflammation et à la chute du taux de la sAPPα dans la phase précoce de TC avec une amélioration histologique et fonctionnelle à long terme, soulignant son intérêt thérapeutique. Il est important de souligner que la minocycline est déjà entrée en essai clinique pour le traitement de TC, et que malgré le peu de données précliniques, l’étazolate (EHT-0202) est tout récemment entré en phase II pour le traitement de la maladie d’Alzheimer. / The severity of the sequelae of traumatic brain injury (TBI) depends on the extent of primary damage as well as the implication of secondary injury cascades that are triggered within the hours and days post- insult. Neuroinflammation is an important post-TBI cascade whose inhibition has been described as a potential neuroprotective strategy. Neuroinflammation has been associated to the decrease of an endogenous neuroprotector, the soluble form α of the amyloid precursor protein (sAPPα), generated by the activity of the enzymes α-secretases or ADAMs. The aim of this work was to evaluate the therapeutic interest of pharmacological compounds that restore sAPPα levels on short- and long-term biochemical, histological and functional outcome in a mouse model of TBI by mechanical percussion. Among the potential candidates, the compounds selected were minocycline, a tetracycline that exerts anti-inflammatory activity, and etazolate, a pyrazolopyridine that activates α-secretases. The anti-inflammatory treatment with minocycline was able to restore post-TBI sAPPα levels, and this acute effect was accompanied by lasting neuroprotection, namely reduction of lesion size (corpus callosum, striatum and olfactory bulbs) and ventriculomegaly and attenuation of glial reactivity. The olfactory aversion test, developped for the first time in experimental TBI, unraveled a persistant olfactory deficit. Moreover, a durable cognitive deficit was revealed by the Novel Object Recognition Task (NORT). Treatment with minocycline was able to attenuate both the olfactory and cognitive deficits in an effective manner. Moreover, the results obtained in the pharmacological study with etazolate (therapeutic window, dose-response) demonstrated, for the very first time, the anti-inflammatory and anti-oedematous efficacy of etazolate, when administered at least 2 hours post-TBI. The same treatment protocol was also able to attenuate sAPPα levels and offered persistent neuroprotection, namely reduction of lesion size (ventriculomegaly, olfactory bulb lesion) and microglial activation, and attenuation of functional deficits (hyperactivity, cognitive deficit). In conclusion, the findings of this work highlight the therapeutic efficacy of compounds that attenuate neuroinflammation and restore sAPPa levels within the acute and critical post-TBI aftermath, on histological and functional outcome. It is worth noting that minocycline is actually in a clinical trial for the treatment of traumatic brain injury and etazolate (EHT 0202), despite the poor experimental data available, has managed to enter a clinical trial for the treatment of Alzheimer’s disease.

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

La maladie d'Alexander est une maladie neurodégénérative due à des mutations hétérozygotes du gène GFAP codant le principal filament intermédiaire des astrocytes matures. Nous avons étudié l'effet des mutations GFAP dans l'hippocampe d'un patient avec AxD infantile et de deux souris knockin, l'une portant une mutation dans le rod domain (p.R85C) et l'autre dans le tail domain (p.T409I). Chez le patient, nous décrivons pour la première fois: (i) des changements morphologiques sévères des cellules GFAP+ dans la zone subgranulaire du gyrus denté, qui ont perdu la plupart de leurs processus radiaux; (ii) une réactivité microgliale; (iii) et un déficit de la neurogénèse hippocampique postnatale. Nous avons trouvé des anomalies similaires dans les deux souris knockin, plus sévères chez les homozygotes. La comparaison de ces modèles a montré que ces anomalies prédominent chez les souris GFAPT409I, tandis que l’accumulation de GFAP est supérieure chez les souris GFAPR85C. La comparaison des deux modèles de souris a montré que les conséquences pathologiques dépendent la localisation de la mutation dans la GFAP. Ces résultats suggèrent qu'en plus du gain évident de fonction, d'autres dysfonctions astrocytaires dans peuvent être dues à une perte de fonction. De plus, nous avons traité les souris mutantes avec de la ceftriaxone, connu pour son effet neuroprotecteur, mais nous n'avons observé aucun effet significatif. Enfin, la mégalencéphalie étant fréquente chez les patients AxD, nous avons mesuré la quantité d'eau cérébrale chez les souris mutantes GFAP. Nous avons trouvé une augmentation significative de la teneur en eau chez les souris GFAPR85C/R85C âgées d'un an. Nous avons observé une localisation anormale de l'AQP4 dans les astrocytes des asouris mutées, pouvant participer au déséquilibre hydrique cérébral. / Alexander disease is a neurodegenerative disorder caused by heterozygous mutations of GFAP gene coding the major intermediate filament of mature astrocytes. We studied the effect of GFAP mutation in the hippocampus of infantile onset AxD patient and two novel knockin mouse models, one bearing a mutation located in the rod domain (p.R85C), and the other bearing a mutation located in the tail domain (p.T409I) of mouse Gfap. In the AxD patient, we describe for the first time: (i) obvious morphological changes of GFAP+ cells in the subgranular zone of the dentate gyrus, which have lost most of their radial processes; (ii) microglial reactivity; (iii) and deficit in postnatal hippocampal neurogenesis. We found similar abnormalities in the two knockin mouse lines, more obvious in homozygous mice. A comparison of these mouse models showed that pathological findings predominated in the GFAPT409I mice, whereas GFAP accumulated in larger amounts in the GFAPR85C mice. The comparison of the two mouse models showed that their pathological consequences depend on the location of the mutated residues in GFAP. These findings suggest that in addition to the evident gain of GFAP function, other astrocyte dysfunctions in this disease may be due to a loss of function of GFAP. In addition, we treated the mice mutants with ceftriaxone, which has been reported to have a neuroprotective effect, but we observe no significant effect. Finally, AxD patients have often megalencephaly, therefore we measured the brain water content in AxD mouse models. We found a significant increase in brain water content in the one year old GFAPR85C/R85C mice vs controls. We observed mislocalization of AQP4 in mutant mice astrocytes that can participated to water imbalance in brain.

Les multi-thérapies actuelles permettent de maintenir l’infection au VIH-1 sous contrôle, mais malheureusement n’entraînent pas l’éradication du virus du fait de l’existence de réservoirs cellulaires, où le virus est intégré de façon latente. Les cellules microgliales, cibles privilégiées du VIH-1 dans le cerveau, sont les macrophages résidents du système nerveux central et ont été décrites comme un réservoir cellulaire avec une longue durée de vie. Ce genre de cellule, infectée de façon latente, apparaît comme un des principaux obstacles à l’éradication. Ainsi, la compréhension des mécanismes sous-jacents impliqués dans l’extinction de la transcription virale, semble une étape cruciale afin de parvenir à purger ces réservoirs. Notre laboratoire à déjà montré l’importance du répresseur transcriptionnel CTIP2 dans l’établissement et le maintien de la latence dans ces cellules. Dans le cadre de ma thèse je me suis intéressé à deux autres facteurs cellulaires, LSD1 et HIC1. Au cours de mes travaux, j’ai mis en évidence le rôle répresseur de ces protéines sur la transcription virale dans les microglies. LSD1 coopère avec CTIP2 pour promouvoir l’établissement de marques épigénétiques au niveau du promoteur viral pour induire la mise en place d’hétérochromatine. LSD1 est à l’origine du recrutement de CTIP2, mais aussi d’un autre complexe multiprotéique, COMPASS. A la différence de CTIP2 et LSD1, le suppresseur de tumeur HIC1 est un perturbateur du transactivateur viral TAT. HIC1 est préalablement modifié post-traductionnellement par la déacétylase SIRT1 et va ensuite contrecarrer l’activité de TAT afin d’empêcher la réactivation de la transcription du virus. Ainsi, tandis que LSD1 et CTIP2 favorise l’établissement de la latence, HIC1 permet quant à lui d’entretenir cet état du provirus dans les cellules microgliales. Les travaux présentés ici mettent en évidence deux nouveaux facteurs de la restriction de l’expression virale et permettent de définir de nouvelles cibles thérapeutiques potentielles pour les stratégies de purge des réservoirs. / Even though current multitherapies maintain HIV infection under control, they unfortunately do not achieve viral eradication due to the existence of latently infected cell reservoirs. Microglial cells are resident macrophages and the main HIV-1 target in brain. They have been described as a long-lived HIV-1 cell reservoir, and so appear as a one of the main obstacle to viral clearance. Thus, understanding of the mechanisms implicated in the establishment and maintaining of viral latency in these cells is a critical step on the way towards an HIV cure. Our team already demonstrated the implication of the cellular transcription factor CTIP2 in the establishment of HIV-1 silencing. In this work, I present two other cellular factors, LSD1 and HIC1 as new HIV-1 transcriptionnal expression inhibitors in microglial cells. LSD1 cooperates with CTIP2 to promote the establishment of epigenetic marks associated to heterochromatin structure at the viral promoter. LSD1 act as an anchoring plateform for CTIP2, and so the CTIP2-associated mutli-enzymatic chromatin remodeling complex, but also recruits the COMPASS methyltransferase complex. Unlike CTIP2 and LSD1, the tumor suppressor HIC1 disrupts the TAT-mediated transactivation cycle. HIC1 is beforehand modified post-translationnaly by the deacetylase SIRT1 and then counteracts TAT activity in order to limit viral transcription reactivation. Thus, while CTIP2 and LSD1 favour latency establishment, HIC1 maintains provirus silencing in microglial cells. All together, the results presented in this work introduce two new viral expression restriction factors and new potential therapeutic targets in reservoir purge strategies.

La gravité du traumatisme crânien (TC) dépend de la sévérité immédiate des lésions primaires mais également de leur aggravation dans les heures et les jours qui suivent le TC, avec l'apparition de lésions secondaires. La neuro-inflammation constitue l'une des cascades physiopathologiques post-TC dont le contrôle a été décrit comme une stratégie neuroprotectrice potentielle. Elle compromet le taux de la forme soluble α du précurseur du peptide ß amyloÏde, sAPPα, un neuroprotecteur endogène issu de l'action des enzymes α-sécrétases (ADAMs). Dans ce contexte, mon travail de thèse a eu pour but d'étudier l'intérêt thérapeutique des composés pharmacologiques modulant le taux de sAPPα post-TC sur les conséquences biochimiques, histopathologiques et fonctionnelles, à court et à long terme, dans un modèle de TC par percussion mécanique chez la souris. Parmi les différents composés, la minocycline, une tetracycline de 2e génération aux effets anti-inflammatoires, et l'étazolate, une pyrazolopyridine récemment décrite comme activateur des α-sécrétases, ont été sélectionnés. Le traitement anti-inflammatoire par la minocycline permet de restaurer le taux de la sAPPα, et cet effet dans la phase précoce est accompagné d'une réduction des conséquences histopathologiques (atrophie callosale et striatale, lésion des bulbes olfactifs et ventriculomégalie) à 3 mois post-TC. Sur le plan fonctionnel, le test d'aversion olfactive a été pour la première fois mis au point sur un modèle expérimental de TC et a permis de révéler un déficit olfactif persistant dans notre modèle. De plus, un déficit cognitif persistant a été également mis en évidence par le test NORT " Novel Object Recognition Test ". Le même traitement par la minocycline a permis de corriger ces déficits olfactif et cognitif à court et à long terme (3 mois) post-TC. Les résultats obtenus sur l'étazolate (étude de fenêtre thérapeutique, étude d'effet-dose) ont montré, pour la première fois dans un modèle de lésion cérébrale, son potentiel anti-inflammatoire et anti-œdémateux, associé à la restauration du taux de la sAPPα, avec une fenêtre thérapeutique d'au moins de 2h. Le même traitement réduit les conséquences histopathologiques (activation microgliale, ventriculomégalie, lésion des bulbes olfactives) et fonctionnelles (hyperactivité locomotrice, déficit cognitif), à court à long terme (3 mois) post-TC. En conclusion, l'ensemble de ce travail a permis d'établir les bénéfices d'une stratégie pharmacologique s'opposant à la fois à la neuro-inflammation et à la chute du taux de la sAPPα dans la phase précoce de TC avec une amélioration histologique et fonctionnelle à long terme, soulignant son intérêt thérapeutique. Il est important de souligner que la minocycline est déjà entrée en essai clinique pour le traitement de TC, et que malgré le peu de données précliniques, l'étazolate (EHT-0202) est tout récemment entré en phase II pour le traitement de la maladie d'Alzheimer.

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.