Le manque de thérapies efficaces pour les pathologies oculaires affectant les neurones rétiniens conduit suivant à un déclin de la vision et même à la cécité. Par exemple, le glaucome, la rétinopathie diabétique et l'ischémie rétinienne entraînent la perte des cellules ganglionnaires rétiniennes, les seules cellules transmettant des informations visuelles de l'œil au cerveau. Cette perte est aggravée par le fait que le système nerveux central mature (SNC), dont fait partie la rétine, a des capacités très limitées à se régénérer après une blessure. Le principal mécanisme par lequel ces neurones sont perdus, dans la plupart de ces pathologies, est l'excitotoxicité due à la sur-activation du récepteur N-méthyl-D-aspartate (NMDAR). En effet, la sur-stimulation du récepteur conduit à un afflux massif d'ions calcium dans le neurone, activant les voies apoptotiques et nécrotiques et finalement la mort cellulaire. Nogo-A est un puissant inhibiteur de la croissance neuritique et est depuis longtemps étudié dans les maladies neurodégénératives et dans les tentatives de régénération après des pathologies telles que les lésions de la moelle épinière, la sclérose en plaques et les accidents vasculaires cérébraux (AVC). Il a également été impliqué dans la maladie d'Alzheimer et même la maladie de Parkinson en raison de son lien avec les protéines associées à ces maladies. Dans les études sur les lésions de la moelle épinière chez le rat, la neutralisation de Nogo-A à l'aide d'anticorps bloquant pouvait aider à la récupération des fonctions motrices perdues. Actuellement, chez les humains souffrant des lésions de la moelle épinière, des études cliniques de deuxième phase sont en cours d'investigation. De même, des études prouvent que la neutralisation de Nogo-A peut également être utilisée comme thérapie après un AVC. Ces données montrent que la neutralisation de Nogo-A améliore la vascularisation autour du site des infarctus, réduit la gravité de la blessure et contribue ainsi à la récupération fonctionnelle après un AVC ischémique. Il y a eu peu d'études sur les implications de Nogo-A dans les pathologies du système visuel, en particulier celles qui affectent la rétine. Dans ma thèse, nous proposons que Nogo-A soit impliquée dans la physiopathologie des maladies oculaires et nous avons étudié le rôle que Nogo-A jouait dans le système visuel et après une lésion rétinienne. Dans cette thèse, nous montrons que l'expression de Nogo-A n'est pas seulement augmenter dans la vitré des souris après une lésion rétinienne, mais que cette augmentation est corrélée à la quantité de dommages à la rétine. En outre, la neutralisation de Nogo-A conduit à une récupération spontanée des fonctions visuelles qui était plus rapide et complète par rapport aux animaux de contrôle (WT) après une lésion rétinienne. De plus, l'activité des cellules ganglionnaires rétiniennes (RGC) vers le cerveau est améliorée par rapport aux animaux WT après une lésion rétinienne. L'augmentation de l'acuité visuelle des yeux intacts des souris KO pour Nogo-A, témoigne de la présence de la plasticité corticale accrue. Remarquablement, le traitement avec l'anticorps a montré des résultats similaires dans la récupération de la fonction visuelle et la propagation du signal vers le cerveau et ces améliorations se sont maintenues sur une période de plusieurs semaines. Nous montrons également que Nogo-A affecte la réaction inflammatoire de la rétine après une blessure. Cette inflammation pourrait être impliquée dans l'exacerbation de la blessure. Le blocage de Nogo-A conduit à une régulation négative des molécules inflammatoires, dont le TNFα. Le niveau de TNFα est resté basse pendant plusieurs jours après la neutralisation de Nogo-A et pourrait être impliquée dans la récupération fonctionnelle. De plus, nous montrons également que l'expression de Nogo-A est fortement régulée à la hausse dans le tissu rétinien humain de donneurs souffrant de rétinopathie diabétique. Nos résultats montrent donc que Nogo-A est impliqué dans la physiopathologie des maladies oculaires et que sa neutralisation, en utilisant ici la KO et l'anticorps bloquant, peut-être une nouvelle thérapie non seulement pour les maladies oculaires mais pourrait être pertinente dans le traitement des maladies qui présentent une augmentation de la réponse inflammatoire. / The lack of effective therapies for ocular pathologies affecting retinal neurons lead most often to vision decline and even blindness. For example, glaucoma, diabetic retinopathy, and retinal ischemia, leads to the loss of retinal ganglion cells, the only cells relaying visual information from the eye to the brain. This loss is compounded by the fact that the mature central nervous system (CNS), of which the retina is part of, has very limited abilities to regenerate after injury, leading to irreversible blindness. The main mechanism by which these neurons are lost, in most of these pathologies, is excitotoxicity due to the over activation of N-methyl-D-aspartate receptor (NMDAR). Indeed, the over stimulation of the receptor leads to a massive influx of calcium ions into the neuron, activating apoptotic and necrotic pathways and ultimately cell death. Nogo-A is a potent neurite out growth inhibitor that has been studied for a long time in neurodegenerative diseases and in regenerative efforts after pathologies like spinal cord injuries, multiple sclerosis and stroke. It has also been implicated in Alzheimer's disease and even Parkinson's disease due to its link to the proteins associated with these diseases. In the spinal cord injury studies in rats, Nogo-A neutralization using function blocking antibodies has been shown to rescue some motor function. Currently, second stage clinical studies are investigated in humans suffering from spinal cord injuries. Likewise, there is growing evidence that Nogo-A neutralization can also be used as a therapy after stroke. This evidence shows that Nogo-A neutralization improves vascularization around the infarcts site, reduces the severity of the injury and thus helps in function recovery after an ischemic stroke. There has been little study of the implications of Nogo-A in pathologies of the visual system especially those that affect the retina. In my thesis we hypothesize that Nogo-A is involved in ocular disease pathophysiology and we reveal this by investigating the role that Nogo-A plays in the visual system and after retinal injury. In this thesis, we show that Nogo-A expression is not only upregulated after retinal injury, but this upregulation is correlated to the amount of damage to the retina. Furthermore, neutralization of Nogo-A in knockout (KO) mice led to spontaneous recovery of visual functions that was faster and complete as compared to wild type (WT) animals after retinal injury. Moreover, retinal ganglion cells (RGCs) activity to the brain was improved when compared to WT animals after retinal injury. Cortical plasticity was also observed to be heightened in the Nogo-A KO mice as compared to WT animals as seen by the increase in the visual acuity of intact eyes of these mice. Remarkably, treatment with Nogo-A function-blocking antibody showed similar results in both visual function recovery and signal propagation to the brain. These improvements were sustained over a period of several weeks. We also show that Nogo-A affects the inflammatory reaction of the retina after injury, which could be implicated in the exacerbation of the injury. Blocking Nogo-A leads to a down-regulation of inflammatory molecules including, TNFα, which was sustained over several days, and could help in function recovery. We also show that Nogo-A expression is highly upregulated in human retinal tissue from donors suffering from diabetic retinopathy. Overall, our results show that Nogo-A is implicated in the pathophysiology of ocular diseases and that its neutralization, here using KO and function blocking antibody, can be a novel therapy not only for ocular diseases but could be relevant in the treatment of diseases that exhibit increase in inflammatory response.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:LAVAL/oai:corpus.ulaval.ca:20.500.11794/68743 |
| Date | 15 April 2021 |
| Creators | Mdzomba, Julius Baya |
| Contributors | Pernet, Vincent, Planel, Emmanuel |
| Source Sets | Université Laval |
| Language | English |
| Detected Language | French |
| Type | thèse de doctorat, COAR1_1::Texte::Thèse::Thèse de doctorat |
| Format | 1 ressource en ligne (xxiii, 194 pages), application/pdf |
| Rights | http://purl.org/coar/access_right/c_abf2 |
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