Ecole Doctorale

Sciences de la Vie et de la Santé

Spécialité

Biologie-Santé - Spécialité Neurosciences

Etablissement

Aix-Marseille Université

Mots Clés

microglie,cytomegalovirus,neurodéveloppement,,

Keywords

microglia,cytomegalovirus,neurodevelopment,,

Titre de thèse

Alteration et ciblage de la microglie dans les infections congenitales du cerveau au cytomegalovirus
Alteration and targeting of microglia in congenital cytomegalovirus infection of the brain

Date

Mercredi 26 Octobre 2022 à 14:30

Adresse

Inmed UMR1249 Parc scientifique de Luminy 163 avenue de Luminy BP13 - 13273 Marseille cedex 09 - France Salle de conférence

Jury

Directeur de these M. Pierre SZEPETOWSKI INMED, INSERM UMR1249, Aix-Marseille University
Rapporteur Mme Natacha TEISSIER Service d'ORL pédiatrique - Inserm U1141 - Hôpital Robert Debré
Rapporteur M. Stéphane AUVIN Center for rare epilepsies - Pediatric Neurology Dpt - Robert-Debré Hospital & INSERM NeuroDiderot
Examinateur M. Nicola MARCHI University of Montpellier, CNRS UMR 5203, INSERM U661
Examinateur M. Alfonso REPRESA-BERMEJO INMED, INSERM UMR1249, Aix-Marseille University

Résumé de la thèse

L'infection congénitale à cytomégalovirus humain (HCMV) est l'une des principales causes non génétiques de troubles du développement neurologique et peut entraîner de graves conséquences neurosensorielles (surdité, épilepsie, paralysie cérébrale et perte de vision). Malgré sa forte prévalence et le problème de santé publique qu'elle représente, il n'existe à ce jour aucun traitement préventif ou curatif satisfaisant, et les mécanismes physiopathologiques, notamment en ce qui concerne le système nerveux central, restent insaisissables. Au cours des dernières années, l'importance de l'activation du système neuroimmunitaire fœtal (notamment l'altération de la microglie) dans le développement des pathologies résultant de l'infection congénitale par le HCMV a été postulée. Plusieurs médicaments ayant des propriétés immunomodulatrices ont été administrés à des rates gestantes, de E5-6 jusqu'à la fin de la grossesse, dans l'eau potable, et les fœtus ont été infectés par voie intra-utérine à E15. Les fœtus ont été infectés par voie intra-utérine à E15. Les petits ont été suivis en période postnatale afin d'analyser l'efficacité respective des médicaments sur les phénotypes pathologiques. Les résultats ont montré que l'acide acétylsalicylique (AAS) et la N-acétyl-L-cystéine (NAC) entraînaient tous deux une amélioration significative de la survie et de la déficience sensorimotrice. L'AAS a eu un effet bénéfique plus important que la NAC pour tous ces phénotypes. En outre, l'AAS, mais pas la NAC, a entraîné un retard de 24 à 48 heures dans l'apparition des crises tonico-cloniques généralisées et a donc été sélectionné pour une étude plus approfondie. L'AAS est un anti-inflammatoire non stéroïdien (AINS) connu, qui agit en inhibant la COX-1 et la COX-2, deux enzymes clés de la voie pro-inflammatoire des prostaglandines. L'analyse histologique de cerveaux postnatals provenant de ratons infectés traités à l'AAS et non traités a montré une réduction des cellules infectées par le CMV. En outre, une diminution des ratios de cellules microgliales Cox-1+ fœtales, mais pas néonatales, a été observée. En outre, au cours du développement de la thèse, nous avons également abordé l'étude de la façon dont l'infection congénitale par le CMV ou l'inflammation dérivée de l'infection pourrait affecter le développement et la fonction des circuits neuronaux. Pour ce faire, nous avons utilisé une combinaison de techniques électrophysiologiques, à la fois le patch clamp et l'enregistrement de champ local (LFR). Nous avons étudié les circuits neuronaux de CA3 comme reflet d'une possible altération générale. Nous avons étudié les potentiels dépolarisants géants (GDPs), un type de signaux spontanés hautement synchronisés qui sont observables dans les préparations hippocampiques de cerveaux murins pendant les premiers jours de vie, à P5 et P9. Nous avons constaté que la fréquence de ces GDPs était diminuée à P9 mais pas à P5. Avec le même objectif d'analyse de l'activité des réseaux neuronaux, nous avons réalisé une étude de la sensibilité à une exposition élevée au potassium et de l'incidence de l'activité épileptique dans de telles conditions, en comparant notre modèle animal d'infection congénitale par le CMV avec son contrôle correspondant en utilisant les techniques LFR. La densité spectrale de puissance des enregistrements obtenus a été analysée et une augmentation de la puissance a été observée aux basses fréquences tandis que les fréquences plus élevées ont subi une diminution de la puissance chez les animaux infectés. La combinaison des deux résultats (patch clamp et LFR) nous amène à penser que les animaux infectés souffrent d'une altération dans la formation des circuits qui les conduit à fonctionner de manière plus désordonnée.

Thesis resume

Congenital human cytomegalovirus (HCMV) infection is one of the main non-genetic causes of neurodevelopmental disorders and can lead to severe neurosensory consequences (deafness, epilepsy, cerebral palsy and vision loss). Despite its high prevalence and the public health problem it represents, to date there is no satisfactory preventive or curative treatment, and the pathophysiological mechanisms, especially as they relate to the central nervous system, remain elusive. During the last few years, the importance of the activation of the fetal neuroimmune system (especially the alteration of microglia) in the development of pathologies resulting from congenital HCMV infection has been postulated. Several drugs with immunomodulatory properties were administered to pregnant rats, from E5-6 until the end of pregnancy, in the drinking water, and the fetuses were infected intrauterinally at E15. The pups were monitored postnatally to analyze the respective efficacy of the drugs on the pathological phenotypes. The results showed that both acetylsalicylic acid (ASA) and N-acetyl-L-cysteine (NAC) resulted in a significant improvement in survival and sensorimotor impairment. ASA had a greater beneficial effect than NAC in all these phenotypes. In addition, ASA, but not NAC, caused a 24-48 hour delay in the onset of generalized tonic-clonic seizures and was therefore selected for further study. ASA is a known nonsteroidal anti-inflammatory drug (NSAID), which acts by inhibiting COX-1 and COX-2, two key enzymes in the proinflammatory prostaglandin pathway. Histological analysis of postnatal brains from ASA-treated and untreated infected pups demonstrated a reduction in CMV-infected cells. In addition, a decrease in fetal Cox-1+, but not neonatal, microglial cell ratios was observed. In addition, during the development of the thesis we also addressed the study of how congenital CMV infection or infection-derived inflammation could affect the development and function of neural circuits. For this purpose we used a combination of electrophysiological techniques both patch clamp and local field recording (LFR). We have studied the CA3 neuronal circuits as a reflection of a possible general alteration. We studied giant depolarizing potentials (GDPs), a type of highly synchronized spontaneous signals that are observable in hippocampal preparations of murine brains during the first days of life, at P5 and P9. We found that the frequency of these GDPs was decreased at P9 but not at P5. With the same objective of analyzing neuronal network activity, we have performed a study of the sensitivity to high potassium exposure and the incidence of epileptic activity under such conditions, comparing our animal model of congenital CMV infection with its corresponding control using LFR techniques. The power spectral density of the obtained recordings was analyzed and an increase in power was observed at low frequencies while the higher frequencies suffered a decrease in power in the infected animals. The combination of both results (patch clamp and LFR) leads us to think that infected animals suffer an alteration in the formation of the circuits that leads them to function in a more uncoordinated way.