Auswahl der wissenschaftlichen Literatur zum Thema „Modèles murins du SD“

Les altérations les plus fréquentes et les plus caractéristiques du syndrome de Down (SD) sont les troubles de l'apprentissage et la dysmorphie crâniofaciale (CF). Le phénotype CF comprend des dimensions réduites de la tête, une brachycéphalie, une région orbitale médio-latérale réduite, une largeur bizygomatique réduite, un petit maxillaire, une petite mandibule et une variabilité individuelle accrue. Jusqu'à présent, les mécanismes cellulaires et moléculaires qui sous-tendent ce phénotype CF restent inconnus. Cette thèse, utilisant un nouveau panel de modèles de rats et de souris, a proposé de nouveaux gènes candidats pour le phénotype SD-CF. Nous avons confirmé le rôle de Dyrk1a dans la brachycéphalie du neurocrâne et identifié le surdosage du facteur de transcription Ripply3 pour le raccourcissement de la face médiane par la sous-régulation de Tbx1, un autre facteur de transcription impliqué dans des phénotypes similaires trouvés dans le syndrome de DiGeorge. Nous avons défini de nouveaux gènes sensibles au dosage responsables des malformations du SD-CF, et de nouveaux modèles ont été proposés pour sauver le phénotype SD-CF. Ces nouvelles connaissances pourraient également permettre de mieux comprendre les phénotypes cérébraux et cardiovasculaires spécifiques observés chez les mutants Tbx1 et les modèles de DS
The most frequent and distinctive alterations found in Down syndrome (DS) are learning disability and craniofacial (CF) dysmorphism. The CF phenotype includes reduced head dimensions, brachycephaly, reduced mediolateral orbital region, reduced bizygomatic breadth, small maxilla, small mandible, and increased individual variability. Until now, the cellular and molecular mechanisms underlying this CF phenotype remain unknown. This thesis, using a new panel of rats and mice models proposed new candidate genes for the DS-CF phenotype. We confirmed the role of Dyrk1a in neurocranium brachycephaly and identified the overdosage of the transcription factor Ripply3 for midface shortening through the downregulation of Tbx1, another transcription factor involved in similar phenotypes was found in Di George Syndrome. We defined new dosage-sensitive genes responsible for DS-CF malformations, and new models were proposed to rescue the DS-CF phenotype. This new knowledge may also lead to insights for specific brain and cardiovascular phenotypes observed in Tbx1 mutants and DS models

L’activité électrique cardiaque prend naissance dans le nœud sinusal et se propage au myocarde contractile grâce au tissu de conduction. Le travail exposé dans cette thèse démontre le rôle de deux sous-unités de canaux ioniques dans l’automatisme des cellules sinusales et la conduction de l’influx électrique dans le cœur, grâce à l’utilisation de modèles murins. Le premier confirme in vivo l’hypothèse selon laquelle le canal calcique de type T, Cav3. 1, participe à l’automatisme du nœud sinusal et démontre son implication dans la conduction auriculo-ventriculaire (AV) de l’influx électrique. Dans un second, l’invalidation du canal sodique Nav1. 5 (Scn5a+/-) conduit à une dysfonction sinusale, des troubles de conduction AV et intra-ventriculaires identiques à ceux observés chez des patients porteurs de mutations du gène SCN5A. Ce modèle reproduit fidèlement l’hétérogénéité phénotypique existant chez les patients, suggérant l’importance de gènes modulateurs ou de l’environnement dans le phénotype des maladies génétiques. Enfin, la modulation du rythme constituant un enjeu majeur en thérapeutique cardiaque, nous avons montré que l’inhibition chronique des canaux pacemaker HCN induisait un remodelage ionique sinusal mais avait peu d’effet sur l’expression des canaux ioniques dans le ventricule chez la souris
Cardiac impulse originates from the sinus node and propagates through the cardiac conduction system to depolarise atrial and ventricular myocardium. The work exposed herein reveals the implications of two ion channel subunits in sinus node automaticity and in cardiac electrical conduction by the use of mouse models. The first model confirms the hypothesis implicating the calcium channel subunit Cav3. 1 in sinus node automaticity, and shows its implication in atrioventricular (AV) conduction. The second model shows that heterozygous invalidation of Nav1. 5 sodium channel subunit (Scn5a+/- mice) induces sinus node dysfunction, impaired AV conduction and delayed intramyocardial conduction. These cardiac abnormalities are similar to the phenotype observed in patients with SCN5A mutations. Moreover, Scn5a+/- mice showed phenotype heterogeneity, just as in patients, revealing the importance of modulator genes or environment in the phenotype of genetic disorders. Finally, as cardiac rhythm modulation is of major interest in cardiac therapeutics, we have shown that chronic inhibition of HCN channels induces a complex ionic remodelling in the sinus node, but has little impact on ion channel expression in the mouse ventricle

Les "canalopathies" cardiaques sont des maladies d'origine congénitale ou acquise associées à des dysfonctionnements des canaux ioniques. Cette thèse est consacrée à l'étude de deux modèles transgéniques murins. L'intérêt de la transgenèse réside dans le fait que l'expression et la fonction des gènes peuvent être étudiées in vivo. Le premier modèle consiste en la sur-expression du canal humain HERG au niveau cardiaque chez !a souris. L'étude de ce modèle a pour la première fois mis en évidence que l'expression de canal HERG a des effets antiarythmiques in vivo. Le second est l'étude de souris invalidées pour le gène Scn5a. Ces souris hétérozygotes présentent une réduction de 50% de leur courant sodique et des troubles de conduction, s'aggravant avec l'âge, associés à un processus scléreux dégénératif. Ce modèle murin présente toutes les caractéristiques phénotypiques de la maladie de Lenègre
Cardiac channelopathies are inherited or acquired diseases linked to ionic channel dysfonction. This thesis is about two transgenic murine models. The interest of transgenese is that gene expression and function can be study in vivo. The first murine model overexpresses the human HERG channel in the mouse heart. Its study has shown for the first time antiarrhythmic effects of HERG expression in vivo. The second murine model is a knock-out of Scn5a gene. Heterozygous mice have a 50 % reduction in their cardiac myocytes Na+ current and exhibit cardiac conduction defects. These cardiac conduction defects worsen with age and are associated with fibrosis. Scn5a +/- mice are a convincing model for Lenègre's disease

Le Syndrome d’Ehlers-Danlos vasculaire (SEDv) est une pathologie génétique rare à transmission autosomique dominante. Les patients sont prédisposés à la survenue de ruptures vasculaires, digestives et utérines induisant une létalité précoce. Cette pathologie est due à des mutations du gène COL3A1 (codant le collagène de type III), majoritairement de type faux-sens, agissant via un mécanisme dominant négatif. Plus rarement, de larges délétions ou des mutations non-sens induisent une haplo-insuffisance. In fine, les conséquences de ces mutations portent essentiellement sur la synthèse du collagène de type III, aboutissant à une fragilité artérielle importante. A ce jour, aucun traitement curatif n’est disponible. L’inactivation du gène Col3a1 chez la souris entraine une mortalité in utero et néonatale quasi-systématique en cas d’homozygotie, mais les souris Col3a1+/- sont exemptes de phénotype vasculaire évident. Afin d’obtenir un modèle de dissection artérielle liée à un défaut de collagène de type III, une perfusion chronique d’Angiotensine II (Ang II) à dose pressive a été utilisée. Nos résultats montrent que l’haplo-insuffisance en collagène de type III confère une sensibilité artérielle majeure à l’Ang II. Cette fragilité est caractérisée par le développement de dissections/ruptures de l’aorte ascendante et induit des décès prématurés de ces animaux. Ce phénotype est lié non seulement à l’élévation de pression artérielle mais aussi à l’activation des voies de signalisation de l’Ang II. Enfin, nous montrons qu’un traitement associant un bêtabloquant (propranolol) et un vasodilatateur artériel (hydralazine) permet de réduire la mortalité induite par l’Ang II. Ces résultats suggèrent l’intérêt de l’ajout d’un traitement préventif par inhibiteur de l’Ang II au traitement bêtabloquant (Celiprolol) recommandé dans la pathologie humaine.Parallèlement, nous avons généré un modèle murin knock-in génétiquement plus proche des patients SEDv, par l’introduction d’une mutation ponctuelle faux-sens (Gly183Ser) observée chez un patient. L’analyse préliminaire de ce modèle montre que les souris Col3a1+/G183S décèdent spontanément, dès 4 semaines, de ruptures/dissections de l’aorte ascendante. Cependant, ces souris ne présentent de modification ni de leurs paramètres hémodynamiques, ni de leurs diamètres aortiques. En revanche, environ 20 % des souris Col3a1+/G183S présentent des plaies au niveau du dos et des pattes. Ce nouveau modèle de souris est actuellement le seul à récapituler aussi fidèlement le phénotype des patients SEDv. Il devrait donc permettre de tester différentes approches thérapeutiques
Vascular Ehlers-Danlos (vEDS) syndrome is a rare, inherited, autosomal dominant disease that results from mutations in the COL3A1 gene, encoding type III collagen. Patients are mostly affected by missense mutations probably acting through a dominant negative mechanism. A few patients present large deletions or nonsense mutations leading to a haploinsufficient mechanism. These mutations are supposed to lead to a defect in the synthesis and secretion of collagen type III, resulting in arterial wall fragility. Consequently, vEDS is mostly characterized by ruptures/dissections in arteries at a young age, which ultimately lead to premature death. While there is currently no surgical or therapeutic treatments available, a recent study reported the beneficial effect of the beta-blocker celiprolol, which prevents vascular complications in patients.To investigate the vascular phenotype of vEDS, a mouse model of this disease has been generated by the complete and ubiquitous inactivation of the COL3A1 gene. Col3a1-/- mice exhibit severe perinatal mortality and die prematurely from spontaneous vascular rupture. However, Col3a1+/- mice are viable and exhibit no obvious vascular phenotype. To determine the susceptibility of Col3a1+/- mice to develop vascular rupture/dissection, an experimental model of aneurysm induction was used, through the chronic infusion of Angiotensin II (Ang II). Our results showed that Ang II infusion led to severe premature mortality in Col3a1+/- compared to wild type. This fragility was characterized by the development of rupture/dissection in the ascending aorta. These lesions could be caused by the elevation of blood pressure and/or the activation of Ang II signaling pathways. We showed that treatment with a beta-blocker (propranolol) and an arterial vasodilator (hydralazine) reduced the mortality induced by Ang II in Col3a1+/- mice. These results suggest the beneficial effect of adding a preventive treatment inhibitor of Ang II to the beta-blocker treatment recommended in human pathology.Meanwhile, given that a majority of human vEDS cases is caused by missense mutations in the COL3A1 gene, we established a knock-in mouse model bearing a point mutation (Gly183Ser) found in vEDS patients. The preliminary characterization of this model showed that Col3a1+/G183S mice die spontaneously as early as 4 weeks of age from a dissection or rupture of the ascending aorta. However, these mice do not showed any changes of their hemodynamic parameters or aortic diameter. Furthermore, about 20 % of mouse Col3a1+/G183S display wounds in the back and legs. This new mouse model is currently the only that mimic more closely the human disease and could therefore be used to test different therapeutic strategies

Toute dérégulation de la balance énergétique a pour conséquence une modification de la masse adipeuse. La diminution des apports énergétiques entraîne une mobilisation lipidique alors que l'ingestion excessive de substrats énergétiques a pour conséquence une mise en réserve de triglycérides dans les adipocytes existants (hypertrophie) ou dans les adipocytes recrutés " à cet effet " (hyperplasie). Les catécholamines sont de puissants régulateurs de l'activité adipocytaire (métabolique aussi bien que trophique) via l'activation des récepteurs adrénergiques (AR). Le contrôle de la lipolyse par les catécholamines dépend de la balance entre les récepteurs a2- et b-adrénergiques. L'étude du développement du tissu adipeux nécessite une intégration au niveau de l'organisme où les interactions cellulaires et humorales sont préservées. Pour cela, nous avons étudié des souris transgéniques dont la réceptivité adrénergique adipocytaire mime celle de l'Homme car il n'existe pas de modèle animal dont le tissu adipeux possède les caractéristiques du tissu adipeux humain (présence des a2-AR, absence des b3-AR). Chez les souris invalidées pour le gène codant le b3-AR, l'expression de l'a2-AR humain a été obtenue par injection d'un large fragment d'ADN génomique humain (>30 kb). Ce dernier a été choisi après criblage par cartographie enzymatique car il contient les régions régulatrices en amont (11 kb) et aval (18 kb) de la partie codante du gène a2C10 codant l'a2-AR. Le profil d'expression des a2-AR dans les tissus adipeux mime la répartition anatomique décrite chez l'homme. De plus, alors que ces souris ne présentent pas de phénotype particulier lorsqu'elles sont nourries avec un régime alimentaire standard, elles développent un surengraissement lorsqu'elles sont soumises à un régime riche en lipides. L'analyse de la cellularité du tissu adipeux de ces souris révèle une hyperplasie adipocytaire. Cependant, malgré l'obésité, les paramètres sanguins de ces animaux obèses ne reflètent aucun signe d'insulino-résistance. La mesure de la pression artérielle de ces souris n'a pas révélé d'hypertension. .
Dysregulation of energetic balance results in modification of adipose tissue mass. A decrease in caloric intake leads to lipid mobilization whereas an increase results in energy storage mainly in existing adipocytes (hypertrophy) or newly differenciated ones (hyperplasia). Catecholamines are potent modulators of adipocyte activity (metabolic as well as trophic) through activation of adrenergic receptors (AR). There's no suitable animal model to study the role of catecholamines in adipose tissue metabolism or development. Indeed, the b3-AR is highly expressed in adipocytes of most of rodents whereas there's a few or no expression of a2-AR. The contrary is true for humans. Thus we created transgenic mice with " human like " adrenergic receptivity in adipocytes. In b3-AR knock-out mice, expression of human a2-AR was performed with injection of a large human genomic DNA fragment (>30 kb). This fragment contains the regulatory sequences before (11 kb) and after (18 kb) the coding sequence of the a2C10 gene coding the a2-AR. In transgenic mice, expression profile of a2-AR in adipose tissue is similar to that usually described in humans. Moreover, whereas there's no apparent phenotype on a chow diet, these transgenic mice become obese when fed a high fat diet. Excessive adipose tissue development in obese mice is mainly due to hyperplasia of adipose tissue rather than hypertrophy of fat cells. However, depite obesity, these mice don't develop obesity associated disorders such as type II diabetes or hypertension. .

Les espèces réactives de l'oxygène ou ROS sont des molécules dérivées de l'oxygène produites "de manière professionnelle" par les NADPH oxydases (NOX). Ces enzymes utilisent l'oxygène comme acceptateur d'électrons afin de les transférer à travers les membranes. Le produit de cette réaction est l'anion superoxyde et ses dérivés : les espèces réactives de l'oxygène (ROS). La famille des NADPH oxydases est composée che l'Homme de 7 membres : NOX1 à NOX5, DUOX1 et DUOX2. Bien que les structures des différentes isoformes des NOX soient très homologues, leurs mécanismes d'activation et leurs distributions tissulaires, cellulaires et subcellulaires et en conséquence, leurs donctions physiologiques sont très différents. Leurs rôles physiologiques mais aussi pathologiques ont été très souvent déterminés à l'aide de modèles murins transgéniques. Le travail présenté dans cette thèse a eu pour but de déterminer deux nouveaux rôles de NOX1 dans des pathologies humaines : l'hypertension artérielle et le syndrome de détresse respiratoire. Dans un second temps, nous avons également évalué le rôle anti-inflammatoire de NOX2 en utilisant comme modèle des souris déficientes en Nox2. NOX1 a été implqué dans l'hypertension artérielle induite par l'angiotensine II. Dans cette étude, il a été démontré que les ROS générés par NOX1 sont impliqués dans la formation des anévrysmes aortiques induits par l'angiotensine II. Alors que l'activation de NOX1 par l'angiotensine II via son récepteur AT1 est un phénomène bien connu, nous avons démontré que NOX1 est capable également de réguler la présence du récepteur AT1 à la membrane plasmique. Les poumons soumis à des conditions d'hyperoxie vont être exposés à des concentrations importantes de ROS favorisant et exacerbant les lésions pulmonaires. Lors de cette étude, nous avons démontré à l'aide de souris déficientes en Nox1 que cette NADPH oxydase uniquement est impliquée dans la génération des ROS induite par l'hyperoxie. La maladie granulomateuse septique ou CGD est un syndrome d'immunodéficience dû à la présence de mutations au niveau du gène codant pour NOX2. Associées aux infections, des réactions inflammatoires exacerbées sont observées chez les patients CGD et ont un impact sur la morbidité. Dans cette étude, nous avons déterminé qu'une des origines possibles de l'inflammation en l'absence de NOX2 est le β-glycan. Cette hyperinflammation observée dans un modèle inflammatoire cutané chez les souris déficientes en Nox2 est associée à de fortes quantités de TNFα, l'augmentation de cette cytokine pro-inflammatoire n'est pas le principal médiateur les lésions inflammatoires induites par les β-glycans et l'absence de Nox2. Le traitement des patients CGD par des bloqueurs du TNFα ne semble donc pas recommandé. D'un autre côté, il semble que les molécules capables de bloquer les effets des β-glycans sont à considérer comme des cibles potentielles pour la recherche de molécules anti-inflammatoires spécifiques et le développement de nouvelles stratégies thérapeutiques et préventives pour les patients CGD
Reactive oxygen species (ROS) are molecules derived from oxygen. They are generated by professional NADPH oxidases (NOX). The NOX family is proteins that transfer electrons across biological membranes. In general, the electron acceptor is oxygen and the product of the electron transfer reaction is superoxide. Seven NOXs proteins has been described and all of them generate or ROS. Despite their similar structure and enzymatic function, NOX family enzymes differ in their mechanism of activation, their tissues, cellular and subcellular localizations and in consequence their physiological functions. Physiological and pathological roles of NOX enzymes are usually discovered in transgenic mouse models. The goal of this thesis was to determine two new roles of NOX1 in human diseases : hypertension and respiratory distress syndrome using Nox1-deficient mice. Secondly, we have evaluated the anti-inflammatory role of NOX2 using Nox2-deficient mice. NOX1 has been involved in angiotensin II-induced hypertension. In this study, it has been demonstrated that NOX1-generated ROS have also implicated in angiotensin II-induced aneurysms. They can regulate the metallo-protease activity and fibrosis. NOX1 is activated by angiotensin II receptor (AT1) engagement. We have demontrated that NOX1 also regulates the AT1 expression to the plasma membrane. NOX1 seems to be a possible therapeutical target in hypertension and aneurysm formation. The respiratory distress syndrome especially in premature babies is characterized by immature lung development. During respiratory distress syndrome treatment with mechanical ventilation and high oxygen concentration, the lungs are exposed to increased oxidative stress leadings to pulmonary injury. During this study, we have demonstrated that Nox1 but not Nox2 participates to hyperoxie-induced lung injury. In Nox1-deficient mice, decreased ROS generation reduce cell death in alveolar epithelial and endothelial cells. NOX1 seems also to be possible therapeutical target in respiratory distress syndrome. Chronic granulomatous disease (CGD) is an immunodeficiency syndrome due to mutations in gene gp91(phox) coding for NOX2 protein. In consequence, CGD patients suffer from severe and recurrent infections. Indeed, they present hyperinflammatory response which plays a role in the morbidity of the disease. During this study, we have demonstrated that a possible stimulus of this CGD inflammatory complication is the β-glycans, in Nox2-deficient mice. These glucose polymers induce inflammatory that cannot be resolved in absence of NOX2. Also, CGD hyperinflammation is characterized by important TNFα production. But the blockage of TNFα has not dampened CGD hyperinflammation. In the other hand, the blockage of the principal β-glycans receptor, dectin-1 pharmacologically or genetically, has reduced significantly CGD inflammation. These data constiture new therapeutical target in CGD inflammatory syndrome

Les maladies cardio-vasculaires sont la première cause de mortalité dans le monde. L'hypertrophie cardiaque est un processus de remodelage provoqué par une surcharge de travail du muscle cardiaque afin de mieux répondre à la demande de l'organisme. Bien que bénéfique à court terme, une hypertrophie trop accentuée conduira à long terme, à une insuffisance cardiaque. L'hypertrophie est associée à un remodelage électrique qui conduit généralement à un allongement du potentiel d'action, une des causes des arythmies ventriculaires et de la mort subite. Généralement, le mécanisme causal est la fibrillation ventriculaire, un trouble du rythme irréversible dont les mécanismes sont complexes et méconnus. Si les conséquences fonctionnelles in vitro des mutations génétiques ou du remodelage ionique sont relativement simples à étudier ou à prévoir, leur rôle dans les mécanismes des troubles du rythme in vivo sont plus difficiles à appréhender. Parmi les nombreux modèles animaux développés pour la recherche sur les troubles du rythme, la souris est de plus en plus utilisée en raison de notre capacité à muter, invalider ou sur-exprimer les gènes d'intérêt chez ces animaux. L'objectif de mon travail de thèse était de mieux comprendre le rôle des canaux ioniques en physiopathologie cardiaque, en particulier dans la survenue des troubles du rythme in vivo. Ces travaux ont permis d'améliorer notre connaissance du rôle des anomalies génétiques impliquant des canaux ioniques et du remodelage ionique dans la physiopathologie des troubles du rythme et pourrait ainsi ouvrir de nouvelles perspectives thérapeutiques dans le traitement anti-remodelage cardiaque et la prévention de la mort subite
Cardiovascular disease is the leading cause of death in the world each year. If no action is taken to improve cardiovascular health and current trends continue, WHO estimates that 25% more healthy life years will be lost to cardiovascular disease globally by 2020. Cardiac hypertrophy is the consequence of an excessive workload of the heart muscle leading to cardiac remodeling process. As the workload increases, the ventricular walls grow thicker, lose elasticity and eventually may fail to pump with as much force as a healthy heart. Furthermore, hypertrophied myocardium is not physiologically normal and may confer a predisposition to potentially fatal arrhythmias. Generally, the causal mechanism is ventricular fibrillation, a cardiac rhythm disorder which is irreversible but the pathophysiological mechanisms are complex and poorly understood. The functional consequences of mutations or ionic remodeling are relatively simple to study in vitro, but their role in the pathophysiology of arrhythmias in vivo is more difficult to grasp. Among the different animal models developed in cardiac arrhythmias research, the mouse is increasingly used because of our ability to mutate, knock-out or over-express genes of interest. The objective of my thesis was to study the role of ion channels in physiology as well as cardiac pathophysiology, particularly in the involvement of the occurrence of cardiac arrhythmias in vivo. This thesis will improve our understanding of the role of genetic abnormalities involving ionic remodeling in the pathogenesis of the heart and may also open new therapeutic perspectives in the treatment of cardiac remodeling as well as sudden cardiac death

Les maladies cardio-vasculaires sont la première cause de mortalité dans le monde. L’hypertrophie cardiaque est un processus de remodelage provoqué par une surcharge de travail du muscle cardiaque afin de mieux répondre à la demande de l’organisme. Bien que bénéfique à court terme, une hypertrophie trop accentuée conduira à long terme, à une insuffisance cardiaque. L’hypertrophie est associée à un remodelage électrique qui conduit généralement à un allongement du potentiel d’action, une des causes des arythmies ventriculaires et de la mort subite. Généralement, le mécanisme causal est la fibrillation ventriculaire, un trouble du rythme irréversible dont les mécanismes sont complexes et méconnus. Si les conséquences fonctionnelles in vitro des mutations génétiques ou du remodelage ionique sont relativement simples à étudier ou à prévoir, leur rôle dans les mécanismes des troubles du rythme in vivo sont plus difficiles à appréhender. Parmi les nombreux modèles animaux développés pour la recherche sur les troubles du rythme, la souris est de plus en plus utilisée en raison de notre capacité à muter, invalider ou sur-exprimer les gènes d'intérêt chez ces animaux. L'objectif de mon travail de thèse était de mieux comprendre le rôle des canaux ioniques en physiopathologie cardiaque, en particulier dans la survenue des troubles du rythme in vivo. Ces travaux ont permis d'améliorer notre connaissance du rôle des anomalies génétiques impliquant des canaux ioniques et du remodelage ionique dans la physiopathologie des troubles du rythme et pourrait ainsi ouvrir de nouvelles perspectives thérapeutiques dans le traitement anti-remodelage cardiaque et la prévention de la mort subite.
Cardiovascular disease is the leading cause of death in the world each year. If no action is taken to improve cardiovascular health and current trends continue, WHO estimates that 25% more healthy life years will be lost to cardiovascular disease globally by 2020. Cardiac hypertrophy is the consequence of an excessive workload of the heart muscle leading to cardiac remodeling process. As the workload increases, the ventricular walls grow thicker, lose elasticity and eventually may fail to pump with as much force as a healthy heart. Furthermore, hypertrophied myocardium is not physiologically normal and may confer a predisposition to potentially fatal arrhythmias. Generally, the causal mechanism is ventricular fibrillation, a cardiac rhythm disorder which is irreversible but the pathophysiological mechanisms are complex and poorly understood. The functional consequences of mutations or ionic remodeling are relatively simple to study in vitro, but their role in the pathophysiology of arrhythmias in vivo is more difficult to grasp. Among the different animal models developed in cardiac arrhythmias research, the mouse is increasingly used because of our ability to mutate, knock-out or over-express genes of interest. The objective of my thesis was to study the role of ion channels in physiology as well as cardiac pathophysiology, particularly in the involvement of the occurrence of cardiac arrhythmias in vivo. This thesis will improve our understanding of the role of genetic abnormalities involving ionic remodeling in the pathogenesis of the heart and may also open new therapeutic perspectives in the treatment of cardiac remodeling as well as sudden cardiac death.
Thèse en cotutelle avec Université de Nantes - Pays de La Loire - France (2005-2010)

Dans la recherche de traitement efficace contre les maladies neurodégénératives, des stratégies d’immunisation active et passive, visant la clairance des agrégats protéiques ont été proposées. Les immunoglobulines pour injection intraveineuse (IgIV) sont des préparations pharmaceutiques d’immunoglobulines G isolées du plasma de milliers de donneurs sains. Puisque des auto-anticorps naturels contre des protéines pathologiques ont été identifiés dans ces préparations, elles ont été proposées comme alternatives aux immunothérapies et font l’objet d’études cliniques dans le traitement de la maladie d’Alzeimer (MA). Le but de mon projet de doctorat était d’évaluer l’efficacité et d’analyser les mécanismes d’action des IgIV dans des modèles animaux de la MA et de la maladie de Parkinson (MP), afin d’identifier des cibles potentielles pour le développement d’alternatives pharmacologiques dans le traitement de ces maladies. La biodisponibilité des IgIV et leur capacité à atteindre des cibles thérapeutiques au cerveau sont inconnues. Dans la première partie du projet, nous avons quantifié le passage des IgIV par la barrière hémato-encéphalique (BHE). Nos résultats fournissent des évidences quantitatives du passage à la BHE et de la biodisponibilité cérébrale des IgIV en absence de la perméabilisation de la barrière hématoencéphalique et en quantité suffisante pour interagir avec des cibles thérapeutiques. Dans un modèle tritransgénique de la MA (3xTg-AD) qui reproduit à la fois les pathologies amyloïde et tau, des injections d’IgIV semblent améliorer les performances cognitives dans le test de reconnaissance d’objet et réduire les comportements anxieux. Malgré des effets limités sur la pathologie tau, les IgIV modulent la réponse immunitaire centrale (IL-5/IL-10) et périphérique (CX3CR1+ et lymphocytes T), et réduisent le ratio Aβ42/Aβ40 soluble de 22% et la concentration d’oligomères de 56 KDa d’Aβ de plus de 60%. Ces effets des IgIV sur la cognition, l’immunité et la pathologie Aβ supportent les oligomères Aβ, les lymphocytes T effecteurs et le sentier des fractalkines comme cibles pharmacologiques potentielles. Finalement, des injections d’IgIV dans un modèle murin d’intoxication au MPTP ne parviennent pas à démontrer d’effets neurorestaurateurs des IgIV sur la voie nigrostriée et suggèrent même des effets néfastes des IgIV sur le système dopaminergique dans ce modèle de la MP. Ces données précliniques soulignent l’importance de procéder prudemment dans l’initiation d’études cliniques avec les IgIV dans la MP.
In the search of therapeutic solutions to neurodegenerative diseases, active and passive immunization strategies have been proposed for the clearance of protein aggregates. Intravenous immunoglobulin (IVIg) is a pharmaceutical preparation of over 98% immunoglobulin G prepared from the plasma of thousands of healthy donors. Since natural autoantibodies against pathological proteins have been identified in IVIg, it has been proposed as an alternative to immunotherapy and clinical trials in Alzheimer’s disease (AD) patients are underway. The aim of my PhD project was to evaluate the efficacy, analyze the mechanisms of action of IVIg in animal models of AD and Parkinson’s disease (PD), and identify potential targets for the development of pharmacological alternatives. The bioavailability of IVIg and its ability to reach therapeutic targets in the brain are unknown. In the first part of the project, we quantified the passage of IVIg through the blood-brain barrier (BBB). Our results provide quantitative evidence of BBB transport and brain bioavailability of IVIg in the absence of permeabilization and in sufficient amount to interact with therapeutic targets. In a triple transgenic mouse model of AD (3xTg-AD) that reproduces amyloid and tau pathologies, IVIg injections have improved the cognitive performance and reduced anxiety-like behaviors of treated mice. Despite limited effects on tau pathology, IVIg modulated the central (IL-5/IL-10 ratio) and peripheral (CX3CR1 + and T cells), and reduced the ratio of soluble Aβ42/Aβ40 (-22%) and the concentration of 56 kDa oligomers of Aß (Aß*56) by over 60%. This effect of IVIg on cognition, immunity and Aß pathology suggests that Aβ oligomers, effector T cells and the fractalkine pathway are potential pharmacological targets of IVIg in AD. Finally, we studied the effect of an IVIg treatment in a mouse model of PD. In this model of MPTP intoxication, our results did not demonstrate neurorestorative effects of IVIg on the nigrostriatal system and even suggested adverse effects of IVIg on the dopaminergic system. These preclinical data highlighted the importance of proceeding cautiously in the initiation of clinical trials with IVIg to treat PD patients.