Padilla, Ferrer Aïda. "ADAM10 in myelination of the central nervous system : study of ADAM10 localization and development of an inducible oligodendroglial ADAM10 knock out (KOOLA10) mouse strain." Electronic Thesis or Diss., Université Paris Cité, 2022. https://wo.app.u-paris.fr/cgi-bin/WebObjects/TheseWeb.woa/wa/show?t=4270&f=41801.
Resumen
Dans le système nerveux central (SNC), les oligodendrocytes (OL) enveloppent les axones de leurs prolongements membranaires formant ainsi les gaines de myéline. La mort des OL et la perte de myéline (démyélinisation) surviennent dans les maladies démyélinisantes telles que la sclérose en plaques, pour lesquelles il n'existe pas de traitement efficace. Notre objectif est de stimuler des processus de réparation endogène via la voie ADAM10/sAPPa. Le fragment soluble sAPPa est un peptide neuroprotecteur issu du clivage de la protéine précurseur de l'amyloïde (APP) par les a-secrétases de la famille ADAM (A Desintegrin And Metalloprotease). Nous étudions plus particulièrement ADAM10 car il s'agit de l'a-sécrétase principale dans le SNC. Nos résultats antérieurs montrent que l'activation pharmacologique des a-sécrétases stimule la différenciation des OL in vitro, la protection de la myéline contre la démyélinisation et la remyélinisation ex vivo et in vivo et améliore la fonction locomotrice. L'objectif de ma thèse était donc d'approfondir le rôle d'ADAM10 dans les OL, dans la formation et la maintenance de la myéline. Trois objectifs ont été menés. Le premier objectif était d'étudier l'expression régionale et cellulaire d'ADAM10 dans le SNC par immunomarquage de la protéine dans le SNC de souris adultes et dans des cultures neuronales et gliales primaires. Nous avons observé une large expression de l'enzyme dans le cerveau, le cervelet et la moelle épinière, plus forte dans l'hippocampe et le cortex piriforme. Bien que l'expression d'ADAM10 soit majoritairement neuronale dans les tissus, nous avons pu détecter ADAM10 in vitro dans les OL, les astrocytes et la microglie. Le second objectif était d'étudier le rôle de l'ADAM10 oligodendrocytaire dans la myélinisation. Nous avons donc généré une nouvelle lignée de souris (KOOLA10) permettant la délétion d'ADAM10 dans les OL à des moments spécifiques du développement des OL et de la myéline. Dans cette lignée, l'exon 3 du gène Adam10 flanqué de deux séquences loxP est excisé lors de l'induction par le tamoxifène de la recombinase Cre, exprimée sous le contrôle du promoteur PLP (Proteolipid Protein). Lorsque la déficience est induite à la naissance pendant l'oligodendrogenèse, des défauts d'exploration sont observés à P21, compensés par la suite. Lorsque la déficience est induite à l'âge adulte lors de la maintenance de la myéline, ces défauts s'aggravent avec le temps. Des analyses supplémentaires sont nécessaires pour expliquer ces déficits comportementaux. De manière inattendue, les niveaux de protéine MBP (Myelin Basic Protein) ne montrent pas de changement apparent chez les KO. Le troisième objectif était d'étudier le rôle d'ADAM10 dans le développement et la fonctionnalité des OL. Les résultats de l'invalidation d'ADAM10 à l'aide de siRNA dans la lignée d'OL 158N montrent une diminution de l'expression des gènes de la myéline sans différences dans la morphologie, la prolifération ou la migration des OL. Pour valider ces résultats, nous avons mis en place un protocole d'isolement et de culture primaires d'OL. Les données préliminaires indiquent une diminution de l'expression des gènes de la myéline dans les OL issus de souris KO. Enfin, des cultures organotypiques de cervelet de souris KO montrent une diminution significative du nombre d'axones myélinisés après une démyélinisation induite par lysolécithine, suggérant un effet protecteur d'OL ADAM10 dans la protection ou la réparation de la myéline. En conclusion, j'ai établi la cartographie d'ADAM10 dans le SNC, j'ai généré la lignée de souris KOOLA10 et mis en place différents outils permettant d'étudier le rôle de l'ADAM10 oligodendrocytaire dans la myélinisation. Mes données indiquent un rôle important de l'ADAM10 dans les OL, révélant même des conséquences comportementales. Des études complémentaires sont nécessaires pour mieux comprendre le rôle de cette enzyme dans la maintenance de la myéline et la re/myélinisation du SNC<br>In the central nervous system (CNS), oligodendrocytes (OL) envelop the axons with their membrane extensions, forming the myelin sheath. The OL death and the loss of myelin (demyelination) occur in demyelinating diseases such as multiple sclerosis, for which there is no specific cure nowadays. Our goal is to enhance an endogenous repair process via the ADAM10/sAPPa pathway. The Amyloid Precursor Protein (APP) can be cleaved by a-secretases, members of the ADAM (A Desintegrin And Metalloprotease) family such as ADAM10, the main a-secretase in the CNS. The enzymatic cleavage of APP generates a neuroprotective soluble peptide called sAPPa. Our previous results showed that the pharmacological activation of a-secretases was able to enhance OL differentiation in vitro, to promote myelin protection from demyelination, to enhance remyelination ex vivo and in vivo and to improve the locomotor function. The aim of my thesis was, thus, to further investigate the role of oligodendroglial ADAM10 in myelin formation and maintenance. Three lines of investigation have been pursued. The first aim was to investigate the regional and cellular expression of ADAM10 in the CNS by immunolabeling of ADAM10 protein in adult mice and in primary neuronal and glial cultures. ADAM10 was widely expressed in brain, cerebellum and spinal cord with high expression in the hippocampus and piriform cortex. Neurons expressed much more ADAM10 than glial cells in CNS tissues and in vitro we were able to detect ADAM10 in neurons, OL, astrocytes and microglia. The second aim was to investigate the role of oligodendroglial ADAM10 in myelination. Therefore, we have created a novel mouse strain (KOOLA10) that allows the deletion of OL ADAM10 at specific time points related to the process of oligodendrogenesis and myelination. In this mouse strain, the deficiency is induced by the excision of the exon 3 of Adam10 gene flanked by 2 loxP sequences by the Cre recombinase, which is under the control of the PLP (Proteolipid Protein) promoter. When ADAM10 deficiency was induced at birth during oligodendrogenesis, an impairment in exploratory activity was observed at P21 but it was compensated later on. When ADAM10 deficiency was induced during myelin maintenance in adult mice, the aforementioned behavior worsened over time. Further analysis is still required to explain the behavioral changes observed in KO mice. Surprisingly, the level of MBP (Myelin Basic Protein), assessed by western blot and immunohistological studies, did not show an apparent change in KO mice. The third aim was to investigate the role of ADAM10 in OL development and functionality. The ADAM10 knock-down using siRNA in the 158N OL cell line did not modify cell morphology, proliferation or migration but it induced a decrease in myelin gene expression. To validate these results, we set up a new OL primary cell isolation and culture protocol. Preliminary results also pointed to a reduction of myelin genes expression in ADAM10-deficient OL. Finally, we used organotypic culture of cerebellum, highly rich in myelin, to address the effect of ADAM10 deficiency. We set up a transfection protocol to knock down ADAM10 in cerebellar slices and further focused on the study of myelination in KOOLA10. A significant decrease in the number of myelinated axons was observed in cerebellar slices from KO mice after demyelination, suggesting a beneficial effect of OL ADAM10 in myelin protection or repair. In conclusion, I have shown the distribution of ADAM10 in the CNS, generated the KOOLA10 mouse strain and set up different protocols and tools that allow the investigation of the role of oligodendroglial ADAM10 in myelination. I have obtained evidence suggesting that OL ADAM10 affects exploratory behavior and myelin and is necessary for myelin protection and/or repair. Further investigation is required to better decipher the role of OL ADAM10 in myelin maintenance, and CNS re/myelination