Letteratura scientifica selezionata sul tema "Hypoxie-ischémie néonatale"

Depuis l'introduction du concept de la navette lactate entre astrocyte et neurone (ANLS, pour astrocyte-neuron lactate shuttle) par Pellerin et Magistretti en 1994, il a été proposé que le lactate produit par les astrocytes (via la glycolyse) soit transféré aux neurones en tant que substrat énergétique privilégié. Très récemment, le rôle crucial de cette ANLS dans l’activation cérébrale et les fonctions associées a été démontré in vivo. Si le lactate est essentiel à l’activité neuronale, pourrait-il être neuroprotecteur dans des pathologies caractérisées par un déficit énergétique cérébral ? Pour répondre à cette question, nous avons utilisé un modèle d’hypoxie-ischémie néonatale (HIN), une pathologie qui touche 1 à 6 ‰ des nourrissons. Elle résulte d'une diminution du flux sanguin au niveau du cerveau du nouveau-né, entraînant une réduction des apports en oxygène (O2) et en glucose. À ce jour, la seule prise en charge clinique est l'hypothermie thérapeutique (HT) modérée, qui permet de limiter les séquelles neurologiques induites par cette pathologie, mais près d’un nouveau-né sur deux n’y répond pas favorablement.Les travaux de l’équipe ont montré, sur un modèle d’HIN chez le rat, que l’administration de lactate avait un effet neuroprotecteur. L’objectif de ma thèse était de déterminer si cette administration de lactate était compatible avec l’HT après un accident d’HIN, et de comparer les effets de la combinaison de ces deux thérapies à ceux de l’HT seule. Pour atteindre cet objectif, ma thèse s’est articulée autour de trois volets :1. La mise en place d’un protocole d'hypothermie dans un modèle d’HIN chez le rat afin de déterminer les conditions optimales de traitement. Trois durées d’hypothermie (2 h, 3 h et 5 h) post-HIN ont été comparées grâce à un suivi longitudinal des dommages cérébraux mesurés par IRM (Bruker 4,7T) et divers tests comportementaux. Des analyses histologiques et immunohistochimiques ont été réalisées pour compléter ces observations.2. Le potentiel thérapeutique des injections de lactate couplées à l’hypothermie a été comparé aux effets neuroprotecteurs de l’HT seule. La fenêtre optimale pour l'administration du lactate a également été déterminée. Les mécanismes moléculaires impliqués dans ces neuroprotections ont été étudiés par Western blot. Afin de caractériser l’impact de l’administration du lactate dans la neuro-inflammation, son rôle dans la modulation phénotypique des microglies a été évalué in vitro.3. Enfin, dans l’objectif final d’un transfert vers la clinique, l’innocuité de l’administration de lactate sur les paramètres sanguins des nouveau-nés a été vérifiée à travers une étude rétrospective chez des prématurés ayant reçu une perfusion de L-lactate de sodium.Nos résultats ont suggéré que 2 h d’HT suffisaient pour réduire les volumes de lésions cérébrales et obtenir des performances optimales lors des tests comportementaux. De plus, l’administration de lactate couplée à l’HT s’est avérée plus neuroprotectrice par rapport à l’HT seule. Enfin, dans de l’étude rétrospective, la perfusion du L-lactate de sodium chez les bébés prématurés n’a entrainé ni d’augmentation de la lactatémie ni perturbation des autres paramètres sanguins.En conclusion, l’administration du lactate est non seulement neuroprotectrice dans le cadre de l’HIN, même lorsqu'elle est associée à l’HT, mais aussi bénéfique chez les nouveau-nés prématurés, même en présence d’une lactatémie déjà élevée. Ces résultats ouvrent la voie à une application en pédiatrie clinique
Since the introduction of the astrocyte-neuron lactate shuttle (ANLS) concept by Pellerin and Magistretti in 1994, it has been proposed that lactate produced by astrocytes via glycolysis is transferred to neurons as a preferred energy substrate. More recently, the critical role of ANLS in brain activation and its associated functions has been demonstrated in vivo. Given that lactate is essential for neuronal activity, the question arises: could it also be neuroprotective in conditions characterized by cerebral energy deficits? To address this question, we used a neonatal hypoxia-ischemia (NHI) model, a leading cause of mortality and subsequent disabilities in infants. NHI results in brain lesions due to a significant reduction in oxygen (O2) and glucose supply. Currently, the only clinical treatment is moderate therapeutic hypothermia (TH), which helps limit the neurological damage caused by NHI. However, nearly half of the affected newborns do not respond favorably to this treatment. Research conducted by our team using an NHI rat model demonstrated that lactate administration has neuroprotective effects. The aim of my thesis was to determine whether lactate administration is compatible with HT following an NHI event and to compare the effects of combining these two therapies with HT alone. To achieve this goal, my thesis was structured around three main objectives:1.Development of a hypothermia protocol in an NHI rat model: This was done to identify optimal treatment conditions. Three hypothermia durations (2 h, 3 h, and 5 h) post-NHI were compared through longitudinal monitoring of brain damage using MRI (Bruker 4.7T) and various behavioral tests. Histological and immunohistochemical analysis were also conducted to provide complementary insights.2.Evaluation of the therapeutic potential of lactate combined with hypothermia: The neuroprotective effects of this combination were compared to TH alone. The optimal window for lactate administration was also established. The molecular mechanisms underlying these neuroprotective effects were investigated using Western blot analysis. Additionally, the impact of lactate on neuroinflammation was examined by evaluating its role in modulating microglial phenotypes in vitro.3.Assessment of the safety of lactate administration on neonatal blood parameters: This was conducted through a retrospective study of preterm infants who received sodium L-lactate infusions.Our findings clearly indicated that 2 hours of TH were sufficient to reduce brain lesion volumes and achieve optimal performance in behavioral tests. Moreover, lactate administration combined with TH proved to be more neuroprotective than TH alone. Finally, in the retrospective study, sodium L-lactate infusion in preterm infants did not increase lactatemia or disturb other blood parameters.In conclusion, lactate administration is neuroprotective in the context of NHI, even when combined with TH, and is safe for preterm infants, even when lactatemia is already elevated. These results suggest promising potential for clinical pediatric applications

L’hypoxique-ischémique (HI) néonatale est une pathologie qui touche 1-8 nourrissons sur 1000. Elle est caractérisé par une privation d'oxygène et du flux sanguin vers le cerveau au moment de la naissance. Les lésions à long terme peuvent être limitées par l'hypothermie, seule thérapie actuellement appliquée en clinique, mais de nombreux nouveau-nés n'y répondent pas. Le trans-resvératrol (RSV) joue un rôle neuroprotecteur dans diverses pathologies neurodégénératives. Notre objectif est d'étudier les effets de différents fenêtres de supplémentation maternelle en RSV sur les conséquences cérébrales d’une HI néonatale chez le rat et de décrire les différentes voies neuroprotectrices emprunter par ce polyphénol. Pour cela différents groupes de supplémentations ont été définis en fonction de la présence du RSV (0,15mg/kg) dans l’eau de boisson de la rate (préventif ou curatif). L’originalité du projet repose sur le mode d’administration qui est transgénérationnel et nutritionnel. Les ratons ont subi une HI à P7 et un suivi longitudinal des dommages a été effectué avec la mesure de la taille des lésions cérébrales par IRM (Bruker 4,7T) et divers tests comportementaux. Et pour décrypter la mécanistique du RSV, des RT-qPCR, Western Blot et analyses histologiques ont été réalisé permettant une grande complémentarité des techniques. D’une manière générale une neuroprotection a observé en présence du RSV plus particuliére pour le groupe rsvGL. En effet, le groupe rsvGL a présenté des plus petites lésions et des meilleures performances comportementales. Les analyses ont montré une augmentation de l’expression des gènes des voies de signalisations connus du RSV (SIRT1, SOD et Bcl2) et du métabolisme cérébrale (MCTs, LDHs, GLAST, GLT1, Na+/K+ATPase). En conclusion, le RSV a inévitablement des propriétés neuroprotectrices qui sont dus à l’activation de la voie des sirtuines (antioxydantes et anti apoptotiques). Néanmoins, le RSV a aussi un impact sur le métabolisme cérébrale et plus particulièrement sur la navette lactate astrocyte-neurone (ANSL) comme suggèrent les données de RT-qPCR et de western-blot qui contribuent aux effets neuroprotecteurs
Neonatal hypoxia-ischemia (HI) is a major cause of death or subsequent disabilities in infants. HI causes brain lesions, which are induced by a strong reduction in oxygen and nutrient supply. Hypothermia is the only validated beneficial intervention, but not all newborns respond to it. Trans-resveratrol (RSV) is an interesting candidate as it has been reported to exhibit neuroprotective effects in some neurodegenerative diseases. This experimental study aimed to investigate a possible neuroprotection of RSV in rat neonatal HI, when administered to the pregnant rat female, at a nutritional dose. Several groups of pregnant female rats were studied in which RSV was added to drinking water either during the last week of pregnancy, the first week of lactation, or both. Then, 7-day old pups underwent an HI event. Pups were followed longitudinally, using both MRI and behavioral testing. To decipher the molecular mechanism of this neuroprotection, RT-qPCR and western blots were also performed on pup brain samples. Data clearly indicated that when dams were supplemented with RSV, HI pup brain lesions were significantly reduced. Maternal RSV supplementation allowed to reverse HI pup sensorimotor and cognitive deficits caused by the insult. The best recoveries were observed when RSV was administered during both gestation and lactation rsvGL group. Our hypothesis is that RSV, in addition to the well-known neuroprotective benefits via the sirtuin’s pathway (antioxidant properties, inhibition of apoptosis), has an impact on brain metabolism, and more specifically on the astrocyte-neuron lactate shuttle (ANLS), as suggested by RT-qPCR and western-blot data that contributes to the neuroprotective effects

Le but de cette étude était d'explorer, par une approche métabonomique par spectroscopie de résonance magnétique du proton, les fluides biologiques du nouveau-né (modèle porcelet d'hypoxie ischémie cérébrale) et de la mère (modèle rat d'inflammation materno-foetale) afin de rechercher des biomarqueurs précoces de ces deux pathologies. L'étude des fluides biologiques (urine et liquide céphalorachidien) du porcelet nouveau-né n'a pas permis de mettre en évidence un marqueur diagnostic précoce spécifique de la pathologie. L'inflammation, provoquée chez les animaux à dix-huit et dix-neuf jours de gestation, a provoqué des désordres significatifs sur le devenir de la grossesse, sur le nombre moyen de nouveau-nés, ainsi que sur la croissance des petirs suivis pendant les quatorze premiers jours de vie. L'étude métabonomique du plasma sanguin et du liquide amniotique maternels, couplée aux analyses multi-variées a permis de mettre en évidence des biomarqueurs précoces de l'inflammation
A metabonomic approach using high resolution resonance magnetic spectroscopy was investigated on newborn (piglet model of cerebral hypoxia ischemia) and maternal (rat model of maternofetal inflammation induced by E Coli lipopolysaccharid injections) biological fluids. The aim of this study was to evidence an early biomarker of these two pathologies. Neither in the urine and nor in the cerebrospinal fluid of hypoxic ischemic animals, specifi biomarkers of the pathology were evidenced. Metabonomic studies combined with multivaried analysis on the maternal blood plasma and on the amniotic fluid of inflammation-induced animals at day eighteen and nineteen of gestation had evidenced some specific biomarkers. In addition, inflammation impact was demonstrated on pregnancy outcome, on the mean number of newborn per litter and on the newborn growth during the fourteen's days of life

L’hypoxie-ischémie (HI) et l’inflammation sont les principaux facteurs de risques d’apparition de paralysies cérébrales (PC) chez le nouveau-né prématuré ou à terme. La PC est un ensemble de troubles moteurs et cognitifs nécessitant une prise en charge à vie. Sa prévalence en Europe est de 1,7‰ naissances vivantes, ce qui constitue un problème de santé publique. Les nouveau-nés prématurés et nés à terme montrent des atteintes structurales et des déficits à long terme différents aux plans quantitatif et qualitatif. À ces âges, les interventions thérapeutiques et de prévention sont limitées du fait des interférences probables avec le développement. Afin d’appréhender les mécanismes de ces lésions périnatales et de trouver de potentielles pistes d’intervention précoce, nous avons utilisé un modèle murin d’HI chez la souris de 5 et 10 jours (P5 et P10). À ces stades, le développement cortical chez la Souris mime celui d’enfants prématurés (vers 30 SG) ou à terme. Méthode. Afin d’étudier la réponse différenciée à l’HI entre ces deux stades, nous avons, dans un premier temps, réalisé une étude longitudinale par imagerie IRM suivie d’une étude comportementale des animaux à l’âge adulte, ainsi que des études enzymatiques ciblées en période périnatale. Dans un second temps, nous avons réalisé une étude globale et sans apriori des modifications précoces du transcriptome. Résultats I. Nos résultats renforcent la validité de ce modèle murin pour l’étude des lésions spécifiques correspondant aux lésions : soit de nouveau-nés prématurés soit d’enfants à terme. En effet, nous montrons une atteinte spécifique de la substance blanche (SB) chez les souris à P5, mimant les leucomalacies périventriculaires du grand prématuré. Nous montrons que l’atteinte de la SB est associée à une vulnérabilité vasculaire dépendante de l’âge. L’atteinte vasculaire passe par l’activité de la MMP-9, sous dépendance du tPA. À long terme, nous montrons des atteintes cognitivo-comportementales dépendantes de l’âge, permettant d’associer les lésions de la SB aux déficits d’interaction sociale et à l’hyperactivité, alors que les déficits d’apprentissage sont plus amples chez la souris exposée à l’HI à P10 et sont associés à des lésions de l’hippocampe et du cortex rétrosplénial. Résultats II. L’étude du transcriptome a permis de constituer une base de données utilisable pour des études ultérieures. Elle montre des différences importantes de la réponse induite par l’HI, en fonction de l’âge. Cinq faits parmi les plus marquants sont à retenir : i) si les processus affectés aux deux âges sont les mêmes, soit principalement la régulation de la transcription, l’inflammation, la mort cellulaire et l’angiogenèse, les gènes mis en jeu sont sensiblement différents, ii) une réponse à P10 qui, pour une grande partie, s’oppose à l’évolution ontogénique des niveaux de transcrits, peut être le signe d’un arrêt dans le processus de développement, iii) des cinétiques d’induction et de répression différentes à P5 et P10, la réponse étant retardée à P10 en termes de délai d’induction et de maximum d’amplitude, iv) la réponse transcriptomique à l’HI à P5 semble en voie d’extinction après 24h, alors qu’à ce même délai post-HI, la réponse montre une forte amplification chez les animaux lésés à P10, v) une répression coordonnée, à P5 seulement, de gènes codant des protéines impliquées dans les fonctions synaptiques 12h après l’HI, potentiellement responsable de l’extinction de la réponse à 24h. Conclusion. Ces études, complémentaires, permettent une meilleure compréhension de la pathogenèse des lésions cérébrales néonatales. Elles ouvrent notamment différentes pistes de recherche pour les années à venir, orientées vers : i) la spécificité vasculaire, dépendante de la structure et du stade de développement, ii) la prise en compte du stade de développement pour l’expérimentation et la mise au point de stratégies de neuroprotection spécifiques de l’âge
Hypoxia-ischemia and inflammation are the major triggers of cerebral palsy (CP) in preterm and term new-born. CP is defined as a group of nonprogressive disorders of movement and posture, associated with cognitive and behavioural disorders. CP prevalence is about 1.7‰ living birth and leads to life-long medical care which altogether makes CP a healthcare issue. Preterm and term new-born exhibit specific structural damages and long-term outcomes. In the perinatal period, therapeutic or preventive strategies are limited due to the risk of interference with the ongoing development. To further explore lesion mechanisms, we used the well described “Rice-Vannucci” model of HI adapted in mice aged 5 or 10 days (P5/P10). At these developmental stages, mouse cortical development mimics those of human preterm and term new-born respectively.Methods. To explore the differentiated response to HI between P5 and P10 mice, we first performed a longitudinal MRI study associated with learning and social behaviour testing at adulthood. We also used targeted enzymatic approaches in perinatal period. In a second time, we performed a global, non-targeted assessment of early HI-induced transcriptome modifications during the first 24h after HI.Results I. Our results validated the HI model for the study of age-dependent lesions corresponding to preterm or term new-born lesions. We confirmed the P5-specific white matter lesions mimicking periventricular leukomalacia of preterm infants (30GW). We showed that these white matter lesions originate from age-dependent vascular vulnerability. This vascular vulnerability involved P5 restricted vascular MMP-9 activity which also depends on tPA activity. We showed age-dependent long-term cognitivo-behavioural outcomes, allowing us to associate white matter damages to social behaviour and hyperactivity, whereas learning deficits were more pronounced in P10 mice and associated with hippocampal and retrosplenial cortex damages.Results II. The transcriptome study has generated a useful database for further research. It also showed very important differences in HI-induced transcriptomic responses. Five highlights emerged: i) identical processes (pathways, GO terms) were affected by HI in both P5 and P10 mice: i.e. regulation of transcription, inflammation, cell death/apoptosis and angiogenesis, but the genes induced or repressed associated to these processes were highly different at the two stages, ii) the HI-induced transcription response at P10 mainly counteracted the development-induced transcription changes, iii) the kinetics of induction/repression were different between P5 and P10 mice; P10 mice exhibiting a global delayed response to HI compared to P5 in terms of delay of induction/repression and maximum amplitude, iv) twenty-four hours after HI, the response at P5 was slowing down, apparently returning to basal state, whereas in P10 mice the changes appeared uncontrolled, v) a P5 specific coordinated repression of genes coding proteins involved in synaptic function was observed 12h post-HI, perhaps at the origin of the global slowing-down of transcription alterations observed 24h post-HI.Conclusion. These complementary studies provide a better understanding of the pathogenesis of neonatal brain injury. They also open routes towards new research areas such as: i) the specific vascular vulnerability, depending on brain structures and developmental stage, ii) the consideration of the maturation stage in the further development and experimentation of new neuroprotective strategies

Les lésions cérébrales du nouveau-né sont majoritairement causées par un manque d'oxygène et/ou une infection périnatale. Le profil des lésions cérébrales retrouvées chez le nouveau-né prématuré diffère de celui retrouvé à terme, malgré les mêmes facteurs de risque qui sont décrits. Une corrélation positive de l'expression de cytokines et la présence de dommages cérébraux est établie. Pourtant, bien qu'il soit connu que la réponse anti-inflammatoire vienne contrebalancer les effets pro-inflammatoires pouvant être délétères, très peu de données sont disponibles sur l'expression intracérébrale de cytokines anti-inflammatoires dans le contexte de lésions cérébrales du nouveau-né. De plus l'apport de l'immunité systémique est connu dans les dommages cérébraux chez l'adulte, mais peu connu chez le nouveau-né. Ce projet a pour but de comparer la réponse neuroinflammatoire dans les lésions cérébrales d'un cerveau prématuré versus à terme. Méthodes : Dans un modèle animal de ratons ayant une maturation cérébrale correspondant à un humain prématuré (jour post-natal (P)1) versus un humain à terme (P12), l'expression intracérébrale de cytokines anti-inflammatoires (IL-6, TGF[bêta]1, IL-10 et IL-1ra) et pro-inflammatoires (IL-1[bêta] et du TNF[alpha]) est déterminée par ELISA et IHC suite à une exposition au LPS et/ou à l'HI postnatale. L'expression des chimiokines CINC-1 et MCP-1 respectivement impliquée dans le recrutement des neutrophiles et des macrophages sera étudiée, en plus des cellules infiltrantes elles-mêmes. Résultats : Le cerveau de ratons à P1 ne démontre aucune augmentation de l'expression de ces cytokines anti-inflammatoires, contrairement aux cerveaux à P12 des ratons exposés à l'HI et au LPS+HI qui présente une augmentation de cytokines dans l'hémisphère ipsilatérale à l'ischémie. Cette augmentation est détectée autant dans la substance grise que blanche. L'augmentation des cytokines pro-inflammatoires est retrouvée seulement par IHC à P1 dans les conditions HI et LPS+HI, mais est retrouvé aussi à P12. Le recrutement de neutrophiles et macrophages est détecté à P12 suite à l'exposition à l'HI avec ou sans LPS. Conclusion : Notre travail démontre que la réponse neuroinflammatoire chez le prématuré est immature, comparativement à celle chez le nouveau-né à terme exposé à de mêmes agressions.

La paralysie cérébrale (PC) affecte 3/1000 nouveau-nés. Les conditions pathologiques menant à la PC sont de natures infectieuse-inflammatoire et/ou hypoxique-ischémique (HI). Ce projet a eu comme objectif de caractériser un modèle animal de lésions cérébrales à un temps où la maturité cérébrale du raton est comparable à celle du nouveau-né humain à terme. L'hypothèse est que les cytokines pro-inflammatoires IL-1[bêta] et TNF-[alpha] jouent un rôle dans l'induction des lésions cérébrales. Matériel et Méthodes : Ce modèle animal est composé de cinq conditions expérimentales : CTL, sham , LPS, HI, et LPS+HI. Brièvement, une injection i.p de LPS à une dose de 200[micro]g/kg a été réalisée 4h avant une ligature permanente de la carotide commune droite suivie d'une hypoxie (8% O[indice inférieur 2]) pendant 2h30-3h30. Les ratons ont été sacrifiés à différents temps post-HI afin d'analyser l'expression d'IL-1[bêta], d'IL-1Ra et de TNF-[alpha] cérébrales. L'expression in situ des cellules CD68+, Iba-1+ et GFAP+ a été analysée par IF. L'IRM et l'histologie ont été utilisés afin de caractériser les dommages cérébraux. Des injections de bloquants de cytokines pro-inflammatoires ont été effectuées. Résultats : Des dommages cérébraux ont été induits dans les conditions HI«LPS, sélectivement dans l'hémisphère cérébral droit, et étaient maximaux lors de la combinaison des agression [sic]. Une surexpression des cytokines IL-1[bêta], IL-1Ra, et TNF-[alpha] a été induite dans l'hémisphère droit exposé à l'HI«LPS. Une gliose a été détectée au sein des lésions cérébrales. Certains déficits cognitifs et moteurs ont été observés dans la condition LPS+HI. L'administration systémique des bloquants de cytokines n'a pas réduit les dommages cérébraux aux doses utilisées. Conclusions : Dans ce modèle animal, l'HI«LPS a induit des dommages cérébraux similaires à ceux observés chez le nouveau-né humain à terme. Les déficits cognitifs et comportementaux induits sont caractéristiques de la PC. Bien qu'il y ait une forte induction intracérébrale d'IL-1[bêta] et de TNF-[alpha], les essais de neuroprotection ont suggérés que ces cytokines ne sont pas impliquées dans la genèse des lésions cérébrales à ce stade de développement.