Microglia and α-synuclein implication in Parkinson's disease

Etude de l'implication des cellules microgliales et de l'α-synucleine dans la maladie neurodégénérative de Parkinson

Simon Moussaud (1)

1 LNC - Lipides - Nutrition - Cancer (U866)

Age-related neurodegenerative disorders like Parkinson’s disease take an enormous toll on individuals and on society. Despite extensive efforts, Parkinson’s disease remains incurable and only very limited treatments exist. Indeed, Parkinson’s pathogenesis is still not clear and research on its molecular mechanisms is ongoing. In this study, we focused our interest on two abnormal events occurring in Parkinson’s patients, namely α-synuclein aggregation and microglial activation. We first investigated α-synuclein and its abnormal polymerisation. For this purpose, we developed novel methods, which allowed the in vitro production of different types of α-synuclein oligomers. Using highly sensitive biophysical methods, we characterised these different oligomers at a single-particle level. Then, we tested their biological effects on neurons. Afterwards, we studied microglial activation. We concentrated our efforts on two axes, namely age-related changes in microglial function and K+ channels in microglia. We showed that Kv1.3 and Kir2.1 K+ channels are involved in microglial activation. In parallel, we developed a new approach, which allows the effective isolation and culture of primary microglia from adult mouse brains. Adult primary microglia presented subtle but crucial differences in comparison to microglia from neo-natal mice, confirming the hypothesis of age-related changes of microglia. Taken together, our results support the hypotheses that microglial modulation or inhibition of α-synuclein oligomerisation are possible therapeutic strategies against Parkinson's disease.

Les maladies neurodégénératives liées à l’âge, telle celle de Parkinson, sont un problème majeur de santé publique. Cependant, la maladie de Parkinson reste incurable et les traitements sont très limités. En effet, les causes de la maladie restent encore mal comprises et la recherche se concentre sur ses mécanismes moléculaires. Dans cette étude, nous nous sommes intéressés à deux phénomènes anormaux se produisant dans la maladie de Parkinson : l’agrégation de l’α-synucléine et l’activation des cellules microgliales. Pour étudier la polymérisation de l’α-synucléine, nous avons établi de nouvelles méthodes permettant la production in vitro de différents types d’oligomères d’α-synucléine. Grâce à des méthodes biophysiques de pointe, nous avons caractérisé ces différents oligomères à l’échelle moléculaire. Puis nous avons étudié leurs effets toxiques sur les neurones. Ensuite, nous nous sommes intéressés à l’activation des microglies et en particulier à leurs canaux potassiques et aux changements liés au vieillissement. Nous avons identifié les canaux Kv1.3 et Kir2.1 et montré qu’ils étaient impliqués dans l’activation des microglies. En parallèle, nous avons établi une méthode originale qui permet l’isolation et la culture de microglies primaires issues de cerveaux adultes. En comparaison à celles de nouveaux-nés, les microglies adultes montrent des différences subtiles mais cruciales qui soutiennent l’hypothèse de changements liés au vieillissement. Globalement, nos résultats suggèrent qu’il est possible de développer de nouvelles approches thérapeutiques contre la maladie de Parkinson en modulant l’action des microglies ou en bloquant l’oligomérisation de l’ α-synucléine.

Mots clés: Aging; Neurodegenerative disorders; Parkinson’s disease; Neurodegeneration; Α-synuclein; Oligomers; Toxicity; Dopamine; Neurons; Neuroinflammation; Microglia; Brain macrophages; Brain immunity; C8-B4 cell line; Primary culture; In vitro isolation method; Patch-clamp; Electrophysiology; Potassium channels; Kv1.3 - Kir2.1; Nitric oxide; Cytokines

Mots clés: Vieillissement; Maladies neurodégénératives; Maladie de Parkinson; Neurodégénération; Α-synucléine; Oligomères; Toxicité; Dopamine; Neurones; Neuroinflammation; Microglies; Immunité du cerveau; Lignée cellulaire C8-B4; Cultures primaires; Méthode d’isolation in vitro; Patch-clamp; Electrophysiologie; Canaux potassiques; Kv1.3 - Kir2.1; Oxyde nitrique; Cytokines

Domaines: Médecine humaine et pathologie; Sciences agricoles

Simon Moussaud. Etude de l'implication des cellules microgliales et de l'α-synucleine dans la maladie neurodégénérative de Parkinson. Médecine humaine et pathologie. Université de Bourgogne, 2011. Français. ⟨NNT : 2011DIJOS013⟩. ⟨tel-00668186⟩