L'inhibition de CD137L améliore la neuroinflammation de l'hippocampe et les déficits comportementaux dans un modèle murin d'encéphalopathie associée à la sepsie

Contexte

La septicémie (Sepsis) est un syndrome de dysfonctionnement multi-organes menaçant la vie, causé par une infection incontrôlée dans l’organisme hôte, et est l’une des principales causes de décès dans les unités de soins intensifs. Selon les rapports, il y a environ 189 cas d’hospitalisation pour septicémie chez l’adulte pour 100 000 personnes-années, avec un taux de mortalité de 26,7%. L’encéphalopathie associée à la septicémie (Sepsis-Associated Encephalopathy, SAE) est un dysfonctionnement cérébral central causé par une inflammation périphérique ou systémique. Environ 70% des patients atteints de septicémie sévère développent une SAE, ce qui augmente le taux de mortalité, prolonge la durée d’hospitalisation et entraîne une consommation excessive de ressources médicales. Les symptômes vont du délire au coma, et un diagnostic et une intervention précoces sont essentiels pour le traitement des patients septiques. Cependant, les mécanismes pathologiques de la SAE ne sont pas encore entièrement élucidés.

Les cellules microgliales sont les macrophages résidents du système nerveux central (SNC) et sont étroitement liées à la pathogenèse de la SAE. L’inflammation neurologique incontrôlée est la principale caractéristique de la SAE et la cause principale des anomalies de la fonction cérébrale et de la mort neuronale dans cet état. Des études ont montré que pendant la SAE, l’activation des cellules microgliales est étroitement liée à la détresse émotionnelle, l’anxiété, la dépression et les troubles cognitifs. Dans les modèles animaux de septicémie, les cellules microgliales sont généralement activées par stimulation au lipopolysaccharide (LPS) et jouent un rôle clé dans la médiation des changements comportementaux liés à la SAE. L’état d’activation des cellules microgliales peut être divisé en deux phénotypes principaux : M1 et M2. Les cellules microgliales M1 produisent des facteurs pro-inflammatoires associés aux lésions tissulaires et neuronales, tandis que les cellules microgliales M2 produisent des facteurs anti-inflammatoires qui favorisent la réparation tissulaire et neuronale.

CD137L (TNFSF9, 4-1BBL) est une glycoprotéine transmembranaire appartenant à la famille des ligands du facteur de nécrose tumorale (TNF) qui joue un rôle important dans la réponse immunitaire adaptative. Des études ont montré que le blocage du signal CD137L peut réduire la libération de médiateurs neuro-inflammatoires, et que les maladies neurodégénératives sont presque absentes chez les souris déficientes en CD137L. Dans ce contexte, les auteurs de cet article ont émis l’hypothèse que le système récepteur/ligand CD137 influence l’inflammation neurologique et les troubles du comportement cognitif induits par la SAE en régulant l’état de polarisation des cellules microgliales.

Source de l’article

Cet article de recherche a été rédigé par Fang Qiu et al., les auteurs provenant de plusieurs institutions de recherche chinoises, notamment l’Hôpital central du district de Longhua à Shenzhen, l’Institut de technologie avancée de Shenzhen de l’Académie chinoise des sciences, l’Université médicale du Guangdong, etc. L’article a été publié dans le journal “Neuromolecular Medicine” le 5 octobre 2023.

Processus de recherche

Établissement du modèle murin d’encéphalopathie associée à la septicémie

La recherche a strictement suivi les directives éthiques pour la recherche animale, approuvées par le comité de soins et d’utilisation des animaux de l’Université médicale du Guangdong. Des souris mâles C57BL/6 adultes ont été utilisées, et le modèle SAE a été établi par injection intrapéritonéale de LPS (2 mg/kg). L’injection de LPS a été effectuée 24 heures avant le début des tests comportementaux. Les souris ont été divisées en trois groupes : groupe contrôle (Ctrl), groupe traité au LPS (LPS), et groupe traité au LPS plus TKS-1 (LPS+TKS-1). Les souris du groupe LPS+TKS-1 ont été traitées avec l’anticorps neutralisant CD137L TKS-1 (200 µg).

Tests comportementaux

Tous les tests comportementaux ont été effectués dans une salle à température constante, pendant le cycle de lumière, et les expérimentateurs et analystes ont été aveuglés à l’affectation des groupes expérimentaux. Les tests comportementaux comprenaient le test du champ ouvert (OFT), le test du labyrinthe en croix surélevé (EPM) et le test d’alternance spontanée du labyrinthe en Y, évaluant les comportements anxieux et les capacités de mémoire spatiale des souris.

Culture cellulaire et traitement

La lignée cellulaire microgliale BV2 utilisée dans l’expérience provient de l’Université de Shenzhen. Pour vérifier le rôle de l’axe de signalisation CD137L/CD137 dans les cellules microgliales, des expériences cellulaires ont été réalisées en utilisant la protéine de fusion recombinante CD137-Fc et l’anticorps neutralisant CD137L TKS-1.

Cytométrie en flux

L’effet du LPS sur l’expression de CD137L dans les cellules BV2 a été détecté par cytométrie en flux. Les cellules ont été groupées comme suit : groupe contrôle (Ctrl), groupe traité au LPS (LPS), et groupe traité au TKS-1+LPS (TKS-1+LPS). La détection a ensuite été effectuée avec des anticorps secondaires marqués avec des colorants Alexa Fluor appropriés.

Test ELISA

Les surnageants de culture des cellules BV2 et les tissus hippocampiques des souris ont été stockés à -80°C pour traitement. Des kits ELISA ont été utilisés pour détecter les niveaux d’expression des cytokines et des protéines.

Coloration immunofluorescente

L’expression et la colocalisation d’Iba1, CD137L, TNF-α et IL-6 dans l’hippocampe des souris des groupes expérimentaux ont été détectées par coloration immunofluorescente.

PCR quantitative en temps réel (RT-qPCR)

L’ARN total a été extrait de l’hippocampe des souris ou des cellules BV2 et analysé par RT-qPCR. La RT-qPCR a été utilisée pour déterminer les niveaux d’expression relatifs des gènes marqueurs d’activation microgliale et des facteurs inflammatoires.

Analyse des données

Toutes les données ont été analysées à l’aide du logiciel GraphPad Prism 7. Les comparaisons entre deux groupes ont été effectuées à l’aide du test t bilatéral, et les comparaisons entre plusieurs groupes ont été effectuées à l’aide de l’analyse de variance à un facteur (ANOVA).

Principaux résultats

L’étude a révélé que l’expression de CD137L était significativement régulée à la hausse dans l’hippocampe des souris après traitement au LPS et était clairement exprimée dans les cellules microgliales. De plus, le prétraitement avec l’anticorps neutralisant CD137L TKS-1 a significativement réduit les niveaux de CD137L, inhibé l’expression de facteurs pro-inflammatoires (tels que TNF-α, IL-1β et IL-6) et la polarisation M1 des cellules microgliales. En outre, la protéine de fusion CD137-Fc a activé la synthèse et la libération de facteurs pro-inflammatoires dans les cellules microgliales BV2. Sur le plan comportemental, l’administration de TKS-1 a significativement atténué les comportements anxieux et la diminution de la mémoire spatiale induits par le LPS.

Ces résultats suggèrent que la régulation à la hausse de CD137L dans les cellules microgliales est impliquée dans l’inflammation neurologique, les comportements anxieux et les troubles cognitifs induits par le LPS. Par conséquent, la modulation de la voie de signalisation CD137L/CD137 pourrait être une méthode efficace pour réduire les lésions cérébrales associées à la septicémie et prévenir les troubles cognitifs et affectifs.

Signification de la recherche

Cette étude révèle le rôle crucial de CD137L dans l’encéphalopathie associée à la septicémie induite par le LPS, influençant l’inflammation neurologique et les troubles du comportement cognitif en régulant l’état de polarisation des cellules microgliales. Cette découverte ouvre de nouvelles perspectives pour le traitement de la SAE, en particulier en ciblant la voie de signalisation CD137L, ce qui pourrait fournir une base théorique importante et des perspectives d’application clinique pour le traitement de la SI et de la SAE.

Points forts de la recherche

1. Découverte importante : Première démonstration du rôle clé de CD137L dans l’encéphalopathie associée à la septicémie.
2. Impact élevé : Les résultats de la recherche ont une importance significative pour la compréhension et le traitement de l’encéphalopathie associée à la septicémie.
3. Méthode innovante : L’anticorps neutralisant CD137L TKS-1 utilisé dans l’expérience a montré son efficacité dans le ciblage de l’inflammation neurologique, proposant une nouvelle voie thérapeutique.

Grâce à cette étude, les scientifiques ont approfondi leur compréhension du mécanisme d’action des cellules microgliales dans l’encéphalopathie associée à la septicémie, fournissant des données expérimentales importantes et un soutien théorique pour le développement futur de méthodes efficaces de traitement de la SAE.