Rôle des macrophages méningés dans la régulation de la mémoire dans des conditions physiologiques et inflammatoires

Ces dernières années, la recherche a commencé à mieux comprendre le rôle du système immunitaire dans les membranes qui entourent le cerveau, appelées les méninges. On sait maintenant que certaines cellules immunitaires présentes à cet endroit ne servent pas seulement à nous protéger contre les infections, mais peuvent aussi influencer le fonctionnement du cerveau et le comportement. Parmi ces cellules, ce sont surtout les cellules dites « lymphoïdes » qui ont été étudiées jusqu’à présent. Elles produisent des molécules (les cytokines) capables d’agir sur le cerveau, en influençant par exemple la naissance de nouveaux neurones ou l’activité des circuits neuronaux. Cependant, le rôle d’un autre type de cellule immunitaire, les macrophages méningés, reste encore mal compris. Ces macrophages sont pourtant très nombreux aux frontières du cerveau et produisent aussi de nombreuses molécules qui pourraient avoir un impact sur son fonctionnement. Des recherches préliminaires menées dans notre laboratoire suggèrent qu’une molécule appelée Pf4, produite par ces macrophages, pourrait favoriser la formation de nouveaux neurones et stimuler l’activité neuronale dans une région du cerveau appelée l’hippocampe. Cela pourrait indiquer un lien direct entre ces cellules immunitaires et certaines fonctions du cerveau. Par ailleurs, on sait que lors d’une infection, notre comportement change souvent (fatigue, baisse de motivation, repli sur soi, etc.). Ces réactions, appelées « comportement de maladie », pourraient aussi être liées à l’activation des macrophages méningés, qui sont parmi les premières cellules à détecter l’inflammation venant du reste du corps. Le but de ce projet est donc de mieux comprendre comment les macrophages méningés influencent le comportement et les capacités mentales, à la fois dans des situations normales et en cas d’inflammation. En identifiant les mécanismes impliqués, ce travail pourrait aider à mieux lutter contre les problèmes cognitifs causés par l’inflammation, comme ceux observés dans certaines maladies chroniques ou avec le vieillissement.

L’objectif principal de ce projet est de comprendre comment les macrophages méningés communiquent avec le cerveau et contribuent à réguler l’activité neuronale dans des conditions homéostatiques et inflammatoires. Compte tenu de la complexité de ces processus biologiques, qui sont encore loin d’être modélisés par des systèmes in silico ou in vitro, ce projet s’appuiera principalement sur l’utilisation de modèles in vivo. La caractérisation de cet axe neuro-immunitaire ouvrira potentiellement de nouvelles voies dans notre capacité à sauvegarder l’intégrité fonctionnelle du cerveau pendant les conditions inflammatoires ou à stimuler les performances cognitives dans le cas de conditions progressives telles que les maladies neurodégénératives et le vieillissement . En effet, ce projet vise à obtenir deux avantages principaux : 1) le bénéfice à moyen terme d’une meilleure caractérisation de la fonction des macrophages dans la neurogenèse et dans autres activités neuronales avec des implications dans la mémoire et le comportement et 2) le bénéfice à long terme de l’identification de médiateurs candidats qui favorisent les fonctions cérébrales, conduisant à des approches pharmaceutiques innovantes qui tirent parti des macrophages pour agir sue les maladies neurologiques.

Les souris utilisées dans cette étude recevront différents traitements selon leur groupe. Chez les souris de type sauvage, une injection sera faite sous la peau au niveau du crâne, tous les deux jours pendant deux semaines (soit six fois au total). Ce traitement vise à éliminer spécifiquement les macrophages présents dans les méninges. Les souris génétiquement modifiées recevront un autre type de traitement : • Pour la première lignée, les injections (également tous les deux jours pendant deux semaines) contiendront une substance appelée tamoxifène, qui empêchera les macrophages méningés de produire la molécule Pf4 • Pour la seconde lignée, les souris recevront pendant huit jours consécutifs une injection d’interféron alpha (IFN-α), une molécule qui induira une inflammation généralisée mais pas aigue. Une fois les traitements terminés, toutes les souris passeront une série de tests pour évaluer leurs capacités de mémoire et de comportement.

Les souris seront soumises à anesthésie gazeuse, de sorte qu’elles ne ressentiront pas de douleur pendant la procédure, alors qu’elles pourraient en ressentir au niveau du site d’injection à leur réveil. Même si les souris se familiarisent avec l’opérateur et s’habituent aux paramètres expérimentaux, elles peuvent encore ressentir un stress modéré lors de certains tests comportementaux. En particulier le test de la peur contextuelle va engendrer de la légère douleur à travers des chocs électriques rapides mais répétés. Quant aux souris transgéniques, l’injection intrapéritonéale de IFN peut provoquer une légère sensation de douleur au point d’injection, tandis que l’effet systémique d’une faible dose de IFN provoque une sensation de maladie et d’inconfort chez les souris. Aucune des procédures effectuées dans le cadre de ce projet ne sera particulièrement douloureuse. Néanmoins, nous surveillerons quotidiennement l’état de santé des souris, afin d’évaluer en particulier leur réaction aux traitements. Concernant les deux modèles transgéniques, l’identification (tatouage) et le génotypage (prélèvement de poils) seront réalisé grâce à procédures non-invasives.

Les animaux seront mis à mort dans les premières heures suivant les tests comportementaux afin de pouvoir prélever des échantillons biologiques qui nous permettront d’étudier des processus qui se déroulent dans les méninges et le cerveau.

Comme de nombreux mécanismes biologiques sont similaires chez la souris et chez l’être humain, nous utiliserons différentes souches de souris, dont certaines ont été modifiées génétiquement. Ces lignées transgéniques ont été conçues pour permettre d’observer et de manipuler plus précisément le rôle des macrophages méningés, nôtres cellules immunitaires d’intérêt. Grace à ces modèles, on pourra tester plus rapidement et de manière plus ciblée nôtres hypothèses. L’utilisation de ces souris transgéniques est donc essentielle pour comprendre comment les macrophages méningés participent à la régulation de processus cérébraux complexes. Pour toutes ces raisons, la souris représente le modèle le plus adapté à ce type d’étude. Les tests comportementaux seront réalisés sur des souris âgées d’environ 60 jours, c’est-à-dire à l’âge adulte, lorsque leurs capacités cognitives (mémoire, apprentissage, etc.) sont complètement développées.