The CB2 receptor and infiltrating monocytes as therapeutic targets during epileptogenesis
Le récepteur CB2 et les monocytes infiltrants : des cibles thérapeutiques pendant l'épileptogenèse
Résumé
Since the cannabinoid receptor type 2 (CB2), initially considered peripheral, was detected in the central nervous system (CNS), it has increasingly been considered as a therapeutic target in various neurological disorders, not only for its immunomodulatory role but also for its regulatory functions in neuronal activity. While CB2 is primarily expressed in peripheral immune cells, its expression in the CNS is still poorly understood. In this thesis work, we first aimed to map the expression of CB2 at the tissue and cellular levels, under both physiological and inflammatory conditions, to identify the cellular targets of CB2 ligands. By combining specific and quantitative detection of CB2 mRNA with magnetic cell sorting and single-nucleus RNAseq, we determined that under physiological conditions, CB2 is expressed weakly but uniformly in brain tissue, primarily by microglial cells. We demonstrated that under some inflammatory conditions, its expression is transiently reduced in microglia, then upregulated during the resolution phase. The neuroprotective potential of CB2 has been relatively understudied in the context of temporal lobe epilepsy (TLE), despite growing recognition of the key role of neuroinflammation in its pathophysiology, both in seizure generation and cognitive impairment. It has been established that circulating monocytes infiltrate brain tissue during epileptogenesis, but their fate within the parenchyma and their role in neuroinflammatory processes are still controversial. As potential entry points into the CNS, cells expressing CB2 and potential actors in neuroinflammation, infiltrating monocytes are of great interest for therapeutic prospects. Therefore, in a second study, we investigated the long-term presence of infiltrating monocytes in the hippocampus during and after epileptogenesis in a rat model of TLE, comparing their inflammatory status to that of microglia over time. We showed that microglial cells are the main contributors to the inflammatory peak observed in the hours following status epilepticus (SE), mostly returning to their basal state within a few days. After identifying a specific cellular marker for infiltrating monocytes and using flow cytometry approaches, we demonstrated that upon entry, monocytes displayed a rather anti-inflammatory and neuroprotective phenotype in contrast to the markedly pro-inflammatory phenotype of microglia. We also demonstrated that some monocytes persisted long-term after differentiating into monocyte- macrophages (mo-mΦs), losing their neuroprotective status and participating in the low-level expression of inflammatory molecules during the chronic phase of epilepsy. In a third study, we investigated the potentially protective effect of treatment with GP1a, a specific CB2 agonist, administered during epileptogenesis in rats. Our results showed functional benefits of CB2 activation by GP1a, improving recovery after SE, delaying the onset of the first seizures, and protecting cognitive functions. These effects were not accompanied by a marked reduction in neuroinflammation during epileptogenesis, but CB2 activation led to an increase in the number of infiltrating monocytes, known to be protective. The generation of new transgenic models and the use of single-cell analyses will allow future studies to refine our understanding of the long-term fate of mo- mΦs and identify potential subpopulations that may be involved differently in the pathophysiology and protective effects observed after CB2 activation. Overall, the research conducted in this thesis emphasizes the potential of therapeutic strategies targeting infiltrating monocytes and CB2 during epileptogenesis to potentially reduce the occurrence of drug-resistant seizures while minimizing associated comorbidities.
Depuis que CB2 a été détecté dans le SNC, il est de plus en plus envisagé comme cible thérapeutique dans de nombreuses pathologies neurologiques, pour son rôle immunomodulateur et pour ces fonctions régulatrices de l’activité neuronale. Si on sait que CB2 est exprimé principalement dans les cellules immunitaires en périphérie, son expression dans le SNC est encore mal décrite. Dans ce travail de thèse, nous avons d’abord cherché à cartographier l’expression de CB2, à l’échelle tissulaire et cellulaire et en conditions physiologiques et inflammatoires pour établir quelles sont les cibles cellulaires des ligands de CB2. En combinant la détection spécifique de l’ARNm de CB2 à des approches de tri cellulaire, nous avons déterminé qu’en conditions physiologiques, CB2 est exprimé faiblement mais de manière homogène dans le tissu cérébral, principalement par la microglie. Nous avons montré qu’en conditions inflammatoires, son expression est transitoirement réduite, puis augmentée pendant la phase de résolution de l’inflammation. Le potentiel neuroprotecteur de CB2 n’a encore que peu été étudié dans le contexte de l’épilepsie du lobe temporale (ELT), alors qu’il est aujourd’hui reconnu que la neuroinflammation a un rôle clé dans sa physiopathologie, aussi bien dans la génération des crises que dans la mise en place de troubles cognitifs. Il a été établi que des monocytes circulants infiltrent le tissu cérébral au cours de l’épileptogenèse, mais leur devenir dans le parenchyme et leur rôle dans les processus neuroinflammatoires sont encore mal compris. En tant que voie d’entrée dans le SNC, que cellules exprimant CB2 et qu’acteurs potentiels dans la neuroinflammation, les monocytes infiltrants suscitent un grand intérêt pour des perspectives thérapeutiques. Nous avons donc, dans une deuxième étude, investigué la présence à long terme des monocytes infiltrants dans l’hippocampe pendant et après l’épileptogenèse dans un modèle d’ELT chez le rat, et comparé leur statut inflammatoire à celui de la microglie au cours du temps. Nous avons montré que la microglie est la principale contributrice au pic inflammatoire pendant les heures suivant l’état de mal épileptique (EME), puis retrouvent en majorité leur état basal en quelques jours. Après identification d’un marqueur cellulaire spécifique aux monocytes infiltrants et grâce à des approches de cytométrie de flux, nous avons mis en évidence qu’à leur entrée, les monocytes présentaient un phénotype plutôt anti-inflammatoire et neuroprotecteur par opposition au phénotype résolument pro-inflammatoire de la microglie. Nous avons également montré que certains monocytes persistaient sur le long court après s’être différenciés en monocyte-macrophages (mo-mΦs), perdaient leur statut neuroprotecteur et participaient à l’expression faible de molécules inflammatoires pendant la phase chronique de l’épilepsie. Dans une troisième étude, nous avons recherché l’effet protecteur d’un traitement avec GP1a, un agoniste spécifique de CB2, administré pendant l’épileptogenèse chez le rat. Nos résultats ont montré des effets fonctionnels bénéfiques de GP1a en améliorant la récupération après l’EME, en ralentissant la survenue des crises et en protégeant les fonctions cognitives. Ces effets n’étaient pas accompagnés d’une réduction marquée de la neuroinflammation mais l’activation de CB2 a entrainé une augmentation du nombre de monocytes infiltrants protecteurs. La génération de nouveaux modèles transgéniques et l’utilisation d’analyses sur cellules uniques permettront d’affiner notre connaissance du devenir des mo-mΦs et de distinguer des sous-populations pouvant être impliqués différemment dans la physiopathologie et dans les effets protecteurs observés après activation de CB2. Dans l'ensemble, ces travaux soulignent le potentiel des stratégies thérapeutiques ciblant les monocytes infiltrants et CB2 pendant l’épileptogenèse pour espérer limiter l’occurrence des crises tout en minimisant les comorbidités associées
| Origine | Version validée par le jury (STAR) |
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