Discussion

Du fait de sa sensibilité à l’oxygène, le cerveau est largement influencé par la pression partielle en oxygène locale. Une modification de cette pression partielle peut entraîner des modifications structurelles secondairement. Or, de nombreuses pathologies sont associées à des changements locaux de pression partielle d’oxygène. C’est le cas du syndrome d’apnée du sommeil, qui est en partie caractérisé par une hypoxie intermittente chronique. Les conséquences cérébrovasculaires et cognitives

Page | 127 associées à ce syndrome ont été bien démontrées (Beaudin et al., 2017; Bucks et al., 2013; Sforza et al., 2010), cependant les mécanismes et altérations sous-jacentes sont moins connues. Des hypothèses émergent sur la perte de perméabilité cérébrale, qui serait associée à une altération de la barrière hématoencéphalique dans le cadre du SAOS (Lim and Pack, 2014). C’est pourquoi l’objectif de ce travail, fut d’évaluer l’effet de deux méthodes d’induction d’hypoxie intermittente, à l’aide de cycles alternant hypoxie-réoxygénation, afin d’améliorer les connaissances sur les risques cellulaires post-hypoxiques associés au SAOS, mais également d’évaluer le potentiel thérapeutique, d’un inhibiteur de la voie HIF-1α : YC-1.

Dans cette étude, nous montrons des modifications de l’intégrité de l’endothélium de notre modèle in vitro de BHE après une exposition répétée à l’hypoxie intermittente que ce soit en hypoxie dite « chimique » : hydralazine ou « physique » : l’enceinte hermétique.

Prévention de l’altération de la BHE par inhibition de la voie HIF-1 avant un stress hypoxique intermittent induit par un agent chimique : l’hydralazine ?

L’observation des caractéristiques endothéliales d’un modèle de BHE in vitro nous montre une altération progressive, liée aux stress hypoxiques répétés par ajout d’hydralazine, avec une augmentation de la perméabilité apparente au Na-Fl, qui est de plus en plus importante au cours des cycles hypoxiques successifs. Cette augmentation de perméabilité est associée à une diminution de l’expression des jonctions serrées ZO-1 et Claudin-5. On observe alors une ouverture progressive de

la voie paracellulaire, cette ouverture est le reflet des échanges entre le compartiment

cérébral et la circulation sanguine. Cette ouverture implique donc le passage éventuel à travers cette voie de composés potentiellement toxiques. En parallèle les cellules endothéliales, semblent mettre en place un système de défense et de détoxification en augmentant l’expression des pompes d’efflux, tel que P-gp et MRP-1. Cette augmentation progressive de l’expression de ces protéines ABC-transports peut être interprétée comme un mécanisme de protection mis en place par la BHE afin de limiter les conséquences associées à la perte d’étanchéité de la barrière.

Page | 128 Lorsque l’on inhibe préalablement la voie HIF-1 à l’aide d’YC-1, nous montrons une réversion de l’intégrité du modèle lors des cycles, avec une perméabilité et une expression des protéines caractéristiques de notre modèle, i.e. P-gp, MRP-1, ZO-1 et claudine-5, qui est semblable à celle évaluée dans un modèle de BHE mis en normoxie. En conclusion, en induisant un stress hypoxique avec de l’hydralazine, nous induisons bien une altération progressive de l’intégrité de la barrière mais celle-ci est entièrement réversible avec une pré-incubation d’YC-1. Or YC-1 est un inhibiteur de la voie HIF-1α, on a donc ici un stress par agent chimique qui active bien cette voie HIF-1, et un inhibiteur qui a un potentiel thérapeutique intéressant dans ce modèle hypoxique « chimique ».

Bien que l’hydralazine ait montré la possibilité de créer des cycles contrôlables, réversibles, et reproductibles, mais également son potentiel mimétique en comparaison à l’hypoxie « physique » (Chatard et al., 2017). Le stress hypoxique intermittent induit ici, est un stress hypoxique long (2h d’hypoxie-6h normoxie) et qui est donc éloigné de la physiopathologie, que l’on retrouve dans un SAOS par exemple. C’est pourquoi, nous avons voulu comparer l’effet de ce stress à un stress hypoxique intermittent physique induit par une enceinte hermétique qui permet d’induire des stress hypoxiques plus courts et plus en adéquation avec la physiopathologie de l’apnée du sommeil.

Prévention de l’altération de la BHE par inhibition de la voie HIF-1 avant un stress hypoxique répété induit par une enceinte hermétique (méthode de (Minoves

et al., 2017)) ?

A la suite d’un stress hypoxique intermittent induit dans une enceinte hermétique, nous observons une altération de l’intégrité des cellules endothéliales du modèle de BHE. Cependant cette altération semble ne plus avoir lieu après plusieurs cycles d’hypoxie intermittente et de normoxie consécutifs. Ce qui suggère un

processus adaptatif des cellules endothéliales au cours du stress hypoxique

Page | 129 De plus lorsque l’on inhibe la voie HIF-1 à l’aide d’YC-1, de la même manière que précédemment, nous n’observons pas de réversion complète. L’inhibiteur YC-1 semble diminuer l’impact de l’hypoxie intermittente dans les premiers cycles mais n’entrainent pas de retour de la perméabilité apparente à son niveau en condition normoxique. On a donc une réversion incomplète, qui suggère que d’autres mécanismes puissent entrer en jeu dans l’hypoxie intermittente répétée, tels que le stress oxydant ou encore les voies proinflammatoires par l’intermédiaire de l’activation de NF-κB ou de la sécrétion de cytokines tels que l’IL-6, ou le TNF-α.

Cependant nos travaux comportent des limites, l’une d’elles concerne le modèle mis en place. En effet ce modèle est un modèle de coculture entre des cellules endothéliales et des cellules astrocytaires, et nous nous intéressons uniquement à l’effet endothélial, sans prendre en compte l’influence de l’hypoxie physique au niveau astrocytaire. Or, ces cellules peuvent s’activer en réponse à une hypoxie. Dans le même sens l’hydralazine est appliqué uniquement du côté endothélial ce qui entraine un questionnement sur la capacité de cette agent chimique à traverser la barrière et à venir activer les astrocytes situés en contact de l’endothélium, toutes ces questions concernant le comportement astrocytaire sont évidemment des perspectives à ces travaux et devront être investiguer pour mieux comprendre les réponses différentes entre nos deux méthodes d’induction.

En conclusion, nous démontrons ici que le stress hypoxique intermittent induit une ouverture de la voie paracellulaire progressive qui pourrait être l’une des premières explications aux déficits cognitifs observés chez les patients souffrant de SAOS. Cependant dans le cadre de l’hypoxie intermittente induite par une enceinte hermétique, qui est plus proche de la physiopathologie du SAOS, on observe une adaptation de l’endothélium. Ce type d’adaptation, qui est possiblement un pré-conditionnement hypoxique est également retrouvé en clinique, et il est même envisagé pour son potentiel thérapeutique (Navarrete-Opazo and Mitchell, 2014; Stowe et al., 2011), sans pour autant que les voies mécanistiques impliqués ne soient encore connues (Dematteis et al., 2008; Verges et al., 2015).

Page | 130 De plus la réversion incomplète de l’altération de l’endothélium en présence d’un inhibiteur de la voie HIF-1, suggère l’implication d’autres voies de signalisation dans cette dernière situation. On pourrait ainsi envisager que le stress oxydatif ainsi que l’inflammation associés à l’hypoxie intermittente, dont on retrouve des biomarqueurs dans le SAOS, peuvent influencer également le dysfonctionnement endothélial micro-vasculaire cérébral (Jordan et al., 2006; Jullian-Desayes et al., 2015).

Page | 131 Le syndrome d’apnée du sommeil est une pathologie multifactorielle, impliquant l’hypoxie intermittente mais également la fragmentation du sommeil. Toutes deux sont connus pour induire une réponse inflammatoire de bas grade et persistante. De plus, nous venons de démontrer, dans l’étude précédente, que bien que l’on inhibe la voie principale de l’hypoxie : HIF-1, nous n’avons pas de réversion complète des caractéristiques de notre modèle in vitro de BHE comme dans le cas de l’inhibition avec une hypoxie induite par un activateur chimique de la voie HIF-1. On émet alors l’hypothèse que d’autres voies soient impliquées, comme la réponse inflammatoire.

Si l’on associe les résultats de l’étude n°1 avec la littérature du SAOS, qui évoque une augmentation du taux sériques de biomarqueurs inflammatoires tels que l’IL-6, l’IL-17 et le TNF-α. Il était donc naturel pour nous de poursuivre ces travaux en évaluant cette réponse inflammatoire au niveau de cette même structure cérébrale, qu’est la barrière hémato-encéphalique.

Etude 2 : Altération de l’intégrité de