epilepticus
Une augmentation de la quantité d’héparanase a très récemment été mise en évidence à la suite d’une ischémie cérébrale chez le rat, affectant essentiellement la forme zymogène (65 kDa). En outre, cette augmentation ne concernerait que la population des astrocytes, l’héparanase n’étant quasiment pas détectée dans le cerveau dans cette étude [280]. Notre étude est la seconde à étudier les variations de quantité d’héparanase en conditions physiopathologiques. En particulier, nos résultats indiquent que le taux d’ARNm de
182 l’héparanase est augmenté dans l’hippocampe à la suite du SE induit par la pilocarpine. Ce sont essentiellement les neurones de l’hippocampe et, transitoirement, les cellules infiltrantes qui produiraient le tissu cette enzyme. Nous avons mis en évidence deux périodes au cours desquelles la concentration tissulaire de la forme active est augmentée. Nous avons associé ces deux périodes à deux événements développés ci-dessous.
Infiltration précoce de monocytes/macrophages dans le parenchyme : nous avons observé
que les neurones de l’hippocampe sur-produisent l’héparanase dès 8 h après SE, et qu’un jour après SE, de nombreuses cellules immunocompétentes qui synthétisent également cette enzyme sont présentes dans le parenchyme de l’hippocampe. Ces dernières présentent à leur surface les chaînes d’HS susceptibles de lier l’héparanase. Il est surprenant que les chaînes d’HS susceptibles de lier l’héparanase ne soient détectées qu’au niveau des cellules infiltrantes et nulle part ailleurs dans le tissu, alors que les chaînes d’HS sont retouvées en abondance dans l’hippocampe à l’âge adulte [167]. Ceci suggère que notre méthode de détection ne permet de visualiser que les chaînes d’HS présentant une très forte affinité pour l’héparanase et qu’une affinité de liaison plus modérée de l’héparanase aux chaînes d’HS est vraisemblablement suffisante pour assurer leur renouvellement tissulaire. Les chaînes d’HS détectées sont déjà abondamment présentes à la surface des leucocytes qui sont en cours de diapédèse [209]. Cela pourrait donc signifier que les sites de liaison à haute affinité de l’héparanase auraient facilité l’adhérence des cellules infiltrantes. Ces cellules qui produisent de l’héparanase, la libéreraient alors sous forme active afin de faciliter leur pénétration dans le parenchyme cérébral, en dégradant les chaînes d’HS de la membrane basale en premier lieu et, ensuite celles de la MEC. Que les chaînes d’HS soient particulièrement abondantes autour des cellules infiltrantes 1 jour après SE pourrait être un indicateur de différenciation. En effet, la différenciation des monocytes en macrophages serait associée à une augmentation à leur surface de certains HSPG [209].
Puisque la séquence peptidique permettant de détecter les chaînes d’HS correspond au site de liaison de haute affinité de l’héparanase par les chaînes d’HS, il se pourrait donc que l’héparanase sécrétée par les cellules invasives elles-mêmes soit présentée à leur surface par la liaison à la « couronne » d’HS. Des études antérieures indiquent que la présence de l’héparanase à la surface cellulaire augmente considérablement les capacités invasives des cellules qui la secrètent [82,93] (voir paragraphe IV.B de l’historique scientifique). Ces éléments suggèrent bien que les cellules infiltrantes sont hautement invasives.
De plus, les cellules stromales cerveau pourrait renforcer l’infiltration de cellules invasives par la sur-production d’une héparanase active [165]. Nous pouvons envisager ce même type de coopération cellulaire à la suite du SE induit par la pilocarpine, puisque les
183 neurones sur-produisent l’héparanase dès 8 h après le SE. En outre, il a été précédemment montré que la biosynthèse des chaînes d’HS est transitoirement diminuée dans l’hippocampe 6 h après un SE induit par la pilocarpine [185], ce qui suggère que l’hippocampe coordonne les processus de régulation des chaînes d’HS pour diminuer leur taux extracellulaire et faciliter ainsi les phénomènes de migration cellulaire. En effet, quand les chaînes d’HS diminuent dans le compartiment extracellulaire, les contraintes mécaniques diminuent d’une part, et les facteurs chimiotactiques et les morphogènes sont plus facilement disponibles d’autre part (voir paragraphe III.B. de l’historique scientifique).
Les chaînes d’HS qui présentent une forte affinité pour l’héparanase ont complétement disparu dès le troisième jour après le SE. C’est donc au cours de leur migration qu’elles ont perdu ces chaînes, vraisemblablement sous l’action simultanée de l’héparanase qu’elles sécrètent elles-mêmes, et de l’héparanase produite par les neurones qu’elles rencontrent. Il se pourrait notamment que la synthèse neuronale participe au modelage morphologique qu’arboreront ces cellules à la fin du processus de différenciation. En effet, nous avons vu, que dans le CA1, l’héparanase est acheminée vers les dendrites apicales des neurones pyramidaux. Ces dendrites forment des rayons à travers le stratum radiatum, orientés du stratum pyramidalis au SLMo. C’est précisément la même orientation que montrent les cellules microgliales qui demeurent fortement activées en fin d’épileptogenèse, et dont nous pensons qu’elles proviennent de la différenciation des monocytes ayant envahi le parenchyme cérébral. L’adoption d’une forme parallèle à celle des dendrites des neurones de CA1 aurait donc pu être facilitée par l’héparanase, qui peut jouer le rôle de molécule d’adhérence aussi bien sous sa forme zymogène qu’active [87,94,120,273].
Sur-production maintenue de l’héparanase par les neurones survivants : Nous avons
observé que la concentration tissulaire de la forme active était de nouveau augmentée à partir du troisième jour à la suite du SE et que l’héparanase est essentiellement contenue dans les neurones au cours de cette période. La quantité d’ARNm de l’héparanase revient au niveau de base au cours de cette période alors que de nombreux neurones ont dégénéré, notamment dans le hile. Ces éléments indiquent que les neurones survivants sur-produisent l’héparanase bien que l’infiltration tissulaire des monocytes/macrophages ne soit pas maintenue.
La sur-production de l’héparanase par les neurones survivants pourrait venir moduler de nombreuses voies de signalisation. En effet, comme vu précédemment (paragraphe III.B.2.b de l’historique scientifique), les chaînes d’HS présentes à la surface de la cellule pourraient potentialiser les voies de signalisation de nombreux facteurs [24]. La sur-production de l’héparanase par les neurones survivants pourrait alors, par la dégradation des chaînes d’HS de surface, « insensibiliser » au moins partiellement ces neurones aux facteurs
184 de l’environnement, dont certains pourraient s’avérer toxiques. Si cette sur-production était suivie d’une sécrétion, elle permettrait par la dégradation des chaînes d’HS extracellulaires une plus grande libération de facteurs. Ces derniers exerceraient alors leurs effets biologiques (voir paragraphe III.B.2 de l’historique scientifique). Parmi les facteurs piègés par les chaînes d’HS extracellulaires, on trouve les neurotrophines. La sur-production de l’héparanase par les neurones survivants augmenterait localement la biodisponibilité des facteurs trophiques.
Enfin, les fragments libérés par la dégradation des chaînes d’HS pourraient jouer un rôle dans la mise en place de connections abbérantes, impliquant de ce fait l’héparanase dans la ré-organisation structurale de l’hippocampe à la suite du SE notamment lors de l’axogenèse réverberrante des fibres moussues. En effet, il a montré sur des embryons de cafards en culture que l’administration de chaînes d’HS provoque des abbérations dans le cheminement des axones de Til, qui représente la première pousse axonale du système nerveux périphérique de cafard [326]. Un traitement à base d’héparitinase dans les cellules en culture donne des résultats similaires [326].
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CONCLUSION GÉNÉRALE
Ce travail visait à caractériser la réponse inflammatoire de l’hippocampe à la suite d’un SE induit par la pilocarpine. Nous avons en particulier recherché si cette réponse comprenait une composante « périphérique » c'est-à-dire, une infiltration par les monocytes/macrophages.
Au regard de l’ensemble de nos résultats expérimentaux, nous avons distingué deux phases successives de la réaction inflammatoire :
d’abord une phase aiguë associée à la réactivité des cellules microgliales résidentes, à l’infiltration massive de monocytes/macrophages et à la forte production de cytokines pro-inflammatoires,
puis, une phase « chronique » associée au maintien de la réactivité des cellules microgliales dans les zones de dégénérescence et au retour à un niveau de base de la synthèse des cytokines pro-inflammatoires.