Centre de recherche LBHE
Axes de recherches
Physiologie de la barrière hémato-encéphalique

Physiologie de la barrière hémato-encéphalique

Membres participant à cet axe:

Pr. Marie-Pierre Dehouck

Pr. Yannis Karamanos

Dr. Julien Saint-Pol

Dr. Sophie Duban-Deweer (IGR)

Lucie Dehouck (IGE)

Johan Hachani (IGE)

 

Notre objectif : Mise en place de ressources pour la modélisation et l'étude de la physiologie de la barrière hémato-encéphalique (BHE).

Fort de notre expertise en culture de cellules endothéliales de capillaires cérébraux, nous avons en permanence cherché à améliorer les modèles cellulaires de BHE du laboratoire afin d'étudier les modalités de variations de perméabilité de la BHE et les mécanismes de transport des molécules à travers les cellules endothéliales de la BHE.

Dans ce cadre, notre participation, en tant que workpackage leader, au WP1 "modelling the neurovascular unit" du projet européen FP7 "Eustroke", a été une aide substantielle ces dernières années.

Le modèle originel du laboratoire, consistant en une coculture de cellules endothéliales de capillaires cérébraux de bœuf et de cellules gliales de rat, a été modifié de façon à offrir:

1- un modèle plus complexe de triculture, intégrant les péricytes bovins et permettant ainsi d'étudier les interactions cellulaires entre les différents acteurs de la composante glio-vasculaire (cellules endothéliales, péricytes, cellules gliales).

2- Un modèle simplifié "prêt à l'emploi", présentant toutes les caractéristiques de la BHE et qui requiert un minimum de temps et de ressources techniques pour sa mise en place; donc adapté au criblage des composés des industries pharmaceutiques et des biotechs.

Une approche protéomique a été entreprise afin de contribuer à la caractérisation des cellules endothéliales de bœufs. Nous avons ainsi montré que l’acquisition du phénotype BHE est accompagnée par un ensemble de modifications de l’expression de protéines cytoplasmiques et membranaires.

Ces modèles complexifiés ou simplifiés sont très reproductibles, nécessitent l'utilisation de peu d'animaux et peuvent être produits en grande quantité pour les différentes études du laboratoire. Cependant, constitués d'un mélange de cellules d'origine bovine et murine, ils ne sont pas utilisables pour l'ensemble des études réalisées in vitro (l'étude, par exemple, des phénomènes inflammatoires). C'est pourquoi nous avons élargi nos ressources en mettant au point des modèles animaux syngéniques murins et des modèles réalisés à partir d'animaux génétiquement modifiés (souris KO).

 

Un grand nombre d'études suggèrent un rôle éventuel de la BHE dans le développement de maladies spécifiques à l'homme. Les modèles animaux ne prenant pas en compte la spécificité liée à l'espèce humaine, nos efforts portent depuis plusieurs années sur la mise au point d'un modèle de BHE humaine.

Le modèle de BHE humaine du laboratoire, établi en collaboration avec le laboratoire de Lino Ferreira (Centre de Neuroscience et Biologie Cellulaire de l’Université de Coimbra, centre d’innovations techniques BIOCANT), est réalisé à partir de cellules souches hématopoïétiques. Les cellules souches CD34+ isolées à partir de sang de cordon ombilical sont dans un premier temps différenciées en cellules endothéliales puis cocultivées en présence de péricytes pour l'acquisition du phénotype de BHE.

Modèle BHE humain

Modèle de BHE humaine (Cecchelli et al., 2014) breveté en mars 2013. Ce modèle conserve les propriétés de la BHE au moins pendant 20 jours de culture (protéines de jonctions serrées, transporteurs d'influx et d'efflux, récepteurs).

 

Contraste de phase

Observées en microscopie à contraste de phase, les cellules endothéliales dérivées de cellules souches de CD34+ forment une monocouche.

 

Claudin5

Claudine-5 (___ (bar=50µm)), Les protéines de jonctions serrées s'expriment de façon continue entre les cellules endothéliales.

 

MicroElectro

L'incubation des cellules endothéliales en présencede la lectine du soja montre que celle-ci ne s'infiltre pas au niveau des jonctions intercellulaires mettant en évidence la présence de jonctions serrées fonctionnelles entre les cellules lorsque celles-ci sont cultivées en présence de péricytes (1).

Au contraire la lectine s'infiltre entre les cellules lorsque celles-ci sont cultivées seules (2).

(Les micrographies sont réalisées par Rustem Uzbekov et Brigitte Arbeille, Université François Rabelais, Tours)

 

Pe

Co-cultivées avec les péricytes (Co-culture), les cellules endothéliales dérivées de cellules souches humaines présentent une perméabilité (Pe) faible au Lucifer Yellow (Pe=0,6 10-3 cm/min) du 4ème jour au 20ème jour de culture, contrairement aux cellules cultivées seules (Mono-culture).