Topic description
La sclérose en plaques (SEP), une maladie inflammatoire démyélinisante du système nerveux central (SNC), représente un problème majeur de santé publique, car les traitements actuels ne permettent pas de prévenir la neurodégénérescence. Dans la SEP, les cellules immunitaires envahissent de manière anormale le parenchyme à partir de la circulation sanguine après avoir franchi la barrière hémato-encéphalique (BHE). Plus précisément, des anomalies dans les fonctions des cellules T régulatrices (Treg), associées à une augmentation des cellules T effectrices (sous-ensembles de cellules T CD4 activées périphériquement, T-helper (Th) 1/17) et des cellules T CD8, entraînent la formation de lésions inflammatoires et la dégénérescence dans la SEP. Après avoir traversé la BHE, les cellules T sont piégées dans l'espace périvasculaire (PVS) où elles rencontrent les pieds astrocytaires. Des signaux spécifiques médiés par le contact entre ces derniers et les cellules T infiltrantes régulent probablement le trafic et les voies immunitaires essentielles à la progression de la maladie. Cependant, ces signaux restent à identifier. Le récepteur Notch apparaît comme un régulateur clé du développement des sous-ensembles de cellules T favorisant l'auto-immunité dans la SEP. Le blocage de Notch atténue la gravité de l'encéphalite auto-immune expérimentale (EAE) et fait basculer l'équilibre immunitaire d'une réponse médiée par Th1/Th17 vers une réponse médiée par Treg. De plus, nous avons montré que le ligand Notch Dll4 est exprimé par les astrocytes réactifs et soutient l'astrogliose pendant l'EAE.
Nous émettons l'hypothèse que la protéine astrocytaire Dll4 interagit avec ses récepteurs Notch1 et 2 sur les lymphocytes T CD8 et CD4 infiltrés, d'abord dans le PVS, puis dans le parenchyme, afin de stimuler la fonction des sous-ensembles de lymphocytes T au cours de la progression de la maladie.
Notre objectif est d'identifier comment la voie Dll4-Notch contrôle le comportement des lymphocytes T au cours de la neurodégénérescence.
Objectif 1 : Le Dll4 stimule-t-il différemment le phénotype des cellules T dans le PVS par rapport au parenchyme dans l'EAE ?
Nous induirons l'EAE chez des souris dont les astrocytes ont été rendus insensibles au Dll4. Nous analyserons la pathologie dans l'EAE aiguë et chronique et isolerons les unités neurovasculaires de la moelle épinière et la fraction parenchymateuse. Nous établirons ensuite le profil des cellules T (capacité d'activation/migration) dans les deux fractions.
Objectif 2 : Comment l'expression de Dll4 dans les astrocytes contrôle-t-elle le comportement des lymphocytes T infiltrés dans la SEP ?
Nous allons réguler à la baisse ou à la hausse l'expression de Dll4 dans les astrocytes humains (HA). Nous allons co-cultiver des HA avec des cellules T provenant de donneurs atteints de SEP ou sains (HD), dont le profil sera ensuite analysé par cytométrie en flux et RNAseq.
Objectif 3 : La signalisation Dll4-Notch entre les astrocytes et les cellules T est-elle une voie effectrice commune favorisant la neurodégénérescence dans d'autres maladies que la SEP ?
Nous analyserons le profil d'infiltration des cellules T et leur réponse au Dll4 astrocytaire chez des souris atteintes de démence vasculaire et d'accident vasculaire cérébral ischémique.
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Multiple sclerosis (MS), an inflammatory demyelinating disease of the central nervous system (CNS), represents a major public health issue as current therapies do not prevent neurodegeneration. In MS, immune cells improperly invade the parenchyma from the bloodstream after crossing the blood-brain barrier (BBB). Specifically, defects in regulatory T cell (Treg) functions combined with an increase in effector (peripherally-activated CD4 T cell subsets T-helper (Th) 1/17) and CD8 T cells drive inflammatory lesion formation and degeneration in MS. After crossing the BBB, T cells are trapped in the perivascular space (PVS) where they encounter astrocytic endfeet. Specific contact mediated signals between these and infiltrating T cells likely regulate trafficking and immune pathways critical to disease progression. However, these signals remain to be identified. Notch receptor is emerging as a key regulator of the development of T cell subsets promoting autoimmunity in MS. Blocking Notch alleviates Experimental Autoimmune Encephalitis (EAE) severity and shifts the immune balance from a Th1/Th17 mediated response toward a Treg mediated one. Moreover, we showed that Notch-ligand Dll4 is expressed by reactive astrocytes and sustains astrogliosis during EAE.
We hypothesize that astrocytic Dll4 interacts with its receptors Notch1 and 2 on infiltrated CD8 and CD4 T cells, first in the PVS and later on in the parenchyma, to drive T cell subset function during disease progression.
We aim to identify how the Dll4-Notch pathway controls T cell behavior during neurodegeneration.
Aim1: Does Dll4 differentially drive T cell phenotype in the PVS vs. parenchyma in EAE?
We will induce EAE in mice knockdown for Dll4 in astrocytes. We will analyze pathology in acute and chronic EAE and isolate spinal cord neurovascular units and parenchymal fraction. We will then profile T cells (activation/migration ability) in both fractions.
Aim2: How does Dll4 expression in astrocytes control infiltrated T cell behavior in MS?
We will down- or up-regulate Dll4 expression in human astrocytes (HA). We will coculture HA with MS or healthy donor (HD) T cells whose profile will then be analyzed by flow cytometry and RNAseq.
Aim3: Is Dll4-Notch signaling between astrocytes and T cells a common effector pathway to promote neurodegeneration in diseases other than MS?
We will analyze T cell infiltrate profile and response to astrocytic Dll4 in mice with vascular dementia and ischemic stroke.
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Début de la thèse : 01/11/
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