Caracterisatiοn,at short and long terms, of ΜgSΟ4 effects alone or associated with 4-Ρhenyl butyrate, in a mouse model of perinatal hypoxic-ischemic insult.

La paralysie cérébrale (PC) se définit comme « un ensemble de troubles permanents du mouvement et/ou de la posture, responsables de limitations d’activités, imputables à des atteintes non progressives survenues sur le cerveau en développement du fœtus ou du nourrisson ». La prématurité et une Hypoxie-Ischémie (HI) néonatale sont des facteurs de risque de la PC. Les garçons présentent une vulnérabilité accrue au développement d’une paralysie cérébrale. Le sulfate de magnésium (MgSO4) est systématiquement administré en clinique aux mères en menace d’accouchement prématuré en tant qu’agent neuroprotecteur. Cependant, ces effets bénéfiques ne semblent pas perdurer à long terme. Ces résultats ont été également retrouvés dans un modèle murin d'encéphalopathie du prématuré consistant en une HI réalisée chez le souriceau âgé de 5 jours (P5). En effet, à court terme, le MgSO4 prévient totalement les déficits sensorimoteurs induits par l'HI, avec la même efficacité chez les mâles et les femelles. Cependant, à long terme, le MgSO4 induit une prévention partielle des déficits comportementaux et ce, de manière sexe-dépendante. Pour tenter d’améliorer la neuroprotection, un projet de stratégie combinatoire a été développé au sein de l’équipe : il consiste à associer le MgSO4 à une seconde molécule présentant des propriétés anti-excitotoxiques, anti-apoptotiques et anti-inflammatoires. Une molécule de la famille des butyrates, le 4-phényl butyrate (4-PBA), a été retenue car elle présente ces caractéristiques et est d’ores et déjà administrée en clinique chez le nouveau-né. Les objectifs de ces travaux de thèse étaient alors de comparer les effets du MgSO4 administré seul aux effets de l’association MgSO4/4-PBA sur les altérations induites par une HI néonatale. Pour cela, les agents ont été administrés à des souriceaux hypoxo-ischémiés à 5 jours de vie. Leurs effets au niveau comportemental, cellulaire et moléculaire ont été observés, lors de la période postnatale, puis à l’adolescence et jusqu’à l’âge adulte, tout en recherchant de potentiels effets dépendant du sexe. En parallèle, chez des individus non hypoxo-ischémiés, les potentiels effets propres délétères des traitements ont été évalués.Dans une première étude, il a été montré qu’à court terme et au niveau comportemental, l’association MgSO4/4-PBA n’altère pas la prévention totale induite par la MgSO4 seul. Au niveau cellulaire, le MgSO4 et l'association MgSO4/4-PBA protègent de façon similaire contre la perte tissulaire induite par l’HI à P10. À long terme, le MgSO4 et l'association MgSO4/4-PBA préviennent de manière équivalente les déficits d’approche sociale induits par l’HI. L’association MgSO4/4-PBA améliore la prévention du MgSO4 concernant les déficits de la coordination motrice. En revanche, seule l'association MgSO4/4-PBA prévient les déficits de motricité volontaire et les déficits mnésiques induit par l’HI. Ceci peut s’expliquer en partie par le fait qu’à court terme, l’association contrebalance l’accumulation des précurseurs d'oligodendrocytes dans le corps calleux et dans le striatum induite par l’HI, à l’origine de la préservation de l'intégrité de la substance blanche à long terme. Par ailleurs, des réponses à l’HI et aux traitements, différentes en fonction du sexe, ont été observées concernant les capacités motrices et mnésiques des animaux à long terme. Ces différences pourraient s'expliquer en partie par l’émergence de processus pathologiques liés au sexe suite à l'HI. En effet, 24h après l’HI, l'apoptose semble être activée chez les femelles majoritairement par le biais des caspases, ce qui est peu le cas chez les mâles. Contrairement à l’administration de MgSO4 seul, l'association MgSO4/4-PBA semble contrer ce processus apoptotique chez les femelles. Là encore, aucun effet propre délétère des traitements n’a été observé sur le comportement des animaux, sur les paramètres étudiés, à court et long termes.Cerebral palsy (CP) is defined as " permanent disorder of movement and/or posture, responsible for activity limitations, attributable to non-progressive damage to the fetus brain". Prematurity and neonatal hypoxia-ischemia (HI) are risk factors of CP. Boys have an increased vulnerability to develop CP. Magnesium sulphate (MgSO4) is routinely administered, in clinic, to mothers at risk of preterm delivery as a neuroprotective agent. However, these beneficial effects do not seem to maintain at long term. These results were also found in a mouse model of encephalopathy of prematurity consisting of an HI performed on a 5-day-old pups (P5). Indeed, at short term, MgSO4 completely prevents HI-induced sensorimotor deficits, with the same efficacy in males and females. However, at long term, MgSO4 induces a partial prevention of behavioural deficits in a sex-dependent manner. In order to improve neuroprotection, a strategy has been developed within the laboratory: it consists in associating MgSO4 with a second molecule presenting anti-excitotoxic, anti-apoptotic and anti-inflammatory properties. A molecule from the butyrate family, 4-phenyl butyrate (4-PBA), was chosen because it presents these characteristics and is already administered to neonates.The objectives of this thesis were to compare the effects of MgSO4 administered alone with the effects of the MgSO4/4-PBA association on the HI-induced alterations. For this purpose, the agents were administered to HI mice at P5. Their effects at the behavioural, cellular and molecular levels were observed in the postnatal period, then at the adolescence and at the adulthood, while looking for potential sex-dependent effects. In parallel, in non-HI individuals, the potential deleterious effects of the treatments were assessed.It was shown that, at short term and at a behavioural level, the MgSO4/4-PBA combination does not alter the total prevention induced by MgSO4 alone. At the cellular level, MgSO4 and the MgSO4/4-PBA association similarly protect against HI-induced tissue loss at P10. At long term, MgSO4 and MgSO4/4-PBA equivalently prevent HI-induced social approach deficits. The MgSO4/4-PBA association improves the MgSO4 prevention for motor coordination deficits. In contrast, only the MgSO4/4-PBA association prevents HI-induced motricity and memory deficits. This may be partly explained by the fact that at short term, the combination counters the HI-induced accumulation of oligodendrocyte precursors in the corpus callosum and striatum, which results in the preservation of white matter integrity at long term. In addition, sex differences in responses to HI and treatments were observed at behaviroal level at long term. These differences could be explained by the emergence of sex-related pathological processes following HI. Indeed, 24 hours after HI, apoptosis seems to be activated in females mainly through caspases, which is not the case in males. Contrary to the administration of MgSO4 alone, the MgSO4/4-PBA association seems to prevent this apoptotic process in females. No specific deleterious effect of the treatments was observed on behavior, on the parameters studied, at short and long terms

Why considering sexual differences is necessary when studying encephalopathy of prematurity through rodent models

International audienc