Dystrophin Dp71 Gliovascular Function : Molecular and Fonctional Alterations in a Mice Model Lacking Dp71

Abstract

La déficience intellectuelle chez les patients atteints de myopathie de Duchenne a été associée à la perte de dystrophine Dp71, produit du gène dmd le plus abondant dans le cerveau adulte. La Dp71 est exprimée au cœur d’un complexe macromoléculaire impliqué dans l’ancrage de canaux ioniques (AQP4, Kir4.1) au niveau des pieds des astrocytes périvasculaires, ce qui suggère qu’une altération de la fonction gliale pourrait contribuer aux déficits cognitifs. Dans notre étude, nous avons caractérisé les altérations moléculaires présentes au niveau macroglial et vasculaire du fait de la perte sélective de Dp71 chez la souris Dp71-null. Dans un premier temps, au moyen d’analyses semi-quantitatives par microscopie électronique et/ou par immunofluorescence et microscopie confocale sur sections de tissu, nous démontrons la présence d’une réduction drastique mais partielle (70%) de l’expression polarisée des canaux AQP4 au niveau des pieds des cellules gliales entourant les capillaires du cervelet et de l’hippocampe, avec une réduction du β-dystroglycane (>50%) et une perte totale d’α1-syntrophine. L’expression résiduelle d’AQP4 dans les capillaires n’est pas liée à une compensation par d’autres dystrophines mais pourrait impliquer des protéines paralogues. Par contre, l’expression d’AQP4 autour des vaisseaux de gros calibres (artérioles précapillaires) est totalement préservée dans l’hippocampe. Nos résultats suggèrent l’implication d’une autre dystrophine au niveau glial et endothelial, la Dp140, et de la Dp427 au niveau des muscles lisses de ces gros vaisseaux. Dans une seconde partie de ce travail de thèse, une étude collaborative a permis de mettre en évidence un oedème des pieds des cellules gliales et des altérations modérées de l’intégrité de la barrière hémato-encéphalique. L’ensemble de ces résultats suggère que chez la souris Dp71-null, l’absence d’α1-syntrophine et la réduction de la distribution polarisée des canaux AQP4 au niveau des pieds des cellules gliales altère l’homéostasie hydrique et certaines fonctions de la barrière vasculaire, ce qui pourrait contribuer aux déficits synaptiques et cognitifs décrits dans ce modèle.Intellectual disability in Duchenne muscular dystrophy patients was associated with the loss of Dp71, the main dmd gene product in the adult brain. Dp71 is a core component of a macromolecular complex involved in the anchoring of ionic channels (AQP4, Kir4.1) in perivascular glial endfeet, suggesting that a dysfunctional glial mechanism could contribute to cognitive dysfunctions. In our study, we characterized the molecular alterations present in macroglial and vascular domains due to the selective loss of Dp71 in Dp71-null mice. First, using semi-quantitative immunogold analyses in electron microscopy and/or immunofluorescence and confocal image analyses in tissue sections, we demonstrate the presence of a drastic but partial reduction (70%) of the polarized distribution of AQP4 channels in the glial cell endfeet that surroundcapillaries in cerebellum and hippocampus, along with a reduction of β-dystroglycan (>50%) and complete loss of α1-syntrophin. Residual expression of AQP4 in capillaries did not depend on compensation by other brain dystrophins but could involve paralogue proteins. In contrast, expression of AQP4 in large-diameter vessels (precapillary arterioles) is totally preserved in hippocampus. Our results suggest the involvement of another dystrophin at the glial and endothelial levels, the Dp140, and that of Dp427 in the smooth muscle of large vessels. In a second part of this thesis work, a collaborative study allowed us to demonstrate presence of glial-endfeet edema and moderate alterations of the blood-brain barrier integrity. In all, these results suggest that in Dp71-null mice the absence of α1-syntrophin and reduction of polarized distribution of AQP4 channels in glial endfeet alters water homeostasis and certain functions of the vascular barrier, which might contribute to the synaptic and cognitive defects reported in this model