Etablissement et caractérisation de nouveaux modèles in vitro de barrière hémato-encéphalique : de la recherche fondamentale à la recherche appliquée

La barriere hemato-encephalique (BHE), localisee au niveau des capillaires cerebraux, est une compo- sante cruciale de l'unite neuro-glio-vasculaire car elle est responsable du maintien de l'homeostasie cerebrale. En limitant l'acces de nombreuses molecules au parenchyme cerebral, cette structure protege efficacement le systeme nerveux central (SNC) de composes toxiques, mais empeche ainsi de nombreux medicaments d'atteindre leur cible. La difficulte a etudier les caracteristiques et la permeabilite de la BHE in vivo a mene les scientifiques a developper differents modelesin vitro de BHE. Notre modele, qui consiste en une coculture de cellules endotheliales de capillaires cerebraux et de cellules gliales, a ete largement caracterise : il exprime les caracteristiques de laBHEin vivoet s'est avere utile dans l'etude des interactions cellulaires au sein de la BHE en conditions physiologiques et pathologiques. Le modele de coculture initialement developpe a ete complete par l'addition de pericytes cerebraux afin de former des tricultures. En effet, les pericytes apparaissent aujourd'hui comme des acteurs importants de la BHE, mais sont souvent absents des modeles in vitro. Reunir les trois principales populations cellulaires formant la BHE(cellules endotheliales, cellules gliales et pericytes cerebraux) semble necessaire afin de reproduire encore plus finement la configuration retrouveein vivo, dans le but de comprendre les interactions cellulaires ayant cours au sein de la BHEen conditions physiologiques et pathologiques. Sur la base de notre coculture originelle, deux tricultures ont ete mises en place : alors que dans la premiere les pericytes sont culti- ves a distance des cellules endotheliales, ces deux types cellulaires sont etroitement associes dans le second. Les deux modeles ont ete caracterises en terme de morphologie et d'expression de marqueurs endotheliaux, de permeabilite paracellulaire et d'expression de pompes d'efflux, demontrant qu'ils representent tous deux des modeles pertinents de BHE. Ils permettront d'etudier la contribution des pericytes au phenotype de BHE et a sa reponse en conditions pathologiques, prenant en consideration la composante glio-vasculaire. Dans la majorite des cas, l'utilisation des modelesin vitro de BHE au cours des processus de decouverte de medicaments vise a predire si de potentielles molecules therapeutiques a visee cerebrale peuvent atteindre le SNC, permettant leur effet pharmacologique au niveau de leur cible centrale. Cependant, ces modeles ne presentent generalement pas un debit suffisant pour evaluer rapidement la permeabilite du grand nombre de composes generes par l'industrie pharmaceutique lors des etapes precoces de la decouverte de medicaments. A partir de notre coculture d'origine, un premier modele a ete developpe pour l'adapter au criblage de molecules en reduisant son format (24 puits au lieu de 6 puits) ainsi que son cout, le temps de culture et les besoins techniques associes. Cette procedure comprend toutefois une etape critique de trypsinisation des cellules endotheliales. Nous avons souhaite rendre ce modele encore plus facile d'utilisation en le fournissant congele, afin que l'utilisateur final consacre un minimum de temps et de ressources techniques. Toutes ses caracteris- tiques montrent qu'il constitue un modele in vitro de BHE pertinent et fiable pouvant repondre au besoin de criblage de composes des groupes pharmaceutiques et des petites entreprises de biotechnologie. Le travail realise a permis d'adapter notre modele deBHEoriginel a deux problematiques. D'une part, la simplification de la procedure associee a sa mise en place permet de repondre aux besoins de l'indus- trie pharmaceutique de generer des donnees de permeabilite a grande echelle, lors des phrases precoces de la decouverte de medicaments. D'autre part, l'integration des pericytes cerebraux au sein du modele permet d'etudier les interactions cellulaires mises en jeu au sein de la composante glio-vasculaire. Ces modeles pourront donc respectivement contribuer au developpement de medicaments a visee cerebrale dont la permeabilite a travers laBHEpourra etre optimisee, et a l'etude les intercommunications cellulaires mises en jeu au niveau de la BHE en conditions physiologiques et pathologiques.