État de la Recherche Fondamentale

en SEP

Alexandre Prat, MD, PhD, FRCPChef, Division de Neuroscience, CHUM,

Laboratoire de NeuroimmunologieCHUM

●Avec ses 10 laboratoires de recherche directement impliqués en SEP, Montréal regroupe une des plus grande concentration de chercheur en SEP en Amérique du Nord et en Europe.

●Tous les domaines de recherche en SEP sont à présent couverts, et regroupés en trois grands axes:

●Immunologie et Neurosciences humaine et animale

●Imagerie cérébrale●Épidémiologie

Convergence et Diversité

Le laboratoire du Dr Samuel David● Étude des mécanismes moléculaires impliqués dans le

développement du modèle animal de la SEP, l’encéphalomyélite expérimentale et plus spécifiquement le rôle de la phospholipase A2 et du fer (hémosidérine) dans l’inflammation cérébrale.

● Étude des mécanismes moléculaires qui distinguent l’EAE cyclique de l’EAE progressive, pour tenter d’identifier les différences chez l’homme .

● Utilisation de techniques combinant les neurosciences, l’immunologie, la génétique et la biologie moléculaire.

● Effectif: 4 étudiants au doctorat et deux fellows.

Convergence et Diversité

Le laboratoire du Dr Douglas Arnold● Utilisation de la résonance magnétique pour

étudier les événements précoces qui surviennent en SEP.

● Comprendre les événements radiologiques impliqués dans la destruction et la réparation du tissu cérébral chez l’humain.

● Utilisation de techniques combinant les neurosciences et des techniques innovatrices de radiologie.

● Effectif: 5 étudiants au doctorat et deux fellows.

Convergence et Diversité

Le laboratoire du Dr Amit Bar-Or●Étude du rôle des lymphocytes B dans le

développement de la SEP.●Identification de thérapies expérimentales.●Études d’imagerie moléculaire lors de la mort

cellulaire.●Utilisation de techniques combinant les

neurosciences et l’immunologie humaine.●Effectif: 3 étudiants au doctorat et deux fellow.

Convergence et Diversité

Le laboratoire du Dr Jack P Antel● Le premier laboratoire de recherche en SEP à

Montréal.● Études sur les cellules souches progénitrices du

SNC humain et de leur potentiel régénérateur en SEP.

● Étude de la myéline et de la remyélinisation.● Étudie l’influence des nouvelles thérapies sur les

interactions entre le système immunitaire et les cellules du SNC.

● Effectifs: 2 étudiants au doctorat et 3 fellows.● Par le passé: plus d’une quarantaine d’étudiants

gradués et une vingtaine de fellows.

Convergence et Diversité

Le laboratoire du Dr Christina Wolfson● Études épidémiologique sur les facteurs

environnementaux et sociaux prédisposant à la SEP.

● Impact de la SEP sur la qualité de vie.● Role du virus de l’Epstein Bar dans le

dévelopement de la SEP.● Effectifs: 6 étudiants au doctorat.

Convergence et Diversité

Le laboratoire du Dr Pierre Talbot● Directeur de l’Institut Armand-Frapier● Études et identification de virus impliqués dans

le développement de la SEP.● Neurotropisme des coronavirus et leur rôle dans

le développement de lésions qui sont très semblables à celle en SEP.

● Effectifs: 4 étudiants au doctorat et 1 fellow.

Convergence et Diversité

Le laboratoire du Dr Nathalie Arbour● Ouvert en 2006. Excellente complémentarité

avec l’équipe du Dr Prat pour l’étude des dérèglements immunitaires en SEP.

● Étude du rôle des lymphocytes CD8 dans la démyélinisation.

● Étude des molécules immunitaires qui affectent la survie des oligodendrocytes humains.

● Utilisation de techniques combinant les neurosciences et l’immunologie humaine. Prend avantage de l’accès aux patients de la clinique de SEP du CHUM.

● Importante collaboration en cours avec McGill.

Convergence et Diversité

Le laboratoire du Dr Prat● Ouverture en 2004 du laboratoire de

Neuroimmunologie du CHUM.● Étude des mécanismes moléculaires

responsables de la formation des plaques chez l’humain. Modèle unique de BBB humaine.

● Utilisation de techniques combinant les neurosciences, l’immunologie humaine et la biologie moléculaire.

● Validation de cibles thérapeutiques en SEP chez l’Homme.

● Collaborations avec McGill, Québec, Ottawa, Toronto, Calgary, Amsterdam.

● Effectifs: 5 étudiants au doctorat et 6 fellow.

Convergence et Diversité

Convergence et Diversité

Soins aux patients et Recherche Clinique● La Clinique de SEP du CHUM (Drs Duquette, Girard, Prat,

Larochelle et Jobin).● 2000 patients actifs. Plus de 7 protocoles de recherche

sur des thérapies utilisant des nouvelles molécules dont certaines par voie orale.

● Importante participation aux études épidémiologiques pancanadiennes.

● Nouveau projet de recherche sur les formes précoces de SEP, tentant de déterminer les facteurs qui influencent le pronostic.

● Une unité qui s’accroît très rapidement grâce aux efforts soutenus du Dr Duquette et qui favorise l’intégration recherche clinique et fondamentale (Dr Prat et Arbour).

● Collaborations avec les Drs François Grand’Maison, Jack Antel et Yves Lapierre.

Plusieurs nouveaux chercheurs qui s’installeront sous peu

à Montréal

● Dr Peter Darlington, PhD (exercise and the immune system-Concordia).

● Dr Jorge Ivan Alvarez, PhD (astrocytes and the immune system, UdeMontreal).

● Dre Catherine Larochelle, MD-PhD (Novel adhesion molecules, UdeMontreal).

● Dre Veronica Miron, PhD (Myelin biology, McGill).

Rechercheclinique

Immunologie etNeuroscience

Épidémiologie

Imagerie Cérébrale

EndMS program etCIHR

Training Grant

Conférenciersinvités

CollaborationsCanadienne

et Internationale

Réparation des tissus dans le contexte de la sclérose en plaques :

est-ce possible?

Dr Jack Antel, neurologueInstitut neurologique de Montréal

Évolution naturelle de la SP – progression et degrés d’incapacité variables

Lésion inflammatoire

‘Lésion dégénérative

Évolution selon l’IRM

Évolution clinique

Comment expliquer les rémissions? Comment expliquer la progression?

Années

Conduction dans le système nerveux central – effets de la

démyélinisation

Gracieuseté de Bruce Trapp

Causes fondamentales de la progression de la SP

• Détérioration continue/protection déficiente• effets cumulatifs de la détérioration• défaillance des mécanismes de protection du

SNC

• Défaillance des mécanismes de réparation• Défaillance des mécanismes

compensatoires • réorganisation fonctionnelle• modification des propriétés de la conduction

nerveuse

Stratégies thérapeutiques contre la sclérose en plaques

• Prévenir la détérioration des tissus • Réparer les tissus détériorés• Assurer la survie des tissus détériorés ou

réparés• Améliorer la fonction des tissus détériorés

ou faire appel à des mécanismes compensateurs ou les deux

Imagerie par résonance magnétique (IRM) – variabilité du degré de réparation des lésions

Image 1 : IRM en T2

Image 2 : huit mois plus tard

- 1985

Possibilités de réparation de la myéline dans le contexte de la SP

• Qu’est-ce qui démontre la survenue d’une remyélinisation dans le contexte de la SP?

• Quelles sont les cellules médiatrices de la remyélinisation dans le contexte de la SP?

• Quels mécanismes peuvent contribuer à limiter la remyélinisation dans le contexte de la SP?• Propriétés intrinsèques des cellules

myélinisantes• Influences extrinsèques – micro-environnement

du SNC, produits du système immunitaire• Effets des médicaments sur les cellules

myélinisantes

OLIGODENDROCYTES ET MYÉLINE

Qu’est-ce qui démontre la survenue d’une remyélinisation

dans le contexte de la SP?

Plaques de SP – exemples de démyélinisation et de remyélinisation - Gracieuseté de Kuhlmann/Brueck

Mesure par IRM du degré de remyélinisation – Chen J.T. et coll.

06,5 mois après lerehaussement

Rapport de transfert d'aimantation (RTA) net

RTA faible et stable

RTA croissantRTA décroissant

LFB-PAS

LFB-PAS

LFB-PAS MBP

MBP KiM1P

KiM1P

KiM1P

MBP

Goldschmidt, T. et coll., Neurology 2009; 72:1914-1921

Comparaison du degré de remyélinisation dans des lésions précoces et des lésions tardives

Signaux nécessaires à la myélinisation lors de la formation de la myéline et de la remyélinisation

Quelles sont les cellules médiatrices de la remyélinisation

dans le contexte de la SP?

Normal

0,2 % Cuprizone6 semaines

Démyélinisation Remyélinisation

Régime normal 3 semaines

Semaines

Nbre de POL

1 2 3 4 5 6 7 8 9Démyélinisation

Remyélinisation

Cuprizone

Réponses des POL

LFB

PBM

Démonstration du principe de la remyélinisation du SNC – modèle de Cuprizone

Miron et coll., Amer J Path 2009

Potentiel de myélinisation intrinsèque du progéniteur des

oligodendrocytes humains (POL)

Windrem, M. et coll. – A2B5 selected human embryonic and adult progenitor cells myelinate CNS of shiverer mice. Cell Stem Cell 2: 553-565 (2008).

Cui et coll. 2010

Des progéniteurs des oligodendrocytes (POL) sont présents

dans les lésions précoces de la SP

Lésion chronique de la cellule olig2strong NOGO- à proximité des axones

Cellules Olig2strong NOGO+ dans des lésions précoces de SP

Blocage de la différentiation des POL comme cause de la défaillance des mécanismes de remyélinisation au cours de la SP chronique. Kuhlmann, T., Miron, V., Cuo, Q., Wegner, C., Antel, J., Brück, W. Brain, 2008.

Fondement de la défaillance des mécanismes de remyélinisation

dans le contexte de la SP

• Lié aux POL – potentiel intrinsèque limité ou efficacité réduite en raison de la présence d’une lésion

• Lié aux axones – diminution de la capacité d’interagir avec les POL ou incapacité d’interaction

• Lié au micro-environnement – absence de signaux positifs ou présence de signaux inhibiteurs

Fondement du ciblage sélectif des lésions d’origine immunitaire

Déterminé par les effecteurs

Déterminé par les cibles

Formation du processus et survie cellulaire des OL et des POL dans des conditions de

culture optimales et sous-optimalesPOL OL

Les facteurs de croissance (BDNF et IGF-I) favorisent l’enroulement des

POL autour des axones DRGNCui et coll. – J Neuropath Exp Neurol – 2010

Promotion de la réparation endogène

Émission de signaux positifs

• IgM Ab naturelle• Cellules T autoréactives

protectrices• Facteurs neurotrophiques –

IGF1 et 2, BDNF, LIF• Cytokines/chimiokines*

– IL-11, TNF, ostéopontine • Transduction des signaux

– Acide rétinoïque *double rôle

Suppression de signaux négatifs

• LINGO• Sémaphorine (CD100)• Protéoglycanes

.

Cultures organotypiques de coupes du cervelet de souris nouveau-nées (Miron et coll.)

Cerveau de sourisnouveau-née

Cervelet et rhombencéphale

dissection

Sections sagittales de 300 m

sur microtomeRétablissement

2-3 semaines

Milieu 3 semaines

FTY720 3 semainesMaintien de la myéline

Cervelet et rhombencéphale

Lysolécithine0,5 mg/ml 16 h

démyélinisation

Milieu 2 sem.

FTY720 2 sem.Remyélinisation

350 14-21

Jours in vitro (JIV)

Étude des effets des médicaments

Miron et coll., 2010

Le FTY720 stimule la remyélinisation dans les cultures de coupes du cervelet démyélinisé de sourisDémyélinisation par la lysolécitine (0,5 mg/ml) durant une nuit, à 21 jours, in vitroTraitement par le FTY720 (100 pm et 1 µm) durant 14 jours in vitro après la démyélinisation

BG-12 (diméthylfumarate)

BG-12 (diméthylfumarate) : nouveau médicament capable de promouvoir la survie des oligodendrocytes?

van Horssen, J. Neurology, 76 A136, 2011.

Réparation exogène \ cellules souches mésenchymateuses, embryonnaires et inductibles

Griffiths et coll., Science 1998

Conséquences de la démyélinisation sur l‘intégrité et la fonction de l‘axone – dégénérescence tardive due à des

exigences métaboliques excessives visant à maintenir la conduction

Dégénérescence axonale chez les animaux dépourvus de myéline

Ensemble, nous relèveronsles défis posés par la SP