Activation microgliale dans un modèle de souris α-synucléine de la maladie de Parkinson

Date de la dernière mise à jour : 06 août 2024

Auteurs: Laurent Potvin-Trottier, Ph.D., Robin Guay-Lord, Lionel Breuiland, Ph.D., Simone P. Zehntner, Ph.D., Elodie Brison, Ph.D., Jim Paskavitz, M.D., Barry J. Bedell, M.D., Ph.D.

Principaux enseignements

• La microglie peut être automatiquement classée comme non activée ou activée sur la base de ses caractéristiques morphologiques.
• Un "score d'activation" pour chaque cellule peut être défini sur une échelle continue en utilisant la somme de ses mesures morphologiques.
• Dans un modèle de souris ensemençant des fibrilles préformées d'α-synucléine (PFF), nous avons montré des augmentations très significatives de la microglie activée dans les régions où se propagent des agrégats d'α-synucléine phosphorylée.
• L'état phénotypique de la microglie peut être quantifié plus finement en utilisant (a) la distribution des scores d'activation, qui peut démêler les effets de l'augmentation de la densité cellulaire et les changements dans leur morphologie, et (b) la distribution de la microglie activée à travers différentes sous-classes avec des morphologies distinctes.
• Notre nouvelle approche peut fournir des mesures sensibles pour les tests précliniques de l'efficacité des traitements de fond dans les modèles animaux de la maladie de Parkinson.

On pense que la microglie joue un rôle clé dans les maladies neurologiques, telles que la maladie de Parkinson, la maladie d'Alzheimer, la sclérose latérale amyotrophique, la démence frontotemporale et la sclérose en plaques. Dans ces maladies, l'activation microgliale est souvent liée à la progression pathologique et à la gravité de la maladie.

La microglie au repos, avec ses processus très ramifiés, a la capacité de passer à différents états fonctionnels, avec une modification de sa morphologie (par exemple, des processus plus courts), de sa prolifération, de son activité phagocytaire, de sa présentation d'antigènes et de la libération de cytokines et de chimiokines. Alors que le nombre ou la densité des microglies est généralement mesuré sur des coupes d'immunohistochimie (IHC) ou d'immunofluorescence (IF), l'évaluation des caractéristiques morphologiques peut fournir des informations supplémentaires sur le phénotype microglial.

Nous avons développé une nouvelle méthode entièrement automatisée pour l'analyse de la morphologie microgliale dans les régions neuroanatomiques d'intérêt sur les coupes IHC. Notre méthode s'appuie sur des algorithmes avancés de vision par ordinateur et d'apprentissage automatique. Nous avons utilisé cette nouvelle technique pour évaluer l'activation microgliale dans un modèle murin d'ensemencement et d'étalement de fibrilles préformées d'α-synucléine (PFF) de la maladie de Parkinson, couramment utilisé pour l'évaluation préclinique d'agents thérapeutiques modificateurs potentiels de la maladie. 

Chez les souris témoins ayant reçu une injection de PBS, la densité de la microglie s'est avérée cohérente dans toutes les régions d'intérêt (ROI) et peu variable, démontrant ainsi la précision de notre approche. Dans le cerveau des souris ayant reçu une injection de PFF, la densité de la microglie a augmenté dans la plupart des régions d'intérêt analysées. Cette augmentation est plus importante dans les régions affectées précocement dans ce modèle de propagation de l'α-synucléine PFF, telles que les cortex piriforme et entorhinal ipsilatéraux. Nous avons constaté que la mesure de la "microglie activée" montrait une distinction plus nette entre les groupes de souris PFF et PBS que la simple mesure de la densité de la coloration Iba-1 et permettait de mieux détecter les différences statistiquement significatives entre les groupes.

L'activation microgliale est un processus complexe qui fait l'objet de recherches actives. Des rapports ont suggéré une activation microgliale à la fois bénéfique et délétère dans les maladies neurologiques. Des tentatives ont été faites pour séparer les microglies activées en sous-classes présentant des caractéristiques différentes. Pour mieux comprendre le processus d'activation microgliale, nous avons subdivisé les cellules activées en quatre catégories aux propriétés distinctes en utilisant un regroupement non supervisé basé sur des caractéristiques morphologiques. L'identification des changements dans la distribution des sous-classes, en conjonction avec les changements dans les scores d'activation, pourrait fournir des informations uniques sur l'évolution de la maladie ou les effets thérapeutiques qui peuvent ne pas être facilement visibles par de simples mesures de la densité cellulaire. 

Points forts de la présentation