Non-cellular autonomous neuroptotection by OTX2 in the retina - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2020

Non-cellular autonomous neuroptotection by OTX2 in the retina

Neuroprotection non cellulaire autonome par OTX2 dans la retine

Résumé

Homeoproteins are transcription factors that are defined by their homeodomain and that play an essential role in establishing the body pattern. One such homeoprotein is OTX2. As other homeoproteins, in addition to cell autonomous activity, OTX2 can transfer between cells and exert non-cell autonomous activities.Previous studies demonstrated that OTX2 has neuroprotective effect on adult retinal cells. OTX2 promotes the survival of adult retinal ganglion cells in-vitro and protects them against N-Methyl-d-aspartate (NMDA) toxicity in vivo, an adult model of glaucoma. Also, when Otx2 is conditionally knocked out in retinal pigmented epithelium cells, this causes photoreceptor degeneration. And expression in retinal pigmented epithelium cells is sufficient for photoreceptors survival, showing that OTX2 in retinal pigmented epithelium cells is necessary for photoreceptor survival. However, it is not known if non-cell autonomous OTX2 transfer from retinal pigmented epithelium to photoreceptors has protective effect on photoreceptors.The objective of this thesis is to characterize the non-cell autonomous activity of OTX2 in the retina in terms of visual function and photoreceptor survival. In the first part we blocked the transfer of OTX2 in the retina and assessed visual function using PVCre::scFvOtx2 mice in which parvalbumin-expressing cells secrete an anti-OTX2 single chain antibody (OTX2scFv). The secreted OTX2scFv blocks OTX2 transfer within the retina with no effect on the retinal structure and anatomy. However, PVCre::scFvOtx2 mice have reduced visual acuity and altered inner retinal physiology demonstrating a non-cell autonomous activity for OTX2 on inner retinal function.In the second part we explored if OTX2 also has neuroprotective effect on photoreceptors. We established that OTX2 is present in the interphotoreceptor matrix of WT mice, where photoreceptor outer segments are located. We also found that exogenous OTX2 is able to bind glycosaminoglycans (GAGs) in the interphotoreceptor matrix on retinal fresh frozen sections. We also found that in ex vivo retinas, exogenous OTX2 is able to modulate mitochondrial reactive oxygen species pathway gene to protect retinal cells against oxidative stress.This work demonstrated that non-cell autonomous OTX2 in the retina leads to an alteration in inner retinal cell function and causes the deficit in visual acuity. OTX2 binds to the OS and alters reactive oxygen species pathway genes in the retina. This may help to provide neuroprotection to photoreceptors cells.
Les homéoproteines sont des facteurs de transcription contenant un homéodomaine caractéristique et jouent un rôle essentiel dans la mise en place du schéma corporel d’un organisme. OTX2 est l'une de ces homéoprotéines. Au même titre que les autres homéoprotéines, en plus de son activité cellulaire autonome, OTX2 peut transférer entre les cellules et exercer un rôle non cellulaire autonome.De précédentes études ont démontré qu'OTX2 avait un effet neuroprotecteur sur les cellules rétiniennes adultes. OTX2 favorise la survie des cellules ganglionnaire rétinienne (CGR) adultes in vitro et les protège également in vivo contre la toxicité du N-Methyl-d-aspartate (NMDA) dans un modèle adulte du glaucome. De plus, lorsqu’OTX2 est inactivé de manière conditionnelle dans les cellules de l’épithélium pigmentaire rétinien (EPR), cela provoque la dégénérescence des photorécepteurs (PRs). Son expression dans les cellules de l’EPR est suffisante pour la survie des PRs, ce qui montre qu'OTX2 dans les cellules de l’EPR est nécessaire à la survie des PRs. Cependant, on ne sait pas si OTX2 provenant de l’EPR a un effet protecteur sur les PRs grâce à son action non cellulaire autonome.L'objectif de cette thèse est de caractériser l'activité non cellulaire autonome d'OTX2 dans la rétine et son effet sur la fonction visuelle et survie des PRs. Dans la première partie, nous avons bloqué le transfert d’OTX2 dans la rétine et testé les fonctions visuelles grâce à l’utilisation de souris PVCre::scFvOtx2 dans lesquelle les cellules exprimant la parvalbumine sécrètent un anticorps simple chaine dirigé contre OTX2 (OTX2scFv). L’OTX2scFv sécrété bloque le transfert d’OTX2 dans la rétine ce qui n’a aucun effet sur la structure et l’anatomie de la rétine. Cependant, les souris PVCre::scFvOtx2 ont une acuité visuelle réduite et une altération de la physiologie de la rétine interne. Ceci démontre une activité non cellulaire autonome d’OTX2 sur la fonction de la rétine interne.Dans la deuxième partie, nous avons recherché si OTX2 a un effet neuroprotecteur sur les PRs. Nous avons démontré qu’OTX2 est présent dans la matrice inter-photoréceptrice (MIP) de souris WT où se trouvent les segments externes des PRs. Nous avons également constaté qu'OTX2 exogène est capable de se lier aux glycosaminoglycanes (GAGs) de la MIP sur des coupes de rétines congelées. Nous avons également observé que, dans des rétines ex vivo, OTX2 exogène est capable de moduler les gènes de la voie des espèces réactives de l’oxygène (ERO) mitochondriales afin de protéger les cellules de la rétine contre le stress oxydatif.Ce travail démontre que l’effet non cellulaire autonome d’OTX2 dans la rétine provoque une altération des fonctions des cellules de la rétine interne ce qui cause une diminution de l’acuité visuelle. OTX2 se lie aux segments externes et altère l’expression des gènes impliqués dans la voie des ERO dans la rétine. Tout cela contribue à fournir un effet neuroprotecteur aux PRs.
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Origine : Version validée par le jury (STAR)

Dates et versions

tel-03339531 , version 1 (09-09-2021)

Identifiants

  • HAL Id : tel-03339531 , version 1

Citer

Bilal Mazhar. Non-cellular autonomous neuroptotection by OTX2 in the retina. Neurons and Cognition [q-bio.NC]. Université Paris sciences et lettres, 2020. English. ⟨NNT : 2020UPSLE023⟩. ⟨tel-03339531⟩
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