Résumé
Les lésions de la moelle épinière (LME) font partie des plus graves maladies du système nerveux central (SNC). Elles peuvent induire des effets physiques et psycho-sociaux dramatiques chez les patients et d’importants coûts pour le système de santé. Après une lésion, une cascade d’évènements est enclenchée perturbant les structures et populations cellulaires à proximité. Une des conséquences est la formation de la cicatrice gliale, constituée de diverses populations cellulaires telles que les formes activées de microglies et d’astrocytes. Les fibroblastes produisant du collagène sous l’action d’astrocytes participent au processus fibrotique. La cicatrice gliale constitue une dense barrière physique et chimique, aux effets à la fois bénéfiques et délétères. Aucun traitement curatif n’existe à l’heure actuelle. Cependant, des thérapies pharmaceutiques ont été développées, notamment par la déplétion transitoire de la microglie en utilisant le GW2580, un traitement qui inhibe le récepteur CSF1R impliqué dans la partie proliférative des cellules gliales.Le rôle du collagène dans la formation de la cicatrice gliale a été peu exploré comparé à ceux de la microglie et des astrocytes. Le collagène fibrillaire tel que le collagène de type I est bien connu dans les processus de cicatrisation classiques et se caractérise par une organisation supramoléculaire en fibrilles striées regroupées en une structure cylindre et finalement associées en fibres. Cet assemblage lui confère des propriétés optiques uniques pouvant être directement détectées par des mesures d’optique non-linéaire (ONL) telle que la génération de seconde harmonique (GSH) sans préparation ou un marquage de l’échantillon. De plus, la GSH est un signal cohérent dépendant de la polarisation du laser incident, et des mesures de GSH résolue en polarisation (P-GSH) peuvent déterminer l’arrangement supramoléculaire des fibres de collagène associé à la symétrie des fibrilles. L’approche globale proposée était d’exploiter le potentiel de l’ONL pour détecter et caractériser le collagène fibrillaire dans un modèle murin de LME, corrélant les informations structurales avec le comportement biomécanique du tissu, déterminé par microscopie à force atomique (MFA) en mesurant les forces appliquées lors de micro-nano indentations. Les fibres de collagène visibles grâce à leur signal en GSH ont été caractérisées via deux méthodes : le logiciel CurveAlign dédié à l’analyse des fibres de collagène dans les échantillons biologiques, et un algorithme codé au sein de l’équipe basé sur le «Fingerprint algorithm» pour une analyse plus adaptée à notre étude. Un « squelette » de fibres généré par cet algorithme a permis d’extraire des métriques pertinentes comme la densité de fibres, leur tortuosité, ainsi que leur orientation à un niveau local (calculant la variation circulaire de l’alignement local) et global (calculant l’entropie statistique). Le but de notre approche d’imagerie multimodale sans marquage était de révéler et suivre des biomarqueurs de la structure fibrotique, suivre l’élasticité de tissus de moelle épinière lésée à différent temps après lésion, et évaluer le potentiel effet d’un traitement au GW2580 à 6 semaines post lésion. Le signal GSH émis par le collagène fibrillaire a permis de l’identifier comme biomarqueur de la lésion. Une augmentation de la densité de fibres ainsi que la présence de fibres plus tortueuses ont été observées entre 1 et 6 semaines post lésion. Les mesures en P-GSH ont révélé la présence de deux types de symétrie des fibrilles (cylindrique et trigonal) à tous les temps après lésion. L’étude des propriétés nano-mécaniques a montré un durcissement notable de la zone lésée à partir d’une semaine post lésion, certainement corrélé à la formation de fibres de collagène.Ces observations indiquent la concomitance d’importantes modifications structurales et mécaniques au cours de l’évolution de la cicatrice fibrotique suite à une LME chez la souris.