Neural stem Cells : infection modeling and cell therapy of prion diseases

Les Encéphalopathies Spongiformes Subaigües Transmissibles (ESST) sont des maladies neurodégénératives caractérisées par une longue période d'incubation asymptomatique à l'issue fatale. Elles sont induites par l'accumulation, au niveau du système nerveux central (SNC), de l'isoforme pathogène de la protéine du prion (PrPSc) entraînant une dégénération des cellules neuronales ainsi qu'une astrogliogénèse. La PrPSc, qui joue un rôle central dans la transmission de la maladie, est produite par conversion de la forme physiologique de la protéine du prion (PrPC). Les mécanismes de conversion de la PrPC et de propagation de la PrPSc sont incertains ainsi que les mécanismes moléculaires à la base des maladies à prions. Dans le cadre de la création et l'amélioration de modèles de culture cellulaire, il a été montré que les Cellules Souches Neurales (CSN) issues du SNC permettent la conversion in vitro de la PrPC en PrPSc. Dans cette étude, nous avons utilisé les CSN pour optimiser et caractériser les conditions d'infection des cellules et émis l'hypothèse que la modification des conditions de culture pouvait moduler la production de PrPSc dans les CSN. Pour cela, nous avons ajouté des facteurs influençant l'identité cellulaire dans nos cultures et avons montré qu'ils étaient capables d'augmenter la propagation du prion. Ces modèles nous permettent l'étude des mécanismes moléculaires pouvant être à l'origine de l'infection. En parallèle, nous avons montré que l'ajout d'HEPES dans nos cultures inhibe la production de PrPSc dans les CSN de façon dose-dépendante. Par ailleurs, à ce jour il n'existe aucune thérapie capable de stopper la progression de la maladie chez l'homme. Ainsi, nous avons utilisé les CSN dans le but d'élaborer une approche thérapeutique permettant de distribuer des anticorps au sein du SNC pour stopper la réplication du prion. Ces cellules permettront, de plus, de réparer les zones endommagées du cerveau combinant ainsi thérapie cellulaire et génique.Transmissible Spongiform Encephalopathies (TSE) are neurodegenerative disorders with long asymptomatic incubation periods and fatal issue. They are induced by accumulation of the pathogen isoform of the prion protein (PrPSc) in the central nervous system (CNS) resulting in neuronal degeneration and astrogliosis. PrPSc, produced by the conversion of the physiological form of the prion protein (PrPC), plays a key role in the disease transmission. The mechanisms underlying the conversion of PrPC and the propagation of PrPSc are uncertain just as the molecular mechanisms giving rise to prion diseases. In the aim of creating or improving cell culture models, it has been shown that CNS Neural Stem Cells (NSC) could support PrPC conversion into PrPSc in vitro. In this project, we used NSC to improve and characterize cellular infection and hypothesized that modification of culture conditions could modulate PrPSc production in NSC. Hence, we used factors known to influence cellular identity in our culture model and showed that higher amount of prions were produced. These models also allow molecular mechanisms studies that could be at infection origin. During the course of this study, we also demonstrated that HEPES added to our culture medium could stop prion propagation in a dose-dependant manner. Moreover, to date no therapy aimed at stopping disease progression has been established in humans. We therefore used NSC with the ultimate goal to elaborate a therapeutic strategy based on the delivery of antibodies into the CNS to block prion replication. These cells will also able to repair damaged brain area thus combining cell and gene therapy