Impact of t-PA administration on brain BDNF levels in physiological conditions and in circulating BDNF levels in ischemic conditions : Human and animal studies

L’objectif de ce travail a été de tester l’hypothèse selon laquelle l’effet bénéfique de l’administration de la forme recombinante de l’activateur tissulaire du plasminogène (rt-PA) chez le patient victime d’un accident vasculaire cérébral (AVC) ischémique ne résulte pas uniquement de son action fibrinolytique mais aussi de sa capacité à augmenter le brain-derived neurotrophic factor (BDNF) dans le cerveau. Dans ce but, nous avons conduit une première étude visant à évaluer chez l’animal sain, l’effet du rt-PA sur les taux cérébraux de BDNF. Dans une seconde approche, nous avons étudié l’effet du rt-PA sur les taux sériques de BDNF chez le patient victime d’un AVC ischémique et chez l’animal soumis à une ischémie cérébrale focale. Le sang a été prélevé chez l’Homme à l’admission (J0), J1, J7 et J90 après l’AVC, et chez le Rat avant et après (1h, 4h et 24h) l’ischémie. Le BDNF a été mesuré dans le cerveau par technique de Western blot et dans le sang par technique ELISA. Dans les deux études le rt-PA (Actilyse®) a été administré sous forme d’un bolus suivi d’une perfusion d’une heure. La première étude montre que 1) le rt-PA augmente les taux de BDNF dans l’hippocampe, 2) le traitement par MK801 (un antagoniste des récepteurs NMDA) mais pas par l’acide tranexamique (un inhibiteur de la plasmine) annule l’effet du rt-PA sur les taux de BDNF. La deuxième étude met en évidence que 1) la récupération neurologique est meilleure chez les patients recevant le rt-PA, 2) le traitement par rt-PA augmente les taux sériques de BDNF à J1 et J7 chez l’Homme, mais ne modifie pas les taux sanguins de BDNF chez l’animal, 3) les taux de BDNF ne sont pas corrélés à la récupération neurologique mais sont inversement corrélés au score cardiovasculaire du patient. En conclusion, nos résultats suggèrent que le rt-PA peut exercer un effet protecteur extra-fibrinolytique en augmentant les taux de BDNFm par une potentialisation de l’activité glutamatergique. Même si le rt-PA induit une meilleure récupération neurologique et augmente les taux circulants de BDNF chez les patients victimes d’un AVC, l’absence de corrélation entre ces deux paramètres n’est pas en faveur de l’utilisation du BDNF circulant comme un marqueur prédictif de récupération neurologique, mais pourrait être un reflet de la capacité de l’endothélium à sécréter le BDNF.Our objective was to test the hypothesis that the beneficial effect of the administration of the recombinant form of tissue plasminogen activator (rt-PA) in ischemic stroke patient not only results from its fibrinolytic activity but also from its ability to increase brain-derived neurotrophic factor (BDNF) in the brain. To this end, we conducted an initial study to evaluate the effect of rt-PA on brain BDNF levels in healthy animals. In a second study, we investigated the effect of rt-PA on serum BDNF levels in ischemic stroke patients and in animals subjected to permanent focal cerebral ischemia. Blood samples were obtained from patient on admission (D0), D1, D7 and D90 after stroke and in rats before and after (1h, 4h and 24h) ischemia. BDNF was measured in the brain by Western blot and in the blood by ELISA. In both studies, the rt-PA (Actilyse®) was administered as a bolus followed by an infusion of one hour. The first study evidences that 1) rt-PA increases the BDNF levels in the hippocampus, 2) treatment with MK801 (a NMDA receptor antagonist) but not with tranexamic acid (a plasmin inhibitor) canceled the effect of rt-PA on BDNF levels. The second study exhibits that 1) neurological recovery was higher in the patients receiving rt-PA, 2) treatment with rt-PA increases serum BDNF at D1 and D7 in patients, but does not change the blood BDNF levels in animals, 3) BDNF levels are not correlated with neurological recovery but are inversely correlated to the patient cardiovascular score. In conclusion, our results suggest that rt-PA may have a protective extra-fibrinolytic effect by increasing in BDNF levels through a potentiation of glutamatergic pathway. Although rt-PA induces a better neurological recovery and increases circulating BDNF levels in stroke patients, the lack of correlation between these two parameters is not in favor of using circulating BDNF as a predictive marker of neurological recovery, but could be a reflect of the endothelium ability to synthesize BDNF