Soutenance de thèse de Amina REZZAG LEBZA

Les biomarqueurs sanguins sont des outils de diagnostic essentiels définis comme des signaux sanguins qualitatifs ou quantitatifs à un moment précis pour indiquer un état physiologique ou pathologique. En cas de traumatisme crânien (TCC), il est très difficile de prédire les résultats des patients uniquement en se basant sur la présentation clinique et les résultats radiologiques au moment de l’arrivée au service des urgences. Les biomarqueurs sériques peuvent fournir des informations précieuses sur les résultats suivants des lésions cérébrales et, par conséquent, améliorer les soins de santé des patients. Récemment, le rôle des exosomes circulants dans le sang a été mis en évidence comme une nouvelle source de biomarqueurs. L'implication des exosomes dans l'immunité et la communication intercellulaire suggère un énorme potentiel pour ces vésicules en tant que «biopsie liquide» et réservoir de biomarqueurs diagnostiques et pronostiques en pathologie humaine. Cependant, à ce jour, il n'y a pas de biomarqueur entièrement valide dans l'évaluation du TBI. Au cours de mon travail de thèse, nous étudions le potentiel du cotransporteur K-Cl KCC2. L'expression de KCC2 est cruciale pour la maturation développementale de la transmission GABAergique et dans le cerveau adulte est extrêmement sensible à tout traumatisme cérébral. C'est donc un excellent candidat comme biomarqueur de la pathologie cérébrale. Nous avons étudié l'expression de KCC2 à la fois dans le sérum et les exosomes, comme biomarqueur pour détecter et suivre les modifications moléculaires et fonctionnelles après une lésion cérébrale avec l'ambition de différencier les sujets blessés des sujets sains. Nous visions également à corréler les taux sanguins de KCC2 avec le traitement par bumétanide après TBI qui a été précédemment suggéré comme une approche pharmacologique sûre pour le traitement des déficits cognitifs au stade précoce des troubles cérébraux. Cela nécessite de prouver d'abord l'association physiopathologique entre les niveaux de traumatisme et de biomarqueur dans le sang puis de corréler l'efficacité du bumétanide dans la restauration des niveaux physiologiques du biomarqueur. Nos résultats ont montré une diminution de l'expression de KCC2 à un stade précoce après une blessure, ce qui confirme nos attentes que KCC2 se trouve dans le sérum et les exosomes. Comme dans le cerveau KCC2 est spécifiquement exprimé dans les neurones, les changements d'expression de KCC2 dans le sang peuvent refléter les effets du TBI sur l'état physiologique neuronal. De plus, un traitement précoce avec le bumétanide a efficacement rétabli les niveaux de KCC2 dans les échantillons de sérum et d'exosomes. Ces résultats soutiennent notre suggestion de KCC2 en tant que biomarqueur sanguin puissant pour le diagnostic précoce du processus pathologique du TBI et montrent que les niveaux de KCC2 dans le sérum et les exosomes sont également améliorés par le traitement au bumétanide, qui a confirmé la découverte antérieure dans les tissus cérébraux du rôle du bumétanide. dans la correction de l'activité régulée à la baisse de KCC2 après TBI.

Blood biomarkers are essential diagnostic tools defined as qualitative or quantitative blood signals at a specific time point to indicate physiological or pathological state. In traumatic brain injury (TBI) condition, it is very challenging to predict patients’ outcomes only based on clinical presentation and radiological findings at the time of arrival to emergency department. Serum biomarkers may provide valuable information about following outcomes of brain injury and, thus, improve the healthcare of patients. Recently, the role of blood circulating exosomes has been highlighted as a new source of biomarkers. The involvement of exosomes in immunity and intercellular communication suggests enormous potential for these vesicles as a “liquid biopsy” and a reservoir of diagnostic and prognostic biomarkers in human pathology. However, to date, there is no entirely valid biomarker in assessment of TBI. During my thesis work we investigate the potential of the K-Cl cotransporter KCC2. The expression of KCC2 is crucial for the developmental maturation of GABAergic transmission and in the adult brain is extremely sensitive to any brain trauma. Thus, it is an excellent candidate as a biomarker of brain pathology. We investigated the expression of KCC2 both in serum and exosomes, as biomarker to detect and follow molecular and functional modifications after brain injury with the ambition to differentiate injured subjects from healthy ones. We aimed also to correlate blood KCC2 levels with bumetanide therapy following TBI that has been previously suggested as a safe pharmacological approach for the treatment of the cognitive deficits in early stage of brain disorders. This requires to first prove the pathophysiological association between trauma and biomarker levels in the blood then correlate the efficacy of bumetanide in restoring physiological levels of the biomarker. Our findings showed a decrease of KCC2 expression at an early stage following injury, which confirms our expectations that KCC2 is found in serum and exosomes. As in the brain KCC2 is specifically expressed in neurons the changes of KCC2 expression in the blood may reflect TBI effects on neuronal physiological state. Moreover, early treatment with Bumetanide effectively restored KCC2 levels in serum and exosomes samples. These findings support our suggestion of KCC2 as a potent blood-based biomarker for early diagnosis of TBI pathological process and show that KCC2 levels in serum and exosomes are also improved by Bumetanide treatment, which confirmed earlier finding in brain tissue, of the role of Bumetanide in correcting KCC2 down regulated activity following TBI.