cartographie dynamique du CO2 et du pH dans le cerveau normal et pathologique – Brain-mapping-of-pH-and-CO2

Le CO2 est un régulateur majeur du débit sanguin cérébral, un effet qui résulte d'une modulation du pH de l'espace extracellulaire cérébral. Cependant, une hypothèse controversée suggère qu'en plus du pH, le CO2 lui-même participe au couplage neurovasculaire (NVC) et à la réactivité cérébro-vasculaire au CO2 (CVRCO2). Le NVC et la CVRCO2 étant couramment utilisés pour évaluer la physiopathologie de la vascularisation cérébrale chez l'homme, il est crucial de déterminer où, et dans quelles conditions, un effet direct du CO2 sur les cellules de la paroi vasculaire et les neurones pourrait se produire. Utilisant le cortex en champ de tonneau de la souris comme modèle neurovasculaire, nous proposons de synthétiser des sondes fluorescentes quantitatives du pH et du CO2, ainsi qu'une cage au CO2 photoactivable pour cartographier simultanément la distribution en 3D du pH et du CO2 dans la vascularisation corticale et le neuropil, en réponse à la stimulation des moustaches (NVC) et à la CVRCO2. La sonde pH sera dérivée du H-Ruby et la sonde de CO2 d'une réaction "aza-Wittig en cascade". Les sondes seront liées à des dextrans en utilisant la chimie clic, stabilisant leur concentration dans les vaisseaux cérébraux et l'espace extracellulaire. Les mesures simultanées de la fluorescence des sondes permettront ainsi de différencier, spatialement et temporellement, la dynamique de variations du pH et du CO2. La photo-libération du CO2 permettra de tester son action le long de l'arbre vasculaire. Nous déterminerons quelles cellules de l'unité neurovasculaire (neurones, astrocytes, péricytes, cellules endothéliales et cellules musculaires lisses) sont modulées par le CO2 et le pH. Enfin, nous analyserons au cours du vieillissement, chez la souris contrôle ou présentant une altération génétique des artérioles cérébrales (souris CADASIL), qui du CO2 ou du pH est le meilleur biomarqueur précoce de la pathologie des artérioles.