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Les effets de l'incision et de l'administration intrathécale préopératoire de propentofylline ou d'U0126 sur l'hyperalgésie après l'incision
Hyperalgésie mécanique
Il n'y avait aucune différence significative des seuils de mécanonociception plantaires (PWMT) entre les six groupes à 24 h avant l'opération (p > 0,05; Figure 1A,B). Dans le groupe IP, le PWMT a diminué après l'incision et est resté significativement inférieur au seuil de base de 2 h à 72 h après l'incision (p < 0,05 par rapport au niveau de base; Figure 1A). Dans les groupes NS et DMSO, aucune différence significative des PWMT n'a été observée entre les différents temps après l'incision (p > 0,05 par rapport au groupe IP; Figure 1B). Dans le groupe PPF, le PWMT était significativement plus élevé que dans le groupe IP de 2 h à 72 h après l'incision (p < 0,05 par rapport au groupe IP; Figure 1A), et à 72 h après l'incision, il n'était plus significativement différent du niveau de base (p > 0,05 par rapport au niveau de base; Figure 1A). Dans le groupe U0126, les PWMT étaient significativement plus élevés que dans le groupe IP durant les 24 premières heures après l'incision (p < 0,05 par rapport au groupe IP; Figure 1A), mais cet effet n'était plus maintenu à 72 h après l'incision, moment où le PWMT restait significativement inférieur au niveau de base et n'était plus significativement différent de celui du groupe IP (p < 0,05 par rapport au niveau de base; p > 0,05 par rapport au groupe IP; Figure 1A).
Hyperalgésie thermique
Il n'y avait pas de différences significatives entre les seuils de douleur plantaire (PWTL) des six groupes à 24 h avant l'opération (p > 0.05; Figure 1C, D). Dans le groupe IP, le PWTL a diminué de 24,85 s ± de 1,06 s avant l'opération à 4,38 s ± 1,02 s à 4 h après l'incision, puis augmentation partielle à 18,37 s ± 1,38 s à 72 h après l'incision, mais est resté significativement inférieur au niveau de base pendant toute la période d'observation (p < 0.05 contre ligne de base Figure 1C). Dans les groupes NS et DMSO, aucune différence significative des seuils de latence au retrait de la patte (PWTL) n'a été observée entre les différents temps suivant l'incision (p > 0.05 contre le groupe d'IP ; Figure 1D). Dans le groupe PPF, le DLAP a été significativement plus élevé que dans le groupe IP tout au long de la période d'observation de 72 heures (p < 0,05 par rapport au groupe IP ; Figure 1C) et 72 h après l'incision, il était revenu à un niveau qui ne différait pas de manière significative de la valeur de base (p > 0,05 par rapport à la ligne de base ; Figure 1C). Dans le groupe U0126, la durée de la réponse à la douleur (PWTL) était significativement plus élevée que dans le groupe IP au cours des 24 premières heures suivant l'incision (p < 0,05 par rapport au groupe IP ; Figure 1C); cet effet n'était plus observé 72 h après l'incision, moment où le seuil de retrait au stimulus douloureux (PWTL) restait significativement inférieur à la valeur de base mais n'était plus significativement différent de celui du groupe IP (p < 0,05 par rapport à la ligne de base ; p > 0,05 par rapport au groupe IP ; Figure 1C).
Analyse par immunoblot de l'évolution temporelle de l'expression des marqueurs cellulaires médullaires et de la phosphorylation de la kinase régulée par les signaux extracellulaires 1 et 2 après une incision
Plusieurs bandes ont été identifiées aux poids moléculaires exacts avec un anticorps spécifique sur les membranes en PVDF, notamment NeuN (48 et 50 kD), GFAP (50 kD), Iba-1 (17 kD), p-ERK1/2 (p-ERK1 = 44 kD ; p-ERK2 = 42 kD), t-ERK1/2 (t-ERK1 = 44 kD ; t-ERK2 = 42 kD) et GAPDH (36 kD). La bande GAPDH a été utilisée comme témoin pour NeuN, GFAP, Iba-1 et t-ERK1/2, et la bande t-ERK1/2 a été utilisée comme témoin pour p-ERK1/2.
Les données de western blot provenant des moelles épinières du groupe IP ont montré des augmentations de degrés variables après l'incision (Figure 2A). L'expression de la protéine nucléaire spécifique des neurones a atteint sa valeur maximale 4 h après l'incision (p < 0,001 par rapport à la ligne de base ; Figure 2A) et est restée significativement élevée 72 h après l'incision (p < 0,001 par rapport à la ligne de base ; Figure 2A). Les niveaux de la protéine acide fibrillaire gliale ont augmenté progressivement au cours de la période d'observation de 72 h (p < 0,001 par rapport à la ligne de base ; Figure 2A), avec la concentration la plus élevée observée à 72 h parmi les différents points temporels mesurés. De même, Iba-1 a également atteint un niveau significativement accru 4 h après l'incision (p < 0,001 par rapport à la ligne de base ; Figure 2A) et a fluctué dans une plage étroite. Notamment, les données de western blot provenant des moelles épinières du groupe IP ont montré que l'activation d'ERK1/2 n'a augmenté que durant les 24 premières heures après l'incision (p < 0,05 par rapport à la ligne de base ; Figure 2B) mais a diminué à 72 h après l'incision (p < 0,05 par rapport à la ligne de base ; Figure 2B), tandis que l'expression de t-ERK/2 n'a montré aucun changement significatif à aucun moment.
Analyse par immunotransfert des effets de l'administration intrathécale préopératoire de propentofylline ou d'U0126 sur l'expression de marqueurs cellulaires et de l'extracellular signal-regulated kinase phosphorylée 1 et 2 dans la moelle épinière
Les données de western blot ont montré que l'expression de NeuN atteignait son niveau maximal 4 h après l'incision, moment auquel la mesure comportementale était à son seuil le plus bas. Par conséquent, les effets sur l'expression des marqueurs cellulaires et la phosphorylation de ERK1/2 induits par la PPF et l'U0126 administrés par voie intrathécale 30 min avant l'opération ont été évalués 4 h après l'incision.
Les données de western blot ont montré que, par rapport au groupe témoin, l'expression médullaire de tous les marqueurs cellulaires était significativement augmentée dans le groupe IP à 4 h après l'incision (p < 0,05 par rapport à la ligne de base ; Figure 3). Par rapport au groupe IP, l'administration intrathécale préopératoire de PPF a réduit l'expression médullaire de NeuN (p < 0,05 vs le groupe IP ; Figure 3A), de GFAP (p < 0,05 vs le groupe IP ; Figure 3B) et d'Iba-1 (p < 0,01 vs le groupe IP ; Figure 3C). Par rapport au groupe IP, l'administration intrathécale préopératoire d'U0126 a également réduit l'expression médullaire de NeuN (p < 0,01 vs le groupe IP ; Figure 3D), de GFAP (p < 0,05 vs le groupe IP ; Figure 3E) et d'Iba-1 (p < 0,01 vs le groupe IP ; Figure 3F). Toutefois, par rapport au groupe témoin, l'expression de NeuN dans le groupe PPF restait significativement plus élevée que la ligne de base (p < 0,01 vs la ligne de base ; Figure 3A), tandis que l'expression de NeuN dans le groupe U0126 était significativement inférieure à celle du groupe témoin (p < 0,01 vs la ligne de base ; Figure 3D). Pour GFAP et Iba-1, le texte met désormais l'accent sur la comparaison avec le groupe IP, comme indiqué dans Figure 3. L'administration intrathécale préopératoire de NS et de DMSO n'a eu aucun effet significatif sur l'expression de marqueurs cellulaires.
Les données de western blot ont montré que l'expression de t-ERK1/2 dans la moelle épinière ne différait pas de manière significative entre les groupes Témoin, IP, NS et PPF à 4 h après l'incision (Figure 4A). En revanche, par rapport au groupe témoin, l'expression de p-ERK1/2 a été significativement augmentée dans les groupes IP et NS à 4 h après l'incision (p < 0,001 par rapport au groupe témoin ; Figure 4B). Par rapport au groupe IP, l'administration préopératoire intrathécale de PPF a significativement réduit l'expression de p-ERK1/2 à 4 h après l'incision (p < 0.001 contre le groupe d'IP ; Figure 4B). Par rapport au groupe NS, l'expression de p-ERK1/2 dans le groupe PPF était également significativement plus faible (p < 0.01 contre le groupe NS ; Figure 4B). Toutefois, par rapport au groupe témoin, l'expression de p-ERK1/2 dans le groupe PPF est restée significativement élevée 4 h après l'incision. De même, l'expression médullaire de t-ERK1/2 ne différait pas de manière significative entre les groupes Témoin, IP, DMSO et U0126 à 4 h après l'incision (Figure 4C). Par rapport au groupe témoin, l'expression de p-ERK1/2 a été significativement augmentée dans les groupes IP et DMSO à 4 h après l'incision (p < 0.001 contre le groupe témoin ; Figure 4D). Par rapport au groupe IP, l'administration intrathécale préopératoire d'U0126 a significativement réduit l'expression de p-ERK1/2 (p < 0.001 contre le groupe IP ; Figure 4D). Par rapport au groupe DMSO, l'expression de p-ERK1/2 dans le groupe U0126 était également significativement plus faible (p < 0,001 par rapport au groupe DMSO ; Figure 4D). Notamment, par rapport au groupe témoin, l'expression de p-ERK1/2 dans le groupe U0126 ne différait pas significativement de celle du groupe témoin à 4 h après l'incision. Un prétraitement par NS ou DMSO n'a pas eu d'effet significatif sur l'expression de p-ERK1/2 par rapport au groupe IP.
Observations en immunofluorescence des marqueurs cellulaires de la moelle épinière et des médiateurs inflammatoires
Les résultats de l'immunofluorescence ont montré qualitativement une immunoréactivité NeuN plus forte dans la corne dorsale homolatérale à 4 h après l'incision, comparée au côté controlatéral (Figure 5). Dans le groupe témoin, des images représentatives ont montré une immunoréactivité de base pour NeuN, GFAP et Iba-1 dans la corne dorsale médullaire homolatérale (Figure 6A–C). Dans le groupe IP, l'immunoréactivité NeuN était qualitativement plus forte que dans le groupe témoin (Figure 6D vs Figure 6A), l'immunoréactivité GFAP était également plus marquée (Figure 6E vs Figure 6B), et l'immunoréactivité Iba-1 était également augmentée (Figure 6F vs Figure 6C). Parallèlement, les astrocytes et les microglies du groupe IP apparaissaient hypertrophiques, avec des corps cellulaires agrandis et des prolongements plus épais et plus fortement ramifiés (Figure 6E,F).
Dans le groupe PPF, des images représentatives suggéraient une immunoréactivité NeuN plus faible que dans le groupe IP (Figure 6G par rapport à Figure 6D), une immunoréactivité GFAP plus faible (Figure 6H par rapport à Figure 6E) et une immunoréactivité Iba-1 plus faible (Figure 6I par rapport à Figure 6F). Dans le groupe U0126, des images représentatives suggéraient également une immunoréactivité NeuN plus faible que dans le groupe IP (Figure 6J par rapport à Figure 6D), une immunoréactivité GFAP plus faible (Figure 6K par rapport à Figure 6E) et une immunoréactivité Iba-1 plus faible (Figure 6L par rapport à Figure 6F). Dans les groupes PPF et U0126, les astrocytes et les microglies apparaissaient moins hypertrophiques, avec des corps cellulaires plus petits et des prolongements moins nombreux et plus fins (Figure 6H,I,K,L). L'analyse correspondante de l'intensité de fluorescence pour NeuN, GFAP et Iba-1 était conforme aux observations représentatives d'immunofluorescence (Figure 6M–O, respectivement).
À 4 h après l'incision, l'immunoréactivité et l'intensité de fluorescence relative de TNF-α et de COX-2 étaient augmentées dans la corne dorsale homolatérale du groupe IP par rapport au groupe témoin. Ces deux paramètres étaient réduits après un traitement préopératoire intrathécal par PPF ou U0126 (Figure 7A–C).
Localisation cellulaire de la p-ERK1/2 épinière par immunofluorescence
Les résultats d'immunofluorescence ont montré que, dans le groupe témoin, l'immunoréactivité de p-ERK1/2 était faible dans la moelle épinière et observée uniquement dans les neurones positifs pour NeuN (Figure 8A–C). En revanche, 4 h après l'incision, l'immunoréactivité de p-ERK1/2 augmentait nettement dans la corne dorsale médullaire homolatérale et co-localisait non seulement avec les neurones, mais aussi avec les astrocytes positifs pour GFAP et les microglies positives pour Iba-1 (Figure 8D–I). Cette observation indique que l'incision induit une distribution cellulaire plus étendue de p-ERK1/2, passant des neurones seuls en conditions basales aux neurones, astrocytes et microglies après la lésion.
In vitro validation du mécanisme dépendant de la voie ERK1/2 dans les astrocytes spinaux
Afin d'évaluer davantage si le PPF pouvait supprimer la libération de médiateurs inflammatoires via une signalisation liée à ERK1/2 au niveau cellulaire, des astrocytes primaires de moelle épinière de rat ont été stimulés avec du LPS et traités avec du PPF ou du U0126 (10 µM). Une analyse par immunobuvardage a montré que le PPF réduisait l'expression de p-ERK1/2 induite par le LPS, tandis que la phosphorylation de p-p38 et de p-JNK n'était pas nettement modifiée (Figure 9A), ce qui soutient une sélectivité relative de la voie ERK1/2 dans ces conditions. Parallèlement, le PPF réduisait les niveaux de TNF-α, de PGE2 (un produit en aval de l'activité de COX-2) et d'IL-6 dans le surnageant de culture par rapport au groupe Stim ; le U0126 produisait des effets inhibiteurs similaires (Figure 9B).
Afin de tester si une activation persistante de ERK1/2 pouvait affaiblir l'effet anti-inflammatoire du PPF, des expériences de sauvetage ont été réalisées. L'ERK1/2 endogène a été inhibé par ARNsi, puis un construit d'ERK1/2 constitutivement actif (CA-ERK1/2) a été introduit (Figure 9C). Dans les astrocytes exprimant le CA-ERK1/2, le PPF n'a plus réduit les niveaux de TNF-α, de PGE2 ou d'IL-6 dans la même mesure (Figure 9D), indiquant que la suppression de la phosphorylation d'ERK1/2 contribue à l'effet anti-inflammatoire du PPF dans ce système d'astrocytes in vitro.
Dans leur ensemble, ces résultats in vitro apportent un appui mécanistique au niveau cellulaire, indiquant que le PPF atténue la libération de médiateurs inflammatoires par un mécanisme dépendant de l'ERK1/2 dans les astrocytes spinaux, complétant ainsi les données observationnelles in vivo.

Figure 1 : Effets de la PPF ou de l'U0126 intrathécale préopératoire sur l'hyperalgésie mécanique et thermique induite par incision. (A) Seuil mécanique de retrait à la pression (PWMT) dans les groupes témoin, IP, PPF et U0126. (B) Seuil mécanique de retrait à la pression (PWMT) dans les groupes IP et contrôle véhicule. (C) Latence thermique de retrait à la pression (PWTL) dans les groupes témoin, IP, PPF et U0126. (D) Latence thermique de retrait à la pression (PWTL) dans les groupes IP et contrôle véhicule. Les données sont exprimées en moyenne ± ÉT (n = 6 rats par groupe) et ont été analysées par une ANOVA à mesures répétées à deux facteurs. ***p < 0,001 par rapport à la ligne de base ; #p < 0,05, ##p < 0,01 et ###p < 0,001 par rapport au groupe IP. Veuillez cliquer ici pour visualiser une version agrandie de cette figure.

Figure 2 : Évolution temporelle de l'expression des marqueurs cellulaires médullaires et de la phosphorylation de ERK1/2 après incision. (A) Quantification et immunotransferts représentatifs de NeuN, GFAP et Iba-1 dans le groupe IP, depuis la ligne de base jusqu'à 72 h après l'incision. (B) Quantification et immunotransferts représentatifs de t-ERK1/2 et p-ERK1/2 sur la même période. Les valeurs ont été normalisées par rapport au groupe témoin (100 %) et sont exprimées en moyenne ± ÉT (n = 3 rats par point temporel). Les différences globales ont été analysées par ANOVA à un facteur avec des comparaisons par paires indiquées. *p < 0,05, **p < 0,01 et ***p < 0,001 par rapport à la ligne de base. Veuillez cliquer ici pour visualiser une version agrandie de cette figure.

Figure 3 : Effets de la PPF ou de l'U0126 intrathécal préopératoire sur les marqueurs neuronaux et gliaux de la moelle épinière 4 h après l'incision. (A–C) NeuN, GFAP et Iba-1 dans les groupes témoin, IP, sérum physiologique et PPF. (D–F) NeuN, GFAP et Iba-1 dans les groupes témoin, IP, diméthylsulfoxyde et U0126. Des immunotransferts représentatifs sont montrés à droite. Les valeurs ont été normalisées par rapport au groupe témoin (100 %) et sont exprimées en moyenne ± écart-type (n = 3 rats par groupe). *p < 0,05, **p < 0,01 et ***p < 0,001 par rapport au groupe témoin ; #p < 0,05 et ##p < 0,01 par rapport au groupe IP ; Δp < 0,05, ΔΔp < 0,01 et ΔΔΔp < 0,001 par rapport au groupe contrôle correspondant. Veuillez cliquer ici pour consulter une version agrandie de cette figure.

Figure 4 : Effets de la PPF ou de l'U0126 intrathécale préopératoire sur la phosphorylation de ERK1/2 spinal à 4 h après l'incision. (A,B) t-ERK1/2 et p-ERK1/2 dans les groupes témoin, IP, sérum physiologique et PPF. (C,D) t-ERK1/2 et p-ERK1/2 dans les groupes témoin, IP, diméthylsulfoxyde et U0126. Des immunoblottings de type Western représentatifs sont présentés à droite. Les valeurs ont été normalisées par rapport au groupe témoin (100 %) et sont exprimées en moyenne ± écart-type (n = 3 rats par groupe). **p < 0,01 et ***p < 0,001 par rapport au groupe témoin ; ###p < 0,001 par rapport au groupe IP ; ΔΔp < 0,01 et ΔΔΔp < 0,001 par rapport au groupe contrôle correspondant. Veuillez cliquer ici pour visualiser une version agrandie de cette figure.

Figure 5 : Immunoréactivité médullaire ipsilatérale et controlatérale de NeuN après incision. Une coupe transversale représentative de la moelle épinière lombaire du groupe IP, réalisée 4 h après l'incision, montre une coloration de NeuN dans les cornes dorsales controlatérale et ipsilatérale. L'image est représentative de n = 3 rats et est fournie à des fins de comparaison anatomique qualitative. Échelle = 500 µm. Veuillez cliquer ici pour visualiser une version agrandie de cette figure.

Figure 6 : Effets du PPF et de l'U0126 sur l'immunoréactivité neuronale et gliale de la moelle épinière 4 h après l'incision. (A–C) NeuN, GFAP et Iba-1 dans le groupe témoin. (D–F) Colorations correspondantes dans le groupe IP. (G–I) Colorations correspondantes après traitement au PPF. (J–L) Colorations correspondantes après traitement à l'U0126. (M–O) Intensités de fluorescence relatives de NeuN, GFAP et Iba-1, respectivement. Les barres représentent la moyenne ± ÉT (n = 3 rats par groupe) ; *p < 0,05, **p < 0,01 et ***p < 0,001 pour les comparaisons indiquées. Échelles = 200 µm. Veuillez cliquer ici pour visualiser une version agrandie de cette figure.

Figure 7 : Immunoréactivité de la TNF-α et de la COX-2 au niveau rachidien après incision et traitement. (A) Images représentatives de la TNF-α et de la COX-2 provenant des groupes témoin, IP, PPF et U0126 à 4 h après l’incision. (B) Intensité relative de fluorescence de la TNF-α. (C) Intensité relative de fluorescence de la COX-2. Les barres indiquent la moyenne ± ÉT (n = 3 rats par groupe) ; ***p < 0,001 pour les comparaisons indiquées. Échelles = 200 µm. Veuillez cliquer ici pour consulter une version agrandie de cette figure.

Figure 8 : Localisation cellulaire de la p-ERK1/2 épinière à 4 h après l'incision. (A–C) Double marquage de la p-ERK1/2 avec NeuN, GFAP et Iba-1, respectivement, dans le groupe témoin. (D–F) Double marquage correspondant dans le groupe IP ; les flèches indiquent des cellules représentatives présentant une co-localisation. Le rouge indique la p-ERK1/2, le vert indique le marqueur cellulaire, et le jaune indique la co-localisation. (G–I) Intensités de fluorescence relatives associées aux régions positives pour NeuN, GFAP et Iba-1, respectivement. Les barres représentent la moyenne ± ÉT (n = 3 rats par groupe) ; **p < 0,01 et ***p < 0,001 pour les comparaisons indiquées. Échelles = 100 µm. Veuillez cliquer ici pour visualiser une version agrandie de cette figure.

Figure 9 : Effets anti-inflammatoires dépendants de la voie ERK1/2 induits par le PPF dans des astrocytes spinaux primaires de rat. (A) Immunoblottings représentatifs montrant que le PPF réduit la phosphorylation de ERK1/2 induite par le LPS, sans effet notable sur p-p38 ou p-JNK. (B) Concentrations de TNF-α, de PGE2 et d'IL-6 dans les surnageants de culture après traitement par LPS, PPF ou U0126. (C) Immunoblottings confirmant l'extinction d'ERK1/2 par ARNsi et l'expression d'ERK1/2 activé de manière constitutive (CA-ERK1/2). (D) Concentrations de TNF-α, PGE2 et IL-6 après expression de CA-ERK1/2 avec ou sans PPF. Les barres représentent la moyenne ± ÉT à partir d'expériences in vitro indépendantes ; ***p < 0,001 pour les comparaisons indiquées ; ns, non significatif. Veuillez cliquer ici pour visualiser une version agrandie de cette figure.
Fichier supplémentaire 1 : Données soutenant les résultats de cette étude.Veuillez cliquer ici pour télécharger ce fichier.