Diversos estudos demonstram que o aumento da osmolaridade é capaz de causar simpatoexcitação e aumento da pressão arterial, estando o núcleo paraventricular do hipotálamo (PVN) envolvido em tal resposta. Evidências recentes demonstraram um papel da VP modulando a atividade de neurônios do PVN envolvidos com o controle da atividade simpática. Deste modo, o objetivo deste estudo foi investigar o papel da vasopressina, por meio de sua ação no PVN, sobre as alterações na atividade simpática em situações de hiperosmolaridade. Nossos resultados demonstraram que a VP microinjetada bilateralmente no PVN foi capaz de promover um aumento significativo NA ansl. O antagonismo bilateral dos receptores V1a no PVN em animais submetidos à sobrecarga de sal promoveu uma queda significativa na ANSL, a qual não foi observada em animais normohidratados. O conjunto dos resultados nos permite afirmar que a VP agindo diretamente em neurônios do PVN é capaz de alterar a atividade simpática, participando da resposta simpatoexcitatória observada durante aumento da osmolaridade. / Diverse studies demonstrated that osmorality increase is able of causing simpatoexcitação and increase in arterial pressure, with paraventricular hypothalamic nucleus (PVN) involved in this response. Studies showed an role of VP modulating the activity of neurons in the PVN involved in the control of sympathetic activity. In this way, the aim of this study was to investigate the role of the vasopressina, through it\'s action in the PVN, over the alterations in the sympathetic activity induced by hiperosmolality.The results showed that bilateral microinjection of VP into the PVN is able of increase significatively the lumbar sympathetic nerve activity. Moreover, the bilateral block of the V1a receptors into PVN of animals subjected to osmotic stimulus showed a decrease in sympathetic activity not observed in normohydrated animals. Overall, the results allow to assert that the centrally released VP plays an important role in the development of the simpatoexcitation raised by increased osmolarity, through an action on the PVN neurons.

Le système olfactif partage de nombreux liens moléculaires, neuroanatomiques et fonctionnels avec le système de régulation de l'homéostasie énergétique. L'exploration de ces interactions nous a conduit à démontrer que la détection olfactive est modulée par les états alimentaires et métaboliques : des animaux affamés présentent une meilleure sensibilité olfactive que des animaux rassasiés. Cette modulation persiste chez les rats Zucker fa/fa obèses et disparaît chez les rats LouC résistants à l'obésité. Les hormones et les neuropeptides impliqués dans la régulation de l'homéostasie énergétique apparaissent comme de bons candidats pour expliquer l'influence des états alimentaires et métaboliques sur la détection olfactive. Afin de tester directement leur action sur la détection olfactive, nous avons évalué les rôles de l'Orexine A, un neuropeptide hypothalamique orexigène, ainsi que de la leptine et de l'insuline, deux hormones d'adiposité périphériques, sur la capacité de détection olfactive de rats Wistar. Ainsi, nous avons démontré que l'injection ICV d'orexine A induit une augmentation de la détection olfactive. A l'inverse, les injections ICV de leptine et d'insuline induisent une diminution de la détection olfactive. Les récepteurs de l'orexine A, de l'insuline et de la leptine sont largement exprimés au niveau du système olfactif. En particulier, les récepteurs de l'insuline présentent une régionalisation marquée et sont très abondants au niveau de plusieurs catégories cellulaires du bulbe olfactif, le premier relais central de l'information olfactive. Nous avons également montré que la quantité d'insuline bulbaire variait en fonction de l'état alimentaire tandis que la densité des récepteurs n'était pas modifiée. L'ensemble de ces données, corroboré par d'autres travaux de la littérature, suggère que les hormones et les neuropeptides impliqués dans la régulation de l'homéostasie énergétique jouent également un rôle majeur dans la régulation de la fonction olfactive. Les molécules orexigènes, libérées en état de faim et de carence énergétique, augmentent la détection olfactive et participent à l'initiation du comportement alimentaire. A l'inverse, les molécules anorexigènes libérées en état de rassasiement et d'abondance énergétique, diminuent la détection olfactive et conduisent à l'arrêt de la prise alimentaire. La compréhension des mécanismes qui sous-tendent les interactions entre l'odorat et la régulation de la prise alimentaire et de la masse corporelle pourrait permettre à terme d'évaluer l'importance de la perception sensorielle de la nourriture lors de la mise en place de troubles du comportement alimentaire.

Aromatase is an enzyme that facilitates the conversion of androgens to estrogens and may play a role in mood and mental status. The main theme of this thesis is the imaging of brain aromatase by use of the PET technique. The PET tracer for aromatase, 11C-labeled vorozole (VOZ) was developed and evaluated by with in vitro and in vivo methods. In vitro experiments using rat brain showed that VOZ was distributed in the medial amygdala, bed nucleus of the stria terminalis and medial preoptic area, regions of the brain known to be rich in aromatase and the KD value was determined to be 0.60 nM. The in vivo PET study in rhesus monkey brain revealed that VOZ penetrated the blood-brain barrier and accumulated in the amygdala and hypothalamus. Taken together, VOZ is a good PET tracer for in vivo aromatase imaging with high affinity and high sensitivity. This technique was applied to an investigation of brain aromatase under the physiological conditions simulating anabolic-androgenic steroid abuse. A significant increase in VOZ binding by anabolic-androgenic steroids was observed in the bed nucleus of stria terminalis and medial preoptic area in the rat brain. In contrast, no significant change in binding was observed in the medial amygdala. These results indicate that the manner of regulation of aromatase expression might be different in the bed nucleus of stria terminalis and medial preoptic area compared with that in the medial amygdala. The aromatase expression was suggested to be regulated through androgen receptors, as indicated in a study with flutamide treatment. The increased aromatase expression was seen in neurons. The PET study with anabolic steroid-treated rhesus monkeys also showed increased VOZ binding in the hypothalamus but not in the amygdala. The alteration of density of aromatase binding in the hypothalamic area could explain some psychological features of anabolic-androgenic steroid abusers. Novel PET tracers for aromatase were developed and examined. The two newly synthesized 18F-labeled vorozole analogs, [18F]FVOZ and [18F]FVOO, displayed different characteristics. Both tracers showed similar binding pattern as VOZ; however, [18F]FVOO was metabolized very quickly, meaning that this tracer is not suitable as a PET tracer. On the other hand, [18F]FVOZ can be an appropriate PET tracer. The role of aromatase in the human brain has not been clarified yet. To approach this problem by in vivo methods, we have just started PET studies to explore aromatase expression in humans.

L'hypothalamus joue un rôle crucial dans le contrôle de l'homéostasie énergétique. Chez l'adulte, cette zone est plastique afin de s'adapter rapidement aux pressions environnementales. Ces remodelages hypothalamiques sont perturbés lors de pathologies métaboliques comme l'obésité. Nous nous sommes demandé si un régime gras provoquant des pathologies de surcharges à long terme, provoquait des modifications rapides du réseau hypothalamique chez l'individu adulte. Pour répondre à cette question, nous avons mis en place un modèle de souris présentant une réponse homéostatique rapide à un régime gras, et nous avons évalué deux types de plasticités hypothalamiques: la plasticité synaptique et la neurogenèse. Nos résultats montrent une stimulation des neurones anorexigènes dès les 3 premiers jours sous régime. Ce phénomène implique la polysialisation de la protéine d'adhésion NCAM. Nous avons également démontré que le remaniement de ces connexions synaptiques s'accompagne d'une augmentation de la prolifération cellulaire. Le blocage de cette prolifération avec l'anti-mitotique araC empêche la réponse homéostatique et accélère de manière drastique l'apparition de l'obésité. Ceci suggère que les nouvelles cellules produites sont essentielles pour le maintien de l'équilibre énergétique. Ces nouvelles cellules se différencient majoritairement en neurones quelque soit le régime, mais le régime gras va diriger la maturation des nouveaux neurones vers un phénotype anorexigène. Nos expériences montrent que suite à un déséquilibre énergétique, l'hypothalamus subit une succession de modifications plastiques conduisant à un rapide rétablissement de l'homéostasie énergétique

To identify known genes or expressed sequence tags (ESTs) which are expressed specifically or preferentially in the chicken hypothalamus and pituitary gland related to highly reproductive performance, two reciprocal cDNA libraries were constructed using a subtractive hybridization strategy. Two different strains, L2 (dam line; n=12) and B (sire line; n=12) of Taiwan Country Chickens (TCCs), which were originated from one single strain and further subjected to 40-wk egg production and comb size, body weight, respectively since 1982, were used in our study. A total of 324 and 370 clones were identified from L2-subtract-B and B-subtract-L2 hypothalamus/pituitary cDNA libraries. 311 and 360 single inserted sequences from each cDNA library, 53 and 23 non-redundant candidate genes were identified. Quantitative reverse-transcription (RT)-PCR were used to validate the association of mRNA expression profiles of the identified candidate genes and high-egg yield trait in another 118 hypothalamuses and pituitary glands that were dissected from seven different chicken stocks, including B-, L2-, Black-, Red-feather TCCs, commercial Single-Comb White Leghorn (WL) layer at National Chung-Hsing University (NCHU) and Red-feather TCCs grouped into high eggs (Red-high) & low eggs (Red-low) to 40 wks of age at National Chiayi University (NCYU). Among identified genes including known genes and novel genes, involving 33 screened genes, Inhibitor-1 of protein phosphatase type 2A (ANP32A), 3-hydroxybutyrate dehydrogenase (BDH), Contactin (CNTN1), Deiodinase iodothyronine type II (DIO2), Inhibitor of growth family, member 3 (ING3), Lysosomal-associated transmembrane protein 4 beta (LAPTM4B), Neural cell adhesion molecule 1 (NCAM1), DJ-1 protein (PARK7), Prostaglandin D2 synthase (PGDS), Prolactin (PRL), Protocadherin 1 (PCDH1), Pleiomorphic adenoma gene 1 (PLAG1), GTP-binding protein SAR1a (SAR1A), Secretogranin II (SCG2), Stathmin 2 (STMN2), T-box protein 2 (TBX2) were up-regulated in B-subtract-L2 cDNA library. Among above-mentioned 16 identified genes, there were 9 genes related to high-egg yield in chickens., including BDH, NCAM1, PCDH1, PGDS, PLAG1, PRL, SAR1A, SCG2, STMN2.

Η αντιπονεκτίνη και οι υποδοχείς αντιπονεκτίνης, AdipoR1 και AdipoR2, αποτελούν συστατικά στοιχεία των ενεργειακών ομοιοστατικών μηχανισμών στους περιφερικούς ιστούς. Σύμφωνα με πρόσφατες μελέτες, η αντιπονεκτίνη φαίνεται, επιδρώντας σε κεντρικά νευρωνικά κυκλώματα, να συμμετέχει στη ρύθμισης πρόσληψης τροφής και κατανάλωσης ενέργειας. Σκοπός της παρούσας μελέτης ήταν η διερεύνηση της πιθανής έκφρασης και της κατανομής της αντιπονεκτίνης και των υποδοχέων της στην ανθρώπινη υπόφυση, στον υποθάλαμο και σε άλλες περιοχές του ανθρώπινου εγκεφάλου. Τομές υπόφυσης, υποθαλάμου και της παρακείμενης βασικής τηλεγκεφαλικής περιοχής, εγκεφαλικού φλοιού και παρεγκεφαλίδας μονιμοποιημένες σε ουδέτερη φορμόλη και εγκλεισμένες σε παραφίνη, από σαράντα περιστατικά, μελετήθηκαν ιστολογικά με τη χρήση ηωσίνης-αιματοξυλίνης, και των ειδικών χρώσεων PAS-orange G και luxol fast blue-cresyl violet. Εν συνεχεία, εφαρμόσθηκε απλή και διπλή ανοσοϊστοχημική μέθοδος, χρησιμοποιώντας ειδικά αντισώματα έναντι της αντιπονεκτίνης, του AdipoR1 και AdipoR2, της ακετυλομεταφοράσης της χολίνης, της FSH, LH, TSH, GH, ACTH και προλακτίνης. Ο μέσος όρος (± SD) ηλικίας και δείκτη μάζας σώματος (ΒΜΙ) των υπό εξέταση περιπτώσεων ήταν 56 (±18) έτη και 27 (±5) kg/m2, αντίστοιχα. Έντονη έκφραση της αντιπονεκτίνης παρατηρήθηκε στον πρόσθιο λοβό (pars distalis/PD) της υπόφυσης και στο χοανικό δακτύλιο (pars tuberalis/PT). Ειδικότερα, ισχυρή ανοσοϊστοχημική χρώση για την αντιπονεκτίνη παρατηρήθηκε στα κύτταρα που παράγουν GH, FSH, LH , TSH και FSH, LH, TSH, στον πρόσθιο λοβό και στο χοανικό δακτύλιο αντίστοιχα.. Στο PD, ισχυρή έως μέτρια έκφραση του AdipoR1 και AdipoR2 ανιχνεύθηκε στους ίδιους κυτταρικούς τύπους στους οποίους εντοπίσθηκε και η αντιπονεκτίνη. Δεν παρατηρήθηκε ανοσοθετικότητα για τους υποδοχείς της αντιπονεκτίνης στα κύτταρα του ΡT. Έντονη ανοσοϊστοχημική χρώση για τον AdipoR1 παρουσίασαν οι νευρώνες της πλάγιας υποθαλαμικής περιοχής και του βασικού πυρήνα του Meynert (NBM). Η έκφραση της αντιπονεκτίνης και των υποδοχέων της στην ανθρώπινη υπόφυση ενδεχομένως αποτελεί μία ένδειξη της ύπαρξης ενός τοπικού ρυθμιστικού συστήματος, το οποίο ασκεί τροποποιητικές δράσεις στους ενδοκρινικούς άξονες. Επιπρόσθετα, η παρουσία του AdipoR1 στον υποθάλαμο και στο NBM υποδεικνύει ότι η αντιπονεκτίνη μπορεί να 118 συμμετέχει σε κεντρικά νευρωνικά σηματοδοτικά μονοπάτια, ελέγχοντας την ενεργειακή ομοιόσταση και άλλες εγκεφαλικές λειτουργίες. / Adiponectin and its receptors, AdipoR1 and AdipoR2, constitute integral components of energy homeostatic mechanism, in peripheral tissues. Recent studies have implicated adiponectin in central neural networks regulating food intake and energy expenditure. The present study aimed at investigating the possible expression and distribution of adiponectin and its receptors in human pituitary gland, hypothalamus and different brain areas. Sections of the pituitary gland, hypothalamus and adjacent basal forebrain area, cerebrum and cerebellum from forty autopsy cases, were examined using H&E, PAS-Orange G, luxol fast blue/cresyl violet stains and single and double immunohistochemistry using adiponectin, AdipoR1, AdipoR2, choline acetyltransferase, FSH, LH, TSH, GH, ACTH and prolactinspecific antibodies. Age and BMI mean values ± SD of the autopsy cases were 56±18 years and 27±5 kg/m2, respectively. Strong adiponectin expression was observed in pituitary gland. In pars distalis (PD), adiponectin localized in GH, FSH, LH and TSH-producing cells and in pars tuberalis (PT) in FSH, LH and TSH-producing cells. Strong to moderate expression of AdipoR1 and AdipoR2 was observed in PD by the same cell types as adiponectin. No immunoreactivity for adiponectin receptors was noted in cells of PT. Intense AdipoR1 immunostaining was observed in neurons of lateral hypothalamic area and of nucleus basalis of Meynert (NBM). Adiponectin and its receptors expression in human pituitary might indicate the existence of a local system, modulating endocrine axes. Furthermore, the presence of AdipoR1 in hypothalamus and NBM suggests that adiponectin may participate in central neural signaling pathways controlling energy homeostasis and higher brain functions.

L’obésité provient d’un déséquilibre de l’homéostasie énergétique, c’est-à-dire une augmentation des apports caloriques et/ou une diminution des dépenses énergétiques. Plusieurs données, autant anatomiques que physiologiques, démontrent que l’hypothalamus est un régulateur critique de l’appétit et des dépenses énergétiques. En particulier, le noyau paraventriculaire (noyau PV) de l’hypothalamus intègre plusieurs signaux provenant du système nerveux central (SNC) et/ou de la périphérie, afin de contrôler l’homéostasie énergétique via des projections axonales sur les neurones pré-ganglionnaires du système autonome situé dans le troc cérébral et la moelle épinière. Plusieurs facteurs de transcription, impliqués dans le développement du noyau PV, ont été identifiés. Le facteur de transcription SIM1, qui est produit par virtuellement tous les neurones du noyau PV, est requis pour le développement du noyau PV. En effet, lors d’une étude antérieure, nous avons montré que le noyau PV ne se développe pas chez les souris homozygotes pour un allèle nul de Sim1. Ces souris meurent à la naissance, probablement à cause des anomalies du noyau PV. Par contre, les souris hétérozygotes survivent, mais développent une obésité précoce. De façon intéressante, le noyau PV des souris Sim1+/- est hypodéveloppé, contenant 24% moins de cellules. Ces données suggèrent fortement que ces anomalies du développement pourraient perturber le fonctionnement du noyau PV et contribuer au développement du phénotype d’obésité. Dans ce contexte, nous avons entrepris des travaux expérimentaux ayant pour but d’étudier l’impact de l’haploinsuffisance de Sim1 sur : 1) le développement du noyau PV et de ses projections neuronales efférentes; 2) l’homéostasie énergétique; et 3) les voies neuronales physiologiques contrôlant l’homéostasie énergétique chez les souris Sim1+/-. A cette fin, nous avons utilisé : 1) des injections stéréotaxiques combinées à des techniques d’immunohistochimie afin de déterminer l’impact de l’haploinsuffisance de Sim1 sur le développement du noyau PV et de ses projections neuronales efférentes; 2) le paradigme des apports caloriques pairés, afin de déterminer l’impact de l’haploinsuffisance de Sim1 sur l’homéostasie énergétique; et 3) une approche pharmacologique, c’est-à-dire l’administration intra- cérébroventriculaire (i.c.v.) et/ou intra-péritonéale (i.p.) de peptides anorexigènes, la mélanotane II (MTII), la leptine et la cholécystokinine (CCK), afin de déterminer l’impact de l’haploinsuffisance de Sim1 sur les voies neuronales contrôlant l’homéostasie énergétique. Dans un premier temps, nous avons constaté une diminution de 61% et de 65% de l’expression de l’ARN messager (ARNm) de l’ocytocine (Ot) et de l’arginine-vasopressine (Vp), respectivement, chez les embryons Sim1+/- de 18.5 jours (E18.5). De plus, le nombre de cellules produisant l’OT et la VP est apparu diminué de 84% et 41%, respectivement, chez les souris Sim1+/- adultes. L’analyse du marquage axonal rétrograde des efférences du noyau PV vers le tronc cérébral, en particulier ses projections sur le noyau tractus solitaire (NTS) aussi que le noyau dorsal moteur du nerf vague (X) (DMV), a permis de démontrer une diminution de 74% de ces efférences. Cependant, la composition moléculaire de ces projections neuronales reste inconnue. Nos résultats indiquent que l’haploinsuffisance de Sim1 : i) perturbe spécifiquement le développement des cellules produisant l’OT et la VP; et ii) abolit le développement d’une portion importante des projections du noyau PV sur le tronc cérébral, et notamment ses projections sur le NTS et le DMV. Ces observations soulèvent donc la possibilité que ces anomalies du développement du noyau PV contribuent au phénotype d’hyperphagie des souris Sim1+/-. En second lieu, nous avons observé que la croissance pondérale des souris Sim1+/- et des souris Sim1+/+ n’était pas significativement différente lorsque la quantité de calories présentée aux souris Sim1+/- était la même que celle consommée par les souris Sim1+/+. De plus, l’analyse qualitative et quantitative des tissus adipeux blancs et des tissus adipeux bruns n’a démontré aucune différence significative en ce qui a trait à la taille et à la masse de ces tissus chez les deux groupes. Finalement, au terme de ces expériences, les souris Sim1+/--pairées n’étaient pas différentes des souris Sim1+/+ en ce qui a trait à leur insulinémie et leur contenu en triglycérides du foie et des masses adipeuses, alors que tous ces paramètres étaient augmentés chez les souris Sim1+/- nourries ad libitum. Ces résultats laissent croire que l’hyperphagie, et non une diminution des dépenses énergétiques, est la cause principale de l’obésité des souris Sim1+/-. Par conséquent, ces résultats suggèrent que : i) l’haploinsuffisance de Sim1 est associée à une augmentation de l’apport calorique sans toutefois moduler les dépenses énergétiques; ii) l’existence d’au moins deux voies neuronales issues du noyau PV : l’une qui régule la prise alimentaire et l’autre la thermogénèse; et iii) l’haploinsuffisance de Sim1 affecte spécifiquement la voie neuronale qui régule la prise alimentaire. En dernier lieu, nous avons montré que l’injection de MTII, de leptine ainsi que de CCK induit une diminution significative de la consommation calorique des souris des deux génotypes, Sim1+/+ et Sim1+/-. De fait, la consommation calorique cumulative des souris Sim1+/- et Sim1+/+ est diminuée de 37% et de 51%, respectivement, durant les 4 heures suivant l’administration i.p. de MTII comparativement à l’administration d’une solution saline. Lors de l’administration i.c.v. de la leptine, la consommation calorique cumulative des souris Sim1+/- et Sim1+/+ est diminuée de 47% et de 32%, respectivement. Finalement, l’injection i.p. de CCK diminue la consommation calorique des souris Sim1+/- et Sim1+/+ de 52% et de 36%, respectivement. L’ensemble des résultats suggère ici que l’haploinsuffisance de Sim1 diminue l’activité de certaines voies neuronales régulant l’homéostasie énergétique, et particulièrement de celles qui contrôlent la prise alimentaire. En résumé, ces travaux ont montré que l’haploinsuffisance de Sim1 affecte plusieurs processus du développement au sein du noyau PV. Ces anomalies du développement peuvent conduire à des dysfonctions de certains processus physiologiques distincts régulés par le noyau PV, et notamment de la prise alimentaire, et contribuer ainsi au phénotype d’obésité. Les souris hétérozygotes pour le gène Sim1 représentent donc un modèle animal unique, où l’hyperphagie, et non les dépenses énergétiques, est la principale cause de l’obésité. En conséquence, ces souris pourraient représenter un modèle expérimental intéressant pour l’étude des mécanismes cellulaires et moléculaires en contrôle de la prise alimentaire. / Obesity arises from imbalance of the energy homeostasis processes. Multiple anatomical and physiological evidence demonstrate the involvement of the hypothalamus in the regulation of energy homeostasis, i.e. appetite and energy expenditure. In particular, the paraventricular nucleus (PVN) of the hypothalamus plays a critical role in these important homeostatic processes. The PVN integrates multiple signals that come from the central nervous system and/or the periphery to control energy homeostasis. It regulates these processes through projections to the dorsal vagal complex (DVC), which includes the dorsal motor nucleus of the vagus (X) (DMV) and the adjacent nucleus of the solitary tract (NST), located in the brainstem. A cascade of transcription factors involved in the specification of the PVN neurons has been described. One component of this cascade, the bHLH-PAS transcription factor SIM1, is required for the development of all neurons of the PVN. Mice homozygous for null alleles of Sim1 die shortly after birth, presumably because of the lack of PVN. In contrast, Sim1 heterozygous mice survive but show early-onset obesity. Interestingly, the number of PVN cells is reduced by 24% in Sim1+/- mice, suggesting that developmental defects may cause PVN dysfunction and, thus, contribute to the obesity phenotype. In order to explore this hypothesis, we studied the impact of Sim1 haploinsufficiency on: 1) the development of the PVN and it efferent axonal projections; 2) energy homeostasis; and 3) neuronal pathways regulating energy homeostasis. We used: 1) stereotaxic injections and immunological techniques to determine the impact of Sim1 haploinsufficiency on PVN, and it efferent axonal projections, development; 2) the pair-feeding paradigm to determine the impact of Sim1 haploinsufficiency on energy homeostasis; and 3) intracerebroventricular (i.c.v.) and intraperitoneal (i.p.) injections of pharmacological agents, melanotan II (MTII), leptin and cholecystokinin (CCK), to determine the impact of Sim1 haploinsufficiency on the neuronal pathways regulating energy homeostasis. First, we noted that the expression of oxytocin (Ot) and argenin-vasopressin (Vp) mRNA is reduced by 61% and 65%, respectively, in the PVN of Sim1+/- E18.5 embryos. Furthermore, the number of OT- and VP-producing cells was found to be decreased by 84% and 41%, respectively, in Sim1+/- adult mice. Analysis of the retrograde axonal labelling of PVN neurons after stereotaxic injection of latex beads into the DVC of Sim1+/+ and Sim1+/- mice, showed a 74% reduction of PVN neurons projecting to the DVC. However, the molecular composition of the cells affected by a decrease of Sim1 remains unknown. These results indicate that Sim1 haploinsufficiency: i) specifically interferes with the development of OT- and VP-producing cells; and ii) abolishes the development of a subset of parvocellular neurons that project to the DVC. These observations therefore raise the possibility that developmental defects contribute to the obesity phenotype of Sim1+/- mice. Second, we observed that pair-fed Sim1+/- mice do not gain more weight than littermate controls from 4 to 16 weeks of age. Moreover, qualitative and quantitative analyses showed significant increases of lean and fat mass, with hyperplasia of white adipose tissue and hypertrophy of brown adipose tissue, in Sim1+/- mice, but not in pair-fed animals. Additionally, at 16 weeks of age, insulin levels as well as liver and adipose tissue triglyceride content were not significantly different between Sim1+/+ and Sim1+/- pair-fed, but were significantly increased in Sim1+/- fed ad libitum. These results suggest that hyperphagia is the main if not the sole contributor to the obesity of Sim1+/- mice. They indicate that: i) Sim1 haploinsufficiency affects mainly food intake with no effect on energy expenditure; ii) food intake and energy expenditure are regulated by divergent pathways within the PVN; and iii) Sim1 haploinsufficiency specifically affects the feeding pathway without interfering with the thermogenesis pathway. Third, we found that, in both mice genotype, injection of MTII, leptin or CCK induces a significant decrease in cumulative food intake. In fact, MTII i.p. injection decreases cumulative food intake of Sim1+/- and Sim1+/+ mice by 37% and 51% respectively, when compared to saline injection. Leptin i.c.v. injection reduces cumulative food intake by 47% and 32% in Sim1+/- and Sim1+/+ mice, respectively. Finally, CCK i.p. injection decreases food intake of Sim1+/- and Sim1+/+ mice by 52% and 36%, respectively. All in all, the results of these latter studies suggest that Sim1 haploinsufficiency diminishes the activity of neuronal pathways regulating energy homeostasis, in particular of pathways controlling food intake. In conclusion, our work has shown that Sim1 haploinsufficiency affects several developmental processes of the PVN. These developmental defects may cause the dysfunction of physiological processes regulated by the PVN, including the control of food intake, and thus contribute to the hyperphagic obesity phenotype. Sim1 heterozygous mice represent an interesting animal model of obesity in which hyperphagia is the main, if not the sole mechanism of their obesity. These mice could therefore represent a unique opportunity to investigate cellular and molecular mechanisms in control of food intake.

Les neurones exprimant l'hormone de mélano-concentration (MCH) sont observés dans l'hypothalamus postérieur de tous les vertébrés, de la lamproie à l'Homme. Ces neurones sont impliqués dans diverses fonctions comme le cycle veille/sommeil ou la prise alimentaire. Ils forment une population non homogène et au moins deux sous-populations sont reconnues, chez le rat. La première sous-population est composée de neurones nés au 11ème jour de vie embryonnaire (E11) qui projettent massivement sur les régions les plus postérieures du système nerveux central. La seconde est générée à E12/E13 et les neurones la caractérisant projettent sur les régions les plus antérieures du cerveau et expriment le peptide CART (cocaine and amphetamine regulated transcript) et le récepteur NK3 (neurokinine). L'objectif de notre travail était de comprendre l'origine de ces deux sous-populations. Pour cela, nous avons utilisé des approches histologiques, moléculaires et in vitro. Les neurones à MCH sont parmi les premiers neurones à naître et à différencier leur phénotype chimique le long d'une région longitudinale définie par une prolifération intense, appelée " cell cords " par Keyser en 1972. Cette bande longitudinale est caractérisée par l'expression de gènes comme Sonic Hedgehog (Shh), Nkx2.1, Nkx2.2 et a été récemment renommée " diagonale intrahypothalamica " ou ID. La différenciation des neurones à MCH dépend de l'expression du facteur morphogène Shh et ces neurones expriment Nkx2.1 et Nkx2.2, facteurs de transcription régulés positivement par Shh. Les neurones de la première sous-population envoient des projections le long du premier tractus longitudinal à se mettre en place, le tractus postopticus (tpoc). Ceux issus de la deuxième sous-population se différencient concomitamment au développement des régions télencéphaliques et leurs projections changent de direction pour innerver les régions antérieures du cerveau sous la dépendance de protéines de guidage axonal, Nétrine1 et Slit2. Nétrine1 permet d'attirer les axones MCH exprimant le récepteur DCC précocement vers la moelle épinière et plus tardivement vers le télencéphale alors que Slit2 contraint les axones MCH exprimant Robo2 à sortir de l'hypothalamus. L'étude du modèle " MCH " permet de mettre en lumière un changement d'organisation précocement au cours du développement dans l'axe longitudinal du prosencéphale. La bande longitudinale d'expression des facteurs de transcription Shh, Nkx2.2 peut être perçue comme une extension rostrale de la colonne neurogénique médiane déjà décrite chez des espèces d'invertébrés possédant une symétrie bilatérale. Les neurones générés le long de cette colonne le sont très tôt au cours du développement. / Neurons expressing melanin-concentrating hormone (MCH) are observed in the vertebrate posterior hypothalamus, from lampreys to humans. These neurons are involved in various functions such as sleep/wake cycle or food intake. They form a non-homogeneous population and at least two sub-populations are indentified in the rat. The first sub-population is composed of neurons born on the 11th embryonic day (E11) that project heavily on posterior regions of the central nervous system. The second is characterized by neurons born at E12/E13, projecting in anterior regions of the brain and expressing the peptide CART (cocaine and amphetamine Regulated Transcript) and the NK 3 receptor (neurokinin). The aim of this study was to understand the origin of these two sub-populations. For this, we used histological, molecular and in vitro approaches. MCH neurons are among the first neurons to be born and to differentiate their chemical phenotype along a longitudinal region defined by intense proliferation and called " cell cord " by Keyser in 1972. This longitudinal band is characterized by the expression of genes such as Sonic Hedgehog (Shh), Nkx2.1, Nkx2.2 and was recently named " diagonal intrahypothalamica " or ID. Differenciation of MCH neurons depends on expression of the morphogenetic factor Shh and these neurons express Nkx2.1 and Nkx2.2, transcription factors upregulated by Shh. The neurons of the first sub-population send projections along the tractus postopticus (tpoc), which is the first longitudinal tract to develop. Neurons of the second sub-population differentiate concomitantly to the development of the basal forebrain and their projections innervate anterior brain regions. Our results obtained in vitro showed that Netrin1 attracts MCH axons and that this reponse is mediated by DCC. Slit2 repulses MCH axons and this reponse is mediated by the Robo2 receptor. Overall, our study of the development of the MCH system shed light on an organizational change in the longitudinal axis of the forebrain during early development : a primary longitudinal organization characterized by the longitudinal expression of Shh and Nkx2.2 and the path of the tractus postopticus in the diencephalon and mesencephalon. MCH neurons of the first sub-population develop during this stage. Then, as the basal telencephalon extends and expresses Netrin1, the medial forebrain bundle differentiates, inducing a change in the main axis of the forebrain ; meanwhile MCH neurons of the second sub-population appear. MCH sub-populations reflect distinct developmental stages of the forebrain.

Fertility is dependent on the precisely orchestrated communication of an array of effectors within the reproductive axis, all of which impinge on gonadotropin-releasing hormone (GnRH) neurons. A novel reproductive inhibitor was identified in avian species and growing evidence suggests that the functional mammalian homologue, RFamide-related peptide-3 (RFRP-3 or GnIH) can inhibit GnRH neuronal activity and gonadotropin release. To date, the regulation and effects of RFRP-3 at the hypothalamic level are poorly understood. We established an Rfrp-expressing neuronal cell model to investigate the mechanisms of transcriptional regulation of the genes for RFRP and the RFRP receptor, GPR147 by dexamethasone and estradiol. We show that the RFRP system is a direct target for stress-associated transcriptional regulation. Further, employing a novel GnRH-secreting cell line, we report that GnRH neurons express Gpr147 and RFRP-3 represses the transcription of GnRH. These data further our understanding of the level and regulatory effects at which RFRP-3 modulates reproduction.

Fertility is dependent on the precisely orchestrated communication of an array of effectors within the reproductive axis, all of which impinge on gonadotropin-releasing hormone (GnRH) neurons. A novel reproductive inhibitor was identified in avian species and growing evidence suggests that the functional mammalian homologue, RFamide-related peptide-3 (RFRP-3 or GnIH) can inhibit GnRH neuronal activity and gonadotropin release. To date, the regulation and effects of RFRP-3 at the hypothalamic level are poorly understood. We established an Rfrp-expressing neuronal cell model to investigate the mechanisms of transcriptional regulation of the genes for RFRP and the RFRP receptor, GPR147 by dexamethasone and estradiol. We show that the RFRP system is a direct target for stress-associated transcriptional regulation. Further, employing a novel GnRH-secreting cell line, we report that GnRH neurons express Gpr147 and RFRP-3 represses the transcription of GnRH. These data further our understanding of the level and regulatory effects at which RFRP-3 modulates reproduction.