Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Les maladies transmises par les moustiques représentent une menace permanente en santé publique. La principale mesure pour protéger les populations contre les piqûres infectieuses repose actuellement sur l’utilisation d’insecticides, mais celle-ci est menacée par la propagation des mécanismes de résistance au sein des populations de moustiques. Dans ce contexte, les répulsifs représentent un outil de choix pour réduire à la fois les nuisances provoquées par les moustiques et le risque d’infection. Parmi eux, le DEET (N, N-diéthyl-3-méthylbenzamide) a prouvé une efficacité remarquable aussi bien lors d’expérimentations en laboratoire que sur le terrain. Malgré cela, les répulsifs ont toujours été utilisés de manière empirique, et leur mode d’action reste très mal connu. Le but de ce projet de thèse a été : i) de participer à l’évaluation du potentiel d’intégration du répulsif DEET dans la lutte antivectorielle, ii) de mesurer l’impact de paramètres physiologiques du moustique d’intérêt épidémiologique tels que l’expérience, l’âge et l’infection sur l’efficacité des méthodes de lutte, répulsifs et insecticides pyréthrinoïdes et iii) de quantifier l’impact des répulsifs et insecticides sur les traits d’histoire de vie des moustiques. Les expériences ont été réalisées sur Anopheles gambiae et Aedes albopictus, respectivement vecteurs de l’agent du paludisme et d’arbovirus tels que le virus de la dengue. Nos résultats ont permis de démontrer que l’état physiologique du moustique influe sur l’efficacité des méthodes de lutte ; premièrement, les moustiques porteurs de la mutation kdr ayant obtenu un repas de sang en contact avec de la perméthrine ne sont plus irrités par ce composé lors d’une seconde exposition, dans les conditions testées et à une dose recommandée pour l’imprégnation de moustiquaires. Au contraire, un repas de sang obtenu en présence DEET n’a pas affecté l’efficacité de ce composé à inhiber un repas de sang à l’exposition suivante. Ensuite, le DEET s’est montré plus efficace chez les moustiques âgés que chez les moustiques jeunes, et les résultats sont similaires chez les deux espèces et indépendants du statut de résistance aux insecticides. D’autre part, l’efficacité de la deltaméthrine et du DEET ne sont pas modifiés lorsque les moustiques sont infectés par le parasite Plasmodium falciparum. Cependant, une augmentation de la mortalité a été observée chez les femelles anophèles infectées au stade sporozoites lors de certaines expérimentations, indépendamment du traitement chimique de la moustiquaire, et suggère un coût de l’infection « réplicat-dépendant ». Enfin, le DEET génère un impact au long terme sur la fécondité et la fertilité des moustiques, effets qui ne sont pas observés dans notre protocole pour la perméthrine. Ces résultats donnent donc des pistes pour redéfinir les priorités dans les programmes de lutte, afin de cibler en premier lieu les moustiques les plus à même de transmettre des pathogènes. Ils soulignent également la nécessité de considérer à la fois l’état physiologique du moustique et l’impact sur le long terme des insecticides et répulsifs lors de l’évaluation des outils de lutte. / Mosquito-borne diseases are a permanent public health threat. The main way to protect populations against infectious bites relies on the use of insecticides, but their efficacy is threatened by the spread of resistance mechanisms among vector populations. In this context, repellents are a promising tool for reducing both mosquito nuisance and infection risk. Among them, DEET (N, N-diéthyl-3-méthylbenzamide) has proven great efficacy both in laboratory and field experiments. Despite this, repellents, are still used from an empirical way and their mode of action remains poorly understood. The aim of the present project was to: i) participate to the evaluation of the potential of integration of the DEET repellent in mosquito control, ii) measure the impact of mosquito physiological parameters of epidemiological relevance such as experience, age and infection, on the efficacy of repellents and insecticides, and iii) quantify the impact of repellents and insecticides on mosquito life-history traits. Experiments were performed on Anopheles gambiae and Aedes albopictus, vectors of the malaria parasite and of arboviruses such as dengue, respectively. Our results allowed to demonstrate that mosquito physiological state influences the efficacy of control tools; first, after successfully obtaining a blood meal in contact with permethrin, mosquitoes carrying kdr mutation are no longer inhibited by this compound at the subsequent exposure, at the recommended dose for net impregnation and under our experimental design. On the contrary, a first blood meal obtained in presence of DEET does not affect its efficacy at the following exposure. Then, DEET appeared to be more efficient against old mosquitoes that against younger ones, and results are consistent in the two species, independently of the insecticide resistance status. Besides, efficacy of DEET and deltamethrin is not modified when mosquitoes are infected with Plasmodium falciparum. However, an increased mortality was observed in anopheles when infected with transmissible stages (i.e. sporozoites), independently of chemical exposure, which suggest a cost of infection and seems to be “replicate-dependent”. Finally, DEET produces a long-term impact on mosquito fecundity and fertility, which is not observed with permethrin under our protocol. These results give insights to redefine the priorities in mosquito control programs, in order to specifically targeting mosquitoes that are the most susceptible to transmit pathogens. These observations also underline the need for considering both mosquito physiological state and the long-term impact of repellents and insecticides during the evaluation of control tools.

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

La théorie de la formation de la mémoire "en deux étapes" postule que la consolidation mnésique repose sur un dialogue pendant le sommeil entre l'hippocampe, où les traces mnésiques sont initialement formées, et le néocortex (notamment le cortex préfrontal médian, CPm), où elles seraient stockées à long terme. En particulier, la coordination entre oscillations au sein du réseau hippocampo-cortical pendant le sommeil apparaît comme un mécanisme plausible pour la consolidation. Nous avons augmenté la coordination temporelle entre ces deux structures pendant le sommeil suivant un apprentissage d'une tâche de mémoire spatiale limité en temps n'induisant pas de consolidation. Les rats ayant suivi le protocole permettant l'augmentation des intéractions entre ondulations hippocampiques, ondes delta corticales et fuseaux thalamo-corticaux par le biais d'impulsions électriques intra-corticales ont fait preuve d'un haut niveau de performance de rappel 24 h plus tard, contrairement à des rats de contrôle qui ne faisaient pas mieux que le hasard. Ainsi, cette augmentation des intéractions hippocampo-corticales pendant le sommeil a-t-elle stabilisé des traces mnésiques qui autrement n'auraient pas subsisté entre l'entraînement et le test. De plus, nous avons observé une réorganisation des réseaux neuronaux du CPm pendant le sommeil, ainsi qu'une réponse accrue du CPm à la tâche le lendemain. Ces travaux constituent une mise en évidence directe du rôle causal du dialogue hippocampo-cortical pendant le sommeil dans la consolidation mnésique, dont les mécanismes sous-jacents impliquent une coordination temporelle précise entre ondulations, ondes delta et fuseaux (Maingret et al., 2016). / The `two-stage' theory of memory posits that memory consolidation involves a dialogue during sleep between the hippocampus, where traces are initially formed, and the neocortex (notably the prefrontal cortex), where they are stored for long-term retention. Temporally coordinated oscillations in the hippocampo-cortical network could be a key mechanism for sleep-dependent memory consolidation. We dynamically manipulated the temporal coordination between the two structures during sleep following training on a spatial memory task specifically designed to trigger encoding, but not memory consolidation. Reinforcing the endogenous coordination between hippocampal sharp wave-ripples, cortical delta waves and spindles by timed electrical stimulation resulted in a high recall performance on the next day, contrary to control rats which performed at chance levels. Thus, this enhancement of hippocampo-cortical interactions during sleep stabilized memory traces that would have otherwise vanished between training and test. In addition, we observed a reorganization of prefrontal cortical networks during sleep, along with subsequent increased prefrontal responsivity to the task on the next day. These results provide direct evidence for a causal role of a hippocampo-cortical dialogue during sleep in memory consolidation, and indicate that the underlying mechanism involves a fine-tuned coordination between sharp wave-ripples, delta waves and spindles (Maingret et al., 2016).

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Les verres et fibres appartenant au système AgI-AgPO3-Ag2WO4 ont été étudiés pour leur transmission optique dans la région visible (450 à 900 nm) et leur conductivité électrique. Ces verres combinent des propriétés qui sont essentielles pour une application directe dans les domaines de l’optogénétique et de l'électrophysiologie. Les sondes actuellement utilisées dans ces domaines sont généralement produites de façon complexe et possèdent une transparence optique réduite dans le visible ou une faible conductivité électrique. Le choix d'une composition de verre comme matériau pour une fibre multifonctionnelle permettrait de simplifier la mise en œuvre et d’optimiser les propriétés de cette fibre pour une application directe en optogénétique et en électrophysiologie. L'ajout progressif (Ag2WO4) dans le système vitreux binaire AgI-AgPO3 a été étudié pour son influence sur les propriétés physicochimiques, optiques et électriques. Cette étude a démontré que l’absence d’espèces réduites de tungstène dans les verres mène à une transparence optique dans le domaine du visible similaire pour chacune des compositions. Une conductivité électrique (AC) de 10-3 à 10-2 S·cm-1 a été mesurée à température ambiante sur des verres en pastilles. Ces valeurs se situent dans la gamme de conductivité électrique recherchée pour l’application en électrophysiologie. Il a aussi été observé que l'addition de tungstate d'argent contribue à modifier la température de transition vitreuse et la densité du verre, tout en réduisant le risque d’hydrolyse des chaines de phosphate dans ces verres. Une fibre optique a été fabriquée et caractérisée à partir d’une composition vitreuse optimale et pourrait être utilisée comme sonde pour l’application visée. / Glasses and fibers belonging to the AgI-AgPO3-Ag2WO4 system have been studied for their optical transmission properties in the visible region (450 to 900 nm) and electrical conductivity (AC). These glasses combine properties that are essential for direct application in the fields of optogenetics and electrophysiology. The probes currently used in those fields are generally produced by a complex method or have a reduced optical transparency in the visible or a low electrical conductivity. The choice of a glass composition, as single material for a multifunctional fiber, could simplify its fabrication and optimize the characteristics of this fiber toward the aimed application of electrophysiology. The progressive addition of silver tungstate (Ag2WO4) in the AgI-AgPO3 binary glasses has been studied for its influence on the optical, electrical and physical properties. This study showed an optical transparency in the visible range similar for each of the compositions due to the absence of reduced tungsten species. An electrical conductivity (AC) of 10-3 to 10-2 S·cm-1 was measured on the bulk glasses at room temperature and is within the electrical conductivity range required for the applications. It was also observed that the addition of silver tungstate contributes to change the glass transition temperature and density while reducing the risk of hydrolysis reaction of the phosphate chains in these glasses. An optical fiber has been manufactured and characterized from an optimal vitreous composition which can be used as a probe in the intended application.

Tableau d'honneur de la Faculté des études supérieures et postdorales, 2016-2017 / L’utilisation de fibres multifonctionnelles pour le transport simultané de la lumière et du courant électrique est une alternative de plus en plus attrayante dans le domaine de l’optogénétique en électrophysiologie où l’excitation lumineuse des cellules nerveuses permet de générer un signal électrique qui peut être enregistré. Ce transport simultané offre l’avantage de pouvoir s’affranchir de la «patch-clamp» pour l’enregistrement électrique, rendant ainsi la méthode plus pratique. La majorité des fibres multifonctionnelles développées dans ce domaine ont de larges diamètres, ce qui ne permet pas de sonder de petits groupes de cellules ou des cellules uniques dont la taille avoisine 10 μm. À cet égard, utiliser une fibre optique avec une géométrie de type «taper» représente une voie prometteuse pour surmonter cette limitation (Fig 1.1). En effet, le cœur optique de l’extrémité d’une fibre «taper» se distingue par son petit diamètre de l’ordre de 10 μm par rapport au reste de la fibre dont le diamètre peut être de 20 à 60 fois plus large afin de faciliter la connexion à la source lumineuse. Dans cette thèse, nous avons développé des verres et des fibres optiques conduisant l’électricité basés sur le système vitreux AgI-AgPO3-WO3. Un large domaine vitreux a été mis en évidence, permettant la préparation de plusieurs verres de compositions différentes. Dans ce système vitreux, le transport du courant est assuré par les ions d’argent via un mécanisme de conduction ionique qui varie en fonction de la température. Par ailleurs, le verre offre une fenêtre de transmission dans le visible et le proche infrarouge dont la largeur est fortement influencée par l’interaction entre l’AgI et l’oxyde de tungstène WO3. En outre, le WO3 permet d’augmenter la durabilité chimique du verre. Ces verres peuvent être transformés aisément en fibre optique présentant des conductivités de l’ordre 10-1 S·cm-1 à température ambiante et à basses fréquences (1 Hz - 10 kHz). Ces fibres offrent une bonne transmission dans le proche infrarouge, mais faible dans le bleu qui est la lumière la plus utilisée en optogénétique. Aussi, des fibres composites à base de polymères avec différentes configurations géométriques ont été développées afin de permettre la transmission de la lumière bleue grâce au couple polycarbonnate/polymethacrylate de méthyl et la conduction électrique grâce au verre AgI-AgPO3-WO3. Enfin, des fibres composites de type «taper» ont été produites et caractérisées pour des applications dans le domaine de l’optogénétique en électrophysiologie. / The use of multifunctional fibers for simultaneous light guiding and electrical transport is an increasingly attractive alternative in the field of optogenetic in electrophysiology where light excitation of nerve cells generates an electrical signal that can be recorded. This simultaneous transport offers the advantage to get rid of the patch-clamp for electrical recording, making the method more practical. The majority of multifunctional fibers developed in this area have large diameters, which does not allow the probing of small group of cells or single cell whose size is around 10 μm. In this regard, using an optical fiber with a taper tipped geometry represents a powerful approach to overcome this limitation (Figure 1.1). The optical core of a taper fiber end is characterized by its small diameter of the order of 10 μm relative to the rest of the fiber whose diameter can be 20 to 60 times larger to facilitate the connection with the light source. In this thesis, we have developed glasses and optical fibers that conduct electricity based on the AgI-AgPO3-WO3 glass system. A large glass domain has been demonstrated, enabling the fabrication of several glasses of different compositions. In this glass system, the electrical transport is ensured by the silver ions via an ionic conduction mechanism that varies with temperature. Moreover, the glass has a transmission window in the visible and the near infrared which is strongly influenced by the interaction between the AgI and tungsten oxide WO3. In addition, the WO3 can increase the chemical durability of the glass. These glasses can be easily stretched in optical fiber with electrical conductivity in the order of 10-1 S· cm-1 at room temperature and low frequencies. These fibers offer high transmission in the near infrared, but low transmission in the blue which is the most used light in optogenetics. To overcome this issue, composite fibers based on polymers with different geometric configurations were developed. The transmission of the blue light is provided by the polycarbonnate/polymethylmethacrylate duo and the electric transport by the AgI-AgPO3-WO3 glass. Finally, the composite fibers were transformed into taper tipped fibers and were characterized for applications the field of optogenetics.

Le but de ce travail était d'étudier si la réponse à l'inhibition métabolique était la même dans des cellules cardiaques en provenance de différentes régions du ventricule, soit de la région sous-endocardique et de celle sous-épicardique. En deuxième lieu, nous voulions confirmer la participation de"l'inward rectifier" dans l'augmentation de la composante sortante du courant de fond en inhibition métabolique. Nous avons donc trouvé une hétérogénéité n'étant pas reliée à l'arrangement des cellules en couches. Le courant de"l'inward rectifier" participe à la réponse à l'inhibition métabolique avec le I[indice inférieur k-ATP]. L'augmentation de la composante sortante d'I[indice inférieur k1] contribue au raccourcissement du potentiel d'action en conditions de stress énergétique. Toutefois, l'impossibilité de retrouver les niveaux de courants initiaux au-delà de -50 mV, suggère que dans nos préparations, le courant chlore sensible à l'étirement pourrait être impliqué dans cette réponse. Des extrapolations en vue d'expliquer l'impact de ces résultats in vivo doivent être faites avec précaution, car les mécanismes y sont beaucoup plus complexes. --Résumé abrégé par UMI.