Cette recherche porte sur l’expérience de dix jeunes adultes de 18 à 32 ans ayant eu une lésion à la moelle épinière et examine l’évolution de la signification du chez-soi ainsi que la perception du domicile en tant que chez-soi. S’appuyant sur des entrevues semi-dirigées auprès des dix participants, elle vise à identifier les dimensions de la signification du chez-soi les plus critiques selon leur expérience de vie et à relier ces dimensions aux adaptations domiciliaires et autres facteurs pertinents. La recherche montre les relations intimes et individualisées entre l’expérience du chez-soi, les caractéristiques personnelles, l’environnement social, les facteurs externes ou contingents et le milieu physique, dans un continuum temporel passé-présent-futur. Le domicile et le réseau de proximité doivent être adaptés en termes d’accessibilité, d’utilisabilité et de personnalisation en tenant compte de ces interrelations. / This research focalizes on the experience of ten young adults aged 18 to 32 years who had an injury to the spinal cord and examines the evolution of what home means for them and of their perception of their residence as being their home. Based on semi-directed interviews conducted at the residence of ten participants, it aims at identifying the dimensions of the meaning of home that are experienced as being most critical for such individuals and at relating these dimensions to residential adaptations and other pertinent factors. For the target group, the research demonstrates the intimate and individualized relationships between the experience of home, the personal characteristics, the social environment, the external factors and the physical environment, in a past-present-future time continuum. Both the residence and the proximity network have to be adapted in terms of accessibility, usability and personalization taking into account these interrelationships.

L’opossum Monodelphis domestica naît très immature et grimpe sans aide de la mère, du sinus urogénital à une mamelle où il va s’attacher pour poursuivre son développement. Des informations sensorielles sont nécessaires pour guider le nouveau-né vers la mamelle et les candidats les plus probables sont le toucher, l’équilibre et l’olfaction. Pour tester l’action des différents systèmes sur la motricité chez l’opossum nouveau-né, des régions céphaliques du trijumeau, du vestibulaire et de l’olfaction ont été stimulées électriquement sur des préparations in vitro en comparaison avec une stimulation seuil T (intensité minimale de la stimulation à la moelle épinière cervicale induisant le mouvement des membres antérieurs). Par comparaison, un mouvement similaire était induit par des stimulations à ~2T du ganglion du trijumeau, à ~20 T du complexe vestibulaire, et à ~600 T des bulbes olfactifs. L’étude de l'innervation de la peau faciale et des voies relayant les informations du trijumeau vers la moelle épinière (ME) a été approfondie en utilisant de l’immunohistochimie pour les neurofilament-200 et du traçage rétrograde avec du Texas-Red couplé à des Dextrans Aminés. De nombreuses fibres nerveuses ont été révélées dans le derme de plusieurs régions de la tête. Quelques cellules du ganglion trigéminal projettent à la ME rostrale, mais la majorité projette vers la médulla caudale où se trouvent les neurones secondaires du trijumeau ou des cellules réticulospinales. Les résultats de cette étude indiquent une influence significative des systèmes du trijumeau et du vestibulaire, mais pas de l'olfaction, sur le mouvement des membres antérieurs des opossums nouveau-nés. / The opossum Monodelphis domestica is born very immature and crawls, unaided by the mother, from the urogenital opening to a nipple where it attaches and pursues its development. Sensory information is needed to guide the newborn to a nipple and studies suggest that the vestibular, trigeminal, and olfactory systems are likely candidates. The trigeminal, vestibular and olfactory regions of the brain were electrically stimulated to test their relative effectiveness at eliciting forelimb movement in newborn opossums, using in vitro preparations of brain-spinal cord with the limbs attached. The minimal stimulation of the cervical spinal cord needed to induce forelimb movement was considered as threshold (T). Similar movement were obtained with stimulations of the trigeminal ganglion at ~2T and of the vestibular complex at ~20 T and at ~600 T for the olfactory bulb. Neurofilament-200 immunohistochemistry and retrograde tracing with Texas-Red conjugated Dextran Amines were used to study trigeminal innervation of the facial skin and pathways by which trigeminal inputs may be relayed to the spinal cord. Numerous nerve fibers were observed in the snout dermis, elsewhere in the head skin. Some trigeminal ganglion cells project to the upper spinal cord, but more project to the caudal medulla where they could contact secondary trigeminal neurons or reticular cells projecting to the spinal cord. These results support a significant influence of the trigeminal and the vestibular systems, but not of olfaction, on forelimb movement of neonatal opossums.

L’inhibition est nécessaire à la génération d’outputs coordonnés entre muscles antagonistes lors de la locomotion. Une baisse de la concentration neuronale en ions chlorure au cours du développement des mammifères conduit à l’émergence de l’inhibition. Cette baisse repose sur l’équilibre entre deux cotransporteurs cation-chlorure, KCC2 et NKCC1. KCC2 expulse Cl- de la cellule alors que NKCC1 pompe Cl- dans la cellule. L’opossum Monodelphis domestica naît dans un état très immature. Le seul comportement locomoteur qu’il présente à la naissance consiste en des mouvements rythmiques et alternés des membres antérieurs pour grimper le long du ventre de la mère vers une tétine. Les membres postérieurs sont des bourgeons immobiles dont le développement est en grande partie postnatal. Pour cette raison, cette espèce constitue un modèle idéal pour l’étude du développement locomoteur. Afin d’étudier les mécanismes conduisant à l’émergence de l’inhibition durant le développement moteur, nous avons décrit l’expression développementale de KCC2 et NKCC1 chez l’opossum postnatal par immunohistochimie au niveau des renflements spinaux. Les motoneurones et afférences primaires ont été identifiés en utilisant un marquage rétrograde au TRDA. Le marquage pour KCC2 et NKCC1 est détecté dans la moelle épinière ventrale dans la matière grise et blanche présomptive dès la naissance, ce qui suggère que l’inhibition serait déjà mise en place avant la naissance, permettant subséquemment l’alternance des membres antérieurs observée chez les nouveau-nés. L’expression développementale de KCC2 et NKCC1 suit des gradients ventrodorsal et médiolatéral, tels qu’observés chez les rongeurs (rats et souris). Le patron mature d’expression de ces cotransporteurs est observé aux alentours de la 5ème semaine postnatale lorsque la locomotion de l’opossum est mature. Enfin, entre la naissance et P5, les dendrites exprimant KCC2 au niveau de la corne dorsale sont retrouvées en apposition aux afférences primaires ce qui suggère un rôle de KCC2 dans la formation des circuits sensori-moteurs. / Inhibition is necessary to generate coordinated outputs between antagonistic muscles during locomotion. Inhibition is set by a lowering in neuronal chloride concentration during mammalian development. This lowering relies on the proper balance between two cation-chloride cotransporters, KCC2 and NKCC1. KCC2 extrudes Cl- out of the cell while NKCC1 pumps Cl- into the cell. The opossum Monodelphis domestica is born at a very rudimentary stage of development. Newborn opossums show rhythmic and alternate movements of the forelimbs as they crawl on the mother's belly to a nipple. The hindlimbs are immobile paddle-shaped buds and their development is mostly postnatal. Thus, this species is an ideal model to study motor development. In order to investigate the mechanisms involved in the appearance of inhibition during motor development, we described the developmental expression of KCC2 and NKCC1 on postnatal opossums using immunohistochemistry in the spinal cord enlargements. Motoneurons and primary sensory afferents were identified using retrograde labeling with TRDA. Immunolabeling for both KCC2 and NKCC1 is detected in the ventral spinal cord in the presumptive grey and white matter from birth on, suggesting that the development of inhibition begins before birth, enabling the alternate movements exhibited by the newborns. The developmental expression of KCC2 and NKCC1 follows ventrodorsal and mediolateral gradients, similar to those demonstrated in rodents (rats and mice). The mature pattern for both cotransporters is observed around the 5th week at a time when opossums demonstrate mature patterns of locomotion. Between birth and P5, dendrites expressing KCC2 in the dorsal horn superimpose on the primary afferents, suggesting a role for KCC2 in the establishment of sensorimotor circuits.

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

L’opossum Monodelphis domestica naît très immature et grimpe sans aide de la mère, du sinus urogénital à une mamelle où il va s’attacher pour poursuivre son développement. Des informations sensorielles sont nécessaires pour guider le nouveau-né vers la mamelle et les candidats les plus probables sont le toucher, l’équilibre et l’olfaction. Pour tester l’action des différents systèmes sur la motricité chez l’opossum nouveau-né, des régions céphaliques du trijumeau, du vestibulaire et de l’olfaction ont été stimulées électriquement sur des préparations in vitro en comparaison avec une stimulation seuil T (intensité minimale de la stimulation à la moelle épinière cervicale induisant le mouvement des membres antérieurs). Par comparaison, un mouvement similaire était induit par des stimulations à ~2T du ganglion du trijumeau, à ~20 T du complexe vestibulaire, et à ~600 T des bulbes olfactifs. L’étude de l'innervation de la peau faciale et des voies relayant les informations du trijumeau vers la moelle épinière (ME) a été approfondie en utilisant de l’immunohistochimie pour les neurofilament-200 et du traçage rétrograde avec du Texas-Red couplé à des Dextrans Aminés. De nombreuses fibres nerveuses ont été révélées dans le derme de plusieurs régions de la tête. Quelques cellules du ganglion trigéminal projettent à la ME rostrale, mais la majorité projette vers la médulla caudale où se trouvent les neurones secondaires du trijumeau ou des cellules réticulospinales. Les résultats de cette étude indiquent une influence significative des systèmes du trijumeau et du vestibulaire, mais pas de l'olfaction, sur le mouvement des membres antérieurs des opossums nouveau-nés. / The opossum Monodelphis domestica is born very immature and crawls, unaided by the mother, from the urogenital opening to a nipple where it attaches and pursues its development. Sensory information is needed to guide the newborn to a nipple and studies suggest that the vestibular, trigeminal, and olfactory systems are likely candidates. The trigeminal, vestibular and olfactory regions of the brain were electrically stimulated to test their relative effectiveness at eliciting forelimb movement in newborn opossums, using in vitro preparations of brain-spinal cord with the limbs attached. The minimal stimulation of the cervical spinal cord needed to induce forelimb movement was considered as threshold (T). Similar movement were obtained with stimulations of the trigeminal ganglion at ~2T and of the vestibular complex at ~20 T and at ~600 T for the olfactory bulb. Neurofilament-200 immunohistochemistry and retrograde tracing with Texas-Red conjugated Dextran Amines were used to study trigeminal innervation of the facial skin and pathways by which trigeminal inputs may be relayed to the spinal cord. Numerous nerve fibers were observed in the snout dermis, elsewhere in the head skin. Some trigeminal ganglion cells project to the upper spinal cord, but more project to the caudal medulla where they could contact secondary trigeminal neurons or reticular cells projecting to the spinal cord. These results support a significant influence of the trigeminal and the vestibular systems, but not of olfaction, on forelimb movement of neonatal opossums.

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

Les réseaux vasculaires et nerveux présentent des similitudes frappantes (points de branchements, superposition, voies afférentes/efférentes, …) et tous deux interagissent lors du développement ou dans le cadre de pathologies.Dans un premier projet, nous avons voulu déterminer si un facteur pro-angiogénique, c'est-à-dire induisant la formation de nouveaux vaisseaux, peut avoir un effet direct sur le réseau neuronal. Des études menées in vitro ou in vivo chez l’adulte, ont montré une implication directe du Vascular Endothelial Growth Factor (VEGF) sur le système nerveux (survie, prolifération neuronale, croissance axonale, …). Nous avons cherché à savoir si ce facteur a un effet sur le développement ou l’activité des réseaux neuronaux lors de la vie embryonnaire alors que les systèmes vasculaires et nerveux se mettent progressivement en place. Avec une approche électrophysiologique, nous avons focalisé notre attention sur les motoneurones de la moelle épinière de souris entre les stades E13,5 et P0. Nos résultats montrent que le VEGF augmente de façon significative la fréquence des activités synaptiques liées à la libération de GABA et de Glycine pendant une fenêtre temporelle correspondant à la mise en place de ces mêmes activités (E13,5 et E15,5). Cet effet modulateur met en évidence un nouveau rôle du VEGF dans la maturation fonctionnelle des réseaux neuronaux et ouvre de nouvelles perspectives dans l’étude des neurodégénérescences précoces. Dans un second projet, nous nous sommes intéressés au glioblastome, cancer cérébral très invasif. Nous montrons que l’inhibition d’IRE1 (Inositol Requiring-Enzyme 1, senseur du stress du réticulum endoplasmique) dans un modèle d’implantation orthotopique chez la souris induit la formation de tumeurs plus petites, moins vascularisées et plus dispersées avec un meilleur pronostic de survie. Nous observons aussi des altérations du microenvironnement tumoral (matrice extracellulaire, réaction astrocytaire) avec des modifications de l’expression de nombreux facteurs de croissance dont le TGFß. / The nervous and the vascular systems share similarities (branching points, afferent/efferent parts …) and are closely connected during development and pathology.In the first part of this project, we questioned whether the pro-angiogenic key factor VEGF (Vascular Endothelial Growth Factor), which promotes new blood vessels formation, can directly interact with neural networks while nervous and vascular systems are developing. In the present study, using an electrophysiological approach, we focused on the effect of VEGF on embryonic spinal lumbar motoneurons (MNs). Our results demonstrate that VEGF increases the frequency of the GABA/glycinergic events at early developmental stages (E13.5 and E15.5) but not at the perinatal stage E17.5. Our data highlight a new role for VEGF which can control both the maturation of the vascular and neuronal networks and may likely be involved in early MNs degeneration.In the second part, we focused on glioblastoma, the most agressive form of brain cancer. Our results show that inhibition of IRE1 (Inositol Requiring-Enzyme 1, stress sensor of endoplasmic reticulum) leads to formation of smaller, less vascularized, more invasive tumors with a better prognosis. We also observe that tumoral microenvironnement is altered (reactive astrogliosis, extracellular matrix) and expression of several growth factors like TGFß is modified.

L’objectif de ces travaux de thèse, inscrits dans le projet ERC Advanced Grant «TERNANOMED», était de développer un nanomédicament squalèné à base d’adénosine (NPs d’AdSQ) pour le traitement des accidents vasculaires cérébraux et des traumatismes de la moelle épinière. La première partie de ce travail décrit la préparation et la caractérisation des NPs d’AdSQ, et la mise en évidence d’une activité thérapeutique spectaculaire dans des modèles pré-cliniques d’ischémie cérébrale et de neurotrauma. Afin de mieux comprendre le mécanisme d’action des NPs, la deuxième partie de cette thèse a été consacrée à l’étude détaillée de la transcytose des NPs à travers la barrière hémato-encéphalique, et a permis de démontrer le désassemblage des NPs au sein des cellules endothéliales. Cette étude confirme que l’action des NPs d’AdSQ résulte en premier lieu d’une activité vasculaire via l’amélioration de la microcirculation, et dans un second temps, permet la protection des neurones, vraisemblablement grâce au couplage neurovasculaire et à l’action pléiotropique et multi-cibles de l’adénosine. La troisième partie de ce travail de thèse avait pour but de décrire en détail le profil pharmacocinétique et la biodistribution des NPs d’AdSQ à l’aide de techniques innovantes de radiomarquage. Enfin, une dernière partie présente des résultats préliminaires sur le développement d’un outils théranostic via l’encapsulation d’USPIO comme agent de contraste IRM au sein des NPs d’AdSQ. Dans son ensemble, ce travail de thèse a permis d’établir les fondements de l’extension de la plateforme de «squalènisation» au traitement des pathologies du système nerveux central. / This PhD work, as a part of the ERC Advanced Grant project «TERNANOMED», aimed at developing a squalenoyl nanomedicine of adenosine (SQAd NAs), for the treatment of stroke and spinal cord injury (SCI). The first part of this research was dedicated to the preparation and characterization of SQAd NAs, and highlighted their dramatic therapeutic activity in pre-clinical models of cerebral ischemia and SCI. To further understand the mechanism of action of these NAs, the second part of this thesis was devoted to the detailed study of their transcytosis across the Blood-Brain Barrier. It was shown that the NAs were disassembled inside the endothelial cells, confirming that the pharmacological mechanism of the SQAd NAs action appeared to be a primary vascular protection via the improvement of microcirculation, leading to a secondary neuronal preservation, likely thanks to neurovascular coupling and to the pleiotropic multitargeted abilities of adenosine. The third part of this work aimed to describe the pharmacokinetic profile and tissue distribution of SQAd NAs, thanks to innovative techniques of radiolabeling. Finally, the fourth part presented preliminary results on the development of a theranostic tool, by incorporating USPIO as a MRI contrast agent inside the SQAd NAs. Overall, this PhD work established the foundation to the extension of the squalenoylation platform to the treatment of neurological diseases.

L’ADHD (Attention-deficit/hyperactivity disorder) est une maladie du développement caractérisée par l’impulsivité, l’hyperactivité, et l’inattention. Les voies neuronales impliquées dans ces déficits indiquent des dysfonctionnements dans les réseaux catécholaminergiques frontal-sous-corticaux, impliquant l'innervation dopaminergique et noradrénergique. Des études récentes ont mis en évidence une hypersensibilité à la douleur chez les patients ADHD et soulignent une possible comorbidité entre l’ADHD et la douleur. Cependant, les mécanismes et les circuits neuraux impliqués dans ces interactions sont inconnus. Afin de décrypter cette relation, nous avons généré un modèle ADHD de souris à P5 par une lésion néonatale des voies dopaminergiques centrales avec la 6-Hydroxydopamine (6-OHDA) et nous avons démontré la validité du modèle pour mimer le syndrome ADHD. Ensuite, nous avons analysé les comportements douloureux dans le modèle de souris 6-OHDA. Ces derniers présentent un abaissement des seuils de la douleur, ce qui suggère que l’ADHD induit une sensibilisation à la douleur (comorbidité ADHD-Douleur). Nous avons confirmé à l’aide d’enregistrements extracellulaires unitaires, que les modifications de la sensibilité à la douleur des souris 6-OHDA sont dues à une augmentation de l’excitabilité des neurones nociceptifs de la moelle épinière. Cette sensibilisation passe donc par une altération de l’intégration sensorielle dans la moelle épinière via la mise en jeu de contrôles descendants. La connectivité "cortex cingulaire antérieur (ACC) – insula postérieur (PI)" est la clé dans cette comorbidité ADHD-douleur, impliquée dans les fonctions exécutives, les émotions et elle envoie aussi des projections vers la corne dorsale de la moelle épinière. En effet, en combinant les analyses électrophysiologiques, optogénétiques et comportementales, nous avons démontré que les effets de l’ADHD sur la sensibilisation douloureuse passent par la mise en jeu de l’ACC et de la voie ACC – PI. En conclusion, nous montrons que les conditions ADHD induisent une hyperactivation des neurones nociceptifs de la moelle épinière et une hypersensibilité à la douleur. Nous suggérons également que le circuit ACC – PI pourrait déclencher un dysfonctionnement des neurones de la moelle épinière sur la douleur dans les conditions ADHD. / Attention deficit hyperactivity disorder (ADHD) is characterized by the core symptoms of inattention, hyperactivity and impulsivity. Neural pathways underlying these deficits point to deficits within frontal-subcortical catecholaminergic networks, involving dopaminergic and noradrenergic innervation. Hence, impairment of the dopaminergic neurotransmission is a frequent target of ADHD medication. Low-dose psychostimulants, including methylphenidate (MpH) and amphetamines (AMP) are the most widely used treatments of ADHD. Recent evidence pointed to pain hypersensitivity in subjects with ADHD history, and suggests possible comorbidity of ADHD with pain. However, the mechanisms and neural circuits involved in these interactions are unknown. In order to understand this comorbidity, the first objective was to create a good animal model of ADHD. We generated a mouse model at P5 by neonatal disruption of central dopaminergic pathways with 6-Hydroxydopamine (6-OHDA) and we demonstrated the validity of the model to mimic ADHD syndrome. Next, we analyzed nociceptive responses in the 6-OHDA mouse model of ADHD. We found that 6-OHDA mice exhibited a marked decrease of withdrawal thresholds, suggesting that ADHD increase nociceptive sensitivity. Interestingly, by using in vivo electrophysiological recordings, we demonstrated that allodynia and hyperalgesia may be caused by neuronal hyperexcitability in the dorsal spinal cord. Moreover, we found that both lowered wihdrawal threshold and increased activity of nociceptive neurons in ADHD-like mice was not normalized by MpH. We tested the hypothesis that descending controls are responsible for pain alterations through the modulation of spinal circuits. The ‘anterior cingulate cortex (ACC) – posterior insular (PI)’ connectivity is at the cross-road of ADHD and pain, being involved in executive functions and emotions, as well as sending projections to the dorsal horn of the spinal cord. By combining electrophysiological, optogenetic and behavioral analyzes, we have shown that the effects of ADHD on painful sensitization involve the implication of ACC and the ACC - PI pathway. In conclusion, we showed that ADHD conditions induce spinal cord nociceptive neurons hyperactivation and pain hypersensitivity. We also suggest that the ACC - PI circuit may trigger dysfunction of spinal cord neurons in ADHD conditions.

La blessure médullaire est un traumatisme aux conséquences désastreuses pour le patient. Au-delà de déficiences motrices immédiatement identifiables (paralysie des membres), l’interruption de la communication entre tissu nerveux sous-lésionnel et centres nerveux responsables de l’intégration et de la régulation des processus physiologiques, conduit souvent à un tableau clinique plus complexe. Parmi ces troubles insidieux, l’altération des fonctions urinaires et intestinales est d’une importance majeure. La régulation de ces fonctions étant sous la dépendance des segments les plus caudaux de la moelle épinière, toute altération du tissu spinal engendrera de manière quasi systématique un fonctionnement anarchique des organes conduisant à des dérèglements socialement handicapants (rétention ou/et incontinence urinaire et fécale). Bien que pour corriger cela, une stratégie basée sur la stimulation électrique fonctionnelle au niveau des racines sacrées, ait déjà été implémentée et commercialisée (Implant Brindley-Finetech), son recours ne demeure que trop marginal eu égard aux contreparties exigées (sections des racines afférentes de la moelle sacrée, avec perte de la sensibilité et des réflexes fonctionnels). Il n’est alors pas surprenant d’observer que les patients continuent à leur préférer des alternatives thérapeutiques (cathétérisme, toxine botulique…). L’objectif de cette thèse est d’évaluer les potentialités d’une stimulation directe de la moelle épinière dans la restauration des fonctions urinaires et intestinales chez le sujet lésé médullaire en proposant l’utilisation d’un nouveau modèle expérimental – le cochon domestique (40-60kg, 3-4 mois d’âge) – et une approche chirurgicale. / Spinal cord injury results in the loss of movement and sensory sensations but also in the disruption of some organ functions. Nearly all spinal cord injured subjects lose bladder control and are prone to kidney failure if they do not apply intermittent (self-) catheterization. Electrical stimulation of the sacral spinal roots with an implantable neuroprosthesis is one option besides self-catheterization to become continent and control micturition. However, many persons do not ask for this neuroprosthetic device (Brindley-Finetech implant) since deafferentation and loss of sensory functions and reflexes are serious side effects and since alternative treatments are available to patients (drugs, botulinus toxin….). This PhD work aimed at investigating various techniques for spinal cord electrical stimulation in order to address dysfunctions in spinal cord injured individuals on lesion levels that have an impact on lower limb movements and bladder, bowel and sexual functions. Orderly recruitment of fibers at the spinal cord level should eventually lead to orderly recruitment of the detrusor muscle without activation of the bladder sphincter. Thereby, low pressure voiding, for example, should be obtained that is currently impossible with existing active implantable medical devices. A new large animal model – the domestic pig – was investigated to overcome size effects of rodent models and be able to translate results and technology more easily to human.