La rétine est constituée de l’association d’un tissu neurosensoriel et de l’épithélium pigmentaire rétinien (EPR). Malgré la présence d’une barrière hémato-rétinienne, la rétine est contrainte aux changements de son milieu environnant, incluant les modifications du régime alimentaire et les stress environnementaux. Au cours du vieillissement, les échanges de nutriments et l’élimination des déchets métaboliques et cellulaires au travers de l’EPR diminuent. La dégénérescence maculaire liée à l’âge (DMLA) et la rétinopathie diabétique (RD) sont les pathologies rétiniennes les plus prévalentes dans les populations occidentales avant et après l’âge de 50 ans, respectivement. L’atrophie géographique et la DMLA néovasculaire constituent les stades avancés des maculopathies liées à l’âge. La RD affecte 60% des patients atteints de diabète de type 2 (T2D) dans les 15 années suivant l’apparition de la pathologie. Par ailleurs, les facteurs alimentaires interfèrent avec le développement de la DMLA et du T2D. Considérant l’épidémie mondiale de T2D d’une part, et l’allongement de l’espérance de vie d’autre part, les dépenses médico-sociales relatives à la prise en charge des patients atteints de T2D ou de DMLA sont à même de devenir un enjeu socioéconomique majeur. Le syndrome métabolique (SMet) est un des principaux facteurs de risque du T2D. Il peut ainsi être suggéré que limiter le développement du SMet pourrait potentiellement limiter l’incidence du T2D et de ses complications. Dans ce contexte, la consommation d’acides gras polyinsaturés à longue chaîne (AGPI-LC) de type oméga 3 fait partie des recommandations nutritionnelles pour la population afin de prévenir l’apparition du SMet et du T2D. Par ailleurs, une alimentation riche en AGPI-LC omega-3 est également associée à la réduction du risque de DMLA. En revanche, l’association entre T2D, RD et DMLA reste controversée, bien que quelques études basées sur des grandes cohortes rapportent une prévalence de DMLA augmentée chez les patients atteints de diabète ou de RD. Nos objectifs ont été d’évaluer premièrement si un SMet constituait un environnement favorable au développement des complications de type néovasculaires dans la rétine, et de tester secondairement l’efficacité d’AGPI-LC omega-3 dans la réduction des conséquences de ce SMet sur la rétine. Pour atteindre cet objectif, des rats ont été nourris avec un régime diabétogène enrichi en fructose afin de provoquer un SMet. Une néovascularisation choroïdienne a ensuite été induite en utilisant un modèle d’impacts laser au fond d’œil. Nous nous sommes intéressés tout d’abord à l’effet de ce régime à court terme et avons mis en évidence une diminution de la sensibilité des photorécepteurs de type cônes après 8 jours de régime, ainsi qu’une modification de l’expression des gènes et en particulier des sous-familles de cristallines. Ensuite, nos études se sont portées sur les effets de régime enrichi en fructose à long terme jusqu’à 6 mois. Le développement d’un SMet a été illustré par une augmentation de la masse grasse, une hyperinsulinémie, une hyperleptinémie et l’installation d’une stéatose hépatique. Ces rats ont développé une néovascularisation choroïdienne exacerbée après 1 et 3 mois de régime associée à une surexpression de facteurs pro-angiogéniques tels que VEGF et leptine .Une infiltration de macrophages dans la rétine et/ou l’activation des cellules microgliales résidentes a également été détectée. Les données électrorétinographiques ont suggéré une diminution de la sensibilité des photorécepteurs de type bâtonnets ainsi qu’une altération des fonctionnalités des cellules de la rétine interne à 6 mois. Dans un second temps, l’efficacité des AGPI-LC omega-3 (EPA+DHA) dans le but de réduire les conséquences du SMet dans la rétine a été testée. Nos données mettent en évidence qu’une forte dose d’EPA+DHA n’a cependant pas amélioré le SMet chez le rat. / The retina is the association of the neurosensory tissue and the retinal pigment epithelium (RPE). Despite the presence of the blood retinal barrier, the retina is submitted to changes of the external milieu, including dietary modulation and environmental stresses. With advanced age, the exchanges of nutrients and elimination of cellular and metabolic wastes via the RPE become limited. Age-related Macular Degeneration (AMD) and Diabetic Retinopathy (DR) are the most prevalent retinal pathologies in Western adult populations before and after the age of 50 years, respectively. Geographic atrophy and neovascular AMD are advanced stages of age-related maculopathies. DR afflicts 60% of type 2 diabetic (T2D) patients in the first 15 years of the disease. Dietary factors interfere in the development of both AMD and T2D. Accounting the worldwide epidemics of T2D in the one hand, and the improvement of life expectancy in the other hand, medical care to the patients is expected to worsen the socioeconomic burden of both T2D and AMD. Metabolic syndrome (MetS) is one of the major risk factor for T2D. Lowering the development of MetS would potentially lessen the incidence of T2D, and its complications. The daily intake of omega 3 long chain polyunsaturated fatty acids (LC-PUFA) is now recommended by health agencies for the prevention of MetS. Meanwhile dietary omega 3 LC-PUFA are associated with reduced risk of AMD. The association between T2D, DR, and AMD remains controversial, although large-scale population-based studies have reported increased prevalence of AMD in patients with diabetes or DR. Our objectives were first to evaluate whether MetS would represent a favorable environment for the development of neovascular complications in the retina, and second to test the efficacy of omega 3 LC-PUFA to reduce the consequences of MetS in the retina. For that purpose, a pro-diabetogenic high fructose diet was fed to rats to induce MetS and choroidal neovascularization was triggered by laser impacts in the eye fundus. We focused first on short term diet periods, and showed impairment on cone photoreceptor sensitivity after 8 days, as well as changes in gene expression in relation to crystallin sub-families. A long term - up to 6 months - fructose diet period triggered MetS as illustrated by body fat increase, hyperinsulinemia, hyperleptinemia and liver steatosis. Rats exhibited exacerbated laser-induced choroidal neovascularization after 1 and 3 months of feeding, that was associated with up-regulation of genes coding pro-angiogenic factors such as VEGF and leptin, as well as infiltration of macrophages and/or activation of retinal microglia. Electroretinographic data showed decreased sensitivity of rod photoreceptors and inner retinal cell functionality at 6 months of feeding. In a second time, the efficacy of dietary omega 3 LC-PUFA (EPA plus DHA) to reduce the consequences of MetS in the retina was tested. Our data showed that a high dose of EPA+DHA in rats did not improve MetS. Furthermore, side effects were generated as illustrated by localized atrophy in the retina submitted to the combination of laser-impacts, and normal light exposure. These works allowed us to suggest that MetS generated a favorable environment in the retina for the development of neovascular complications. Meanwhile, the sensitivity of cones and rods was impaired by MetS. Accounting the deleterious long term effects of omega 3 LC-PUFA in the retina, caution may be taken while recommending massive supplementation with omega 3 LC-PUFA in the context of MetS.

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La conduite automobile est une activité importante pour une grande proportion de la population. Des études épidémiologiques ont démontré que la conduite dans des contextes difficiles, comme franchir une intersection, céder le passage ou se joindre au trafic, pose un défi aux conducteurs âgés. Ces tâches cognitives impliquent toutes des comportements céphalo-oculaires complexes de même que des actions de recherche visuelle. L'objet de cette maitrise effectuée dans le cadre du réseau d'excellence Auto21, est de développer un outil permettant d'analyser le comportement céphalo-occulaire du conducteur en temps réel dans un environnement sécuritaire. Le système exploite la vision artificielle pour estimer en tout temps la pose (position et orientation) de la tête du sujet dans un simulateur de conduite automobile. Le conducteur dans le simulateur observe la route grâce à un écran de réalité virtuelle. Ce dernier est filmé par 3 caméras calibrées et synchronisées à 30 images par secondes. Le système calcule la pose de sa tête en temps réel en utilisant une méthode basée sur une détection de blobs combinée à une validation par matching stéréo. Pour estimer la pose de la tête, le système recherche la position des yeux et du nez dans chaque image et reconstruit un plan à partir de ces trois points par triangulation. Ce plan permet d'estimer la pose de la tête du conducteur. Cette maitrise a débuté en septembre 2007 et s'est terminée en mai 2009. Elle vise à poursuivre le travail qui avait été réalisé par Frederic Ntawiniga sur le même sujet. Ce travail a consisté en une étude des méthodes existantes pour détecter et suivre un visage en temps réel. Elle s'est poursuivie par une optimisation des conditions d'acquisition des images dans le système afin de faciliter les traitements subséquents, et s'est terminée par l'implémentation d'un nouvel algorithme visant à améliorer la précision et la robustesse de l'estimation de la pose de la tête du conducteur.

La présente recherche porte sur l'analyse des relations pouvant exister entre l'activité exploratoire visuelle, quatre (4) opérations intellectuelles définies par D'Hainaut A 1980) et certaines structures filmiques spécifiques que Jacquinot (1979) appelle "syntagmes". Nous y avons également réalisé une étude comparative entre certaines formes d'organisation d'images statiques et des séquences filmiques qui leur correspondent. Les images statiques et les séquences furent extraites du film intitulé "La feuille verte". Ce film fut produit par l'Office national du film en 1954. Finalement, nous avons décrit de façon schématique l'influence de chacun des formats de présentation, de même que celle de chacun des syntagmes filmiques et statiques, sur l'activité oculaire de nos sujets. Il en a découlé huit (8) modèles ou prototypes de stratégie visuelle. / Québec Université Laval, Bibliothèque 2016

La capacité de coordonner efficacement nos yeux avec nos mains est déterminante pour le succès de nos actions quotidiennes. En outre la capacité de prédire les conséquences sensorielles de nos propres actions est cruciale pour nos habilités motrices. Dans ce travail, à l’aide d’une tâche dans laquelle les participants doivent suivre avec leurs yeux une cible visuelle bougée par leur main, nous nous intéressons aux mécanismes prédictifs sous-tendant la coordination œil-main. Dans une première étude utilisant un protocole d’adaptation à une rotation visuomotrice, nous montrons que ces mécanismes prédictifs peuvent être mis à jour indépendamment de notre capacité à effectuer des mouvements précis de la main. Dans l’étude suivante nous cherchons à déterminer l’effet de la préférence manuelle, et montrons que malgré des différences évidentes en termes de précision concernant le contrôle manuel, la capacité d’anticiper les conséquences visuelles de nos actions reste identique que la cible soit bougée par la main droite ou gauche. Enfin, grâce à la stimulation magnétique transcranienne, nous testons l'hypothèse selon laquelle ces mécanismes prédictifs utilisent des signaux efférents de la main issus du cortex moteur primaire (M1). Nos résultats montrent que si cette contribution existe, elle doit se faire nécessairement en amont de M1. Au bout du compte nous proposons que la coordination œil-main soit sous-tendue par des mécanismes prédictifs similaires pour nos deux mains, situés vraisemblablement en amont de M1, et pouvant être mis à jour indépendamment du contrôle de la main. / The ability to coordinate efficiently eye and hand actions is central for humans in everyday activities. Furthermore it is argued that the ability to predict the sensory consequences of self-initiated movements is crucial for skilled motor behavior. Here by means of a task in which participants were asked to track with the eyes a visual target that was moved by their hand, we investigated the predictive mechanisms underlying eye-hand coordination. In a first study, using a protocol in which participants had to adapt to rotated hand visual feedback, we show that these predictive mechanisms can be updated independently of the ability to perform accurate hand movements. In a follow up study we tested the effect of hand dominance, and showed that, despite obvious differences in the accuracy of hand movement control, the ability to predict visual consequences of right and left hand actions was similar. Finally, by means of transcranial magnetic stimulation, we tested the hypothesis that those predictive mechanisms rely on hand efferent signals from the primary motor cortex (M1). However our results failed to support this view, and instead suggest that if such a contribution exists, it must be upstream of M1. Overall, we propose that eye-hand coordination relies on similar predictive mechanisms for both hands, possibly located upstream of M1, which can be updated independently of hand movement control.

L’horloge circadienne permet de régler avec précision les anticipations physiologiques et comportementales face à un environnement perpétuellement oscillant entre jour et nuit. Cette capacité endogène n’est utile que si les processus biologiques restent synchronisés sur le temps solaire. La lumière représente le stimulus le plus efficace pour informer l’horloge des cycles environnementaux.
Chez la drosophile (Drosophila melanogaster) la synchronisation des rythmes veille/sommeil par la lumière est assurée par la molécule photosensible CRYPTOCHROME et par le système visuel. Alors que le cryptochrome agit dans les neurones d'horloges, le système visuel renseigne ces derniers par des voies qui restent à découvrir. La drosophile possède trois organes photorécepteurs, l'oeil composé, les ocelles et l'eyelet de Hofbauer-Buchner, qui expriment chacun une ou plusieurs rhodopsines. La cascade de phototransduction activée par la lumière dépend de la phospholipase C-ß NORPA et conduit à une libération d’histamine.
Dans notre étude, nous avons tenté de caractériser la contribution de chaque rhodopsine dans l’entraînement circadien, mais également de déterminer leur contribution norpA-dépendante en condition de faible lumière.
L’analyse de mutants a montré que les 6 rhodopsines du système visuel constituaient les seules molécules photosensibles capables d’informer l’horloge et que la RH2 et la RH5 seules étaient capables d’entraîner l’horloge en fonction des conditions expérimentales. Nous avons également pu mettre en évidence le fait que les RH1, RH3, RH4 et RH6 utilisaient une voie NORPA-dépendante pour informer l’horloge, alors que la RH2 ne semblait pas le faire. Des doutes subsistent quant à l’existence d’une voie NORPA- dépendante de la RH5 pour informer l’horloge. Nous avons également caractérisé la contribution des récepteurs à l’histamine ORT et HISCL1 dans les processus circadiens: en l'absence de cryptochrome, chacun des deux récepteurs suffit à synchroniser l'horloge et la perte des deux rend les mouches circadiennement aveugles De plus, nous avons constaté que la connexion des photorécepteurs à l’horloge ne se faisait pas directement mais par l’intermédiaire de voies glutamatergiques ou cholinergiques. L’ensemble de ce travail a permis de faire une 1er ébauche des circuits nécessaires à la transmission de l’information lumineuse à l’horloge cérébrale et d’identifier les opsines ainsi que les interneurones impliqués. / The circadian clock allowed physiologic and behavioural anticipation against the day/night oscillation. Light is the most powerful clue for living organism. In the fly Drosophila melanogaster, the rest-activity is synchronized by light and pass through the cryptochrome and the visual system. CRYPTOCHROME act directly in the clock neurons to inform the clock but little is known about the visual system. Drosophila posses tree structures: the ocelli, the compound eye and the eyelet of Hofbauer-Buchner, each structure expressed one or multiple rhodopsins. The phototransduction cascade is activated by light and depend one a phospholipase C-ß NORPA, this lead to histamine realised. Study of mutants show that the 6 rhodopsines represent the only photo-sensible molecule for the clock and the RH2 and the RH5 alone could entrain the clock. We have also find that the RH1, RH3, RH4 and RH6 use a NORPA-dependant way to inform the clock whereas the RH2 does not. Some doubt is still present regarding the RH5 NORPA-dependant way. We have determined that the two-histamines receptor ORT and HISCL1 are involved in the circadian process. Besides, we have shown that there is no direct connexion between the clock and the photoreceptors but the information is relay on a glutamatergique and a cholinegique pathway. This thesis draws the circuit by which the light informed the clock and identified the opsines and the interneurons involved.

Born and educated for the most part in the United States, I have enjoyed the luxury of excellent mentorship during my career thus far as an independent scientist in France. All these mentors have taken it on trust that my training for a Ph.D. also included the necessary tools for directing original research responsibly, at all levels. However, the habilitation is an obligate rite of passage for researchers in France, Germany, Sweden and a number of other European countries. It ensures both that I am competent to not only continue to conduct original research, and that I have a directive seam in my research interests over time that is sufficiently rich to support myself and those trainees who will learn from my experience and contribute their efforts by my side to advancing science. To demonstrate that the faith of these esteemed colleagues has been well-placed since my Ph.D., I hereby present, to the best of my ability, my acquired credentials and my near- to mid-term projects. The over-arching theme of my work has been to identify molecular hallmarks and improve the physiopathological understanding of congenital and progressive conditions implicating a highly plastic embryological cell population known as the neural crest. These neural crest cells (NCC) participate directly or indirectly in the formation of a stunning array of tissues organs during embryogenesis. When the genes regulating the differentiation, proliferation, or migratory and appropriately invasive behavior of NCC are muted, this can lead to associations of pediatric congenital malformations or tumorigenesis. I make use of avian and, more recently, murine models, as well as careful observations effected on tissues derived from normal human embryos, to tease apart those mechanisms.

Les canards de mer forment un groupe taxonomique bien représenté dans les milieux nordiques. Ces espèces d'oiseaux hivernent dans les milieux côtiers de l'Amérique du Nord, de l'Europe et de l'Asie. Elles semblent fragiles dans les milieux anthropisés ; plusieurs ont accusé des déclins de populations importants et sont maintenant désignées en péril. Pourtant, les connaissances qu'on possède sur la démographie, l'écologie et la répartition des populations demeurent fragmentaires chez la plupart des espèces. L'objectif principal de cette étude était de répondre à la question qui demande quelles sont les ressources qui supportent la population de Garrots d'Islande de l'Est de l'Amérique du Nord dans le système marin du Saint-Laurent en hiver. Cette population est désignée en péril et il était pressant de documenter son écologie afin d'aider à sa conservation. Avec mes co-auteurs, j'ai abordé cette question avec une approche multi-échelles. J'ai d'abord souhaité examiner l'influence sur le régime alimentaire de la propriété la plus fondamentale des organismes vivants : leur masse corporelle. Puisant dans les concepts de la théorie de la quête alimentaire, de la compétition interspécifique et de l'allométrie, j'ai prédit que le contenu énergétique et la diversité du régime alimentaire hivernal des canards de mer seraient en relation inverse avec leur masse corporelle. J'ai testé ces prédictions à l'aide de données tirées d'une revue de littérature qui accordait une emphase particulière à la base de données de régimes alimentaires du US Bureau of Biological Survey. Cette étude est présentée dans le second chapitre. Les résultats montrent le rôle appauvrissant joué par la masse corporelle dans la composition du régime alimentaire et suggèrent aussi un effet de l'évitement de la compétition interspécifique. Cette étude trace un portrait global de l'ensemble des canards de mer d'Amérique du Nord qui sert ensuite de cadre pour l'étude approfondie qui a été faite du cas des Garrots d'Islande et à œil d'or présentée aux chapitres III et IV. Le troisième chapitre traite de la répartition spatiale, de la sympatrie et des facteurs abiotiques qui expliquent la répartition des Garrots d'Islande et à œil d'or à l'échelle du système marin du Saint-Laurent. J'ai analysé des données spatiales issues d'inventaires héliportés. Les résultats permettent d'identifier le cœur de l'aire d'hivernage de la population de Garrots d'Islande de l'Est de l'Amérique du Nord et le rôle joué par différentes composantes du paysage dans sa répartition spatiale. Dans le quatrième chapitre, les Garrots d'Islande et à œil d'or ont été comparés sur la base de leur sélection de l'habitat à l'échelle de la parcelle d'alimentation, de leur régime alimentaire et de la morphologie de leur bec. L'objectif de cette étude comportait deux volets : 1) identifier les ressources qui supportent la population de Garrot d'Islande en hiver et 2) évaluer le potentiel de compétition entre ces espèces. Cette étude a fourni une description inédite de l'habitat d'alimentation et du régime alimentaire du Garrot d'Islande dans l'estuaire du Saint-Laurent. Les analyses comparatives de la répartition à fine échelle spatiale, du régime alimentaire et de la morphologie suggèrent un faible potentiel de compétition entre ces deux espèces. Cette étude a fourni un exemple de partition des ressources entre deux espèces apparentées. Cette étude a approfondi nos connaissances sur l'écologie hivernale du Garrot d'Islande de la population de l'Est de l'Amérique du Nord. Les possibilités d'application de ces connaissances dans les mesures de conservation de cette population sont nombreuses. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Garrot d'Islande, Bucephala islandica, Mergini, canards de mer, sélection des ressources hivernales.

Le principal cancer hématologique est le lymphome B non-hodgkinien (LNH) dont la forme la plus courante est le lymphome B diffus à grande cellule (DLBCL). La présence d'un infiltrat lymphocytaire T dans le micro-environnement d'un LNH-B nodal a été clairement associée à un bon pronostic vital des patients. Le LNH-B peut se développer dans divers tissus dont certains organes immunologiquement privilégiés, comme les yeux et le cerveau, où les réponses immunitaires sont inhibées ou retardées. Mon projet de thèse a consisté à étudier les interactions tumeur-micro-environnement immunitaire dans des sites de privilège immunitaire. Nous avons comparé les infiltrats immunitaires de lymphomes B murins à grandes cellules intra-splénique, intra-cérébral et intra-oculaire par cytométrie en flux. Les lymphocytes T (LT), majoritairement CD4+, infiltrent les lymphomes B quelles que soient leurs localisations. Les Th17, une sous-population lymphocytaire CD4+ produisant de l'IL-17, sont présents dans les 3 sites tumoraux et nous avons démontré leur rôle anti-tumoral dans le lymphome intra-oculaire. Cependant, nous avons mis en évidence l'impact suppresseur des Treg sur les LT effecteurs dans les organes immunologiquement privilégiés uniquement, par stimulation ex vivo des LT et déplétion in vivo des Treg. Lorsque cette inhibition est levée, la progression tumorale est ralentie et d'autres sous-populations T CD4+ sont favorisées en fonction de la localisation de la tumeur : les Th2 dans l'œil et les Th17 dans le cerveau. L'ensemble de ces données montre l'importance des LT effecteurs dans le contrôle du développement du lymphome B à grandes cellules y compris dans les sites immunologiquement privilégiés. Une piste importante à explorer serait de stimuler les LT effecteurs en tenant compte de la localisation pour améliorer le traitement des DLBCL.

Je utilise le AFM et le HS-AFM pour étudier les caractéristiques mécaniques du cellule du cristallin et aussi des protéines de membrane de la cellule, AQP0 et Connexon. L’énergie d'interaction de la AQP0 est -2.7 kBT, très nécessaire pour former les microdomaines de jonctions (junctional microdomain). Aussi c' est la première fois qu il est possible de voir des protéines individuel et son mouvement en cellules vivants. La formation de microdomaines est important pour la transparence du cristallin, et le AQP1 ne le peux faire. / I used the AFM and HS-AFM for characterise the eye lens and the eye lens membrane protein, AQP0 and connexon.A QP0-AQP0 interaction energy is -2.7kBT, it is important for the formation of junctional microdomains, which keep the distance between the cells lens and lens transparency. this is the first report which is present time the visualization of unlabelled membrane proteins on living cells under physiological conditions. AQP1 can not maintain the lens transparency because it does not form junctional microdomains.