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

L'Erythronium americanum (Ker-Gawl.) est une plante éphémère printanière dont la croissance est limitée par la force des puits (bulbe) plutôt que par la force des sources (feuille). Même si on augmente le taux de photosynthèse par un enrichissement en CO₂ ou une irradiance élevée, la croissance du bulbe demeure inchangée. Cependant, la température de croissance influence la biomasse que les bulbes peuvent atteindre: une température chaude (18 °C) réduit la croissance du bulbe par rapport à ce qui est observé au froid (8 à 12 °C). Nous ignorons toutefois si cet effet est dû à la réduction concomitante de la durée de vie des feuilles ou à un autre mécanisme. Ainsi, ce projet vise à moduler la durée de vie des feuilles de l'E. americanum grâce à l'application de Promalin ou de thiosulfate d'argent à une température qui entraîne normalement une sénescence hâtive et une faible croissance. L'augmentation de la longévité foliaire par le Promalin permet une plus grande assimilation de carbone pendant la saison, sans toutefois se traduire par une plus grande croissance du bulbe. La croissance du bulbe diminue au fil de la saison entraînant ainsi une baisse importante des taux photosynthétiques et une augmentation de la respiration du bulbe. L'application foliaire de thiosulfate d'argent a toutefois réduit la durée de vie de la feuille et la croissance du bulbe, suggérant qu'une sénescence précoce ne permet pas d'exploiter le plein potentiel de croissance du bulbe. Néanmoins, la surface de la feuille demeure fortement corrélée avec la biomasse du nouveau bulbe. Cette relation suggère que le potentiel de croissance chez cette espèce est déterminé tôt au début de la saison de croissance, et qu'il peut difficilement être augmenté par une modulation de l'activité photosynthétique ou de la durée de vie du feuillage. / Growth of the spring ephemeral Erythronium americanum Ker-Gawl. is limited by sink strength (its bulb) rather than by source strength (its leaf). Increasing its photosynthetic rates through CO₂ enrichment or higher irradiance does not improve bulb growth. However, growth temperature influences bulb mass: warm growth temperature (18 °C) reduces bulb mass compared to what is observed at cooler temperatures (8 to 12 °C). We do not know if this reduced growth is due to the concomitant reduction in the leaf life span or to another mechanism. Therefore, this project aims at modulating the leaf longevity of E. americanum plants by applying either Promalin or silver thiosulphate at a growth temperature that normally hastens senescence and causes a reduced growth. Increasing leaf life span with Promalin enhances the total amount of carbon assimilated during the season, without, however, increasing bulb mass. Bulb growth decreases through the season inducing a strong decrease in photosynthetic rates and a concurrent increase in bulb respiration. Reducing leaf longevity with silver thiosulphate did reduce bulb growth, suggesting that an early senescence prevents the plant from being able to fully exploit its growth potential. Nevertheless, leaf area remains strongly correlated with final bulb mass. This relation suggests that plant's potential growth is determined early during the growing season in this species and cannot easily be increased by modulating photosynthetic rates or leaf life duration.

La neuromodulation de circuits olfactifs par l'acétylcholine (ACh) joue un rôle important dans la discrimination et l'apprentissage d’odeur. Le traitement précoce des signaux chimiosensoriels se produit dans deux régions fonctionnellement et anatomiquement distinctes, les principaux et accessoires bulbes olfactifs (MOB et AOB), qui reçoivent entrée cholinergique significative du cerveau antérieur basal. Ici, nous explorons la régulation des circuits de l’AOB et la MOB par ACh, et comment cette modulation influence le comportement à médiation olfactifs. De manière surprenante, malgré la présence d'un circuit conservé, l'activation des récepteurs muscariniques de l'ACh révèle des différences marquées dans la modulation cholinergique des neurones de sortie: l’excitation de l’AOB et l'inhibition de la MOB. Les cellules granulaires (GCs), le neurone intrinsèque le plus abondant dans l'OB, présentaient également une réponse muscarinique complexe. Alors que les GCs de l’AOB ont été excitées, les GCs de la MOB présentaient une action muscarinique double, une hyperpolarisation et une augmentation de l'excitabilité non couvert par la dépolarisation cellulaire. Par ailleurs, l’ACh a eu un effet différent sur la relation d'entrée / sortie des MCs dans l’AOB et la MOB, montrant un effet net sur le gain en les MCs de la MOB, mais pas dans l'AOB. Fait intéressant, malgré les différences frappantes dans les actions neuromodulateurs sur les neurones de sortie, l'inhibition de la libération d'ACh chemogenetic produit des perturbations similaires dans les comportements olfactifs médiés par ces deux régions. La diminution de l’ACh dans l'OB a perturbé la discrimination naturelle des odeurs liées moléculairement et l'enquête naturelle des odeurs associées à des comportements sociaux. Ainsi, la neuromodulation distincte par l’ACh dans ces circuits pourrait déclencher des solutions différentes générales pour le traitement des odeurs et les médiateurs chimiques, ainsi que les comportements olfactifs diverses qu'ils déclenchent. / Neuromodulation of olfactory circuits by acetylcholine (ACh) plays an important role in odor discrimination and learning. Early processing of chemosensory signals occurs in two functionally and anatomically distinct regions, the main and accessory olfactory bulbs (MOB and AOB), which receive significant cholinergic input from the basal forebrain. Here we explore the regulation of AOB and MOB circuits by ACh, and how this modulation influences olfactory mediated behaviors. Surprisingly, despite the presence of a conserved circuit, activation of muscarinic ACh receptors revealed marked differences in cholinergic modulation of output neurons: excitation in the AOB and inhibition in the MOB. Granule cells (GCs), the most abundant intrinsic neuron in the OB, also exhibited a complex muscarinic response. While GCs in the AOB were excited, MOB GCs exhibited a dual muscarinic action, a hyperpolarization and an increase in excitability uncovered by cell depolarization. Furthermore, ACh had a different effect on the input/output relationship of MCs in the AOB and MOB, showing a net effect on gain in MCs of the MOB, but not in the AOB. Interestingly, despite the striking differences in neuromodulatory actions on output neurons, chemogenetic inhibition of ACh release produced similar perturbations in olfactory behaviors mediated by these two regions. Decreasing ACh in the OB disrupted the natural discrimination of molecularly related odors and the natural investigation of odors associated with social behaviors. Thus, the distinct neuromodulation by ACh in these circuits could underlie different solutions to the processing of general odors and semiochemicals, and the diverse olfactory behaviors they trigger.

Les bulbes sont présents dans environ 80% des galaxies spirales locales de masse intermédiaire. Les galaxies spirales représentent environ 70% des galaxies de masse intermédiaire (typiquement avec des masses comprises entre 2 × 10^10 et 10^11 masses solaires) de l’Univers local. Alors que les bulbes classiques sont généralement associés aux résultats de fusions, les pseudo-bulbes sont plutôt associés à l’évolution séculaire. Cependant, le modèle cosmologique ΛCDM prévoit une croissance hiérarchique des galaxies par les fusions alors que l’on trouve plus de 50% de pseudo-bulbes dans les galaxies spirales de masse intermédiaire de l’Univers local. Le but de la thèse est de vérifier s’il est possible de construire des pseudo-bulbes à partir de fusions majeures riches en gaz. La première partie de cette thèse est consacrée à la présentation du sujet ainsi qu’à l’état de l’art sur la formation et l’évolution des bulbes galactiques.La deuxième partie de cette thèse porte sur la description de la méthodologie mise en place pour analyser les bulbes des galaxies spirales et comprendre leur formation. La thèse com- porte deux axes d’études, une partie observationnelle avec l’analyse de deux échantillons complets de galaxies spirales locales de masse intermédiaire pour déterminer la proportion de pseudo-bulbes dans ces échantillons et avoir une référence robuste. Une autre partie, qui est le coeur de l’étude, est dédiée à l’analyse de simulations numériques de fusions majeures de deux progéniteurs riches en gaz réalisées avec un code N-body/Hydrodynamique (GADGET2). L’objectif est de reproduire ce type de galaxies et d’étudier leurs propriétés grâce à une décomposition bulbe+disque.Dans la troisième partie, je montre que, dans les limites données par les simulations, nous pou- vons reproduire des galaxies spirales présentant des pseudo-bulbes via des fusions majeures riches en gaz. Cette thèse propose un nouveau scénario de formation des pseudo-bulbes grâce à la formation de barres durant les fusions majeures qui permet d’amener du gaz dans les parties centrales. De plus, beaucoup de structures observées comme des barres, anneaux ou double-disques sont reproduits dans les simulations. Les différents paramètres des simulations ont ensuite été modifiés (fraction de gaz, rapport de masses, masse des progéniteurs, feedback, extension du gaz, pericentre) pour explorer leur impact sur les résultats. On constate que les disparités des indices de Sersic et des rapports B/T proviennent autant de la différence entre les orbites que de celle entre les paramètres physiques initiaux choisis pour les simulations, mais certaines grandes tendances peuvent tout de même être extraites. Par exemple, l’étude montre que plus la fraction de gaz des progéniteurs est élevée, plus les indices Sersic et le rapport B/T diminuent, plus le nombre de barres et leur taille augmentent. / Bulges are present in almost 80% of nearby spiral galaxies of intermediate mass. Spiral galaxies represent about 70% of the intermediate-mass galaxies (typically with a mass between 2 × 10^10 and 10^11 solar masses) in the local Universe. While classical bulges have been associated to the result of major mergers, pseudo-bulges have been rather associated to secular evolution. However, the cosmological ΛCDM model predicts a hierarchical growth of galaxies via mergers while pseudo-bulges are found in > 50% of large nearby spiral galaxies. The aim of this thesis is to verify if we can build pseudo-bulges with gas-rich major mergers. The first part of this thesis is devoted to the presentation of the subject and the state of the art on the formation and evolution of galactic bulges.The second part of this thesis is focusing on the methodology developped to analyse bulges of spiral galaxies and understand their formation. The thesis has two axes of study, an observational part with the analysis of two complete samples of local spiral galaxies of intermediate mass to determine the proportion of pseudo-bulges in these samples and to have a reliable reference. Another part, which is the core of the study, is dedicated to the analysis of nume- rical simulations of gas-rich major mergers done with a N-body / SPH code (GADGET2). The aim is to reproduce this type of galaxy and to study their properties thanks to a bulge + disk decomposition.In the third part, I show that, within the limits given by the simulations, we can reproduce spiral galaxies with pseudo-bulges via gas-rich major mergers. This thesis propose a new scenario of pseudo-bulge formation thanks to the formation of a bar, which bring gas into the central parts. In addition, most of the observed structures, such as bars, rings or double-disks, are reproduced in the simulations. The different parameters of simulations has been then modified (gas fraction, mass ratio, mass of progenitors, feedback, gas extension, pericenter) to explore their impact on the results. We found that the disparities on Sersic index and B/T ratio comes as much from the difference between orbits as from between initial physical parameters chosen for simulations but we can still extract some trends. For instance, I show that the higher the gas fraction of the progenitors, the lower the Sersic index and the B/T ratio, the more the number of bars and their size increases.

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Le syndrome CHARGE est une association malformative rare due à une mutation du gène CHD7 dans 60 à 90% des cas. L'objectif de ce travail était d'en décrire les éléments cliniques et moléculaires afin d'optimiser la prise en charge de patients atteints d'un handicap multisensoriel lourd.Le diagnostic anténatal en est difficile et l'étude de 40 fœtus a permis d'affiner la description du phénotype, de décrire de nouveaux éléments cliniques et finalement de proposer un ajustement des critères diagnostiques chez le fœtus.L'étude endocrinienne de 42 patients confirme la présence d'un hypogonadisme hypogonadotrope dans 97% des cas. Souvent méconnu et non traité il peut avoir des conséquences délétères sur la qualité de vie. Nous proposons qu'il soit reconnu comme critère majeur du syndrome.L'étude clinique d'une cohorte française de 119 patients a montré que la surdité et l'atteinte des canaux semi circulaires sont les éléments les plus fréquents du syndrome (suivis de l'atteinte hypophysaire, de l'arhinencéphalie et des anomalies de l'oreille externe), et les seuls significativement associés à la présence d'une mutation dans CHD7. Une étude approfondie des données issues de cette étude est en cours.Sur le plan moléculaire, alors que la plupart des mutations identifiées sont des mutations tronquantes privées apparues de novo, nous avons identifié 4 variants au niveau de l'intron 25, récurrents pour certains, dont l'interprétation était délicate. Leur étude in silico puis par une technique de minigène a permis de mettre en évidence une configuration particulière des séquences impliquées dans l'épissage de l'exon 26 (point de branchement distant) et de démontrer leur pathogénicité. / CHARGE syndrome is a rare disorder of multiple congenital anomalies ascribed to a CHD7 gene mutation in 60% to 90% of cases. The aim of this study was to improve the knowledge regarding molecular and clinical aspects of the syndrome in order to optimize the management of these patients with severe disability. Antenatal diagnosis remains challenging in many instances and a detailed clinicopathological survey in a series of 40 fetuses allowed us to refine the clinical description of CHARGE syndrome in fetuses, describe some novel features and set up diagnostic criteria. An endocrinologic study of 42 patients showed a hypogonadotrophic hypogonadism in 97% of cases. For this reason, it should be considered as a major symptom of the syndrome. An early screening should lead to a hormonal replacement therapy which dramatically impacts the condition.A study of a French cohort of 119 patients found that deafness and semi-circular canals hypoplasia were the most frequent symptoms (followed by hypogonadotrophic hypogonadism, arhinencephaly and external ears anomalies) and the only features statistically associated with a mutation in the CHD7 gene. A detailed study of the data is still going on.The syndrome is mainly due to de novo and private truncating mutations of the CHD7 gene but we report an intriguing hot spot of intronic mutations located in IVS25. Combining computational in silico analysis and ex vivo minigene assays, we explained this mutation hot spot by a particular genomic context, including a distant branch point, and confirmed the pathogenicity of these mutations.

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La cécité précoce induit des changements comportementaux souvent accompagnés par des changements fonctionnels et neuroanatomiques au niveau du cerveau. Alors que les modifications dans les modalités tactiles et auditives ont été largement étudiées, les changements touchant l’olfaction et la douleur chez les aveugles sont restés moins explorés. Chez l’humain aveugle précoce, certaines études ont rapporté une amélioration de la fonction olfactive alors que d’autres n’ont pas réussi à démontrer de tels effets. Chez l’humain, des études récentes ont mis en évidence une hypersensibilité à la douleur aiguë chez les aveugles précoces. Cependant, les mécanismes sous-jacents sont restés inconnus. Afin d’étudier les changements olfactifs et nociceptifs induits par la cécité précoce ainsi que la plasticité fonctionnelle et neuroanatomique qui les accompagne, nous avons développé un modèle de souris de cécité précoce appelé ZRDBA. Dans cette souche, en croisant un parent homozygote pour le gène Rax/Rx (gène responsable de l’anophtalmie) avec un parent hétérozygote, dans une même portée la moitié des souris naissent anophtalmes alors que l’autre moitié a une vue normale. Cette souche nous permet d’examiner les modifications comportementales et cérébrales induites par la cécité chez deux groupes de souris ayant la même base génétique. Le premier objectif de cette thèse était d’évaluer les changements comportementaux olfactifs induits par la cécité chez les souris ZRDBA et d’examiner si ces changements sont accompagnés de plasticité anatomique dans les régions cérébrales impliquées dans le traitement olfactif. Trois tests comportementaux ont été menés : le test de recherche de nourriture, le test du seuil olfactif et le test de performance olfactive. Les résultats ont révélé des meilleures performances olfactives chez les aveugles dans le test de recherche de nourriture ainsi que dans le test de performance olfactive, mais pas dans le test du seuil olfactif. Ces résultats indiquent une amélioration de la discrimination et identification des odeurs chez les souris aveugles. La plasticité cérébrale dans les structures olfactives a été examinée par des analyses histologiques et analyses IRM. Les résultats des mesures histologiques ont révélé une augmentation du volume des bulbes olfactifs, premier relais de traitement des informations olfactives, chez les souris aveugles. Les analyses IRM ont révélé une augmentation du volume dans les couches granulaires et glomérulaires des bulbes olfactifs ainsi que dans d’autres régions impliquées dans ii le traitement olfactif, notamment, le cortex orbitofrontal et le cortex piriforme. Ces résultats suggèrent que l’amélioration de la fonction olfactive chez les souris aveugles peut être expliquée par la plasticité anatomique mise en évidence dans les structures olfactives. Le deuxiéme objectif de cette thèse était d’évaluer la sensibilité à la douleur chez les souris aveugles ZRDBA. Quatre tests nociceptifs ont été réalisés : le test de formaline (sensibilité chimique), le test de Von Frey (sensibilité mécanique), le test d’acétone (sensibilité au froid) et le test de tail-flick dans l’eau (sensibilité au chaud). Les souris aveugles, lorsque comparées à leurs congénères voyantes, ont montré une hypersensibilité à la douleur dans tous les tests. Afin d’examiner les mécanismes sous-jacents de cette hypersensibilité, nous avons investigué par le biais d’analyses immunohistologiques la plasticité fonctionnelle et anatomique dans l’amygdale, structure clé pour la modulation et traitement de la douleur. Les résultats ont montré une augmentation de l’activité c-fos induite par l’injection de la formaline dans le noyau central de l’amygdale et dans toute l’amygdale chez les souris aveugles. Les analyses histologiques ont également montré une augmentation du volume de l’amygdale chez les souris aveugles. Ces résultats suggèrent la contribution de l’amygdale dans l’hypersensibilité à la douleur mise en évidence chez les souris aveugles. Finalement, dans la troisième partie de cette thèse, nous avons voulu investiguer l’impact de la cécité sur la plasticité dans l’ensemble du cerveau à l’aide d’analyses IRM et d’analyses histologiques. Les résultats de cette étude ont révélé une atrophie de la plupart des structures visuelles, notamment, le corps géniculé latéral, le cortex visuel primaire, le cortex visuel secondaire ainsi que les collicules supérieurs. En outre, les analyses histologiques ont révélé une atrophie de la couche IV dans le cortex visuel primaire et dans le cortex visuel secondaire ainsi qu’une atrophie des couches visuelles superficielles des collicules supérieurs chez les souris aveugles expliquant la réduction du volume observée dans ces régions. Dans les autres structures non visuelles, les analyses ont révélé une augmentation du volume dans l’amygdale, impliquée dans la douleur ainsi que dans plusieurs régions olfactives comme les bulbes olfactifs, le cortex piriforme et le cortex orbitofronal chez les souris aveugles. Ces résultats permettent de faire le parallèle avec les études réalisées chez l’humain et ouvrent la porte pour plus d’investigations des mécanismes sous-jacents de la plasticité cérébrale observée chez les aveugles. / Early blindness induces behavioral changes often accompanied by functional and neuroanatomical changes in the brain. While changes in tactile and hearing modalities have been largely investigated, changes in olfaction and pain in the blind remained less explored. While some studies reported an improvement in olfactory function in early blind humans, others failed to demonstrate such effects. In addition, recent studies evidenced hypersensitivity to acute pain in early blind humans. However, the underlying mechanisms remained unknown. In order to study changes induced by early blindness in olfactory function and as well as the underlying functional and neuroanatomical plasticity, we developed a mouse model of early blindness called ZRDBA. In the unique ZRDBA strain, half of the mice homozygous for the Rax / Rx gene (gene responsible for anophthalmia) are born anophthalmic while the other half heterozygous are born sighted. This ZRDBA mice allow investigation of the behavioral and cerebral changes impacts of early blindness without worrying about strain differences. The first aim of this thesis was to assess olfactory changes induced by blindness in ZRDBA mice and examine whether these changes are accompanied by anatomical plasticity in brain regions involved in olfactory processing. Three behavioral tests were conducted: the buried food test, the odor detection threshold test (sensitivity measure) and the olfactory performance test (three-odor discrimination measure). The results revealed better olfactory performance of blind mice the buried food test as well as in the olfactory performance test but not in the olfactory threshold test. These results indicate an improvement in olfactory discrimination and identification in blind mice. Brain plasticity in olfactory structures was examined by histological and MRI analyses. The results of the histological measurements revealed a larger volume of the olfactory bulbs, the first site for processing olfactory information, in blind mice. MRI analysis revealed a larger volume in the granular and glomerular layers of the olfactory bulbs as well as in other regions involved in olfactory processing, namely, the orbitofrontal cortex and the piriform cortex. These results suggest that plasticity in the olfactory structures may explain the improved olfactory function in blind mice. The second aim of this thesis was to assess pain sensitivity in the blind ZRDBA mice. Four nociceptive tests were carried out: the formalin test (chemical sensitivity), the Von Frey iv test (mechanical sensitivity), the acetone test (cold sensitivity) and the water tail-flick test (hot pain sensitivity). Blind mice showed hypersensitivity to pain in all tests. In order to examine the underlying mechanisms of this pain hypersensitivity, we investigated the functional and anatomical plasticity in the amygdala, a key structure for the modulation and treatment of pain using immunohistological analyses. The results revealed an increase of c-Fos activity induced by the injection of formalin in the central nucleus of the amygdala as well as the whole amygdaloid complex in blind mice. Histological measurement also revealed a larger volume of the amygdala in blind mice. These results suggest the contribution of the amygdala in pain hypersensitivity evidenced in blind mice. Finally, in the third part of this thesis, we wanted to investigate the impact of blindness on anatomical plasticity in the whole brain using MRI and histological analyses. The results of this study revealed atrophy of most of the visual structures, in particular, the lateral geniculate nucleus, the primary visual cortex, the secondary visual cortex as well as the superior colliculi. Moreover, histological analyses revealed an atrophy of layer IV of the primary visual cortex and the secondary visual cortex as well as atrophy of the superficial visual layers of the superior colliculus in blind mice explaining the volumetric reduction observed in these regions. In the non-visual structures, analyses revealed a larger volume in the amygdala, as well as in several olfactory structures such as the olfactory bulbs, the piriform cortex and the orbitofronal cortex in blind mice. These results clarify the impact of early blindness on brain plasticity and opens the door for further investigation of its underlying mechanisms.

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

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