L’addiction est un désordre psychobiologique caractérisé par des prises de drogue répétées, une incapacité à en contrôler la consommation et une tendance chronique à la rechute. Dans le cas des opiacés (morphine, héroïne), l’arrêt de la consommation de drogue induit un syndrome de sevrage qui peut être associé de manière forte et durable à l’environnement dans lequel il est vécu. Cette association est telle que même après une longue période d’abstinence, la simple réexposition à cet environnement peut faire émerger un état émotionnel aversif qui pourrait favoriser la rechute. Dans le cadre de la dépendance aux opiacés, il est de plus en plus clair que la réactivation des mémoires affectives associées au sevrage joue un rôle dans la motivation à rechercher de la drogue. Au plan neurobiologique, il a été montré au laboratoire que le processus de plasticité synaptique se met en place lors du conditionnement des stimuli conditionnés au sevrage des opiacés, au sein de structures limbiques impliquées à différents titres dans le processus d’apprentissage associatif. Il a été proposé que les effets de la réexposition aux stimuli conditionnés au sevrage soient dus à la réactivation spécifique de ces structures limbiques. Dans ces travaux, les stimuli environnementaux étaient associés à la fois à l’état aversif précoce du sevrage et à des symptômes somatiques, ce qui permet une première avancée dans la compréhension des processus cellulaires impliqués dans la formation et le rappel de la mémoire du sevrage. Cependant afin de mieux comprendre comment cette mémoire pourrait exercer un rôle dans la rechute, il est nécessaire d’analyser les substrats neuronaux mis en jeu de manière plus spécifique dans les effets conditionnés de la seule composante aversive précoce du sevrage. En effet, cette composante dite « motivationnelle » joue un rôle majeur chez l’individu dépendant dans le besoin de continuer à consommer la drogue, et potentiellement chez l’individu abstinent dans sa vulnérabilité à la rechute.L’objectif de mon travail de thèse a consisté à préciser les substrats neurobiologiques impliqués dans le sevrage des opiacés et dans le rappel des mémoires aversives associées notamment à la composante motivationnelle du sevrage.Dans un premier temps, nous avons développé une approche d’hybridation in situ fluorescente (catFISH) dont le principal avantage est de préciser la dynamique des activations neuronales induites par une stimulation. Nous avons validé l’utilisation du catFISH en caractérisant la dynamique d’activation neuronale dans le cortex préfrontal (CPF), le noyau accumbens (Nac), le noyau central (CeA) et basolatéral (BLA) de l’amygdale lors de la précipitation d’un syndrome de sevrage des opiacés. Nos résultats montrent que le catFISH permet de révéler des activations neuronales durables et que le CeA et le Nac présentent une dynamique d’activation différente en réponse à la précipitation du sevrage des opiacés.Dans une deuxième partie nous avons étudié les substrats neuronaux impliqués lorsque le rappel des mémoires du sevrage des opiacés exerce un effet sur un comportement opérant dirigé vers la nourriture, et ceci en fonction de l’intensité du sevrage. L’utilisation du catFISH nous a permis de différencier les activations neuronales induites par la réexposition au contexte du sevrage ou par la présentation du stimulus conditionné au sevrage. Nos résultats montrent que le CPF et le Nac shell sont impliqués dans le rappel des mémoires contextuelles du sevrage et que le CPF ainsi que le Nac core et le BLA sont activés par le rappel du stimulus conditionné au sevrage.Enfin, nous avons analysé dans un protocole d’aversion de place conditionnée les substrats neurobiologiques recrutés par le rappel des mémoires associées au syndrome de sevrage motivationnel des opiacés. Nos résultats indiquent que le Nac shell et le BLA sont les deux structures cérébrales les plus sensibles au rappel des mémoires du sevrage. L’ensemble de ce travail a permis de faire ressortir le rôle crucial du Nac shell et du BLA au sein du réseau de substrats neuronaux impliqués dans le traitement des mémoires émotionnelles aversives associées au sevrage des opiacés. Ces structures pourraient représenter les substrats communs au traitement des mémoires émotionnelles associées aux effets de drogues d’abus. L’ensemble de ces résultats devra être mis en perspective avec des travaux débutés lors de ma thèse en électrophysiologie in vivo sur animal se comportant. Ces travaux consisteront à étudier de façon longitudinale les dynamiques du réseau CPF/Nac/BLA lors de la formation et le rappel des mémoires du sevrage et permettront de mieux définir les rôles spécifiques que jouent les substrats neurobiologiques que nous avons étudiés dans le traitement des mémoires du sevrage des opiacés. / Addiction is a psychobiological disorder that is characterized by repeated drug intakes, inability to control its consumption and a chronic tendency to relapse. Concerning opiate addiction (heroin, morphine), cessation of drug consumption induces a withdrawal syndrome, which can be strongly and persistently associated with the environment in which it is experimented. This association is so tight that a single re-exposure to this specific environment is enough to provoke a negative emotional state, which may promote drug relapse. In opiate dependence, it becomes clearer and clearer that reactivation of the affective memories associated with drug withdrawal play a major role in drug seeking. In terms of neurobiological processes, previous works conducted in the lab have shown that synaptic plasticity takes place during the conditioning of stimuli to opiate withdrawal, in limbic structures known to be involved in associative learning. It has been suggested that the consequences of the re-exposition to withdrawal conditioned stimuli are due to the reactivation of these specific limbic regions. In theses studies, environmental stimuli were both associated to the early aversive state of withdrawal and to somatic symptoms. This represents a first step in the understanding of the cellular processes involved in the formation and retrieval of withdrawal memories. However, in order to better understand how these memories could play a role in relapse, it is necessary to analyze the neuronal substrates involved in the conditioned effects of the sole early aversive motivational component of opiate withdrawal. Indeed, this motivational component is considered as exerting a strong influence on the maintaining of drug consumption, and eventually on the vulnerability to relapse in abstinent addicts. The aim of my work was to specify the neurobiological substrates involved in opiate withdrawal and in the retrieval of the aversive memories especially the memories associated with the motivational component of withdrawal. We first developed an in situ hybridization approach (catFISH) whose main advantage is to add a dynamical dimension to the neuronal activations induced by a stimulation. We validated the use of the catFISH method by studying the dynamics of neuronal activations in the prefrontal cortex (PFC), the nucleus accumbens (Nac), the central (CeA) and basolateral (BLA) nucleus of the amygdala as a consequence of the precipitation of opiate withdrawal. Our results show that catFISH allows determining persistent neuronal activations and that the CeA and the Nac have a different dynamics of activation in response to opiate withdrawal. In the second part, we studied the neuronal substrates involved when the retrieval of opiate withdrawal memories modifies an operant goal-directed behaviour, according to the withdrawal intensity. The use of catFISH allowed us to differentiate the neuronal activations induced by the re-exposition to the withdrawal context or to the conditioned stimuli. Our results show that the PFC and the Nac shell are involved in the retrieval of contextual memories of withdrawal and that PFC, Nac core and BLA are activated by the retrieval of more specific conditioned stimuli.Lastly, we analysed, using a conditioned place aversion protocol, the neuronal structures recruited by the retrieval of the memories associated with the motivational component of opiate withdrawal. Our results suggest that the Nac shell and the BLA are the brain structures that are the most sensible to the retrieval of the memories of opiate withdrawal.Overall, our work emphasized the crucial role played by the Nac shell and the BLA within a network of neuronal substrates involved in the processing of aversive emotional memories associated with opiate withdrawal. These structures could be considered as the common substrates to the processing of emotional memories associated with the effects of drugs of abuse. These results will be compared with an in vivo electrophysiology on behaving animals’ approach that we initiated during my PhD. This study will consist of detailing longitudinally the dynamics of the PFC/Nac/BLA network during the formation and the retrieval of the memories of opiate withdrawal. This study will also provide more details on the specific functions of the previously studied neuronal substrates in the processing of opiate withdrawal memories.

區辨性增強低頻反應作業 (differential reinforcement of low-rate responding task, DRL task) 為一與時間相關聯之操作式制約行為作業，該作業常用於計時行為、行為抑制功能、或抗焦慮與抗憂鬱症等藥物之行為藥理研究的探討。雖然DRL作業是一種實驗室常用的動物行為模式，但是對於上述行為或藥理機制的探討往往缺乏一致性的解釋，其中可能的原因為DRL作業的行為同時包含了計時與行為抑制的成份。針對上述問題，本研究將以DRL行為作業為研究主題，探討作業習得歷程之神經機制。首先根據DRL作業之行為內涵，將作業的習得分為行為抑制與計時先後表現的兩個階段；並依據過去的研究文獻整理出的八個與行為抑制和計時表現相關之大腦區塊，以c-Fos免疫組織化學染色法探討行為抑制和計時的神經機制。實驗結果發現受試於行為抑制的表現階段，其眶眼皮質、內側前額葉皮質、與海馬CA1區域的c-Fos表現量較高；而在計時行為的表現階段，除了和行為抑制有關的三個大腦區塊外，尚有前扣帶迴、紋狀體、與齒狀迴呈現c-Fos表現量增加的現象。綜合以上結果，DRL-10秒作業於學習初期所進行的行為抑制可能和前額葉皮質與海馬體的神經互動有關；而學習較末階段的計時表現，則可能需要前額葉皮質、紋狀體、與海馬等三處較多的次級區域的組織加入，形成神經網路的方式支援之。 / Differential reinforcement of low-rate responding (DRL) task was an operant conditioned behavior based on temporal contingency. This task has been widely used to investigate the behavioral components of timing and behavioral inhibition, which is frequently used for pharmacological screening of anxiolytic and antidepressant drugs. Despite of being widely used as an animal behavioral model in the laboratory, but the performance of the DRL task was varied and inconsistent when the drug test conducted. One way to encounter this problematic issue is to differentiate the distinct behavioral components of DRL task and correlate the involved neural substrates, which was the theme investigated in the present study. This study first characterized the acquisition process of the DRL-10 sec task into behavioral inhibition and the timing stages, and then assessed the c-Fos levels by immunohistochemistry in the eight brain areas that potentially involved in behavioral inhibition and the timing processes. Regarding the stage of behavioral inhibition, significant increases in c-Fos-positive neurons were observed in the orbitofrontal cortex (OFC), the medial prefrontal cortex (mPFC), and the hippocampal CA1 area. At the stage of the timing being acquired, c-Fos immunohistochemical activity was highly expressed in the anterior cingulated cortex (ACC), OFC, mPFC, the dorsolateral striatum (dlS), the dentate gyrus (DG), and the hippocampal CA1 area. Together, these results showed that the functioning dual paths between the hippocampus CA1 and the prefrontal cortex (OFC and mPFC) are critically essential for developing the appropriate performance via behavioral inhibition in the early-stage of the DRL task and with three other areas (ACC, dlS, and DG) being recruited, an anatomical circuitry connecting prefrontal/striatal/hippocampal structures were involved in the acquisition of interval timing toward the later establishment of the DRL behavior.

Rationale: Peak initiation of smoking occurs during adolescence and early onset of smoking is associated with a reduced probability of quitting and greater risk of relapse compared to later onset. Considering the epidemiological evidence, adolescents may exhibit a unique biological susceptibility to nicotine taking, in addition to the behavioural and psychosocial factors known to influence adolescent smoking. Objectives: The current series of experiments, using a rat model of adolescent nicotine taking, was designed to investigate age differences in the processes involved in the acquisition and maintenance of nicotine taking that might account for the elevated initiation rates of smoking during adolescence. Methods: We first investigated age differences in the neural response to acute nicotine administration using c-fos mRNA expression. We then examined age differences in the rewarding and aversive effects of nicotine in the conditioned place preference (CPP) and conditioned taste avoidance (CTA) paradigms, respectively. The direct reinforcing effects of nicotine were tested in adolescent and adult rats under a variety of reinforcement schedules in the operant intravenous self-administration paradigm; extinction and nicotine priming-induced reinstatement were also examined. Finally, age differences in nicotine withdrawal precipitated by mecamylamine were assessed. Results: Nicotine had greater activational effects on c-fos mRNA expression in reward-related neural substrates of adolescent compared to adult brain. Adolescent rats were also more sensitive to the rewarding effects of nicotine (CPP) yet less sensitive to its aversive effects (CTA) compared to adult rats. Nicotine was equally reinforcing in adolescents and adults self-administering under simple reinforcement schedules, but adults were more motivated to obtain nicotine under higher reinforcement schedules. Adults were more resistant to extinction, yet both age groups demonstrated similar priming-induced reinstatement of nicotine seeking. Under spontaneous acquisition conditions, adults were more sensitive to the reinforcing effects of a low nicotine infusion dose. The aversive effects of nicotine withdrawal were also more prominent in adults compared to adolescents. Conclusions: These findings have important implications since they demonstrate a unique susceptibility to the conditioned rewarding effects of nicotine that would promote acquisition of smoking behaviour during adolescence, whereas adults may be more vulnerable to processes involved in its maintenance.

L'addiction correspond à un désordre psychobiologique caractérisé par une tendance chronique à la rechute, et implique des processus d'ordre motivationnels et émotionnels qui mettent en jeu des phénomènes d'apprentissage et de mémoire affective. Chez le toxicomane abstinent, la présentation de situations environnementales précédemment associées à l'expérience du sevrage des opiacés est capable d'induire un intense désir pour la drogue (craving), et il a été proposé que ces stimuli conditionnés pourraient précipiter la rechute en réactivant les circuits neuronaux qui sont mis en jeu de manière inconditionnée par le sevrage. Dans ce contexte, nous avons entrepris la caractérisation de la composante motivationnelle du sevrage des opiacés en utilisant des modèles comportementaux (sevrage précipité par des faibles doses de naloxone chez le rat morphino-dépendant, réexposition à des stimuli environnementaux précédemment associés au sevrage dans un modèle d'aversion de place conditionnée) qui permettent d'évaluer les propriétés aversives et motivationnelles du sevrage, aussi bien sur le versant inconditionné que conditionné. Nous avons ainsi recherché les substrats neurobiologiques impliqués dans ces phénomènes en traçant de manière extensive les circuits neuronaux recrutés, en terme de localisation et de populations neuronales, par une approche de neuroanatomie fonctionnelle utilisant la détection du marqueur de réactivité neuronale c-fos par hybridation in situ. D'une manière générale, nos résultats montrent que les substrats neuronaux sous-jacents à la composante motivationnelle du sevrage – qui incluent en particulier les structures de l'extended amygdala (noyau accumbens partie médiale shell, noyau du lit de la strie terminale et noyau central de l'amygdale) et les régions limbiques qui lui sont associées (noyau basolatéral de l'amygdale, hippocampe, septum latéral et aire tegmentale ventrale) – peuvent être dissociés d'un ensemble d'autres régions cérébrales qui sont en revanche impliquées dans l'expression de la symptomatologie somatique du sevrage. Au niveau de l'aire tegmentale ventrale (VTA), notre analyse phénotypique des neurones recrutés au cours du sevrage précipité par la naloxone (situation inconditionnée) et lors de la présentation de stimuli environnementaux associés au sevrage (situation conditionnée) montre une induction massive dans la population des interneurones GABAergiques. Bien qu'une telle activité GABAergique est supposée être capable d'inhiber en grande partie les neurones dopaminergiques, nous montrons également qu'une sous-population de neurones dopaminergiques de la VTA (environ 15%) est activée dans ces deux situations. Au niveau de l'amygdale, nos résultats montrent l'existence d'une double dissociation anatomique et fonctionnelle dans la réponse globale des noyaux central (CeA) et basolatéral (BlA) en terme d'expression de c-fos entre les situations inconditionnée et conditionnée. Dans le BlA, bien que le sevrage précipité par la naloxone induise une diminution de l'activité de la majorité des neurones efférents glutamatergiques, une sous-population de ces neurones montre une intense induction de l'ARNm c-fos. La réexposition aux stimuli conditionnés au sevrage provoque quant à elle une intense activation dans de nombreux neurones glutamatergiques du BlA. Dans les neurones GABAergiques du CeA, les réponses c-fos sont opposées aux réponses globales du BlA, puisque l'expression de c-fos dans ces neurones est augmentée dans la situation inconditionnée, alors qu'elle est diminuée dans la situation conditionnée. Nous proposons que le pattern d'expression de c-fos que nous détectons dans l'ensemble de ces structures limbiques pourrait refléter 1/ la mise en place de processus d'apprentissage associatif permettant d'encoder la valeur affective et motivationnelle des stimuli environnementaux associés au sevrage de la morphine, dans la situation inconditionnée, et 2/ le rappel et l'expression des associations mémorisées au cours du conditionnement, dans la situation conditionnée (mémoire du sevrage). Ainsi, sur la base de l'ensemble de nos résultats et de nombreuses données de la littérature, nous proposons un modèle fonctionnel pour la formation et le rappel de la mémoire du sevrage des opiacés.

La pathologie athéromateuse avec ses complications cardio-vasculaires reste aujourd'hui une des principales causes de mortalité dans les pays développés. Dans ce contexte, l'élaboration de nouveaux bio-marqueurs de la maladie athéromateuse occupe une place importante. Les objectifs de ces bio-marqueurs sont : de définir les populations les plus à risque de développer une complication cardio-vasculaire, de stratifier les groupes de patients de manière à optimiser leur prise en charge clinique et thérapeutique , de dévoiler de nouvelles cibles thérapeutiques dans le traitement de la pathologie. Dans ce contexte, nous avons ciblé trois bio-marqueurs d'intérêt à savoir la longueur des télomères leucocytaires (LTL) et le niveau d'expression leucocytaire des gènes c-Fos (impliqué dans les processus inflammatoires et oxydatifs) et OGG1 (nécessaire à la réparation des lésions oxydatives de l'ADN). Nous avons donc dans une première partie de ce travail voulu vérifier l'hypothèse selon laquelle la LTL pouvait être préservée par la prise régulière de statine, une thérapeutique ayant déjà démontré ses bienfaits en terme de prévention primaire et secondaire des maladies cardio-vasculaires. De plus, nous nous sommes intéressés aux possibles relations entre les niveaux d'expression des gènes c-Fos et OGG1 et la LTL. Nous nous sommes placés dans un contexte de patients à haut risque cardiovasculaire que représentent les patients en phase aigue de l'infarctus du myocarde (IDM). Ce travail a permis de montrer que la prise régulière de statine pouvait préserver la longueur des télomères leucocytaires et ce particulièrement chez les sujets les plus jeunes (moins de 64 ans), suggérant un nouvel effet " pléïotrope " des statines. Ce travail a également permis d'identifier les gènes c-Fos et OGG1 comme étant des acteurs potentiels du maintien de l'intégrité des télomères. La seconde partie de notre travail a porté sur une étude plus approfondie du niveau de transcription du gène c-Fos en relation avec l'un des principaux facteurs de risque de la maladie athéromateuse que représente le statut tabagique chez des patients présentant une maladie coronaire. Ce travail a permis de mettre en évidence pour la première fois une relation entre le niveau d'expression de c-Fos et le statut tabagique des sujets, suggérant que l'une des voies possibles de toxicité du tabac pourrait faire intervenir les voies de signalisations impliquant c-Fos. Ainsi, ce travail de thèse a permis de mettre en évidence trois bio-marqueurs intéressants dans le domaine de la pathologie athéromateuse : 1- La longueur des télomères leucocytaires qui peut être une des voies d'action bénéfique des statines en prévention précoce des maladies cardio-vasculaires, 2- Le niveau d'expression du gène OGG1 comme étant un des acteurs potentiels du maintien de l'intégrité des télomères, 3- Le niveau d'expression du gène c-Fos comme marqueur cumulatif d'exposition tabagique et potentiel acteur des effets délétères du tabac. Restent à préciser les mécanismes cellulaires et moléculaires mis en jeu et ainsi développer des stratégies thérapeutiques adéquates afin d'optimiser la prise en charge des patients souffrant de pathologies athéromateuses.

Rationale: Peak initiation of smoking occurs during adolescence and early onset of smoking is associated with a reduced probability of quitting and greater risk of relapse compared to later onset. Considering the epidemiological evidence, adolescents may exhibit a unique biological susceptibility to nicotine taking, in addition to the behavioural and psychosocial factors known to influence adolescent smoking. Objectives: The current series of experiments, using a rat model of adolescent nicotine taking, was designed to investigate age differences in the processes involved in the acquisition and maintenance of nicotine taking that might account for the elevated initiation rates of smoking during adolescence. Methods: We first investigated age differences in the neural response to acute nicotine administration using c-fos mRNA expression. We then examined age differences in the rewarding and aversive effects of nicotine in the conditioned place preference (CPP) and conditioned taste avoidance (CTA) paradigms, respectively. The direct reinforcing effects of nicotine were tested in adolescent and adult rats under a variety of reinforcement schedules in the operant intravenous self-administration paradigm; extinction and nicotine priming-induced reinstatement were also examined. Finally, age differences in nicotine withdrawal precipitated by mecamylamine were assessed. Results: Nicotine had greater activational effects on c-fos mRNA expression in reward-related neural substrates of adolescent compared to adult brain. Adolescent rats were also more sensitive to the rewarding effects of nicotine (CPP) yet less sensitive to its aversive effects (CTA) compared to adult rats. Nicotine was equally reinforcing in adolescents and adults self-administering under simple reinforcement schedules, but adults were more motivated to obtain nicotine under higher reinforcement schedules. Adults were more resistant to extinction, yet both age groups demonstrated similar priming-induced reinstatement of nicotine seeking. Under spontaneous acquisition conditions, adults were more sensitive to the reinforcing effects of a low nicotine infusion dose. The aversive effects of nicotine withdrawal were also more prominent in adults compared to adolescents. Conclusions: These findings have important implications since they demonstrate a unique susceptibility to the conditioned rewarding effects of nicotine that would promote acquisition of smoking behaviour during adolescence, whereas adults may be more vulnerable to processes involved in its maintenance.

Ο καρκίνος της ουροδόχου κύστης είναι η τέταρτη συχνότερη κακοήθεια στους άνδρες και η δέκατη στις γυναίκες και η ετήσια επίπτωσή του αυξάνει συνεχώς στις ανεπτυγμένες χώρες. Oι προγνωστικοί παράγοντες που χρησιμοποιούνται σήμερα δεν μπορούν να προβλέψουν με βεβαιότητα την μακροπρόθεσμη έκβαση του ουροθηλιακού καρκίνου και έτσι προκύπτει η ανάγκη αναγνώρισης δεικτών με δυνατότητα πρόγνωσης της συμπεριφοράς των καρκινωμάτων. Επιπλέον, δεδομένων των περιορισμένων δυνατοτήτων των σημερινών θεραπευτικών επιλογών (χειρουργική αντιμετώπιση, χημειοθεραπεία ή ανοσοθεραπεία και ακτινοθεραπεία), απαιτούνται νέες θεραπευτικές στρατηγικές. Μία τέτοια στρατηγική είναι η στόχευση σε μεταγραφικούς παράγοντες όπως οι πυρηνικοί υποδοχείς και οι upstream ενεργοποιητές τους. Η διαταραχή αυτών των μεταγραφικών παραγόντων είναι κομβικό σημείο της έναρξης και διατήρησης του κακοήθους φαινοτύπου. O πυρηνικός υποδοχέας PPARγ εμπλέκεται στον έλεγχο του μεταβολισμού, την κυτταρική ανάπτυξη, την αγγειογένεση και την ανοσολογική και φλεγμονώδη απάντηση. Επιπρόσθετα, υπάρχουν ενδείξεις ότι ρυθμίζει τους μηχανισμούς καταστολής αλλά και προαγωγής της καρκινογένεσης. Ο RXRα είναι επίσης μέλος της υπεροικογένειας των πυρηνικών υποδοχέων και ετεροδιμερίζεται με τον PPARγ προς σχηματισμό του συμπλόκου που αλληλεπιδρά με το DNA. Οι προσδέτες των RXR υποδοχέων έχουν ήδη χρησιμοποιηθεί στη χημειοπρόληψη διαφόρων μορφών καρκίνου. Ο μεταγραφικός παράγoντας AP-1, απαρτίζεται από διμερή των Fos και Jun πρωτεϊνών και η δράση του σχετίζεται με την πρόοδο της καρκινογένεσης. Υπάρχουν πάντως και ενδείξεις για προ-αποπτωτική δράση του. Η CBP είναι ένας απ’ τους σημαντικότερους ολοκληρωτές σημάτων της μεταγραφής. Ο ανταγωνισμός μεταξύ των PPARγ και AP-1 για τη CBP είναι ένας απ’ τους μηχανισμούς που εξηγούν την αρνητική «συνομιλία» (cross-talk) μεταξύ των PPARγ και AP-1. Στην παρούσα μελέτη εξετάσαμε τόσο ξεχωριστά όσο και σε συνδυασμό μεταξύ τους, την έκφραση των πέντε μοριακών παραγόντων (PPARγ, RXRα, p-c-Jun, c-Fos, CBP) στο φυσιολογικό ουροθήλιο, τις προκαρκινικές αλλοιώσεις και τα ουροθηλιακά καρκινώματα (ΟΚ). Τα ιστικά δείγματα προήλθαν από 88 ασθενείς οι οποίοι υπέστησαν διαγνωστική βιοψία ή θεραπευτική κυστεκτομή, νεφρεκτομή ή ουρητηρεκτομή. Εφαρμόστηκε η ανοσοϊστοχημική μέθοδος σε τομές παραφίνης και εκτιμήθηκε η σχετική έκφραση των μελετώμενων παραγόντων στα ενδοκυττάρια διαμερίσματα, τις ενδοεπιθηλιακές στιβάδες και τις φυσιολογικές ή παθολογικές ιστολογικές βαθμίδες. Όλοι οι παράγοντες παρουσίασαν κυρίως πυρηνική εντόπιση. Η έκφραση του p-c-Jun ελαττώνεται στους ασθενείς άνω των 70 ετών σε σχέση με τους νεώτερους, ενώ κανένα άλλο απ’ τα μελετώμενα μόρια δε φαίνεται να επηρεάζεται από την ηλικία. Η έκφραση των PPARγ, CBP, p-c-Jun και c-Fos σημειώνει αύξηση κατά την πορεία προς τον καρκίνο. Όσο αφορά στα ΟΚ, οι PPARγ και CBP παρουσιάζουν αρνητική συσχέτιση με την αποδιαφοροποίηση. Επιπλέον ο PPARγ συσχετίζεται αρνητικά με την απόκτηση χαρακτήρων διήθησης στα ΟΚ. Αντιθέτως, η έκφραση του RXRα δεν διακυμαίνεται στατιστικώς σημαντικά σε όλη την πορεία της καρκινογένεσης. Η ανάλυση της συνδυασμένης έκφρασης των πέντε παραγόντων έγινε με σκοπό την αποκάλυψη ενδεχόμενων αλληλεπιδράσεων μεταξύ τους. Η προστατευτική δράση του PPARγ στο ουροθήλιο συνοδεύεται από ταυτόχρονη μέτρια ή ισχυρή έκφραση των RXRα, p-c-Jun και c-Fos. Αναλυτικά, η αυξανόμενη έκφραση του p-c-Jun συμπίπτει με ενίσχυση της θετικής συσχέτισης του PPARγ με καλύτερα διαφοροποιημένους, λιγότερο διηθητικούς όγκους, ενώ ο c-Fos φαίνεται να εξασθενίζει ήπια την ευνοϊκή δράση του PPARγ στη διαφοροποίηση του ουροθηλίου. Η αυξανόμενη έκφραση της CBP έδειξε να εξασθενίζει και τελικά να εκμηδενίζει τη στατιστικά σημαντική αύξηση του PPARγ στην πορεία προς τον καρκίνο και την επαγωγή του στους μη διηθητικούς όγκους σε σύγκριση με τους διηθητικούς. Ταυτόχρονα, η αρνητική σχέση της CBP με την αποδιαφοροποίηση και την αύξηση της κακοήθειας των ΟΚ επηρεάζεται από την παρουσία των PPARγ και AP-1, επιβεβαιώνοντας την υπόθεση της συνομιλίας αυτών των μοριακών παραγόντων. Ενδιαφέρουσα είναι η παρατήρηση ότι οι περισσότερες από τις αναφερθείσες πιο πάνω συσχτίσεις μεταξύ των μοριακών παραγόντων ίσχυαν για μεγαλύτερους των 70 ετών αλλά όχι πάντα για τους νεώτερους ασθενείς. Τα αποτελέσματα της παρούσας μελέτης μπορούν πιθανόν να οδηγήσουν σε συμπεράσματα με εφαρμογή σε χημειοπροληπτικές και θεραπευτικές στρατηγικές για τον ουροθηλιακό καρκίνο. / Bladder cancer is the fourth and tenth most common malignancy in men and women, respectively, and its incidence is increasing annually in the developed countries. Current prognostic parameters cannot predict with certainty the long-term outcome of bladder cancer and as a result there is a need to identify markers that may predict tumor behavior. Furthermore, given the limitations of current therapeutic options (surgery, chemotherapy or immunotherapy and radiotherapy), novel treatment strategies are very much needed. One such strategy targets transcription factors such as nuclear receptors and their upstream activators. Disruption of these transcription factors is a key element in the initiation and maintenance of a malignant phenotype. The nuclear receptor PPARγ is involved in controlling metabolism, cell growth, angiogenesis, and immune and inflammatory responses. In addition, it has also been suggested that it regulates tumor suppression as well as tumor promotion. RXRα is another member of the nuclear receptor superfamily, that partners PPARγ to form the DNA-binding complex. RXR ligands are already being used as chemopreventive agents in various types of cancer. The transcription factor AP-1 is formed by dimerization of Jun and Fos proteins and its activity is often associated with tumor progression. On the other hand, there is also evidence that AP-1 may enhance apoptosis. CBP is one of the most important transcriptional integrators. The competition of PPARγ and AP-1 for CBP is one of the multiple mechanisms that explain the negative PPARγ/AP-1 cross-talk. In the present study, we assessed separate and concurrent expression of the five factors (PPARγ, RXRα, p-c-Jun, c-Fos, CBP) in normal urothelium, precancerous lesions and urothelial carcinomas (UC). Clinical samples were derived from 88 patients who had undergone diagnostic biopsy or therapeutic excision of the bladder, the kidney or the ureter. Parafin section immunohistochemistry was utilized and relative expression was estimated in intracellular compartments, intraepithelial layers and histologic categories of urothelium. All five factors had mainly nuclear pattern of expression. P-c-jun was downregulated in patients older than 70 years old compared to younger ones, whereas age did not affect the expression of the rest four factors. PPARγ, CBP, p-c-Jun and c-Fos were upregulated towards tumorigenesis. PPARγ and CBP showed an inverse relationship with carcinoma level of differentiation. Moreover, PPARγ expression downregulated significantly in invasive tumors compared to non-invasive ones. On the contrary, RXRα expression did not vary significantly along the carcinogenesis course. The following correlations were based on coexpression analysis to reveal molecular interactions between the five factors. The established protective effect of PPARγ on urothelium was accompanied by concomitant RXRα, p-c-Jun and c-Fos moderate or strong expression. In detail, p-c-Jun’s increasing expression strengthened the positive relation of PPARγ with better differentiated, less invasive tumors, whereas c-Fos seemed to mildly lessen PPARγ’s favourable effect in urothelium differentiation. Statistically significant PPARγ upregulation in malignant tissues compared to normal urothelium and in non-invasive tumors compared to invasive ones is suppressed and finally cancelled by CBP’s increasing expression. PPARγ and AP-1 seemed to influence the negative relation of CBP with loss of differentiation and increase of malignant potential in UC, an observation that denotes a cross-talk between these molecular factors. Interestingly, most of the aforementioned correlations were noticed in patients older than 70 years old, but not all of them were plausible in younger patients. The results from the present study could lead to conclusions possibly applicable in chemoprevention and therapy strategies for urothelial carcinomas.

Circadian system of mammals is generated in suprachiasmatic nuclei of hypothalamus. This system is synchronized with light conditions through phase shifts that occur after light exposition during the subjective night. Recent studies have shown that activation of endocannabinoid receptors attenuates the light-induced phase shifts and influences the ability of circadian system to light entrainment. The aim of this work is to examine this influence on behavioral level and on light-reactive cellular processes within the suprachiasmatic nuclei. Our results show that the activation of endocannabinoid system via CB1 receptor agonist modulates the light-induced phosphorylation of extracellular signal-regulated kinase 1/2 (ERK1/2) and the expression of c-Fos protein in neurons of suprachiasmatic nuclei in the rat's brain; these cellular processes correlate with the attenuation of light entrainment. Keywords: circadian system, suprachiasmatic nuclei, light entrainment, endocannabinoid system, CB1 receptors, extracellular signal-regulated kinase 1/2, ERK1/2, c-Fos

Des études récentes ont montré le rôle clé de la ligne médiane ventrale du thalamus (noyaux Reuniens et Rhomboïde; ReRh) dans la persistance d’une mémoire spatiale chez le Rat qui nécessite un dialogue hippocampo-préfrontal pour une consolidation au niveau des systèmes. Etant donné que l’environnement enrichi (EE) favorise la récupération d’une mémoire de type déclarative après une lésion diencéphalique (thalamus antérieur) et augmente la plasticité neuronale, nous avons évalué son impact sur la consolidation/rappel d'une mémoire spatiale ancienne en piscine de Morris (25 jours post-acquisition) chez le rat après une lésion des noyaux ReRh. Pour cela, nous avons exposé les animaux pendant 40 jours à un environnement enrichi débutant 2 semaines après la lésion excitotoxique thalamique. En outre, l’expression du gène précoce, c-fos, a été cartographiée en immunohistochimie comme marqueur de l'activité neuronale dans l'hippocampe dorsal, le cortex préfrontal médian (mPFC), les noyaux intralaminaires du thalamus et l’amygdale. L’EE a permis la récupération des capacités de persistance d’une mémoire spatiale chez les rats lésés ReRh, accompagnée d’effets bénéfiques sur l'anxiété et l'habituation à un nouvel environnement. L’immunohistochimie de la protéine Fos a montré un recrutement plus élevé des neurones du mPFC associé à la récupération fonctionnelle chez les rats ReRh enrichis, alors que les rats ReRh élevés en condition standard ont présenté un défaut d’activation dans cette région associé à une altération des performances de mémoire. De plus, l’hyperactivité de l’amygdale induite par la lésion chez les rats ReRh standard à la fois en condition basale et après le rappel d’une mémoire a été significativement atténuée dans le groupe ReRh enrichi. Ainsi, nous avons suggéré que l'amygdale pourrait être impliquée dans les effets de la lésion ReRh sur la perte des capacités de rappel d’une mémoire ancienne, mais aussi dans la récupération fonctionnelle associée à la restauration de l’activité du mPFC au rappel de cette mémoire chez les rats lésés enrichis. / Recent studies have shown the key role of the ventral midline thalamus (Reuniens and Rhomboid nuclei; ReRh) in spatial memory persistence in rats, which requires a hippocampo- prefrontal dialogue for consolidation at the systems-level. As enriched environment (EE) promotes the recovery of declarative-like memories after diencephalic (anterior thalamus) lesion, and enhances neuronal plasticity, we tested its impact on the effects of the ReRh lesion upon the consolidation/retrieval of a remote spatial memory in a Morris water maze (i.e. 25 post-acquisition days). For this purpose, we exposed rats for 40 days to an enriched environment beginning 2 weeks after fiber-sparing excitotoxic thalamic lesions. In addition, the expression of the immediate early gene, c-fos, was mapped by immunohistochemistry as a marker of functional activity in the dorsal hippocampus, the median prefrontal cortex (mPFC), the intralaminar thalamic nuclei and the amygdala. Enriched housing allows the recovery of spatial memory persistence capacities in ReRh rats, with additional beneficial effects on anxiety and habituation to a novel environment. Immunohistochemistry of the Fos protein showed a higher recruitment of the mPFC, concomitant with memory capacities recovery in enriched ReRh rats, while in standard ReRh rats, Fos expression in the mPFC was significantly decreased together with the alteration of memory performance. The lesion-induced amygdala hyperactivity in basal and memory conditions was significantly attenuated in the ReRh enriched group. We suggested that amygdala might be involved in the effect of ReRh lesion on memory persistence, and also in the functional recovery associated with the restoration of the mPFC activity during remote memory retrieval in enriched ReRh rats.

A bacterial and archaeal adaptive immune system, clustered regularly interspaced short palindromic repeats and CRISPR-associated proteins (CRISPR-Cas), has recently been engineered for genome editing. This RNA-guided platform has simplified genetic manipulation and holds promise for therapeutic applications. However, off-target editing has been one of the major concerns of the commonly used Streptococcus pyogenes Cas9 (SpyCas9). Despite extensive enzyme engineering to reduce off-target editing of SpyCas9, we have turned to nature and uncovered a Cas9 ortholog from Neisseria meningitidis (Nme) with high fidelity. In the first part of my thesis, we have systematically characterized Nme1Cas9 for engineering mammalian genomes and demonstrated its high specificity by genome-wide off-targeting detection methods in vitro and in cellulo, and thus provided a new platform for accurate genome editing. Due to its flexibility, CRISPR is becoming a versatile tool not only for genome editing, but also for chromatin manipulation. These alternative applications are possible because of the programmable targeting capacity of catalytically dead Cas9 (dCas9). In the second part of my thesis, we have combined dCas9 with the engineered plant enzyme ascorbate peroxidase (APEX2) to develop a proteomic method called dCas9-APEX2 biotinylation at genomic elements by restricted spatial tagging (C-BERST). Relying on the spatially restricted, fast biotin labeling of proteins near defined genomic loci, C-BERST enables the high-throughput identification of known telomere- and centromere- associated proteomes and novel factors. Furthermore, we have extended C-BERST to map the c-fos promoter and gained new insights regarding the dynamic transcriptional regulation process. Taken together, C-BERST can advance our understanding of chromatin regulators and their roles in nuclear and chromosome biology.