En premier lieu, l'horloge circadienne des mammifères joue un rôle fondamental dans le foie en régulant le métabolisme des acides gras, du glucose et des xénobiotiques. L'altération de ce rythme a été montrée comme menant à diverses pathologies incluant le syndrome métabolique. Il est supposé que l'horloge circadienne régule principalement le métabolisme en régulant l'expression des enzymes hépatiques au niveau transcriptionnel. Nous montrons que l'horloge circadienne contrôle au ssi le métabolisme hépatique en synchronisant un rythme secondaire d'une période de 12 heures caractérisé par l'activation rythmique de la voie IRE1a dans le RE. L'absence d'horloge circadienne perturbe cette horloge secondaire et provoque une dérégulation des enzymes localisées dans le RE. Cela mène à une altération du métabolisme lipidique, résultant en une activation aberrante du facteur de transcription SREBP. Cette altération dans le métabolisme lipidique circadien chez les souris sans horloge pourrait être impliquée dans l'apparition du syndrome métabolique. D'autre part, la croissance cellulaire animale est principalement régulée par la détection des nutriments et est principalement médiée par la voie TOR. Chez la souris, un gène est identifié pour la kinase TOR et son association en complexe avec d'autres protéines permet de discriminer TORC1 et TORC2. TORC1 est la forme majeure sensible à la rapamycine et est le premier médiateur de la détection d'énergie et d'acides aminés pour le contrôle de la croissance. Ce contrôle consiste en la régulation de la traduction par la phosphorylation de S6 Kinase et 4E-BP et le contrôle de la biogenèse des ribosomes. Nous sommes intéressés de montrer si l'horloge circadienne régule la traduction régulée par TOR dans le foie de souris. / In one hand, The mammalian circadian clock plays a fundamental role in the liver by regulating fatty acid, glucose, and xenobiotic metabolism. Impairment of this rhythm has been shown to lead to diverse pathologies, including metabolic syndrome. Currently, it is supposed that the circadian clock regulates metabolism mostly by regulating expression of liver enzymes at the transcriptional level. We show that the circadian clock also controls hepatic metabolism by synchronizing a secondary 12 hr period rhythm characterized by rhythmic activation of the IRE1a pathway in the endoplasmic reticulum. The absence of circadian clock perturbs this secondary clock and provokes deregulation of endoplasmic reticulum localized enzymes. This leads to impaired lipid metabolism, resulting in aberrant activation of the sterol-regulated SREBP transcription factors. The resulting aberrant circadian lipid metabolism in mice devoid of the circadian clock could be inv olved in the appearance of the associated metabolic syndrome.In a second hand, the tissue growth in animals is principally regulated by nutrient sensing and principally by the protein kinase TOR. In mice one gene is identified as TOR kinase and the association of Tor protein associated with 2 different complex of protein (TORC1 and TORC2). TORC1 is the major rapamycin sensitive form and is the primary mediator of energy and amino acid sensing for growth control. This control consists in the regulation of translation through the phosphorylation of S6 Kinase (ribosomal S6 kinase) and 4E-BP (Eif4E binding protein) and the control of ribosome biogenesis. We are interested to show if the circadian clock regulate TOR translation regulation in mice liver.

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

Les neurones à Kisspeptine (Kp) de l'AVPV sont essentiels pour la survenue du pic de LH. Celle-ci est conditionnée par les concentrations circulantes d'oestrogènes (E2) et le moment du jour. Nous avons étudié si les neurones à Kp de l'AVPV étaient le lieu d'intégration de deux messages chez des souris sauvages intactes : un message E2, et un message temporel. Nous voulions savoir si ces neurones hébergeaient une horloge secondaire impliquée dans la temporalité du pic de LH. Durant l'après-midi du proestrus, une baisse drastique de l'immunoréactivité (ir) de Kp apparaît 2h avant la survenue du pic de LH au moment où l'expression de l'ARNm Kiss1 est élevée. Au contraire durant le diestrus, Kpir,l'expression de l'ARNm Kiss1 et les concentrations circulantes de LH restent basses. Les neurones à Kp de l'AVPV expriment une protéine horloge PER1 avec un rythme journalier exhibant un retard de phase de 2.8 h en diestrus comparativement au proestrus. Des explants d'AVPV exprimant les Kp provenant de souris PER2::LUCIFERASE dévoilent des oscillations circadiennes soutenues avec une période de 23.2h, significativement plus courte que celle observée dans les NSC. L'incubation des explants d'AVPV en présence d'E2 (10nM) rallonge la période d'une heure. En conclusion, cette étude indique que les neurones à Kp de l'AVPV présentent un rythme journalier dépendant des E2, qui pourrait être piloté par la présence d'une horloge secondaire au sein de ces neurones. / The kisspeptin (Kp) neurons in the anteroventral periventricular nucleus (AVPV) are essential for the preovulatory LH surge, which is gated by circulating estradiol (E2) and the time of day. We investigated whether AVPV Kp neurons in intact female mice may be the site in which both E2 and daily signals are integrated and whether these neurons may host a circadian oscillator involved in the timed LH surge. In the afternoon of proestrous day, Kp immunoreactivity displayed a marked and transient decrease 2 hours before the LH surge. In contrast, Kp content was stable throughout the day of diestrus, when LH levels are constantly low. AVPV Kp neurons expressed the clock protein period1 (PER1) with a daily rhythm that is phase delayed compared with the PER1 rhythm measured in the main clock of the suprachiasmatic nuclei (SCN). PER1 rhythm in the AVPV, but not in the SCN,exhibited a significant phase delay of 2.8 hours in diestrus as compared with proestrus. Isolated Kp expressing AVPV explants from PER2::LUCIFERASE mice displayed sustained circadian oscillations of bioluminescence with a circadian period (23.2 h) significantly shorter than that of SCN explants(24.5 h). Furthermore, in AVPV explants incubated with E2 (10 nM to 1 μM), the circadian period was lengthened by 1 hour, whereas the SCN clock remained unaltered. In conclusion, these findings indicate that AVPV Kp neurons display an E2-dependent daily rhythm, which may possibly be driven by an intrinsic circadian clock acting in combination with the SCN timing signal.

Lensemble du travail de recherche réalisé s'est concentré sur l'évaluation du rôle fonctionnel que peut exercer le gène circadien Per2 sur les capacités de prolifération et différenciation des cellules souches/progénitrices à l'origine de la neurogenèse hippocampique. Ce travail a comporté d'une part, une cartographie phénotypique exhaustive de l'identité des cellules exprimant la protéine PER2 au sein de la structure hippocampique, et d'autre part une étude approfondie des conséquences de la l'invalidation de ce gène sur la régulation de la neurogenèse dans l'hippocampe de souris adultes. Dans la première partie de notre travail, nous avons démontré par une analyse immunohistochimique détaillée, qu'au niveau du gyrus dentelé (DG) de souris adultes, les cellules proliférantes exprimaient la protéine PER2 et que cette expression persistait dans les cellules de la lignée neuronale à différents stades de maturation. Par ailleurs, à l'inverse du noyau suprachiasmatique (centre générateur des rythmes circadiens), nous avons également pu observer une expression constante de cette protéine durant une période de 24h (Borgs et al, soumis). Dans la seconde partie de notre travail, nous nous sommes interrrogés sur le rôle fonctionnel que pouvait exercer le facteur de transcription circadien Per2 dans le DG de souris adultes. Nous avons montré que linvalidation de ce gène entraine dans le DG des souris déficientes pour la protéine PER2, une augmentation significative de la prolifération des progéntieurs neuronaux, ainsi que du nombre de neurones immatures. Cependant, nous navons observé aucune différence dans la génération de neurones matures (neurogenèse) entre le DG de souris sauvages et de souris invalidées pour Per2. Nos données ont révélé que le surplus de cellules en prolifération et de neurones immatures observés dans le DG de souris délétées pour Per2 apparaît donc totalement compensé par une augmentation de la mort cellulaire (Borgs et al, soumis). Pour étudier limplication fonctionnel de la protéine PER2 sur le contrôl de la prolifération de progéniteurs/cellules souches à lorigine de la neurogenèse adulte, nous avons mis au point la culture en suspension de cellules souches/progénitrices issues du DG post-natale de souris sauvages et déficientes pour Per2. Après 5 jours de culture, nous avons observé la formation de neurosphères dont la taille et dont la croissance était plus importante chez les souris déficientes pour Per2 que chez leurs homologues sauvages. Ce modèle de culture de DG nous a permis détudier de façon plus présice le destin cellulaire emprunté par les cellules proliférantes/souches dans le modèle muté, comparé au modèle sauvage. En condition de culture favorisant la différenciation, nous avons observé un plus grand nombre de neurones générés à partir des neurosphères issues de cellules de DG de souris mutées pour PER2. Ce modèle de culture de cellules progénitrices/souches issues du DG, confirme les résultats précédemment obtenus concernant le rôle de Per2 dans le contrôle de la prolifération et de la génération de nouveaux neurones in vivo. Parallèlement, nous avons tenté de déterminer si lexpression de Per2 pouvait exercer un rôle similaire au DG au sein de la zone sous ventriculaire antérieure (SVZ), la seconde zone où persiste de la neurogenèse tout au long de la vie. La SVZ du cerveau adulte représente un réservoir de progéniteurs proliférant qui vont cheminer le long dun courant rostral de migration pour atteindre le bulbe olfactif dans lequel ils vont se différencier en neurones. La protéine Per2 se révèle être exprimée dans les progéniteurs en prolifération exprimant Ki67. Tout comme dans le DG de souris adultes déficientes pour Per2, nous avons dénombré in vivo et in vitro une augmentation importante du nombre de cellules en prolifération comparé aux souris sauvages. Per2 semble donc être un des protagonistes impliqué dans la régulation de la prolifération et de la différenciation des progéniteurs/cellules souches à lorigine de la neurogenèse hippocampique.

Le thème de notre thèse porte sur les rythmes de la vigilance et de la cognition. La première partie porte sur la validation d’échelles subjectives étalonnées sur des tests itératifs de latence d’endormissement. Une analyse factorielle des résultats identifie au moins trois sous catégories de la vigilance (ergique ou comportementale, cognitive, émotionnelle). Ensuite, les rythmes chronologiques de ces trois dimensions sont mesurés avec les variations circadiennes sur vingt-cinq heures de la température centrale et lors d’une modification provoquée d’état de conscience (hypnose). La variation des vigilances cognitives et comportementales semble être corrélée à la variation de la température centrale. De même, les vigilances comportementales et émotionnelles semblent se modifier lors d’une modification d’état de conscience de type hypnotique.La deuxième partie porte sur la variation des processus cognitifs lors d’états de conscience différents (veille, sommeil, hypnose). En utilisant un test d’apprentissage Remember-Know, nous observons des modifications de la mémoire (conditions verbales, imagées et affectives) suivant l’état de conscience du sujet. De plus, nous mettons en évidence que le phénomène d’oubli n’est pas un effacement de l’information, mais dépend des moyens d’accès à la mémoire. / The topic of this thesis relates to the rhythm of vigilance and cognition. In the first part, we validate a subjective evaluation of sleep propensity by reference to MSLT (Multiple Sleep Latency Test). By factorial analysis, it is assumed that there are three main dimensional components of vigilance (ergic or behavioral, emotional, and cognitive). Then, the rhythms of these three dimensions are measured with the circadian variations of the core body temperature and during a modification of state of consciousness (hypnosis). There is a reliable self-evaluation of sleep propensity. The variation of core body temperature seems to be correlated with the rhythm of the ergic dimension and with the cognitive dimension of vigilance. During a modification of state of consciousness as hypnosis, behaviour dimension and emotional dimension of vigilance seem to change.In the second part, we focus on the process of cognition during different state of consciousness (sleep, wake, hypnosis). By using a Remember/Know memory test, we observe quality recall modification (verbal, imagery and emotional conditions) according to the states of consciousness of the subject. Moreover, we highlight that forgetfulness is not a deleted process of information, but depends on access to memory.

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

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

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

S'il est de plus en plus évident que le sommeil joue un rôle crucial dans la consolidation de la mémoire, nous ne connaissons toujours pas le rôle exact joué par le sommeil lors de ce processus. L'objectif de ma thèse a été de mieux comprendre les interactions sommeil/mémoire. Pour cela, nous avons choisi d'étudier chez la drosophile l'effet de courtes privations de sommeil sur la consolidation de la mémoire aversive olfactive. Nous avons utilisé un protocole de conditionnement pavlovien qui permet aux drosophiles d'associer une odeur à des chocs électriques. En fonction du conditionnement qui est réalisé, deux types de mémoires consolidées peuvent être formées: la Mémoire Résistante à l'Anesthésie (MRA) et la Mémoire à Long Terme (MLT). Contrairement à la MRA, la MLT dont la formation est dépendante d'une néo synthèse protéique est couteuse en énergie. Les résultats obtenus démontrent que MRA et MLT sont toutes deux affectées par de courtes privation de sommeil, mais qu'elles deviennent insensibles à de telles privations si le test mnésique est réalisé en fin de journée. Ces résultats mettent à jour : i) une interaction fonctionnelle entre les étapes de consolidation et de rappel mnésiques, et ii) l'influence de facteurs circadiens sur la sensibilité de la mémoire aux privations de sommeil. De plus, mes résultats montrent qu'une privation de sommeil ayant lieu juste après le conditionnement exerce un effet bénéfique sur la consolidation de la mémoire. Ce travail met donc en évidence la corrélation complexe qui existe entre le rythme circadien, le sommeil, et les étapes de consolidation et de rappel des mémoires consolidées

Chez la majorité des organismes vivants, depuis certaines bactéries, jusqu'aux mammifères, de nombreux processus biologiques sont rythmés, comme par exemple l'alternance veille sommeil, ou encore le cycle d'hibernation. Le contrôle de ces rythmes biologiques est effectué grâce à des horloges biologiques, qui sont dans certains cas des oscillateurs auto-entretenus programmés génétiquement. Les oscillateurs biologiques dont la période est de proche de 24h sont dits circadiens. La cyanobactérie Synechoccocus elongatus sp. PCC7942 est l'un des plus simples organismes possédant cette horloge circadienne. Malgré la division cellulaire (jusqu'à 3 divisions par cycle), l'oscillation circadienne persiste au sein d'une population. De plus, des mesures faites sur cellules individuelles montrent la persistance de l'oscillateur circadien avec un temps de corrélation de plusieurs mois. Nous nous intéressons ainsi à l'origine de la robustesse de l'oscillateur : comment conserver une oscillation aussi stable malgré les sources de bruits (fluctuations internes et environnementales) auxquelles est soumis le réseau génétique ? Une telle stabilité pourrait être intrinsèque à l'oscillateur, ou alors être due à une interaction entre oscillateurs. Notre étude s'intéresse à la 2ème hypothèse ; ainsi, nous avons cherché l'existence potentielle d'un couplage entre 2 populations d'oscillateurs circadiens. Pour accéder à l'oscillation de l'horloge circadienne, nous avons utilisé une souche sauvage dans laquelle a été introduit le gène rapporteur de la luciférase. La souche mutée ainsi obtenue va présenter une luminescence oscillante, traduisant l'expression de la luciférase sous le contrôle du promoteur correspondant. Les souches mutées et non mutées ont une activité génétique régulée par l'horloge circadienne. L'interaction est étudiée en réalisant des mélanges de deux populations -souche mutante +souche sauvage- de cyanobactéries ayant initialement des phases d'oscillation différentes, avec un rapport de concentration 1:20. L'évolution temporelle de la bioluminescence donne ainsi accès à l'oscillation circadienne de la population minoritaire. Les éventuels effets du couplage sont analysés en étudiant la phase d'oscillation de la population minoritaire. Notre étude a montré qu'après une quarantaine de jours d'interaction potentielle, la phase d'oscillation des minoritaires n'est pas affectée de façon significative par la présence d'oscillateurs ayant une autre phase initiale. Au vu de ces résultats, nous avons établi un modèle théorique de couplage afin de majorer l'éventuel couplage entre oscillateurs cyanobactériens. Notre modèle est principalement décrit par le modèle de Kuramoto, qui donne une description pertinente de nombreux oscillateurs biologiques. Des simulations numériques ont montré qu'il était possible de faire des hypothèses simplificatrices concernant la forme des distributions de phase au sein de chacune des populations en interaction. Ainsi, nous avons établi une relation simple entre le changement de phase, et la constante de couplage. En tenant compte des incertitudes sur la phase calculée expérimentalement, nous estimons une borne supérieure de la constante de couplage entre oscillateurs cyanobactériens.